KR20120035422A - 반도체 소자의 이미지 형성 방법, 이를 이용한 반도체 소자의 결함 검사 방법 - Google Patents

반도체 소자의 이미지 형성 방법, 이를 이용한 반도체 소자의 결함 검사 방법 Download PDF

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Abstract

복수의 이미지 프레임들 중에서 일부의 이미지 프레임들을 선택하여 시편의 최종적인 이미지를 형성하는 방법을 개시한다.
상기 방법은 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계; 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계; 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계; 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계; 를 포함한다.

Description

반도체 소자의 이미지 형성 방법, 이를 이용한 반도체 소자의 결함 검사 방법{Method of forming an image for semiconductor device and method of inspecting defects for semiconductor device using the same}
본 발명은 반도체 소자의 이미지 형성 방법, 이를 이용한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 소자 상에 전자 빔을 조사하여 방출되는 입자로부터 취득하는 이미지 프레임들을 통합하여 반도체 소자의 이미지를 형성하는 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 관한 것이다.
최근 전자기기는 더욱 더 소형화 및 경량화 되고 있으며 이에 따라 전자기기의 핵심 부품인 반도체 소자의 고집적화 및 패턴 미세화가 필수적이다. 이에 따라서 미세한 패턴을 가지는 반도체 소자에 대하여 고품질의 이미지를 확보하는 것은 반도체 소자의 품질을 관리하고 미세한 결함들을 효과적으로 검출하기 위하여 필수적인 것으로 인식되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 미세 패턴을 가지는 반도체 소자에 대하여 고품질의 이미지를 확보하기 위한 반도체 소자의 이미지 형성 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 미세 패턴을 가지는 반도체 소자에 대하여 결함을 효과적으로 검출하기 위한 반도체 소자의 결함 검사 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법은, 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계; 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계; 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계; 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 이미지 프레임들은 상기 콘트라스트가 시간에 따라 변하는 이미지 프레임들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 콘트라스트는 상기 주변영역에서 방출되는 입자의 강도에 대한 상기 관심영역에서 방출되는 입자의 강도의 비율인 표준화 강도(In)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 복수의 이미지 프레임들 각각에 대하여 상기 표준화 강도를 산출하는 단계; 및 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 상기 표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 단계;를 포함할 수 있고, 상기 임계상수 S1 는 β x In , max 이며, 상기 In , max 는 시간에 따른 상기 표준화 강도 중에서 최대값이며, 상기 β는 0 보다 크고 1 이하일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수개의 이미지 프레임들 중에서 상기 표준화 강도가 임계상수 S2 이상인 이미지 프레임을 다시 선택하는 단계; 및 다시 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 다시 취득하는 단계;를 더 포함할 수 있고, 상기 임계상수 S2는 γ x In , max 이며, 상기 In,max 는 시간에 따른 상기 표준화 강도 중에서 최대값이며, 상기 γ 는 상기 β 보다 크고 1 이하일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 복수의 이미지 프레임들을 화면 상에 디스플레이하는 단계; 및 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트가 높은 이미지 프레임들을 상기 화면으로부터 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 이미지 프레임들은 상기 반도체 소자 상에 전자 빔을 조사하여 방출되는 입자로부터 취득할 수 있다. 상기 입자는 이차 전자, 후방 산란 전자, 오제 전자, 회절 전자 또는 투과 전자 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 관심영역은 결함이 있는 결함영역을 포함하고, 상기 주변영역은 상기 결함이 없는 정상영역을 포함할 수 있다. 상기 정상영역은 상기 결함영역에 인접할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법은 결함영역과 정상영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계; 상기 결함영역과 상기 정상영역에 각각 상응하는 결함영역 이미지와 정상영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계; 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계; 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 복수의 이미지 프레임들에서 상기 정상영역 이미지에 대한 상기 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상을 구분하는 단계; 및 상기 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 복수의 이미지 프레임들에서 상기 정상영역 이미지에 대한 상기 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상을 구분하는 단계는, 상기 정상영역에서 방출되는 입자의 강도에 대한 상기 결함영역에서 방출되는 입자의 강도의 비율인 표준화 강도가 시간에 따라 변화하는 양상으로 구분하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 전반기가 후반기보다 상대적으로 높은 경우, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 전반기의 이미지 프레임들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 후반기가 전반기보다 상대적으로 높은 경우, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 후반기의 이미지 프레임들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 전반기와 후반기가 중반기보다 상대적으로 높은 경우, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 전반기와 상기 후반기의 이미지 프레임들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 있어서, 상기 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 중반기가 전반기와 후반기보다 상대적으로 높은 경우, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는, 상기 중반기의 이미지 프레임들을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법에 의하면 주변영역에 대응하는 이미지에 대한 관심영역에 대응하는 이미지의 콘트라스트가 높은 반도체 소자의 최종적인 이미지를 비교적 간단하게 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법에 의하면 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 경우에도 비교적 간단하고 효과적으로 반도체 소자의 결함을 검사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법에 대한 흐름도이다.
도 2 내지 도 4는 본원의 이미지 형성 방법을 사용하는 예시적인 장치인 주사 전자 현미경에 관한 도면들이다.
도 5는 전자 빔이 시편인 반도체 소자 상에 조사될 때 방출되는 입자의 종류를 도해하는 개념도이다.
도 6, 도 20, 도 24, 도 28, 도 31은 본원의 방법에 따른 다양한 실시예들에서 이미지 프레임들과 최종적으로 구현되는 이미지 사이의 관계를 도시하는 개념도들이다.
도 8, 도 21, 도 25, 도 29, 도 32는 본원의 방법에 따른 다양한 실시예들에서 시간에 따른 이미지 프레임들에 대한 표준화 강도를 각각 도시한 그래프들이다.
도 11, 도 22, 도 26, 도 30, 도 33은 본원의 방법에 따른 다양한 실시예들에서 취득한 이미지 프레임들이 표시장치의 화면 상에 배열된 구성을 도해하는 도면들이다.
도 7, 도 9, 도 10, 도 12는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법에 대한 흐름도들이다.
도 13, 도 18, 도 19, 도 23, 도 27은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대한 흐름도들이다.
도 15는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상이 순차적으로 나타나는 전자 주사 현미경의 사진들이다.
도 16 및 도 17은 본원의 다양한 실시예들에 따른 방법들이 적용되는 반도체 소자의 예시적인 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법에 대한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법은, 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계(S110); 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계(S120); 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(S130); 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계(S140); 를 포함한다.
상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(S130)는 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택할 수 있다.
상기 단계들에 대하여 이하에서 상기 이미지 형성 방법을 사용하는 예시적인 장치인 주사 전자 현미경(SEM)에 관한 도 2 내지 도 4 와 이미지 프레임의 구성에 관한 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 주사 전자 현미경의 단면을 개요적으로 도해하는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 주사 전자 현미경은 전자가 발생하는 필라멘트부(135), 상기 전자를 집속하고 가속하는 전자 렌즈부(185), 이차 전자등을 수집하고 검출하는 검출부(210)를 포함한다. 필라멘트부(135)는 전자총 실린더(110), 캐소드 역할을 하는 필라멘트(120), 애노드 역할을 하는 가속전극(130)을 포함하여 구성되고, 전자 렌즈부(185)는 1차 집속렌즈(140), 제1 조리개(150), 제2 집속렌즈(160), 제2 조리개(170), 대물렌즈(180)를 포함하여 구성된다. 필라멘트(120)에 전압을 인가하면 필라멘트(120)에서 전자가 방출되며 일련의 전자의 다발은 가속전극(130)에 인가된 전기장에 의하여 반도체 소자(190)를 향하여 가속된다. 전자의 다발 중에 조리개(150, 170)의 홀을 통과한 것은 자기장을 이용한 집속 렌즈(140, 160)에 의해 집속되고 파장이 일정한 전자 빔(E)을 형성한다. 이 전자 빔이 다시 자기장을 이용한 대물렌즈(180)에 의해서 시편인 반도체 소자(190)에 초점을 형성한다. 반도체 소자(190)에 입사되는 전자 빔(E)과 반도체 소자(190) 내에 포함된 원자 및 전자들이 상호작용을 하여 이차 전자, 후방산란전자 등과 같은 입자가 방출되며, 검출부(210)를 통하여 이들을 포집하여 디지털 신호로 변환시킨다. 디지털 신호로 획득된 신호는 연산장치(220)에서 적절한 알고리즘에 의해 재해석한 후 표시장치의 화면(230) 상에 영상 이미지로 출력되거나 저장된다.
도 3은 주사 전자 현미경에서 반도체 소자의 이미지가 형성되는 과정을 개략적으로 도해하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 대상 시편인 반도체 소자(190)의 관심영역(192)과 주변영역(194)이 일련의 과정을 거처 표시장치의 화면(230) 상에 관심영역에 대응되는 이미지(400)와 주변영역에 대응되는 이미지(401)가 최종적으로 구현된다. 본 발명에 따른 반도체 소자의 이미지 형성 방법은 상기 관심영역에 대응되는 이미지(400)와 상기 주변영역에 대응되는 이미지(401)를 형성하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자(190)의 관심영역(192)은 치수 측정, 결함 관찰, 패턴형상 파악 등을 위해 이미지를 형성하고자 하는 반도체 소자(190) 상의 영역을 포함하며, 반도체 소자(190)의 주변영역(194)은 관심영역(192)에 인접한 반도체 소자(190) 상의 영역을 포함한다. 예를 들어, 관심영역(192)은 반도체 소자(190)의 라인 패턴, 스페이스 패턴, 홀 패턴 및/또는 트렌치 패턴을 포함하는 영역일 수 있으며, 이 경우 주변영역(194)은 상기 라인 패턴, 스페이스 패턴, 홀 패턴 및/또는 트렌치 패턴에 인접한 영역을 포함할 수 있다. 여기에서는 편의상 관심영역(192)이 둥근 고리 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 관심영역(192)은 그 외에도 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형, 다각형, 슬릿형, 선형 또는 부정형 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 한편, 둥근 고리 형상의 관심영역(192)에 인접한 주변영역(194)은 둥근 고리의 중심부뿐만 아니라 상기 둥근 고리의 외주부도 포함할 수 있음은 명백하다. 한편, 관심영역(192)은 결함(defect)이 있는 결함영역을 포함할 수 있으며, 이 경우 주변영역(194)은 상기 결함영역을 제외한 정상(normal)영역을 포함할 수 있다. 주변영역(194)은 관심영역(192)에 인접할 수 있다.
이로써 관심영역(192)과 주변영역(194)을 가지는 반도체 소자(190)를 준비하는 단계(S110)가 수행된다.
도 4는 방출된 입자의, 예를 들어 이차 전자의, 검출부(210)에 대한 부분절개 사시도이다.
도 4를 참조하면, 형광물질이 도포된 신틸레이터(scintillator, 211)에 이차 전자가 충돌하면 이차 전자가 형광물질을 자극하여 빛을 방출하고, 이 빛은 도광체(light guide, 212)을 따라서 이동한 뒤 광 증배기(photomultiplier, 215)의 일단에 위치한 광음극(photocathode)에 충돌하게 된다. 상기 광음극은 빛이 충돌하면 전자를 방출하는 물질로 코팅되어 있으므로 여기에서 나온 광전자들이 전자들의 개수를 비례적으로 증가시키는 광 증배기(215)에 들어간다. 광 증배기(215)에 의해서 발생된 약한 전압은 증폭기(미도시)에서 증폭되는 과정을 거친다. 이 때 획득된 전기신호(아날로그 신호)는 연산장치(도 3의 220) 내에서 디지털 신호로 변환된 후 영상처리 과정을 거치게 된다. 한편, 이차 전자 검출부(210)에는 이차 전자를 가속하기 위하여 고전압을 필요로 하므로, 고전압 연결부(214)와 고전압 케이블관(213)이 더 제공된다.
가속된 전자 빔(E)은 시료인 반도체 소자(190)의 표면에서 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 깊이까지 침투하여 상호작용을 유발하며, 그 중에서 이차 전자는 표면 부위에서 많이 방출되므로 표면의 형상을 잘 반영한다. 이차 전자는 결국 광전자라는 매개체를 거치게 되므로 방출량이 많을 경우 밝게, 방출량이 적을 경우 어둡게 나타나므로 표시장치의 화면(도 3의 230)에 콘트라스트를 가지는 이미지를 보여주게 된다.
도 2 내지 도 4에서는 시편에서 방출되는 입자가 이차 전자인 경우에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 방출되는 입자가 이차 전자인 것에 한정되어 적용되지 않는다.
도 5는 전자 빔(E)이 시편인 반도체 소자(190) 상에 조사될 때 방출되는 입자의 종류를 도해하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 이차 전자(Secondary Electron, SE) 이외에도 후방 산란 전자(Backscattered Electron, BSE), 오제 전자(Auger Electron), 투과 전자(Transmitted Electron), 회절 전자(Diffraction Electron)등의 입자가 방출될 수 있으며, 그 밖에 X-선, 발광 음극선이 방출될 수 있다.
즉, 시편에서 방출되는 입자가 이차 전자나 후방 산란 전자인 경우에는 본원의 반도체 소자의 이미지 형성 방법을 사용하는 예시적인 장치로서 주사 전자 현미경을 언급하였으나, 시편에서 방출되는 입자가 오제 전자인 경우에는 오제 전자 현미경(Auger Electron Spectroscopy, AES)에서 본원의 반도체 소자의 이미지 형성 방법을 사용할 수 있다. 또한, 시편에서 방출되는 입자가 투과 전자인 경우에는 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope)에서 본원의 반도체 소자의 이미지 형성 방법을 사용할 수 있으며, 시편에서 방출되는 입자가 X-선일 경우에는 전자분석미량분석기(Electron Probe Micro Analysis, EPMA), 에너지 분산 분광기(Energy Dispersive Spectroscopy, EDS)등에서 본원의 반도체 소자의 이미지 형성 방법을 사용할 수 있다.
도 6은 본원의 반도체 소자의 이미지 형성 방법에서 이미지 프레임들과 최종적으로 구현되는 이미지 사이의 관계를 도시하는 개념도이다.
도 6을 참조하면, 표시장치의 화면 상에서 구현되는 반도체 소자의 이미지(400, 401)는 복수의 이미지 프레임(image frame)들을 통합(integration)하여 취득된다.
이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)의 각각은 반도체 소자의 관심영역(도 3의 192)에 상응하는 관심영역 이미지(410)를 포함한다. 또한, 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)의 각각은 반도체 소자의 주변영역(도 3의 194)에 상응하는 주변영역 이미지(411)를 포함한다.
시간의 순서에 따라 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)이 순서대로 나열되어 있다. 즉, 반도체 소자(190)의 일정한 지점에 전자 빔(E)을 계속 조사하여 방출되는 입자들을 시간의 순서에 따라 순차적으로 검출하고 처리하여, 시간의 순서에 따른 반도체 소자(190)의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)의 각각을 순차적으로 취득한다.
이렇게 관심영역(192)과 주변영역(194)에 각각 상응하는 관심영역 이미지(410)와 주변영역 이미지(411)를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계(도 1의 S120)를 수행한 이후에, 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)들 중에서 적어도 일부의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임2, ??? , 프레임 a-1, 프레임 a)을 선택하는 단계(도 1의 S130)를 수행하고, 선택된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임2, ??? , 프레임 a-1, 프레임 a)을 통합하여 반도체 소자의 이미지(400, 401)을 취득하는 단계(도 1의 S140)를 수행한다.
이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 모두 통합하여 취득한 반도체 소자의 이미지보다는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중의 일부를 적절한 기준으로 선택하고 이를 통합하여 취득한 반도체 소자의 이미지(400, 401)가 치수 측정, 결함 관찰, 패턴형상 파악 등에서 유리할 수 있다.
이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)들 중에서 일부의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임2, ??? , 프레임 a-1, 프레임 a)을 선택하는 기준은 각각의 이미지 프레임에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트(contrast)일 수 있다.
이미지 프레임에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트(contrast)는 식 1과 같이 반도체 소자 상의 주변영역(도 3의 194)에서 방출되는 입자(P)의 강도(intensity)에 대한 반도체 소자 상의 관심영역(도 3의 192)에서 방출되는 입자(P)의 강도의 비율인 표준화 강도(normalized intensity, In)로 측정될 수 있다.
[식 1]
Figure pat00001
여기에서, In 은 표준화 강도이고, I1 은 반도체 소자 상의 관심영역에서 방출되는 입자의 강도이고, I2 는 반도체 소자 상의 주변영역에서 방출되는 입자의 강도이다.
이하에서 상기 이미지 프레임들을 선택하는 기준에 대하여 상세하게 설명한다.
도 7은 도 1의 반도체 소자의 이미지 형성 방법에 포함되는 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계를 수행하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(S130)는 복수의 이미지 프레임들 각각에 대하여 표준화 강도를 산출하는 단계(S131); 및 복수의 이미지 프레임들 중에서 표준화 강도가 임계상수 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 단계(S134);를 포함한다.
도 8은 도 6에서 도시된 시간에 따른 이미지 프레임들에 대한 표준화 강도를 각각 도시한 그래프이다.
우선 복수의 이미지 프레임들의 각각에 대하여 표준화 강도를 각각 산출한다. 이를 시간의 순서에 따라 이미지 프레임들을 가로축에 배열하고 이미지 프레임들의 각각의 표준화 강도를 세로축에 도시하면, 시간에 따른 표준화 강도의 양상을 파악할 수 있다.
도 8을 참조하면, 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 시간에 따라 배열하면 표준화 강도가 시간에 따라 변하는 구간이 있을 수 있다. 즉, 주변영역(194)에서 방출되는 입자의 강도에 대한 관심영역(192)에서 방출되는 입자의 강도의 비율이 시간에 따라 변하는 구간이 있을 수 있다.
여기에서, 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중의 일부를 적절한 기준으로 선택하고 이를 통합하여 반도체 소자의 이미지(400, 401)를 형성하는 것이 가능하다.
상기 선택 기준으로는 표준화 강도가 소정의 임계상수 S1 이상이 되는 기준이 적절할 수 있다. 상기 임계상수 S1은 β x In , max 일 수 있는데, 여기에서 In , max 는 시간에 따른 표준화 강도 중에서 최대값에 해당하며, 상기 β는 0 보다 크고 1 이하인 상수일 수 있다.
임계상수가 S1일 경우, 표준화 강도가 S1 이상인 이미지 프레임들은 프레임 번호가 1번부터 a번까지인 이미지 프레임들이다. 이 경우, 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현하기 위하여 통합될 이미지 프레임은 프레임 번호가 1 번부터 a 번까지이다.
프레임 번호가 a번보다 큰 이미지 플레임에서는 표준화 강도가 임계상수 S1보다 낮아서 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대한 관심영역의 콘트라스트가 낮아질 수 있다.
표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들만 선택하는 경우, 선택된 이미지 프레임의 표준화 강도의 평균치는 식 2와 같다. 여기에서, I(x,y)는 좌표 (x, y)에서 선택된 이미지 프레임들의 표준화 강도의 평균치이며, In(x,y)는 좌표 (x, y)에서 각각의 이미지 프레임의 표준화 강도이며, m은 이미지 프레임 번호를 의미한다.
[식 2]
Figure pat00002
한편, 표준화 강도와 상관없이 모든 이미지 프레임의 표준화 강도의 평균치는 식 3과 같다.
[식 3]
Figure pat00003
식 3의 표준화 강도의 평균치는 식 2의 표준화 강도의 평균치보다 낮다는 것은 도 8에서부터 명백하다.
따라서, 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응하는 이미지에 대한 관심영역에 대응하는 이미지의 콘트라스트가 높기 위해서는, 프레임 번호 1번부터 k 번까지 모든 이미지 프레임들을 모두 통합하는 것보다는 프레임 번호 1번부터 a 번까지 일부의 이미지 프레임들만 선택하여 통합하는 것이 유리하다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응하는 이미지에 대한 관심영역에 대응하는 이미지의 콘트라스트를 더 높이기 위해서는, 선택기준인 임계상수의 값을 더 높이는 것이 필요할 수 있다.
예를 들어, S1보다 더 큰 S2를 임계상수로 설정할 수 있다. 상기 임계상수 S2는 γ x In , max 이며, 상기 In , max 는 시간에 따른 상기 표준화 강도 중에서 최대값에 해당하며, 상기 γ 는 상기 β 보다 크고 1 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 표준화 강도가 임계상수 S2 이상인 이미지 프레임들로 선택된 표준화 강도의 평균치는 식 4와 같다.
[식 4]
Figure pat00004
반도체 소자의 최종적인 이미지를 취득하기 위하여 통합되는 이미지 프레임들의 번호는 1번부터 w 번까지이므로, 선택된 이미지 프레임들의 개수는 임계상수가 S1인 경우보다 더 작아지지만 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응하는 이미지에 대한 관심영역에 대응하는 이미지의 콘트라스트를 더 높아지게 된다.
도 9는 도 7의 개념을 반영하여 앞에서 설명한 반도체 소자의 이미지 형성방법을 정리한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계(S110) 및 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계(S120)를 수행한다.
계속하여, 복수의 이미지 프레임들 각각에 대하여 표준화 강도를 산출하는 단계(S131) 및 임계상수로 S1을 설정하는 단계(S132)를 수행한 후, 복수의 이미지 프레임들 중에서 표준화 강도가 임계상수 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 단계(S134)를 수행하는데, 이 경우 임계상수는 S1의 값을 가진다.
계속하여, 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계(S140)를 수행하고 상기 반도체 소자의 이미지의 콘트라스트가 더욱 개선될 필요가 있는지를 판단하는 단계(S150)를 수행한다.
만약, 콘트라스트의 개선이 더 필요없다고 판단하는 경우에는 종료되고 단계(S140)에서 취득한 반도체 소자의 이미지가 최종적인 이미지가 된다. 그러나, 단계(S140)에서 취득한 반도체 소자의 이미지에서 콘트라스트의 개선이 더 필요하다고 판단하는 경우에는 임계상수를 S1보다 더 큰 S2로 다시 설정하게 된다. 그리고, 재설정된 임계상수 S2의 값을 가지고, 상기 단계들(S134, S140, S150)을 수행하게 된다.
만약, 반도체 소자의 이미지에서 콘트라스트의 개선이 계속 더 필요한 경우에는 임계상수의 값을 계속 증가시켜 상기 단계들(S134, S140, S150)을 수행할 수 있음은 본원의 기술적 사상으로부터 명백하다.
앞에서 설명한 단계들 중에서, 이미지 프레임들을 취득하는 단계(S120), 표준화 강도를 산출하는 단계(S131), 임계상수를 설정하는 단계(S132, S135), 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(S134), 선택된 이미지 프레임들을 통합하여 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계(S140)들은 모두 연산장치(도 1의 220)에 의해 일괄적으로 수행될 수 있다.
따라서, 작업자가 상기 단계들을 매뉴얼 방식으로 진행하는 것보다 훨씬 빠른 시간으로 반도체 소자의 이미지를 형성할 수 있다.
그러나, 도 10을 참조하면 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(도 1의 S130)는 연산장치에 의해 수행되지 않고 작업자가 매뉴얼 방식으로 수행할 수도 있다.
즉, 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(도 1의 S130)는 취득한 복수의 이미지 프레임들을 표시장치의 화면 상에 디스플레이하는 단계(S136) 및 복수의 이미지 프레임들 중에서 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트가 높은 이미지 프레임들을 상기 화면 상에서 작업자가 임의로 선택하는 단계(S137)를 포함할 수 있다.
도 11은 상기 단계들(S136, S137)을 설명하기 위해 예시적으로 이미지 프레임들이 배열된 표시장치의 화면을 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 상기 배열된 이미지 프레임들은 도 6 및 도 8에서 설명된 이미지 프레임들이다. 특히, 도 6 및 도 8의 프레임 번호 a번은 예시적으로 10번으로, 프레임 번호 k번은 예시적으로 15번으로 설명한다.
작업자는 표시장치의 화면(230) 상에서 시간 순서대로 배열된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15)의 각각에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트를 육안으로 확인할 수 있다. 도 8에 도시된 것처럼, 프레임 1번부터 프레임 10번까지는 상기 콘트라스트가 점점 낮아지다가 프레임 11번부터 프레임 15번까지는 매우 낮은 상태로 지속되게 된다.
이 경우, 작업자는 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응되는 이미지(401)에 대한 관심영역에 대응되는 이미지(400)의 콘트라스트를 최적화하기 위해서, 이미지 프레임들 중에서 프레임 번호 1번부터 10번까지만 선택하여 통합하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현하는 것이 바람직할 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 작업자는 프레임 적분(integration) 구간을, 즉 선택된 이미지 프레임의 번호를, 화면 상에서 직접 입력하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현할 수 있다.
물론, 프레임 번호 1번부터 10번까지 선택하고 통합하여 취득한 이미지의 콘트라스트가 개선이 더 필요하다고 판단될 경우에는, 작업자는 상기 프레임의 적분 구간을 다시 설정할 수도 있다.
도 12는 도 10의 개념을 반영하여 앞에서 설명한 반도체 소자의 이미지 형성방법을 정리한 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 먼저 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계(S110) 및 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계(S120)를 수행한다.
계속하여, 취득한 복수의 이미지 프레임들을 표시장치의 화면 상에 디스플레이하는 단계(S136) 및 복수의 이미지 프레임들 중에서 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트가 높은 이미지 프레임들을 상기 화면 상에서 작업자가 임의로 선택하는 단계(S137)를 수행한다.
계속하여, 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계(S140)를 수행하고 상기 반도체 소자의 이미지의 콘트라스트가 더욱 개선될 필요가 있는지를 판단하는 단계(S150)를 수행한다.
만약, 콘트라스트의 개선이 더 필요없다고 판단하는 경우에는 종료되고 단계(S140)에서 취득한 반도체 소자의 이미지가 최종적인 이미지가 된다. 그러나, 단계(S140)에서 취득한 반도체 소자의 이미지에서 콘트라스트의 개선이 더 필요하다고 판단하는 경우에는 작업자가 화면 상에서 이미지 프레임들을 다시 임의로 선택하는 단계(S137)를 수행하고, 상기 단계들(S140, S150)을 다시 수행한다.
이렇게 작업자가 이미지 프레임들을 표시장치의 화면 상에서 임의로 선택하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 형성하는 경우에는, 연산장치에서 일괄적으로 이미지 프레임을 선택하는 경우보다 이미지 형성 속도는 다소 떨어지게 되지만 임계상수 설정 이외에도 다양한 변수가 있을 수 있는 이미지 콘트라스트를 섬세하게 조정할 수 있고, 이미지 콘트라스트 개선 작업에서 트라이 앤드 에러(try and error) 방식으로 유연하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
지금까지 본 발명의 중요한 기술적 사상인 반도체 소자의 이미지 형성방법에 대하여 설명하였다. 이러한 기술적 사상은 다양한 목적으로 적용될 수 있으며, 특히 반도체 소자의 결함 검사 방법에 유용하게 적용될 수 있다.
따라서, 상기 기술적 사상을 반영한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대하여 아래에서 살펴본다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법은 결함영역과 정상영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계(S210); 상기 결함영역과 상기 정상영역에 각각 상응하는 결함영역 이미지와 정상영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계(S220); 상기 복수의 이미지 프레임들에서 상기 정상영역 이미지에 대한 상기 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상을 구분하는 단계(S225); 상기 정상영역 이미지에 대한 상기 결함영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(S230); 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계(S240);를 포함하여 수행한다.
상기 단계들에서 언급되는 결함영역과 정상영역은 반도체 소자의 이미지 형성 방법에서 설명한 관심영역과 주변영역에 각각 대응된다.
따라서, 반도체 소자의 이미지 형성방법에서 설명한 반도체 소자 상의 관심영역(도 3의 192)과 주변영역(도 3의 194)에 대한 설명은 반도체 소자의 결함 검사 방법에서도 반도체 소자 상의 결함영역과 정상영역에 각각 대응하여 적용될 수 있다.
또한, 반도체 소자의 이미지 형성방법에서 설명한 이미지 프레임의 관심영역 이미지(도 6 및 도 11의 410)와 주변영역 이미지(도 6 및 도 11의 411)에 대한 설명은 반도체 소자의 결함 검사 방법에서도 이미지 프레임의 결함영역 이미지와 정상영역 이미지에 각각 대응하여 적용될 수 있다.
또한, 반도체 소자의 이미지 형성방법에서 설명한 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구성하는 관심영역에 대응하는 이미지(도 3의 400)와 주변영역에 대응하는 이미지(도 3의 401)에 대한 설명은 반도체 소자의 결함 검사 방법에서도 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구성하는 결함영역에 대응하는 이미지와 정상영역에 대응하는 이미지에 각각 대응하여 적용될 수 있다.
한편, 도 13에서 개시된 일부 단계들(S210, S220, S230, S240)은 도 1에서 개시된 단계들(S110, S120, S130, S140)과 각각 대응되므로 중복되는 설명은 생략한다.
여기에서는 상기 복수의 이미지 프레임들에서 상기 정상영역 이미지에 대한 상기 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상을 구분하는 단계(S225)를 설명한다.
도 14는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 대표적인 양상을 도해하는 그래프이다.
도 14를 참조하면, 첫번째로 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 전반기가 후반기보다 상대적으로 높은 경우(그래프 L), 두번째로는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 후반기가 전반기보다 상대적으로 높은 경우(그래프 M), 세번째로는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 전반기와 후반기가 중반기보다 상대적으로 높은 경우(그래프 N), 네번째로는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 중반기가 전반기와 후반기보다 상대적으로 높은 경우(그래프 O)가 있을 수 있다.
여기에서, 취득한 이미지 프레임들에 대한 시간 구간은 그래프 L과 그래프 M의 경우에는 전반기 및 후반기로 구성되며, 그래프 N과 그래프 O의 경우에는 전반기, 중반기 및 후반기로 구성된다.
콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상을 파악하는 것은 이미지 프레임들 중에서 일부의 이미지 프레임들을 선택하는 과정에 필요한 선결 단계일 수 있다.
도 15는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상이 (a) 에서 (d) 까지 순차적으로 나타나는 전자 주사 현미경의 사진들이다.
도 15를 참조하면, 전반기에는 결함영역의 이미지(화살표로 표시된 부분)는 정상영역 이미지보다 더 밝은 색을 가지면서 높은 콘트라스트를 보이며 구분된다(사진 (a)). 그러나 시간이 지날수록 밝은 색의 결함영역 이미지가 점점 어두워지면서 마침내는 정상영역의 이미지와 콘트라스트의 차이가 거의 없게 된다(사진 (d)).
이러한 콘트라스트의 변화 양상은 도 14에서 설명한 전반기가 후반기보다 상대적으로 높은 콘트라스트를 가지는 경우(그래프 L)에 해당한다. 이러한 경우에는 전반기의 이미지 프레임들을 선택하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 취득하는 것이 정상영역에 대한 결함영역의 콘트라스트 확보 측면에서 유리하다.
이렇게 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 양상이 나타나는 원인은 시편인 반도체 소자의 표면에 주사되는 전자 빔의 전하량과 반도체 소자의 표면에서 방출되는 입자의 전하량이 동일하지 않기 때문에 시편인 반도체 소자의 표면이 전하로 대전되기 때문이다. 이 경우 전하로 대전되는 정도는 시간에 따라 달라지게 되어 결국 이미지 프레임 단위로 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 변화하게 된다.
도 16 및 도 17은 이미지를 형성하여 결함을 검사하고자 하는 반도체 소자의 단면도들이다. 이들 단면도들은 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 원인을 설명하기 위하여 예시적으로 언급하는 도면들이다.
도 16을 참조하면, 반도체 기판(420), 예컨대 실리콘 기판에 비활성영역(FR)에 의해 한정된 활성 영역(AR)이 마련되어 있다. 비활성영역(FR)은 반도체 기판을 식각하여 마련된 트렌치(422)에 절연막을 매립하여 형성된다. 활성 영역(AR)이 한정된 반도체 기판(420) 상에 워드 라인(W/L) 역할을 수행하는 복수개의 게이트 스택들(434)이 형성되어 있다. 게이트 스택들(434)은 게이트 절연층(426), 게이트 전극(428). 게이트 캡층(430), 및 게이트 스페이서(432)를 포함한다. 게이트 스택들(434)의 양측벽 하부에 불순물 영역(436, 438), 즉 소오스 영역(436) 및 드레인 영역(438)이 형성되어 있다. 게이트 스페이서(212) 사이의 반도체 기판(100)에는 콘택 패드들(440, 442)이 형성되어 있다. 콘택 패드들(440, 442)은 불순물 영역(436, 438) 상에서 게이트 스택들(434) 사이에 형성되어 있다. 콘택 패드들(440, 442)은 층간 절연막(439)으로 절연되어 있다. 콘택 패드들(440, 442)은 불순물이 도핑된 폴리실리콘층으로 이루어질 수 있으며, 다이렉트 콘택(DC) 패드(442) 및 매몰 콘택(BC) 패드(440)로 구별된다. 다이렉트 콘택 패드(442) 및 매몰 콘택 패드(440)에 각각 비트 라인 및 커패시터가 연결된다.
이러한 반도체 소자에서, 예를 들어, 콘택 패드들(440, 442)이 정상적으로 형성되지 않은 결함영역이 있는지 여부를 주사 전자 현미경으로 검사할 수 있다. 즉, 다이렉트 콘택 패드(442)들 중에서도 드레인 영역(438)까지 전기적으로 연결되는 구조를 가지는 정상영역(N)과 드레인 영역(438)까지 전기적으로 연결되지 않는 구조를 가지는 결함영역(D)을 포함할 수 있다.
결함영역(D)에 전자 빔(E)을 조사할 때 표면에서 방출되는 이차 전자(SED)는 정상영역(N)에 전자 빔(E)을 조사할 때 표면에서 방출되는 이차 전자(SEN)에 비하여 시간에 따라 변화하는 정도가 더 클 수 있다. 이는 결함영역(D)이 정상영역(N)보다 고립된 구조를 가지므로 전하로 대전되는 변화의 정도가 시간에 따라 더 크게 되기 때문이다.
도 17을 참조하면, 시편인 반도체 기판(410)의 상부 표면에 트렌치 패턴(T)을 형성한다. 정상영역(N)은 소정의 깊이까지 트렌치 패턴(T)이 형성되지만, 결함영역(D)은 트렌치 패턴(T)이 소정의 깊이까지 형성되지 못하고 일부만 형성될 수 있다.
전자 주사 현미경으로 이러한 시편을 검사하는 경우, 정상영역(N)에 조사되는 전자 빔(E)에 의해 방출되는 이차 전자(SEN)의 강도와 결함영역(D)에 조사되는 전자 빔(E)에 의해 방출되는 이차 전자(SED)의 강도가 서로 다르기 때문에 표시장치의 화면 상에서 구별되는 이미지를 취득할 수 있다.
다만, 시편의 표면 상에 도전체의 구조물이 형성되어 있지 않으므로 도 15와 같이 시간에 따라 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 변화하는 양상이 나타나지 않을 수도 있다. 즉, 도 13에서 개시된 반도체 소자의 결함 검사 방법은 시편인 반도체 소자의 표면 상에 도전체의 구조물이 형성된 경우에 더욱 효과적일 수 있다.
계속하여, 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 시간에 따라 변화하는 대표적인 양상들의 각각의 경우들(도 14 참조)에 대하여 반도체 소자의 결함 검사 방법을 설명한다.
도 18은 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 전반기가 후반기보다 상대적으로 높은 경우(도 14의 그래프 L)에 대한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대한 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 전반기가 후반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S226)와 이미지 프레임들 중에서 전반기에 해당하는 이미지 프레임들을 선택하는 단계(S236)가 도 13의 흐름도와는 다른 점이며, 이에 대해서는 도 6, 도 8 및 도 11에서 이미 설명하였다.
한편, 도 18에서 개시된 일부 단계들(S210, S220, S240)은 도 13에서 개시된 단계들(S210, S220, S240)과 각각 대응되므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 19는 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 후반기가 전반기보다 상대적으로 높은 경우(도 14의 그래프 M)에 대한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대한 흐름도이다.
도 19를 참조하면, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 후반기가 전반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S227)와 이미지 프레임들 중에서 후반기에 해당하는 이미지 프레임들을 선택하는 단계(S237)가 도 13의 흐름도와는 다른 점이며, 이에 대해서 도 20 내지 도 22를 참조하여 설명한다.
먼저 도 20은 결함영역 이미지(410)와 정상영역 이미지(411)를 포함하는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 취득하는 단계(S220), 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 후반기의 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)을 선택하는 단계(S237), 선택된 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)을 통합하여 반도체 소자의 이미지(400, 401)을 취득하는 단계(S240)를 도해한다.
도 21을 참조하면, 시간의 순서에 따라 이미지 프레임들에 대한 표준화 강도의 변화 양상이 나타나며, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 후반기가 전반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S227)를 도해한다. 또한 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 후반기의 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)을 선택하는 단계(S237)로서 선택 기준이 표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 것이 도해된다. 선택된 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)에 대한 표준화 강도의 평균치는 식 5와 같다.
[식 5]
Figure pat00005
이는 앞에서 설명한 식 3의 표준화 강도 평균치보다 높으므로, 선택된 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)을 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 모두 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지보다 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 높다.
도 22를 참조하면, 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15) 중에서 후반기의 이미지 프레임들(프레임 6, 프레임 7, ??? , 프레임 15)을 선택하는 단계(S237)를 도해한다.
상기 배열된 이미지 프레임들은 도 20 및 도 21에서 설명된 이미지 프레임들이다. 특히, 도 20 및 도 21의 프레임 번호 b번은 예시적으로 6번으로, 프레임 번호 k번은 예시적으로 15번으로 설명한다.
작업자는 표시장치의 화면(230) 상에 시간 순서대로 배열된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15)의 각각에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트를 육안으로 확인할 수 있다. 도 21에 도시된 것처럼, 프레임 1번부터 프레임 5번까지는 상기 콘트라스트가 점점 높아지다가 프레임 6번부터 프레임 15번까지는 임계상수 S1보다 높은 상태로 지속되게 된다.
이 경우, 작업자는 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응되는 이미지(401)에 대한 관심영역에 대응되는 이미지(400)의 콘트라스트를 최적화하기 위해서, 이미지 프레임들 중에서 프레임 번호 6번부터 15번까지만 선택하여 통합하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현하는 것이 바람직할 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 작업자는 프레임 적분(integration) 구간을, 즉 선택된 이미지 프레임의 번호를, 화면 상에서 직접 입력하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현할 수 있다. 물론, 프레임 번호 6번부터 15번까지 선택하고 통합하여 취득한 이미지의 콘트라스트가 개선이 더 필요하다고 판단될 경우에는, 작업자는 상기 프레임의 적분 구간을 다시 설정할 수도 있다.
도 23은 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 전반기와 후반기가 중반기보다 상대적으로 높은 경우(도 14의 그래프 N)에 대한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대한 흐름도이다.
도 23을 참조하면, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 전반기와 후반기가 중반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S228)와 이미지 프레임들 중에서 전반기와 후반기에 해당하는 이미지 프레임들을 선택하는 단계(S238)가 도 13의 흐름도와는 다른 점이며, 이에 대해서 도 24 내지 도 26을 참조하여 설명한다.
먼저 도 24는 결함영역 이미지(410)와 정상영역 이미지(411)를 포함하는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 취득하는 단계(S220), 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 전반기와 후반기의 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)을 선택하는 단계(S238), 선택된 이미지 프레임들(프레임 b, 프레임 b+1, ??? , 프레임 k)을 통합하여 반도체 소자의 이미지(400, 401)을 취득하는 단계(S240)를 도해한다.
도 24를 참조하면, 시간의 순서에 따라 이미지 프레임들에 대한 표준화 강도의 변화 양상이 나타나며, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 전반기와 후반기가 중반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S228)를 도해한다.
또한 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 전반기의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 c)과 후반기의 이미지 프레임들(프레임 d, 프레임 d+1, ??? , 프레임 k)을 선택하는 단계(S238)로서 선택 기준이 표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 것이 도해된다.
선택된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 c 및 프레임 d, 프레임 d+1, ??? , 프레임 k)에 대한 표준화 강도의 평균치는 식 6와 같다.
[식 6]
Figure pat00006
이는 앞에서 설명한 식 3의 표준화 강도 평균치보다 높으므로, 선택된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 c 및 프레임 d, 프레임 d+1, ??? , 프레임 k)을 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 모두 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지보다 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 높다.
한편, 임계상수 S1인 경우에서 반도체 소자의 최종적인 이미지의 콘트라스트가 더욱 개선될 필요가 있는 경우에는 임계상수를 S1보다 큰 S2로 설정하여 다시 이미지 프레임들을 선택하고 반도체 소자의 최종적인 이미지를 취득할 수도 있다.
도 26을 참조하면, 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15) 중에서 전반기의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 5) 및 후반기의 이미지 프레임들(프레임 11, 프레임 12, ??? , 프레임 15)을 선택하는 단계(S238)를 도해한다.
상기 배열된 이미지 프레임들은 도 24 및 도 25에서 설명된 이미지 프레임들이다. 특히, 도 24 및 도 25의 프레임 번호 c번은 예시적으로 5번으로, 프레임 번호 d번은 예시적으로 11번으로 프레임 번호 k번은 예시적으로 15번으로 설명한다.
작업자는 표시장치의 화면(230) 상에 시간 순서대로 배열된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15)의 각각에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트를 육안으로 확인할 수 있다. 도 25에 도시된 것처럼, 프레임 1번부터 프레임 5번까지는 상기 콘트라스트가 어느 정도 높으며, 다시 프레임 11번부터 15번까지 상기 콘트라스트가 어느 정도 높은 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 작업자는 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응되는 이미지(401)에 대한 관심영역에 대응되는 이미지(400)의 콘트라스트를 최적화하기 위해서, 이미지 프레임들 중에서 프레임 번호 1번부터 5번 및 프레임 번호 11번부터 15번까지만 선택하여 통합하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현하는 것이 바람직할 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 작업자는 프레임 적분(integration) 구간을, 즉 선택된 이미지 프레임의 번호를, 화면 상에서 직접 입력하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현할 수 있다. 물론, 프레임 번호를 선택하고 통합하여 취득한 이미지의 콘트라스트가 개선이 더 필요하다고 판단될 경우에는, 작업자는 상기 프레임의 적분 구간을 다시 설정할 수도 있다.
도 27은 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트(예를 들어, 표준화 강도)가 중반기가 전반기와 후반기보다 상대적으로 높은 경우(도 14의 그래프 O)에 대한 반도체 소자의 결함 검사 방법에 대한 흐름도이다.
도 27을 참조하면, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 중반기가 전반기와 후반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S229)와 이미지 프레임들 중에서 중반기에 해당하는 이미지 프레임들을 선택하는 단계(S239)가 도 13의 흐름도와는 다른 점이며, 이에 대해서 도 28 내지 도 30을 참조하여 설명한다.
먼저 도 28은 결함영역 이미지(410)와 정상영역 이미지(411)를 포함하는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 취득하는 단계(S220), 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 중반기의 이미지 프레임들(프레임 e, 프레임 e+1, ??? , 프레임 f)을 선택하는 단계(S239), 선택된 이미지 프레임들(프레임 e, 프레임 e+1, ??? , 프레임 f)을 통합하여 반도체 소자의 이미지(400, 401)을 취득하는 단계(S240)를 도해한다.
도 29를 참조하면, 시간의 순서에 따라 이미지 프레임들에 대한 표준화 강도의 변화 양상이 나타나며, 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상이 중반기가 전반기와 후반기보다 상대적으로 높은 것을 파악하는 단계(S229)를 도해한다.
또한 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 중반기의 이미지 프레임들(프레임 e, 프레임 e+1, ??? , 프레임 f)을 선택하는 단계(S239)로서 선택 기준이 표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 것이 도해된다.
선택된 이미지 프레임들(프레임 e, 프레임 e+1, ??? , 프레임 f)에 대한 표준화 강도의 평균치는 식 7와 같다.
[식 7]
Figure pat00007
이는 앞에서 설명한 식 3의 표준화 강도 평균치보다 높으므로, 선택된 이미지 프레임들(프레임 e, 프레임 e+1, ??? , 프레임 f)을 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 모두 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지보다 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 높다.
한편, 임계상수 S1인 경우에서 반도체 소자의 최종적인 이미지의 콘트라스트가 더욱 개선될 필요가 있는 경우에는 임계상수를 S1보다 큰 S2로 설정하여 다시 이미지 프레임들을 선택하고 반도체 소자의 최종적인 이미지를 취득할 수도 있다.
도 30을 참조하면, 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15) 중에서 중반기의 이미지 프레임들(프레임 6, 프레임 7, ??? , 프레임 10)을 선택하는 단계(S239)를 도해한다.
상기 배열된 이미지 프레임들은 도 28 및 도 29에서 설명된 이미지 프레임들이다. 특히, 도 28 및 도 29의 프레임 번호 e번은 예시적으로 6번으로, 프레임 번호 f번은 예시적으로 10번으로 프레임 번호 k번은 예시적으로 15번으로 설명한다.
작업자는 표시장치의 화면(230) 상에 시간 순서대로 배열된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15)의 각각에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트를 육안으로 확인할 수 있다. 도 29에 도시된 것처럼, 프레임 6번부터 프레임 10번까지는 상기 콘트라스트가 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 작업자는 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응되는 이미지(401)에 대한 관심영역에 대응되는 이미지(400)의 콘트라스트를 최적화하기 위해서, 이미지 프레임들 중에서 프레임 번호 6번부터 10번까지만 선택하여 통합하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현하는 것이 바람직할 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 작업자는 프레임 적분(integration) 구간을, 즉 선택된 이미지 프레임의 번호를, 화면 상에서 직접 입력하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현할 수 있다. 물론, 프레임 번호를 선택하고 통합하여 취득한 이미지의 콘트라스트가 개선이 더 필요하다고 판단될 경우에는, 작업자는 상기 프레임의 적분 구간을 다시 설정할 수도 있다.
지금까지 이미지 프레임들에서 표준화 강도의 시간에 따른 변화 양상에 대한 대표적인 네 가지 경우를 살펴보았다. 그러나, 경우에 따라서는 이러한 네 가지 양상 이외에 비정형적인 양상이 나타날 수도 있다. 이러한 경우에 상기 결함영역과 상기 정상영역에 각각 상응하는 결함영역 이미지와 정상영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계(S220); 상기 정상영역 이미지에 대한 상기 결함영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계(S230); 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계(S240);에 대하여 도 31 내지 도 33을 참조하여 설명한다.
먼저 도 31은 결함영역 이미지(410)와 정상영역 이미지(411)를 포함하는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 취득하는 단계(S220), 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 상대적으로 콘트라스트가 높은 이미지 프레임들(프레임 g, 프레임 g+1, ??? , 프레임 h 및 프레임 i, 프레임 i+1, ??? , 프레임 j)을 선택하는 단계(S230), 선택된 이미지 프레임들(프레임 g, 프레임 g+1, ??? , 프레임 h 및 프레임 i, 프레임 i+1, ??? , 프레임 j)을 통합하여 반도체 소자의 이미지(400, 401)을 취득하는 단계(S240)를 도해한다.
도 32를 참조하면, 시간의 순서에 따라 이미지 프레임들에 대한 표준화 강도의 변화 양상이 앞에서 설명한 네 가지의 정형적인 양상과는 달리 비정형적인 것을 도해한다.
또한 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k) 중에서 상대적으로 표준화 강도가 높은 이미지 프레임들(프레임 g, 프레임 g+1, ??? , 프레임 h 및 프레임 i, 프레임 i+1, ??? , 프레임 j)을 선택하는 단계(S230)로서 선택 기준이 표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 것이 도해된다.
선택된 이미지 프레임들(프레임 g, 프레임 g+1, ??? , 프레임 h 및 프레임 i, 프레임 i+1, ??? , 프레임 j)에 대한 표준화 강도의 평균치는 식 8와 같다.
[식 8]
Figure pat00008
이는 앞에서 설명한 식 3의 표준화 강도 평균치보다 높으므로, 선택된 이미지 프레임들(프레임 g, 프레임 g+1, ??? , 프레임 h 및 프레임 i, 프레임 i+1, ??? , 프레임 j)을 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지는 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 k)을 모두 통합하여 취득한 반도체 소자의 최종적인 이미지보다 정상영역 이미지에 대한 결함영역 이미지의 콘트라스트가 높다.
한편, 임계상수 S1인 경우에서 반도체 소자의 최종적인 이미지의 콘트라스트가 더욱 개선될 필요가 있는 경우에는 임계상수를 S1보다 큰 S2로 설정하여 다시 이미지 프레임들을 선택하고 반도체 소자의 최종적인 이미지를 취득할 수도 있다.
도 33을 참조하면, 복수의 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15) 중에서 콘트라스트가 상대적으로 높은 이미지 프레임들(프레임 3 내지 프레임 5, 프레임 11 내지 프레임 13)을 선택하는 단계(S230)를 도해한다.
상기 배열된 이미지 프레임들은 도 31 및 도 32에서 설명된 이미지 프레임들이다. 특히, 도 31 및 도 32의 프레임 번호 g번은 예시적으로 3번으로, 프레임 번호 h번은 예시적으로 5번으로, 프레임 번호 i번은 예시적으로 11번으로, 프레임 번호 j번은 예시적으로 13번으로, 프레임 번호 k번은 예시적으로 15번으로 설명한다.
작업자는 표시장치의 화면(230) 상에 시간 순서대로 배열된 이미지 프레임들(프레임 1, 프레임 2, ??? , 프레임 15)의 각각에서 주변영역 이미지(411)에 대한 관심영역 이미지(410)의 콘트라스트를 육안으로 확인할 수 있다. 도 32에 도시된 것처럼, 프레임 3 내지 프레임 5, 프레임 11 내지 프레임 13번에서는 상기 콘트라스트가 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있다.
이 경우, 작업자는 반도체 소자의 최종적인 이미지에서 주변영역에 대응되는 이미지(401)에 대한 관심영역에 대응되는 이미지(400)의 콘트라스트를 최적화하기 위해서, 이미지 프레임들 중에서 프레임 3 내지 프레임 5, 프레임 11 내지 프레임 13번만 선택하여 통합하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현하는 것이 바람직할 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 작업자는 프레임 적분(integration) 구간을, 즉 선택된 이미지 프레임의 번호를, 화면 상에서 직접 입력하여 반도체 소자의 최종적인 이미지를 구현할 수 있다. 물론, 프레임 번호를 선택하고 통합하여 취득한 이미지의 콘트라스트가 개선이 더 필요하다고 판단될 경우에는, 작업자는 상기 프레임의 적분 구간을 다시 설정할 수도 있다.
도 34는 본 발명의 실시예에 따른 상기 반도체 소자의 이미지 형성 방법 또는 상기 반도체 소자의 결함 검사 방법을 수행하는 시스템(1000)을 도시한다.
도 34를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 상기 반도체 소자의 이미지 형성 방법 또는 상기 반도체 소자의 결함 검사 방법을 수행하는 컴퓨터 시스템(1300)은 일반적인 목적으로 사용되는 컴퓨터 또는 워크스테이션일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1300)은 단독형(stand alone) 또는 네트워크 형일 수 있으며, 연산을 위한 싱글 또는 멀티 프로세서를 포함할 수 있으며, 병렬 처리 컴퓨터 시스템일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1300)은 프로그램 저장 매체(1100), 예를 들면 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD)에 기록되어 있거나, 인터넷과 같은 유무선 통신망을 통하여 전달되는 실행 가능한 일련의 명령을 수행한다. 컴퓨터 시스템(1300)은 준비부(1200)에서 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하고, 전자 빔(E)을 상기 반도체 소자에 주사하여 방출되고 수집된 입자의 정보를 제공받아 이를 처리하는 명령을 수행한다. 컴퓨터 시스템(1300)은 상기 입자의 정보에 대하여 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계를 수행한 후, 상기 반도체 소자의 이미지에 관한 정보가 담긴 파일을 생성한다. 상기 반도체 소자의 이미지에 관한 정보는 표시장치(1400)에 전달되고, 이에 의해 반도체 소자의 이미지를 표시장치(1400)를 통해 육안으로 확인할 수 있다.
시스템(1000)은 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하도록 구성된 준비 메커니즘, 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하도록 구성된 취득 메커니즘, 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하도록 구성된 선택 메커니즘 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 형성하도록 구성된 형성 메커니즘을 포함할 수 있다.
상기 반도체 소자의 이미지 형성 방법 또는 상기 반도체 소자의 결함 검사 방법은 또한 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 판독 가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장장치를 포함한다. 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, DVD, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치, 플래시 메모리 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터에서 판독 가능한 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터에서 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 여기서, 저장 매체에 저장되는 프로그램 또는 코드라 함은 특정한 결과를 얻기 위하여 컴퓨터 등이 정보처리능력을 갖는 장치 내에서 직접적 또는 간접적으로 사용되는 일련의 지시 명령으로 표현된 것을 의미한다. 따라서, 컴퓨터라는 용어도 실제 사용되는 명칭에 여하를 불구하고 메모리, 입출력장치, 연산장치를 구비하여 프로그램에 의하여 특정의 기능을 수행하기 위한 정보처리능력을 가진 모든 장치를 총괄하는 의미로 사용된다.
상기 저장 매체는, 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계; 상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계; 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계; 및 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 이미지 형성방법 또는 반도체 소자의 결함 검사 방법을 컴퓨터에서 수행시킬 때, 상기 각 단계들을 수행하도록 하는 프로그래밍된 명령을 저장할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
210 : 검출부, 190 : 반도체 소자, 220 : 연산장치, 230 : 표시장치의 화면, 192 : 관심영역(결함영역), 194 : 주변영역(정상영역), 400 : 관심영역(결함영역)에 대응되는 이미지, 401 : 주변영역(정상영역)에 대응되는 이미지, 410 : 관심영역(결함영역) 이미지, 411 : 주변영역(정상영역) 이미지

Claims (10)

  1. 관심영역과 주변영역을 가지는 반도체 소자를 준비하는 단계;
    상기 관심영역과 상기 주변영역에 각각 상응하는 관심영역 이미지와 주변영역 이미지를 포함하는 복수의 이미지 프레임들을 취득하는 단계;
    상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계; 및
    선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 취득하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는,
    상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트를 기준으로 상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 프레임들은 상기 콘트라스트가 시간에 따라 변하는 이미지 프레임들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트는 상기 주변영역에서 방출되는 입자의 강도에 대한 상기 관심영역에서 방출되는 입자의 강도의 비율인 표준화 강도(In)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는,
    상기 복수의 이미지 프레임들 각각에 대하여 상기 표준화 강도를 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 상기 표준화 강도가 임계상수 S1 이상인 이미지 프레임들을 선택하는 단계;를 포함하고,
    상기 임계상수 S1 는 β x In , max 이며, 상기 In , max 는 시간에 따른 상기 표준화 강도 중에서 최대값이며, 상기 β는 0 보다 크고 1 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 이미지 프레임들 중에서 상기 표준화 강도가 임계상수 S2 이상인 이미지 프레임을 다시 선택하는 단계; 및
    다시 선택된 상기 이미지 프레임들을 통합하여 상기 반도체 소자의 이미지를 다시 취득하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 임계상수 S2는 γ x In , max 이며, 상기 In , max 는 시간에 따른 상기 표준화 강도 중에서 최대값이며, 상기 γ 는 상기 β 보다 크고 1 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 적어도 일부를 선택하는 단계는,
    상기 복수의 이미지 프레임들을 화면 상에 디스플레이하는 단계; 및
    상기 복수의 이미지 프레임들 중에서 상기 주변영역 이미지에 대한 상기 관심영역 이미지의 콘트라스트가 높은 이미지 프레임들을 상기 화면으로부터 선택하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 프레임들은 상기 반도체 소자 상에 전자 빔을 조사하여 방출되는 입자로부터 취득하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입자는 이차 전자, 후방 산란 전자, 오제 전자, 회절 전자 또는 투과 전자 중에서 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 관심영역은 결함이 있는 결함영역을 포함하고, 상기 주변영역은 상기 결함이 없는 정상영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 이미지 형성 방법.
KR1020100096916A 2010-10-05 2010-10-05 반도체 소자의 이미지 형성 방법, 이를 이용한 반도체 소자의 결함 검사 방법 KR20120035422A (ko)

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