KR20140123342A

KR20140123342A - 기판의 결함 검출 방법

Info

Publication number: KR20140123342A
Application number: KR20130040590A
Authority: KR
Inventors: 선종천; 김형섭; 선우희원; 이병호; 임동철; 진수복
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-10-22
Also published as: US8890069B2; KR102009173B1; US20140306109A1

Abstract

기판의 결함 검출 방법이 제공된다. 상기 기판의 결함 검출 방법은 기판의 제1 영역에 전자빔을 조사하고, 상기 제1 영역과 전기적으로 연결된 제2 영역에 전자빔을 조사하고, 상기 제2 영역으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 것을 포함한다.

Description

기판의 결함 검출 방법{Method for detecting defect of substrate}

본 발명은 기판의 결함 검출 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.

팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 포토레지스트 패턴을 이용하여 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 반도체 기판 상에 형성된 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.

막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정은 반도체 기판 상에 형성된 막 또는 패턴의 결함들을 검출하기 위해 수행된다. 결함들은 반도체 장치의 동작 특성을 저하시키고, 경쟁력 향상을 위한 생산 효율을 감소시킨다. 결함들은 스크레치, 파티클, 반도체 기판의 표면 상에 형성된 물질 막의 제거되지 않은 부분 등과 같이 다양한 형태를 가질 수 있으며, 검사 공정을 통해 검출되지 않은 결함들은 반도체 기판으로부터 제조되는 반도체 장치의 불량의 원인으로 작용한다. 검사 공정에는 다양한 검사 장치들이 사용될 수 있으며, 그 예로써, 전자빔(electron beam)을 이용하는 검사 장치로는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope; SEM), 투과 전자 현미경(transmission electron microscope; TEM), 전자빔 검사 장치(electron beam inspection apparatus) 등이 있다. 또한, 이온빔을 이용하는 이차 이온 질량 분석기(secondary ion mass spectrometry; SIMS)가 있으며, 레이저빔을 이용하는 표면 검사 장치가 사용될 수 있다.

한국공개특허 제2012-0120823호에는 전자빔을 이용하여 반도체 장치의 불량을 검사하는 방법에 관하여 개시되어 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 전자빔을 이용하여 반도체 장치의 결함을 검사하는 경우, SNR(Signal-to-Noise Ratio) 향상 및 검출력 증가를 위하여 검사 대상이 되는 컨택 영역에서 방출되는 전자의 양을 증가시킬 수 있는 기판의 결함 검출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판의 결함 검출 방법의 일 태양은, 기판의 제1 영역에 전자빔을 조사하고, 상기 제1 영역과 전기적으로 연결된 제2 영역에 전자빔을 조사하고, 상기 제2 영역으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 것을 포함한다.

상기 제1 영역은 주변 영역(peripheral region)이고, 상기 제2 영역은 셀 영역(cell region)일 수 있다.

상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 이격될 수 있다.

상기 기판의 결함 검출 방법은, 결함 검출 이미지를 생성하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 결함 검출 이미지를 생성하는 것은, 상기 이차 전자의 검출량을 이용할 수 있다.

상기 기판의 결함 검출 방법은, 상기 결함 검출 이미지에서 주변과 비교하여 상대적으로 어두운 부분을 검사하여, 상기 기판에 존재하는 결함을 검출하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 영역에 전자빔을 조사하는 것은, 상기 제1 영역의 표면에 수직 방향으로 조사하고, 상기 제2 영역에 전자빔을 조사하는 것은, 상기 제2 영역의 표면에 수직 방향으로 조사할 수 있다.

상기 제1 영역은 게이트 영역을 포함하고, 상기 제2 영역은 드레인 영역을 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판의 결함 검출 방법의 다른 태양은, 기판의 제1 영역 및 상기 제1 영역과 전기적으로 연결된 제2 영역에 전자빔을 동시에 조사하고, 상기 제2 영역으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 것을 포함한다.

상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 전자빔을 동시에 조사하는 것은, 상기 제1 영역을 향하여 조사되는 제1 전자빔과 상기 제2 영역을 향하여 조사되는 제2 전자빔을 동시에 이용할 수 있다.

상기 제1 전자빔은 상기 제1 영역의 표면에 수직 방향으로 조사되고, 상기 제2 전자빔은 상기 제2 영역의 표면에 수직 방향으로 조사될 수 있다.

상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 이격될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

도 1은 전자빔을 이용한 기판의 결함 검출 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 결함 검출 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3은 기판의 영역을 예시적으로 구분하여 도시한 것이다.
도 4는 종래의 결함 검출 방법에 따라 획득한 결함 검출 이미지이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 획득한 결함 검출 이미지이다.
도 6은 종래의 결함 검출 방법에 따라 획득한 SEM 이미지이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 획득한 SEM 이미지이다.
도 8은 게이트 전압과 드레인 전류와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 결함 검출 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예를 이용하여 형성될 수 있는, 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템의 블록도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 몇몇 실시예를 이용하여 형성될 수 있는, 반도체 장치를 적용할 수 있는 예시적인 반도체 시스템이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하에서 설명되는 기판의 결함 검출 방법은, 전자빔을 이용하여 반도체 장치의 결함을 검사하되, 검사 대상이 되는 컨택 영역에서 방출되는 전자의 양을 증가시켜, SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 향상시키고, 검출력을 증가시킬 수 있는 방법에 관한 것이다. 최근에는, 반도체 장치의 집적도, 신뢰도, 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 반도체 공정 기술이 발전되고 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 디자인 룰(design rule)이 작아지고, 컨택 저항이 증가하게 된다. 따라서, 전자빔을 이용한 반도체 장치의 결함 검사시, SNR(Signal-to-Noise Ratio)이 좋지 않아, 반도체 장치의 결함 검사에 어려움이 있다. 본 발명에 따른 기판의 결함 검출 방법은, 더미 스캔(dummy scan) 공정을 추가적으로 수행하여, SNR(Signal-to-Noise Ratio) 및 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지의 향상을 기대할 수 있고, 컨택에서의 완전한 끊김 불량(open fail)뿐만 아니라 저항성 불량(fail)도 검출할 수 있다.

우선, 기판의 결함 검출을 위한 장치에 관하여 설명한다.

도 1은 전자빔을 이용한 기판의 결함 검출 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 전자빔을 이용한 기판의 결함 검출 장치는, 전자빔 소스(110), 컬럼(120), 축 조정 코일(121), 집속 렌즈(122), 조리개(123), 주사 코일(124), 대물 렌즈(125), 스테이지(130), 기판(131), 구동부(140), 검출부(150), 이미지 획득부(160), 이미지 처리부(170), 디스플레이부(180) 등을 포함한다.

전자빔 소스(110)는 전자를 발생시키는 전자총에 의하여 전자들을 전자빔(10)으로 형성한다. 전자총은 전자를 발생시키는 필라멘트와 전자들을 추출하는 추출 전극을 포함할 수 있다.

컬럼(120)은 전자빔(10)을 기판(131)의 표면으로 조사하기 위한 하우징이다. 컬럼(120)은 축 조정 코일(121), 집속 렌즈(122), 조리개(123), 주사 코일(124), 대물 렌즈(125) 등을 포함할 수 있다.

축 조정 코일(121)은 전자빔 소스(110)와 집속 렌즈(122) 사이에 위치할 수 있고, 전자빔(10)을 집속 렌즈(122)의 중심축에 일치시키는 역할을 한다.

집속 렌즈(122)와 대물 렌즈(125)는 일반적으로 코일이 감겨진 원통형의 전자석으로, 자기장을 형성하여 전자들을 집속시킨다. 예를 들어, 전자빔(10)은 10 내지 50㎛ 크기의 단면적을 가지는데, 기판(131) 상에 조사되는 전자빔(10)의 스폿 사이즈(spot size)는 약 5 내지 200㎚ 크기를 가질 수 있다. 집속 렌즈(122)는 전자빔(10)을 집속시키고, 전자빔(10)의 세기를 조절하는 역할을 할 수 있다. 대물 렌즈(125)는 기판(131)의 표면에 조사되는 전자빔(10)의 스폿 사이즈 및 초점 거리를 조절하는 역할을 할 수 있고, 기판의 결함 검출 장치의 분해능을 결정할 수 있다. 대물 렌즈(125)와 기판(131) 사이의 거리를 작동거리(working distance)라 하고, 상기 작동거리가 짧을수록 전자빔(10)의 스폿 사이즈는 작아지고, 이미지의 해상도는 증가할 수 있다.

조리개(123)는 집속 렌즈(122)와 주사 코일(124) 사이에 위치할 수 있다. 조리개(123)는 소정 직경의 광투과부를 가지며, 집속 렌즈(122)와 함께 전자빔(10)의 세기를 조절하는 역할을 할 수 있다.

주사 코일(124)은 조리개(123)와 대물 렌즈(125) 사이에 위치할 수 있다. 주사 코일(124)은 전자빔(10)이 기판(131)을 스캔할 수 있도록 전자빔(10)을 편향시키는 역할을 할 수 있다. 여기에서, 주사 코일(124)에 인가되는 전류의 진폭을 변화시키면 기판의 결함 검출 장치의 배율을 자유롭게 조절하는 것이 가능하다.

스테이지(130)는 기판(131)을 지지하며, 구동부(140)는 스테이지(130)와 연결되어 기판(131) 상의 일정 영역 또는 기판(131)의 전면에 전자빔(10)이 조사될 수 있도록 스테이지(130)의 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 구동부(140)는 일 평면 상에서 직교 좌표로 이동하는 로봇일 수 있다. 한편, 도 1에는 도시하지 않았으나, 스테이지(130)의 하부에는 스테이지(130)의 높이를 조절하기 위한 제2 구동부가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 구동부는 압전 소자를 포함할 수 있다. 전자빔(10)이 조사되면 기판(131)의 표면으로부터 이차 전자(20) 및 반사 전자, X선, 후방 산란 전자 등이 발생하고, 기판(131)으로 흡수되는 흡수 전자 및 기판(131)을 투과하는 투과 전자 등의 신호가 발생할 수 있다.

검출부(150)는 전자빔(10)에 의해 기판(131)으로부터 방출되는 이차 전자(20)를 검출하며, 검출된 이차 전자(20)와 대응하는 전류 신호를 전압 신호로 변환시키고, 상기 전압 신호를 증폭시킬 수 있다. 여기에서, 검출부(150)에는 이차 전자(20)를 검출하기 위한 바이어스 전압이 인가될 수 있다. 구체적으로, 이차 전자(20)는 기판(131)으로부터 다양한 각도로 방출될 수 있다. 또한, 검출부(150)는 플러스 하전되어 있어서, 이차 전자(20)는 검출부(150)에 포집될 수 있다. 예를 들어, 이차 전자(20)는 약 -100 ~ +300V의 전압이 인가되어 있어서 검출부(150)를 둘러싸고 있는 패러데이 컵(Faraday cage)으로 이끌리게 된다. 그리고, 검출부(150)는 약 +12,000V의 전압이 인가되어 있어서, 이차 전자(20)가 검출부(150)로 접근함에 따라, 검출부(150)와의 사이에서 강한 인력이 작용하여, 이차 전자(20)가 검출부(150)에 형성된 얇은 알루미늄막을 통과할 수 있을 정도로 강한 충돌이 발생될 수 있다. 상기 알루미늄막을 통과한 이차 전자(20)는 인광(phosphorescent)의 신틸레이터(scintillator) 물질에 충돌하게 되고, 형광(scintilla)을 방출할 수 있다. 이러한 형광은 광증배관(photo multiplier)에 입사되고, 상기 광증배관으로부터 증폭과정을 거쳐 강한 전기적 신호로 바뀔 수 있다.

이미지 획득부(160)는 검출부(150)와 연결되며, 검출부(150)에서 증폭된 전압 신호를 기판(131)의 검사 영역과 대응하는 이미지 정보로 변환시킬 수 있다. 상기 이미지 정보는 상기 검사 영역과 대응하는 픽셀들의 그레이 레벨들을 포함할 수 있다. 즉, 이미지 획득부(160)는 아날로그형의 전압 신호를 디지털형의 이미지 정보로 변환시키는 AD 컨버터(analog digital convertor)로써 기능할 수 있다.

이미지 처리부(170)는 이미지 획득부(160)와 연결되며, 상기 이미지 정보와 기준 이미지 정보를 서로 비교하여, 기판(131)의 검사 영역에 존재하는 결함들을 검출하는 역할을 할 수 있다. 구체적으로, 이미지 처리부(170)는 기준 이미지를 구성하는 픽셀들의 그레이 레벨과 결함 검출 이미지를 구성하는 픽셀들의 그레이 레벨들을 서로 비교하여 상기 검사 영역에 존재하는 결함을 검출할 수 있다.

디스플레이부(180)는 이미지 처리부(170)와 연결되며, 이미지 처리부(170)에서 검출된 결함을 디스플레이할 수 있다.

한편, 기판(131) 표면에 입사되는 전자빔(10)의 세기를 입사 전류 또는 프로브 전류(Ip)라 한다. 프로브 전류(Ip)는 상기 패러데이 컵에서 후방 산란 전자와 이차 전자 및 흡수 전자의 총합으로서 측정될 수 있다. 예를 들어, 검출부(150)를 통해 전자빔(10)의 세기 즉, 프로브 전류(Ip)의 크기를 측정하는 것이 가능하다. 여기에서, 프로브 전류(Ip)는 이미지의 품질 및 해상도를 결정하는 중요한 요인이다. 또한, 프로브 전류(Ip)의 세기를 결정하는 요인으로 전자빔 소스(110)의 필라멘트 및 전자총에 인가되는 인출전압과 가열전류가 있다. 즉, 상기 인출전압과 상기 가열전류를 조절함으로써 프로브 전류(Ip)의 세기를 조절하는 것이 가능하다.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 기판의 결함 검출 방법에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 결함 검출 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 도 3은 기판의 영역을 예시적으로 구분하여 도시한 것이다. 도 4는 종래의 결함 검출 방법에 따라 획득한 결함 검출 이미지이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 획득한 결함 검출 이미지이다. 도 6은 종래의 결함 검출 방법에 따라 획득한 SEM 이미지이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 획득한 SEM 이미지이다. 도 8은 게이트 전압과 드레인 전류와의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 2를 참조하면, 우선, 기판(131)의 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사한다(S200). 전자빔(10)을 조사하는 것은 위에서 언급한 기판의 결함 검출 장치를 이용할 수 있다. 제1 영역(B)은, 기판(131)에서 주변 영역(peripheral region)에 해당하는 영역일 수 있다. 예를 들어, 제1 영역(B)은 게이트 영역을 포함할 수 있다. 즉, 제1 영역(B)은 기판(131)의 결함을 검사하는 영역이 아닌 다른 영역이고, 전류원(current source) 역할을 할 수 있는 영역일 수 있다. 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사할 때, 제1 영역(B)의 표면에 수직 방향으로 조사할 수 있다. 전자빔(10)을 기판(131)의 표면에 수직 방향으로 조사하는 경우, 기판(131)에 도달하는 전자빔(10)의 세기를 극대화할 수 있다.

이어서, 기판(131)의 위치를 이동시킨다(S210). 예를 들어, 단일의 전자빔 소스(110)를 구비한 기판의 결함 검출 장치를 이용한다면, 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사한 후 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사하기 위하여, 기판(131)의 위치를 이동시켜야 한다. 기판(131)의 위치를 이동시키는 것은, 위에서 언급한 기판의 결함 검출 장치의 구동부(140)가 기판(131)의 위치를 이동시킬 수 있다.

이어서, 제1 영역(B)과 전기적으로 연결된 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사한다(S220). 제2 영역(A)은, 기판(131)에서 셀 영역(cell region)에 해당하는 영역일 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(A)은 드레인 영역을 포함할 수 있다. 즉, 제2 영역(A)은 기판(131)의 결함을 검사하고자 하는 영역일 수 있다. 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사할 때, 제2 영역(A)의 표면에 수직 방향으로 조사할 수 있다. 전자빔(10)을 기판(131)의 표면에 수직 방향으로 조사하는 경우, 기판(131)에 도달하는 전자빔(10)의 세기를 극대화할 수 있다. 제1 영역(B)과 제2 영역(A)은 서로 이웃하여 있을 수 있고, 서로 이격되어 있을 수도 있다. 다만, 제1 영역(B)과 제2 영역(A)은 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사한 경우, 제2 영역(A)으로부터 방출되는 전자의 양이 증가할 수 있다. 제1 영역(B)과 제2 영역(A)이 서로 이격되어 있는 경우, 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사하기 위하여, 기판의 결함 검출 장치의 컬럼(120)을 이동시켜 제2 영역(A)에 전자빔(10)이 도달하도록 할 수 있다. 즉, 기판(131)을 이동시켜 전자빔(10)이 조사되는 위치가 제1 영역(B)에서 제2 영역(A)으로 이동하도록 할 수 있지만, 거리가 멀리 떨어진 경우, 컬럼(120)의 이동에 의해서도 전자빔(10)이 조사되는 위치가 제1 영역(B)에서 제2 영역(A)으로 이동하도록 할 수 있다.

이어서, 제2 영역(A)으로부터 방출되는 이차 전자(20)를 검출한다(S230). 이차 전자(20)를 검출하는 것은, 기판의 결함 검출 장치의 검출부(150)에서 수행할 수 있다.

이어서, 결함 검출 이미지(I)를 생성한다(S240). 결함 검출 이미지(I)를 생성하는 것은, 이차 전자(20)의 검출량을 이용하여 생성할 수 있다. 즉, 이차 전자(20)가 상대적으로 많이 검출되는 경우에는 결함 검출 이미지(I)에서 상대적으로 밝은 부분으로 나타나고, 이차 전자(20)가 상대적으로 적게 검출되는 경우에는 결함 검출 이미지(I)에서 상대적으로 어두운 부분으로 나타나게 된다. 이를 통하여, 기판(131)에 결함이 존재하는지 여부와 결함이 존재하는 위치를 검출할 수 있다.

다만, 종래의 결함 검출 방법과 달리, 본 발명의 실시예에 따르면, 결함 검출 이미지(I)에서 상대적으로 밝은 부분의 밝기가 더 증가하게 된다. 왜냐하면, 제1 영역(B)과 제2 영역(A)은 전기적으로 연결되어 있기 때문에, 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사한 경우, 제2 영역(A)으로부터 방출되는 전자의 양이 증가할 수 있기 때문이다. 이에 관한 작용을 도 3을 참조하여 설명하면, 검사 대상이 되는 영역이 제2 영역(A)이고, 제1 영역(B)은 검사 대상이 아닌 영역이면서 제2 영역(A)과 전기적으로 연결된 영역이다. 제1 영역(B)은 게이트 영역과 연결되어 있고, 제2 영역(A)은 드레인 영역과 연결되어 있다고 가정한다.

종래의 결함 검출 방법에 따라, 검사 대상이 되는 제2 영역(A)에만 전자빔(10)을 조사하고, 제2 영역(A)으로부터 방출되는 이차 전자(20)를 검출하는 경우, 웰(well)로부터 제2 영역(A)으로 전자(e1)가 공급되며, 이에 의하여 제2 영역(A)의 표면으로부터 이차 전자(20)가 방출된다.

본 발명의 실시예에 따라, 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사하면, 게이트 영역에 전위차가 발생하게 된다. 또한, 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사하여, 소오스 영역과 드레인 영역 사이에 전위차가 발생하게 되므로, 결과적으로 소오스 영역으로부터 드레인 영역으로 전자(e2)가 이동하게 된다(도 8 참조). 따라서, 제2 영역(A)의 표면으로부터 방출되는 이차 전자(20)를 검출하면, 웰(well)로부터 제2 영역(A)으로 공급된 전자(e1)와 소오스 영역으로부터 드레인 영역으로 공급되어 제2 영역(A)으로 공급된 전자(e2)가 더해져서, 제2 영역(A)의 표면으로부터 방출되는 이차 전자(20)의 검출량이 증가하게 된다. 이와 같이, 제2 영역(A)의 표면으로부터 방출되는 이차 전자(20)의 검출량이 증가하면, 결함 검출 이미지(I)에서 결함이 없는 부분과 open fail 또는 저항성 fail이 있는 부분의 밝기 차이가 극대화되어, SNR(SIGNAL-TO-NOISE RATIO) 향상 및 검출력 증가를 기대할 수 있게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, SNR(SIGNAL-TO-NOISE RATIO) 향상 여부를 알 수 있다. 도 4는 제2 영역(A)에만 전자빔(10)을 조사하여 획득한 결함 검출 이미지(I1)이고, 도 5는 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사한 후 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사하여 획득한 결함 검출 이미지(I2)이다. 도 4 및 도 5에서 원으로 표시한 부분이 open fail에 해당하는 결함이다. SNR(SIGNAL-TO-NOISE RATIO)이 4.36에서 7.65로 약 1.7배 향상되었고, 노이즈(Noise) 개선 효과도 있어, 결함을 분명하게 검출할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면, 저항성 fail도 검출할 수 있음을 알 수 있다. 도 6은 제2 영역(A)에만 전자빔(10)을 조사하여 획득한 SEM 이미지이고, 도 7은 제1 영역(B)에 전자빔(10)을 조사한 후 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 조사하여 획득한 SEM 이미지이다. 명확하게 검출되는 open fail 외 주위의 배경과는 구분되는 약하게 어두운 컨택을 검출할 수 있는데, 이와 같이 약하게 어두운 부분이 저항성 fail이다. 도 6을 참조하면, 저항성 fail은 종래의 결함 검출 방법에 따라서는 검출하기 어렵다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판의 결함 검출 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다. 설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 결함 검출 방법과 다른 부분을 위주로 설명한다.

도 9를 참조하면, 우선, 기판(131)의 제1 영역(B) 및 제1 영역(B)과 전기적으로 연결된 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 동시에 조사한다(S300). 제1 영역(B) 및 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 동시에 조사하는 것은, 제1 영역(B)을 향하여 조사되는 제1 전자빔과 제2 영역(A)을 향하여 조사되는 제2 전자빔을 동시에 이용하여 조사할 수 있다. 즉, 위에서 언급된 기판의 결함 검출 장치에서, 컬럼(120)이 복수 개 구비된 장치를 이용하여, 제1 영역(B)과 제2 영역(A)에 전자빔(10)을 동시에 조사할 수 있다. 이 때, 제1 전자빔은 제1 영역(B)의 표면에 수직 방향으로 조사되고, 제2 전자빔은 제2 영역(A)의 표면에 수직 방향으로 조사될 수 있다. 제1 전자빔과 제2 전자빔을 기판(131)의 표면에 수직 방향으로 조사하는 경우, 기판(131)에 도달하는 제1 전자빔과 제2 전자빔의 세기를 극대화할 수 있다.

이어서, 제2 영역(A)으로부터 방출되는 이차 전자(20)를 검출한다(S310). 이차 전자(20)를 검출하는 것은, 기판의 결함 검출 장치의 검출부(150)에서 수행할 수 있다.

이어서, 결함 검출 이미지(I)를 생성한다(S320). 결함 검출 이미지(I)를 생성하는 것은, 이차 전자(20)의 검출량을 이용하여 생성할 수 있다. 즉, 이차 전자(20)가 상대적으로 많이 검출되는 경우에는 결함 검출 이미지(I)에서 상대적으로 밝은 부분으로 나타나고, 이차 전자(20)가 상대적으로 적게 검출되는 경우에는 결함 검출 이미지(I)에서 상대적으로 어두운 부분으로 나타나게 된다. 이를 통하여, 기판(131)에 결함이 존재하는지 여부와 결함이 존재하는 위치를 검출할 수 있다.

도 10은 본 발명의 몇몇 실시예를 이용하여 형성될 수 있는, 반도체 장치를 포함하는 전자 시스템의 블록도이다.

도 10을 참조하면, 전자 시스템(1100)은 컨트롤러(1110), 입출력 장치(1120, I/O), 기억 장치(1130, memory device), 인터페이스(1140) 및 버스(1150, bus)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1110), 입출력 장치(1120), 기억 장치(1130) 및/또는 인터페이스(1140)는 버스(1150)를 통하여 서로 결합 될 수 있다. 버스(1150)는 데이터들이 이동되는 통로(path)에 해당한다.

컨트롤러(1110)는 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세스, 마이크로컨트롤러, 및 이들과 유사한 기능을 수행할 수 있는 논리 소자들 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 입출력 장치(1120)는 키패드(keypad), 키보드 및 디스플레이 장치등을 포함할 수 있다. 기억 장치(1130)는 데이터 및/또는 명령어등을 저장할 수 있다. 인터페이스(1140)는 통신 네트워크로 데이터를 전송하거나 통신 네트워크로부터 데이터를 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 인터페이스(1140)는 유선 또는 무선 형태일 수 있다. 예컨대, 인터페이스(1140)는 안테나 또는 유무선 트랜시버등을 포함할 수 있다. 도시하지 않았지만, 전자 시스템(1100)은 컨트롤러(1110)의 동작을 향상시키기 위한 동작 메모리로서, 고속의 디램 및/또는 에스램 등을 더 포함할 수도 있다.

전자 시스템(1100)은 개인 휴대용 정보 단말기(PDA, personal digital assistant) 포터블 컴퓨터(portable computer), 웹 타블렛(web tablet), 무선 전화기(wireless phone), 모바일 폰(mobile phone), 디지털 뮤직 플레이어(digital music player), 메모리 카드(memory card), 또는 정보를 무선환경에서 송신 및/또는 수신할 수 있는 모든 전자 제품에 적용될 수 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 몇몇 실시예를 이용하여 형성될 수 있는, 반도체 장치를 적용할 수 있는 예시적인 반도체 시스템이다. 도 11은 태블릿 PC이고, 도 12는 노트북을 도시한 것이다. 본 발명의 몇몇 실시예를 이용하여 형성될 수 있는 반도체 장치 중 적어도 하나는 태블릿 PC, 노트북 등에 사용될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예를 이용하여 형성될 수 있는 반도체 장치는 예시하지 않는 다른 집적 회로 장치에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 전자빔 20: 이차 전자
110: 전자빔 소스 120: 컬럼
121: 축 조정 코일 122: 집속 렌즈
123: 조리개 124: 주사 코일
125: 대물 렌즈 130: 스테이지
131: 기판 140: 구동부
150: 검출부 160: 이미지 획득부
170: 이미지 처리부 180: 디스플레이부

Claims

기판의 제1 영역에 전자빔을 조사하고,
상기 제1 영역과 전기적으로 연결된 제2 영역에 전자빔을 조사하고,
상기 제2 영역으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 것을 포함하는 기판의 결함 검출 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 영역은 주변 영역(peripheral region)이고, 상기 제2 영역은 셀 영역(cell region)인 기판의 결함 검출 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 서로 이격된 기판의 결함 검출 방법.
제 1항에 있어서,
결함 검출 이미지를 생성하는 것을 더 포함하는 기판의 결함 검출 방법.
제 4항에 있어서,
상기 결함 검출 이미지를 생성하는 것은, 상기 이차 전자의 검출량을 이용하는 기판의 결함 검출 방법.
제 4항에 있어서,
상기 결함 검출 이미지에서 주변과 비교하여 상대적으로 어두운 부분을 검사하여, 상기 기판에 존재하는 결함을 검출하는 것을 더 포함하는 기판의 결함 검출 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 영역에 전자빔을 조사하는 것은, 상기 제1 영역의 표면에 수직 방향으로 조사하고,
상기 제2 영역에 전자빔을 조사하는 것은, 상기 제2 영역의 표면에 수직 방향으로 조사하는 기판의 결함 검출 방법.
기판의 제1 영역 및 상기 제1 영역과 전기적으로 연결된 제2 영역에 전자빔을 동시에 조사하고,
상기 제2 영역으로부터 방출되는 이차 전자를 검출하는 것을 포함하는 기판의 결함 검출 방법.
제 8항에 있어서,
상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 전자빔을 동시에 조사하는 것은,
상기 제1 영역을 향하여 조사되는 제1 전자빔과 상기 제2 영역을 향하여 조사되는 제2 전자빔을 동시에 이용하는 기판의 결함 검출 방법.
제 9항에 있어서,
상기 제1 전자빔은 상기 제1 영역의 표면에 수직 방향으로 조사되고, 상기 제2 전자빔은 상기 제2 영역의 표면에 수직 방향으로 조사되는 기판의 결함 검출 방법.