KR20160116534A - 전자빔을 이용한 웨이퍼의 검사 방법 - Google Patents

전자빔을 이용한 웨이퍼의 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법은, 복수의 전자빔 컬럼들이 상기 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들과 각각 대면하도록 위치를 조정하는 단계; 상기 복수의 전자빔 컬럼들이 상기 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계; 및 상기 부분 영역들을 각각 스캔하여 획득된 복수의 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법은, 검사 대상 영역으로 지정된 다이들이 복수의 전자빔 컬럼들에 의해 각각 스캔되도록 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시키는 단계; 및 상기 스테이지의 스캔 방향이 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향 중 적어도 하나를 회전시키는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

전자빔을 이용한 웨이퍼의 검사 방법{Method for inspecting wafer using electron beam}
본 발명의 기술적 사상은 전자빔을 이용한 웨이퍼의 검사 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 전자빔 컬럼들을 포함하는 웨이퍼의 검사 방법에 에 관한 것이다.
전자빔(Electron beam)은 웨이퍼 상의 미세 패턴 또는 결함을 고분해능으로 검사하거나 반도체 소자의 전기적 특성을 분석하기 위하여 이용될 수 있다. 최근에는 검사 대상 영역을 확대하고 검사 시간을 단축시키기 위하여 복수의 전자빔 컬럼들을 포함되는 구조를 가지는 전자빔 검사 장치가 개발되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 전자빔 컬럼들을 이용하여 웨이퍼를 검사하는 방법에 있어서, 보다 효율적으로 검사 시간을 단축시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 웨이퍼의 검사 방법은, 웨이퍼를 스테이지 상에 로딩하는 단계; 복수의 전자빔 컬럼들이 상기 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들과 각각 대면하도록 위치를 조정하는 단계; 상기 복수의 전자빔 컬럼들이 상기 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계; 및 상기 부분 영역들을 각각 스캔하여 획득된 복수의 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 위치 조정 단계는, 상기 웨이퍼를 회전하는 단계인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 스테이지의 스캔 방향이 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 회전시키는 단계;를 더 포함하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향의 회전각은 상기 웨이퍼의 회전각과 동일한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 스테이지의 스캔 방향의 회전은 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동 속도 및 및 Y축 방향으로의 이동 속도의 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 위치 조정 단계는, 미리 회전시킨 웨이퍼를 상기 스테이지에 로딩하여 상기 로딩 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 웨이퍼는 상기 스테이지 상에 설치된 회전 스테이지에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 위치 조정 단계는, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하는 단계인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 복수의 부분 이미지들 중 적어도 하나는 두 개의 다이들을 스캔하여 획득되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 각 다이의 서로 다른 부분 영역들은 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 개수에 따라 등분되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 다이 이미지를 설계 데이터와 비교하여 패턴의 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 검사 방법.
일부 실시예들에서, 상기 패턴 결함 검출 단계는, 상기 설계 데이터에서 반복되는 패턴들을 각각 그룹핑하여 패턴 그룹들을 설정하고, 상기 다이 이미지를 통해 나타나는 패턴 그룹별 결함률을 검출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 설계 데이터의 검사 방법은, 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분들을 각각 스캔하고, 상기 부분들을 스캔하여 각각 획득된 복수의 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 획득하는 단계; 설계 데이터에서 반복되는 패턴들을 각각 그룹핑하여 패턴 그룹들을 설정하고, 상기 다이 이미지를 상기 설계 데이터와 비교하여 패턴 그룹별 결함률을 검출하는 단계; 및 상기 패턴 그룹별 결함률을 이용하여 설계 패턴의 오류를 검출하는 단계;를 포함하는 설계 데이터의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 전자빔 컬럼들이 상기 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔하기 위하여, 상기 웨이퍼 또는 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 웨이퍼의 검사 방법은, 웨이퍼를 스테이지 상에 로딩하는 단계; 상기 웨이퍼의 전부 또는 일부 다이들을 검사 대상 영역(Region of Interest; ROI)으로 지정하는 단계; 검사 대상 영역으로 지정된 다이들이 복수의 전자빔 컬럼들에 의해 각각 스캔되도록 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시키는 단계; 및 상기 스테이지의 스캔 방향이 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향 중 적어도 하나를 회전시키는 단계;를 포함하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시키는 단계에서, 상기 웨이퍼가 적어도 한 번 회전하고, 상기 웨이퍼는 상기 스테이지 상에 설치된 회전 스테이지에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 스테이지의 스캔 방향 회전은 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동 속도 및 및 Y축 방향으로의 이동 속도의 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시키는 단계는 검사 대상 영역을 최소 횟수로 스캔하도록 웨이퍼 또는 복수의 전자 컬럼들이 복수회 회전하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 검사 대상 영역으로 지정된 상기 다이들을 각각 스캔하여 획득된 복수의 다이 이미지들을 상호 비교하여 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 검사 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼의 검사 방법에 따르면, 복수의 전자빔 컬럼들에 의해 각각 스캔된 부분 이미지들을 재조합하여 단시간에 하나의 다이 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 복수의 다이들이 검사 대상 영역인 경우, 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하여 보다 많은 다이들이 한 번에 스캔될 수 있도록 함으로써 복수의 다이들에 대한 검사 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따라 복수의 전자빔 컬럼들을 이용하여 웨이퍼를 스캔하는 단계를 나타내는 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 경우에 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 경우에 서로 다른 부분 영역들에 대응하는 부분 이미지들을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 부분 이미지들을 조합하여 획득한 다이 이미지와 설계 데이터를 비교하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 7은 복수의 전자빔 컬럼들의 간격을 임의로 조절할 수 없는 경우 웨이퍼 상의 복수의 전자빔 컬럼들의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 경우에 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 중복되는 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 따라 웨이퍼를 회전한 경우 웨이퍼 상의 복수의 전자빔 컬럼들의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 경우에 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 경우에 서로 다른 부분 영역들에 대응하는 부분 이미지들을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 부분 이미지들을 조합하여 획득한 다이 이미지와 설계 데이터를 비교하는 도면이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 따라 설계 데이터의 검사 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 따라 획득한 다이 이미지에 나타나는 반복 패턴들을 설계 데이터와 비교하는 도면이다.
도 15는 각 반복 패턴들에 따른 패턴 결함률을 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 따라 복수의 다이들이 검사 대상 영역인 경우 웨이퍼의 검사 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 17a 및 17b는 일반적인 경우와 본 발명의 기술적 사상에 의한 경우에 검사 대상 영역 상에 배치되는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 비교하는 도면이다.
도 18a 내지 도 18b는 본 발명의 기술적 사상에 따른 스테이지의 스캔 방향과 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 나타내는 도면이다.
도 19a 및 도 19b는 일반적인 경우와 본 발명의 기술적 사상에 의한 경우에 검사 대상 영역 상에 배치되는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 비교하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 기술적 사상에 따른 스테이지의 스캔 방향과 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공 되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
아울러 이하의 설명에서는 각 구성요소를 보기 쉽게 하기 위해 도면에서 구성요소에 의해 치수의 축척을 다르게 하여 도시하는 경우가 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법(100)을 나타내는 플로 차트이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기술적 사상에 따라 복수의 전자빔 컬럼들을 이용하여 웨이퍼를 스캔하는 단계를 나타내는 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법(100)은 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)을 포함하는 전자빔 검사 장치(10)를 이용할 수 있다.
상기 전자빔 검사 장치(10)는 검사 대상인 웨이퍼(W)를 지지하는 스테이지(Sxy)와, 상기 스테이지(Sxy) 상에 위치하고 전자빔을 생성하여 웨이퍼(W)에 주사하는 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)과, 상기 웨이퍼(W)로부터 방출되는 신호를 검출하는 디텍터(미도시)를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼 검사 방법(100)은 먼저 챔버 내 스테이지(Sxy) 상에 웨이퍼(W)를 로딩한다(S101). 상기 스테이지(Sxy)는 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 구조이며, x방향 및 y방향으로 각각 이동하여 웨이퍼(W) 상의 각 지점이 스캔될 수 있도록 한다. 또한 상기 스테이지(Sxy)는 배율 등을 조절하기 위하여 z방향으로 이동될 수 있다. 상기 스테이지(Sxy) 상에는 상기 웨이퍼(W)를 회전시키는 회전 스테이지(Sθ)가 더 포함될 수 있으며, 상기 회전 스테이지(Sθ) 상에 웨이퍼(W)가 로딩될 수 있다. 상기 웨이퍼(W) 상에는 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)이 배치될 수 있다.
상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)을 이루는 각각의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)은 일반적인 전자빔 구조일 수 있다. 즉, 각각의 전자빔 컬럼(C1,C2,C3,C4,C5)은 전자빔(Electron beam)을 생성한 후 가속 및 집속하여 검사 대상인 웨이퍼(W)에 전자빔을 주사할 수 있다. 웨이퍼(W)와 주사된 전자빔의 상호 작용에 의해 신호들이 방출하며, 방출 신호들은 디텍터에 의해 검출되어 웨이퍼 이미지로 변환될 수 있다. 상기 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이에 의해 상기 웨이퍼(W) 상의 서로 다른 위치를 각각 스캔할 수 있다.
도 3은 도 2a 및 도 2b의 경우에 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 2b, 및 도 3을 참조하면, 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)의 위치는 상기 웨이퍼(W)의 서로 다른 다이(Die)들 (D1,D2,D3,D4,D5) 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들(D11, D22, D33, D44, D55)과 각각 대면하도록 조정할 수 있다(S103). 이것은 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)의 위치를 자유롭게 조정할 수 있는 전자빔 검사 장치가 제공될 경우에 구현될 수 있다. 이에 따라, 상기 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔하여 부분 이미지들을 획득할 수 있으며, 상기 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 단시간에 획득할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)은 3개의 다이들을 사이에 두고 이격되어 있는 5개의 다이들(D1,D2,D3,D4,D5) 위에 각각 배치되어 있다. 이와 동시에, 상기 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)은 각 다이의 5개로 등분된 서로 다른 부분 영역들 중 어느 하나에 대해 스캔을 수행한다(S105).
제1 전자빔 컬럼(C1)은 제1 다이(D1) 위에 배치되는데, 상기 제1 다이(D1)를 5등분한 서로 다른 부분 영역들(D11, D12, D13, D14, D15) 중 제1 부분 영역(D11)에 대해 스캔을 수행할 수 있다. 제2 전자빔 컬럼(C2)은 제2 다이(D2) 위에 배치되는데, 상기 제2 다이(D2)를 5등분한 서로 다른 부분 영역들(D21, D22, D23, D24, D25) 중 제2 부분 영역(D22)에 대해 스캔을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 제3 전자빔 컬럼(C3)은 제3 다이(D3)의 서로 다른 부분 영역들(D31, D32, D33, D34, D35) 중 제3 부분 영역(D33) 위에 배치되고, 제4 전자빔 컬럼(C4)은 제4 다이(D4)의 서로 다른 부분 영역들(D41, D42, D43, D44, D45) 중 제4 부분 영역(D44) 위에 배치되고, 제5 전자빔 컬럼(C5)은 제5 다이(D5)의 서로 다른 부분 영역들(D51, D52, D53, D54, D55) 중 제5 부분 영역(D55) 위에 배치될 수 있다.
도 3에서는 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)이 서로 일정한 간격을 두고 배치된 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)의 위치를 자유롭게 조정할 수 있는 전자빔 검사 장치를 이용할 경우, 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5) 사이의 간격이 일정하지 않도록 배치시킬 수 있다. 이에 따라, 제1 전자빔 컬럼(C1)은 제1 부분 영역(D11)이 아닌 제5 부분 영역(D15)을 스캔하고, 제2 전자빔 컬럼(C2)은 제2 부분 영역(D22)이 아닌 제1 부분 영역(D21)을 스캔하며, 제3 전자빔 컬럼(C3)은 제4 부분 영역(D34)을 스캔하고, 제4 전자빔 컬럼(C4)은 제2 부분 영역(C42)을 스캔하고, 제5 전자빔 컬럼(C5)은 제3 부분 영역(53)을 스캔할 수 있다.
즉, 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)은 각각 등분된 부분 영역을 스캔하여, 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5) 전체의 관점에서 하나의 다이를 빠짐없이 스캔하면 충분하고, 스캔하는 부분 영역들의 구체적인 위치는 제한되지 않는다.
복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)의 스캔 방향(B_Dir)은 상기 다이 (D1,D2,D3,D4,D5)의 어느 하나의 가장자리와 수직한 방향이며(도 3에서 Y방향), 상기 다이(D1,D2,D3,D4,D5)를 이동시키는 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)은 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)의 스캔 방향(B_Dir)과 수직한 방향(도 3에서 X방향)일 수 있다.
도 4는 도 3의 경우에 서로 다른 부분 영역들에 대응하는 부분 이미지들을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 복수의 전자빔 컬럼들(C1, C2, C3, C4, C5)에 의해 각각 스캔되는 부분 영역들(D11, D22, D33, D44, D55)로부터 각각 부분 이미지들(IMG11, IMG22, IMG33, IMG44, IMG55)을 획득할 수 있다. 하나의 다이를 등분하여 스캔된 각각의 부분 이미지들(IMG11, IMG22, IMG33, IMG44, IMG55)은 재조합하여 하나의 다이 이미지를 형성할 수 있다.
하나의 전자빔 컬럼을 이용하여 하나의 다이 이미지를 형성하는 경우, 하나의 전자빔 컬럼이 하나의 다이 전체에 대하여 스캔을 수행하여야 하므로, 본 발명과 같이 다이를 부분 영역으로 등분하여 부분 이미지만을 획득하는 경우에 비하여 검사 시간이 약 5배 더 소요될 수 있다.
또한, 복수의 전자빔 컬럼들을 구비하는 전자빔 검사 장치를 이용하는 일반적인 검사 방법에서도, 복수의 전자빔 컬럼들이 복수의 다이들에 대하여 각각 동시에 스캔을 수행하게 되므로, 5개의 다이들 각각에 대한 5개의 다이 이미지들을 동시에 형성할 수는 있으나 검사 시간은 본 발명에 비해 5배가 더 걸리게 된다.
도 5는 도 4의 부분 이미지들을 조합하여 획득한 다이 이미지와 설계 데이터를 비교하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 부분 이미지들(IMG11, IMG22, IMG33, IMG44, IMG55)를 재조합하여 하나의 다이 이미지(IMG_D)를 획득할 수 있다(S107). 획득한 하나의 다이 이미지(IMG_D)는 설계 데이터(DD)에 따라 실제 제조된 결과물을 대표하는 샘플로서 이용될 수 있다. 설계 데이터(DD)에 따라 제조한 결과물은 공정 기술의 한계 등에 의해 설계 데이터(DD)와는 다르게 구현되거나 결함이 발생할 수 있다. 따라서 다이 이미지(IMG_D)는 설계 데이터(DD)와의 비교 및 분석을 통해 설계 데이터(DD)를 재검토하는 데 이용될 수 있다.
구체적으로, 하나의 다이 내에는 반복되는 패턴들이 복수개 나타날 수 있으며, 복수의 패턴들 각각에 대한 결함 발생률을 근거로 높은 결함 발생률을 나타내는 패턴에 대해서는 설계 데이터(DD)를 수정하는데 이용될 수 있다. 다이 이미지(IMG_D)와 설계 데이터(DD)를 비교 및 분석하는 검사는 결과물의 대량 생산에 앞서 설계 데이터(DD)의 결함을 미리 발견하고 수정할 수 있으므로 장비의 조기 셋업에 유리할 수 있다. 이외에도, 다이 이미지(IMG_D)와 설계 데이터(DD)의 각 지점을 상호 비교하여 설계 데이터(DD)의 결함을 검사할 수 있다.
본 발명에 의한 웨이퍼의 검사 방법(100)은 상기 검사에 이용되는 다이 이미지(IMG_D)를 단시간에 획득할 수 있어 전체 검사 시간을 단축하는 데 유리하다. 다이 이미지(IMG_D)는 설계 데이터(DD)와의 비교 및 분석에 대해서는 도 13 내지 도 15를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 5에서는 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)이 5개인 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)은 2개 내지 4개, 또는 6개 이상일 수 있다. 이에 따라 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)이 각각 스캔하고자 하는 서로 다른 부분 영역들은 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)의 개수에 따라 새로이 등분될 수 있다. 또한, 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)은 일렬로 배치된 것으로 도시되었으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)은 다양한 배치를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 5의 웨이퍼의 검사 방법(100)은 전자빔 검사 장치에 포함되는 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)의 배치가 자유롭게 조정될 수 있는 경우에 이용될 수 있다. 상기 웨이퍼 검사 방법(100)에 복수의 전자빔 컬럼들의 간격이 고정된 전자빔 검사 장치를 이용할 경우에는, 복수의 전자빔 컬럼들 하에 서로 다른 부분 영역들이 배치될 수 있는 간격을 가지는 다이들만이 검사 대상으로 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법(200)을 나타내는 플로 차트이다. 상기 웨이퍼의 검사 방법(200)은 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 웨이퍼의 검사 방법(100)과 유사하나, 복수의 전자빔 컬럼들의 위치를 조정하기 위하여 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전한다(S203)는 차이가 있다. 즉, 상기 웨이퍼 검사 방법(200)은 복수의 전자빔 컬럼들의 간격을 임의로 조절할 수 없는 경우에 이용될 수 있다.
도 7은 복수의 전자빔 컬럼들의 간격을 임의로 조절할 수 없는 경우 웨이퍼 상의 복수의 전자빔 컬럼들의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 경우에 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 중복되는 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')은 서로 다른 다이들(D1', D2', D3', D4', D5') 상에 각각 배치된다. 그러나, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')은 서로 다른 부분 영역 상에 각각 배치되지 못하고 일부 전자빔 컬럼들은 서로 중복되는 부분 영역 상에 배치된다.
즉, 제1, 제3, 및 제5 전자빔 컬럼(C1',C3', C5')은 각각 제1, 제3, 및 제5 다이들(D1', D3', D5')의 중앙 부분 영역에 중복되게 배치되고, 제2 및 제4 전자빔 컬럼(C2', C4')은 각각 2개의 제2 및 제4 다이들(D2', D4')의 경계(L)에 중복되게 배치될 수 있다.
이에 따라, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')은 다이의 일부 영역에 대해서 스캔을 누락하게 될 수 있으며, 누락된 일부 영역에 대하여 추가적인 스캔이 필요하다. 따라서 추가적인 검사 시간이 소요될 수 있다.
따라서, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 간격을 임의로 조절할 수 없는 경우에도, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 복수의 전자빔 컬럼들의 개수만큼 나뉘어진 부분 영역들을 각각 스캔하여 단시간에 하나의 다이 이미지를 형성하는 것이 필요하다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상에 따라 웨이퍼를 회전한 경우 웨이퍼 상의 복수의 전자빔 컬럼들의 위치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a, 도 6 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼의 검사 방법(200)은, 먼저 웨이퍼(W)를 챔버 내 스테이지(Sxy) 상에 로딩한다(S201). 상기 스테이지(Sxy)는 상기 웨이퍼(W)를 지지하는 구조이며, X방향 및 Y방향으로 각각 이동하여 웨이퍼 상의 각 지점이 스캔될 수 있도록 한다. 상기 스테이지(Sxy) 상에는 상기 웨이퍼(W)를 회전시키는 회전 스테이지(Sθ)가 더 포함될 수 있으며, 상기 회전 스테이지(Sθ) 상에 웨이퍼(W)가 로딩될 수 있다. 상기 웨이퍼(W) 상에는 고정된 간격을 가지는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 배치될 수 있다. 도 2a에서는 배치 조정이 가능한 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)을 도시하였으나, 설명 편의를 위하여 고정된 간격을 가지는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')에 대해서도 참조하도록 한다.
이후, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 웨이퍼(W)의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들과 각각 대면하도록 웨이퍼(W) 또는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 정렬 방향을 회전할 수 있다(S203).
상기 웨이퍼(W)는 제1 기준 방향(W_Dir1)에서 제2 기준 방향(W_Dir2)으로 특정 각도(θ)만큼 회전할 수 있다. 상기 특정 각도(θ)는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들에 배치되도록 계산되는 값이다. 즉, G만큼의 고정된 간격을 가지는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')일지라도, 상기 웨이퍼(W)가 상기 특정 각도(θ)로 회전될 경우, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')은 제2 기준 방향(W_Dir2)을 기준으로 G*cosθ의 조정된 간격을 가질 수 있다. 따라서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 경우와 같이, 복수의 전자빔 컬럼들(C1, C2, C3, C4, C5)간의 간격을 조절할 수 있는 경우와 동일한 조건을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 특정 각도(θ)만큼 미리 회전하여 상기 스테이지(Sxy)에 로딩될 수 있다. 즉, 웨이퍼(W) 회전에 의한 웨이퍼(W)의 위치 조정 단계(S203)는 상기 웨이퍼의 로딩 단계(S201)와 동시에 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 웨이퍼(W)는 상기 스테이지(Sxy) 상에 설치된 회전 스테이지(Sθ)에 의해 상기 특정 각도(θ)만큼 회전될 수 있다.
이후, 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향과, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향을 회전하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이것은 스캔을 통해 얻어진 이미지의 경계가 다이의 가장 자리 경계와 일치하도록 하기 위한 것이다.
따라서, 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)과 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)의 회전은 동시에 이루어질 수 있다. 즉, 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)은 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)은 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)과 서로 수직하도록 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)와 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)이 회전된다.
일부 실시예들에서, 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)과 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)은 상기 웨이퍼(W)의 회전 각도와 동일하도록 상기 특정 각도(θ)만큼 회전될 수 있다.
상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향 회전은 상기 스테이지(Sxy)의 X축 방향으로의 이동 속도 및 Y축 방향으로의 이동 속도의 조합에 의해 구현
될 수 있다.
상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir) 회전은 X축 방향으로의 인가 전압 및 Y축 방향으로의 인가 전압을 제어를 통해 구현될 수 있다. 즉, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)은 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 정렬 방향으로부터 특정 각도(θ)만큼 회전될 수 있다.
도 9에서는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 정렬 방향에 대하여 웨이퍼(W)를 회전하는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 웨이퍼(W)의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들과 각각 대면하도록, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')은 상기 웨이퍼(W)에 대하여 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 정렬 방향을 회전할 수 있다.
이후, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)이 상기 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)과 서로 수직하도록 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)을 회전시킬 수 있다. 다만, 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)을 회전하는 단계가 생략될 수 있다.
일반적인 웨이퍼(W) 로딩 단계에서는 웨이퍼(W) 내 다이의 어느 하나의 가장자리의 경계가 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)과 수직하도록 로딩된다. 인위적인 웨이퍼(W)의 회전이 없는 경우에는 이미지의 경계와 다이의 어느 하나의 가장 자리 경계가 일치하도록 웨이퍼(W)와 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)이 설정되어 있다. 따라서, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)을 회전한 경우에는, 웨이퍼(W)를 회전한 경우와는 달리 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)을 회전하는 단계가 생략될 수 있다.
웨이퍼(W) 또는 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 정렬 방향을 회전한 이후에는, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 다이의 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔할 수 있다(S205).
도 10은 도 9의 경우에 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')은 G만큼의 고정된 간격을 가지지만, 상기 웨이퍼(W) 또는 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 정렬 방향의 회전에 의해 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 간격이 G*cosθ로 조정된 효과를 가질 수 있다.
복수의 전자빔 컬럼들 (C1', C2', C3', C4', C5')이 상기 웨이퍼(W)의 서로 다른 다이들 (D1', D2', D3', D4', D5') 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들(D15', D21', D32', D43', D54')과 각각 대면하도록 상기 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')간의 간격을 조정할 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 전자빔 컬럼들 (C1', C2', C3', C4', C5')은 서로 다른 부분 영역들(D15', D21', D32', D43', D54')을 각각 스캔하여 부분 이미지들을 획득할 수 있으며, 상기 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 단시간에 획득할 수 있다.
구체적으로, 상기 복수의 전자빔 컬럼들 (C1', C2', C3', C4', C5')은 다이의 정렬 방향을 기준으로 소정의 간격을 사이에 두고 서로 이격되어 있는 5개의 다이들(D1', D2', D3', D4', D5') 상에 각각 배치되어 있다. 상기 복수의 전자빔 컬럼들 (C1', C2', C3', C4', C5')은 각 다이의 5개로 등분된 서로 다른 부분 영역들 중 어느 하나에 대해 스캔을 수행한다.
제1 전자빔 컬럼(C1')은 한 개의 제1 다이(D1') 위에 배치되는데, 상기 제1 다이(D1)를 5등분한 서로 다른 부분 영역들(D11', D12', D13', D14', D15') 중 제5 부분 영역(D15')에 대해 스캔을 수행할 수 있다. 제2 전자빔 컬럼(C2')은 두 개의 제2 다이(D2') 위에 배치되는데, 상기 제2 다이(D2')를 5등분한 서로 다른 부분 영역들(D21', D22', D23', D24', D25')중 제1 부분 영역(D2')에 대해 스캔을 수행할 수 있다. 마찬가지로, 제3 전자빔 컬럼(C3')은 두 개의 제3 다이(D3')의 서로 다른 부분 영역들(D31', D32', D33', D34', D35') 중 제2 부분 영역(D32')위에 배치되고, 제4 전자빔 컬럼(C4')은 두 개의 제4 다이(D4')의 서로 다른 부분 영역들(D41', D42', D43', D44', D45') 중 제3 부분 영역(D43')위에 배치되고, 제5 전자빔 컬럼(C5')은 제5 다이(D5')의 서로 다른 부분 영역들(D51', D52', D53', D54', D55') 중 제4 부분 영역(D54') 위에 배치될 수 있다.
제2, 제3, 제4 및 제5 전자빔 컬럼들(C2', C3', C4', C5')의 경우 두 개의 다이들에 걸쳐 스캔이 이루어진다. 각 다이들은 서로 동일한 패턴을 포함하고, 추후 부분 이미지의 재조합 단계를 수행하기 때문에, 하나의 전자빔 컬럼이 두 개의 다이들에 걸쳐 스캔하여도 무관하다. 즉, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5') 전체의 관점에서 하나의 다이를 빠짐없이 스캔하면 충분하고, 스캔하는 부분 영역들의 구체적인 위치는 제한되지 않는다.
복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)은 상기 웨이퍼(W)가 회전된 특정 각도(θ)만큼 회전될 수 있다. 이것은 상기 다이(D1', D2', D3', D4', D5') 의 가장자리와 수직한 방향이며, 상기 다이(D1', D2', D3', D4', D5') 를 이동시키는 스테이지(Sxy)의 스캔 방향(S_Dir)은 복수의 전자빔 컬럼들 (C1', C2', C3', C4', C5')의 스캔 방향(B_Dir)과 수직한 방향일 수 있다.
도 11은 도 10의 경우에 서로 다른 부분 영역들에 대응하는 부분 이미지들을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 11을 참조하면, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5') 에 의해 각각 스캔되는 부분 영역들(D15', D21', D32', D43', D54')로부터 각각 부분 이미지들(IMG15', IMG21', IMG32', IMG43', IMG54')을 획득할 수 있다. 하나의 다이를 등분하여 스캔된 각각의 부분 이미지들(IMG15', IMG21', IMG32', IMG43', IMG54')은 재조합하여 하나의 다이 이미지로 형성될 수 있다(S207).
전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 웨이퍼의 검사 방법(200)에 따르면, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')이 각각 다이의 부분 이미지(IMG15', IMG21', IMG32', IMG43', IMG54')만을 획득하여 이들을 재조합함으로써 하나의 다이 이미지를 형성하므로, 하나의 전자빔 컬럼이 하나의 다이 전체에 대하여 스캔을 수행하는 경우에 비하여 검사 시간이 약 1/5배로 단축될 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 웨이퍼의 검사 방법(200)에 따르면, 복수의 전자빔 컬럼들(C1', C2', C3', C4', C5')의 간격이 서로 고정된 경우에도 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전시킴으로써 간격이 조정된 효과를 나타낼 수 있으므로, 전자빔 검사 장치의 종류에 구속되지 않을 수 있다.
도 12는 도 11의 부분 이미지들을 조합하여 획득한 다이 이미지와 설계 데이터를 비교하는 도면이다.
도 6 및 도 12를 참조하면, 도 11의 부분 이미지들(IMG15', IMG21', IMG32', IMG43', IMG54')를 재조합하여 하나의 다이 이미지(IMG_D')를 획득할 수 있다(S207).
전술한 바와 같이, 획득한 하나의 다이 이미지(IMG_D')는 설계 데이터(DD)에 따라 실제 제조된 결과물을 대표하는 샘플로서 이용될 수 있다. 즉, 상기 다이 이미지(IMG_D')는 설계 데이터(DD)와의 비교 및 분석을 통해 설계 데이터(DD)를 재검토하는 데 이용될 수 있다. 이에 따라, 설계 데이터(DD)의 결함을 미리 발견하고 수정할 수 있으므로 장비의 조기 셋업에 유리할 수 있다. 설계 데이터(DD)와의 비교 및 분석에 대해서는 도 13 내지 도 15를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상에 따라 설계 데이터의 검사 방법(300)을 나타내는 플로 차트이다.
도 13을 참조하면, 복수의 전자빔 컬럼들이 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분들을 각각 스캔하고, 상기 부분들을 스캔하여 각각 획득된 복수의 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 획득할 수 있다(S301). 이 단계는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 웨이퍼의 검사 방법(100), 또는 도 6 내지 도 12를 참조하여 설명한 웨이퍼의 검사 방법(200)에 의할 수 있다.
이후, 상기 설계 데이터에서 반복되는 패턴들을 각각 그룹핑하여 패턴 그룹들을 설정하고, 상기 다이 이미지를 상기 설계 데이터와 비교하여 패턴 그룹별 결함률을 검출할 수 있다(S303).
상기 패턴 그룹별 결함률을 이용하여 설계 데이터의 오류를 검출할 수 있다(S305). 즉, 높은 결함률을 보이는 패턴 그룹의 패턴에 대해서는 설계 데이터의 오류로 보고, 설계 데이터를 수정할 수 있다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상에 따라 획득한 다이 이미지에 나타나는 반복되는 패턴들을 설계 데이터와 비교하는 도면이다. 도 4, 도 5, 도 10, 및 도 11에서는 설명의 편의를 위하여 다이 이미지 내의 패턴을 단순화시켜 도시하였으나, 실제로는 도 14와 같이 반복되는 패턴들이 복수개 나타나는 다이 이미지가 형성될 수 있다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 다이 이미지를 획득하는 단계(S301)에 의하여 형성된 하나의 다이 이미지(IMG)와, 상기 다이 이미지(IMG)의 설계 데이터(DD)가 나타나 있다.
설계 데이터(DD)를 참조하면, 다이 내에는 복수의 반복되는 패턴들이 나타날 수 있다. 상기 반복되는 패턴들은 각각 그룹핑하여 패턴 그룹들(PG1, PG2)로 설정할 수 있다. 상기 설계 데이터(DD)를 기초로 제조된 실제 결과물에도 상기 패턴 그룹들(PG1, PG2)에 해당하는 상기 복수의 반복되는 패턴들이 나타나는데, 상기 패턴 그룹들(PG1, PG2)별로 결함률을 검출할 수 있다.
도 15는 패턴 그룹들에 따른 결함률을 나타내는 그래프이다.
도 15를 참조하면, 다이 내의 반복되는 패턴들을 각각 그룹핑하여 제1 내지 제10 패턴 그룹들을 설정하고, 상기 제1 내지 제10 패턴 그룹들 각각의 결함률을 나타낸 것이다.
제1 패턴 그룹(PG1)의 패턴 결함률은 제2 내지 제10 패턴 그룹의 패턴 결함률에 비해 현저하게 높다. 이에 따라 상기 제1 패턴 그룹(PG1)의 패턴에 대응하는 설계 데이터는 수정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 따라 다이 이미지와 설계 데이터를 비교 및 분석하는 설계 데이터의 검사 방법(300)은 결과물의 대량 생산에 앞서 설계 데이터의 오류를 미리 검출하고 수정할 수 있으므로 장비의 조기 셋업에 유리할 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 12를 참조하여 설명한 웨이퍼의 검사 방법(100, 200)은 설계 데이터의 검사 방법(300)에 이용되는 다이 이미지를 단시간에 획득할 수 있어 상기 설계 데이터의 검사 방법(300)의 검사 시간을 단축하는 데 유리할 수 있다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 따라 복수의 다이들이 검사 대상 영역인 경우 웨이퍼의 검사 방법(400)을 나타내는 플로 차트이다. 도 1 내지 도 12의 웨이퍼의 검사 방법(100, 200)은 하나의 다이 이미지를 단시간에 획득하기 위한 것이나, 도 16의 웨이퍼 검사 방법(400)은 지정된 검사 대상 영역에 대하여 복수의 다이 이미지들을 단시간에 획득하기 위한 것이다.
도 2a 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 웨이퍼 검사 방법(400)은 먼저 웨이퍼(W)를 스테이지(Sxy) 상에 로딩하고(S401), 상기 웨이퍼(W)의 전부 또는 일부 다이들을 검사 대상 영역(Region of Interest)으로 지정한다(S403). 이후, 검사 대상 영역으로 지정된 다이들이 복수의 전자빔 컬럼들에 의해 각각 스캔되도록 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시킬 수 있다(S405). 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하는 단계는 검사 시간을 단축시키기 위해서 도입된 복수의 전자빔 컬럼들을 보다 효과적으로 이용하기 위한 것이다.
웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전한 이후, 상기 스테이지의 스캔 방향이 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향 중 적어도 하나를 회전시킬 수 있다(S407). 스테이지의 스캔 방향 및/또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하는 단계는 스캔을 통해 얻어진 이미지의 경계가 다이의 가장 자리 경계와 일치하도록 하기 위한 것이다.
일부 실시예들에서, 상기 스테이지의 스캔 방향 회전은 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동 속도 및 및 Y축 방향으로의 이동 속도의 조합에 의해 결정될 수 있다.
일반적으로 전자빔 컬럼의 개수가 증가할수록 검사 속도를 향상시킬 수 있다. 그러나 웨이퍼의 형상이 원형이므로 전자빔 컬럼을 수직 또는 수평으로 추가하더라도 전자빔 컬럼의 개수 증가에 비례하여 검사 속도가 향상되지 않을 수 있다.
본 발명은 웨이퍼 검사 방법(400)은 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하여, 복수회에 걸쳐 진행되는 스캔 단계에서 복수의 전자빔 컬럼들이 실제 스캔에 참여하는 비율을 높인 것이다. 이에 따라서, 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 회전 단계는 검사 대상 영역을 최소 횟수로 스캔하도록 웨이퍼 또는 복수의 전자 컬럼들이 복수회 회전할 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 일반적인 경우와 본 발명의 기술적 사상에 의한 경우에 검사 대상 영역 상에 배치되는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 비교하는 도면이다. 즉, 일렬 배치된 복수의 전자빔 컬럼들 (C1,C2,C3,C4,C5)을 이용하여 5개 지점의 검사 대상 영역(ROI)을 검사하는 방법이 도시되어 있다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 웨이퍼(W) 상의 5개 지점이 검사 대상 영역(ROI)으로 지정될 수 있다.
도 17a를 참조하면, 일반적인 웨이퍼 검사 방법에 따라 5개 지점의 검사 대상 영역(ROI)을 검사하는 경우, 상기 검사 대상 영역(ROI) 중 가운데 부분의 3개 지점은 제1 스캔(A1)으로 동시에 스캔이 가능하나, 좌/우의 1개 지점은 제2 및 제3 스캔(A2, A3)에 따라 각각 따로 검사하게 되므로 총 3번의 스캔 단계를 진행하게 된다.
도 17b를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 검사 방법(400)에 따라 5개 지점의 검사 대상 영역(ROI)을 검사하는 경우, Y방향을 따라 가운데 부분의 3개 지점을 동시에 제1 스캔(B1)하고, 복수의 전자빔 컬럼들 (CS)을 회전하여 X방향을 따라 3개의 지점을 동시에 제2 스캔(B2)함으로써 총 2번의 스캔 단계를 진행하게 된다. 따라서, 5개 지점을 검사 대상 영역(ROI)로 하여 스캔을 진행하는 경우, 본 발명의 웨이퍼 검사 방법(400)은 일반적인 웨이퍼 검사 방법에 비하여 67% 정도의 검사 시간 단축을 가져올 수 있다.
도 17b에서는 복수의 전자빔 컬럼들(CS)의 정렬 방향이 회전되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(CS)의 정렬 방향에 대하여 웨이퍼(W)가 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼(W)는 스테이지 하부에 설치된 회전 스테이지에 의해 회전될 수 있다.
도 18a 내지 도 18b는 본 발명의 기술적 사상에 따른 스테이지의 스캔 방향과 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 나타내는 도면이다.
도 17a, 도 17b 및 도 18a을 참조하면, 제1 스캔(B1)하는 경우의 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir) 및 스테이지의 스캔 방향(S_Dir)이 나타나 있다. 상기 스테이지의 스캔 방향(S_Dir1)이 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir1)은 상기 스테이지의 스캔 방향(S_Dir1)과 수직한다.
도 17a, 도 17b, 도 18b, 및 도 18c를 참조하면, 제2 스캔(B2)하는 경우의 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir2) 및 스테이지의 스캔 방향(S_Dir2)을 나타낸 것으로, 제1 스캔(B1) 상태에서의 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir1) 또는 스테이지의 스캔 방향(S_Dir1) 중 어느 하나를 90도만큼 회전하여 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir2, B_Dir3)과 스테이지의 스캔 방향(S_Dir2, S_Dir3)이 서로 수직이 되도록 조정한 것이다.
제2 스캔(B2)에 따라 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)의 정렬 방향을 90도만큼 회전하게 되면, 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향과 스테이지의 스캔 방향이 동일해지므로, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 90도만큼 회전시켜야 한다. 이에 따라 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir2)과 스테이지의 스캔 방향(S_Dir2)은 서로 수직이 될 수 있다. 반대로 상기 스테이지의 스캔 방향을 90만큼 회전시켜, 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir3)과 스테이지의 스캔 방향(S_Dir3)이 서로 수직이 될 수 있다.
도 19a 및 도 19b는 일반적인 경우와 본 발명의 기술적 사상에 의한 경우에 검사 대상 영역 상에 배치되는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 비교하는 도면이다. 즉, 일렬 배치된 복수의 전자빔 컬럼들 (CS)을 이용하여 9개 지점의 검사 대상 영역(ROI)을 검사하는 방법이 도시되어 있다.
도 19a 및 도 19b를 참조하면, 웨이퍼(W) 상의 9개 지점이 검사 대상 영역(ROI)으로 지정될 수 있다.
도 19a를 참조하면, 일반적인 웨이퍼 검사 방법에 따라 9개 지점의 검사 대상 영역(ROI)을 검사하는 경우, 상기 검사 대상 영역(ROI) 중 가운데 부분의 3개 지점은 제1 스캔(E1)으로 동시에 스캔이 가능하다. 그러나 좌/우 양 끝의 1개 지점은 제2 및 제3 스캔(E2, E3)에 따라 각각 따로 검사하게 된다. 또한 가운데 부분과 양 끝 지점을 제외한 부분의 좌/우의 2개 지점을 스캔하는 경우, 복수의 전자빔 컬럼간의 간격이 2개 지점의 간격과 일치하지 않아 각각의 지점에 대해 추가적인 스캔이 필요하여 제4, 제5, 제6, 및 제7 스캔(E4,E5,E6,E7)이 필요하다. 즉 일반적인 웨이퍼 검사 방법에 따르면 총 7번의 스캔 단계를 진행하게 될 수 있다.
도 19b를 참조하면, 본 발명의 웨이퍼 검사 방법(400)에 따라 9개 지점의 검사 대상 영역(ROI)을 검사하는 경우, Y방향을 따라 가운데 부분의 3개 지점을 동시에 제1 스캔(F1)하고, 복수의 전자빔 컬럼들(CS)을 특정 각도(θ)만큼 회전하여 다시 3개의 지점을 동시에 제2 스캔(F2)하고, 또다시 복수의 전자빔 컬럼들(CS)을 X방향을 따르도록 회전하여 3개 지점을 동시에 제3 스캔(F3)할 수 있다. 즉 본 발명의 웨이퍼 검사 방법(400)에 따르면 총 3번의 스캔 단계로 상기 9개 지점의 검사 대상 영역(ROI)의 검사를 마칠 수 있다.
따라서, 9개 지점을 검사 대상 영역(ROI)로 하여 스캔을 진행하는 경우, 본 발명의 웨이퍼 검사 방법(400)은 일반적인 웨이퍼 검사 방법에 비하여 43% 정도의 검사 시간 단축을 가져올 수 있다.
도 19b에서는 복수의 전자빔 컬럼들(CS)의 정렬 방향이 회전되는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 복수의 전자빔 컬럼들(CS)의 정렬 방향에 대하여 웨이퍼(W)가 회전할 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼(W)는 스테이지 하부에 설치된 회전 스테이지에 의해 회전될 수 있다.
도 20은 본 발명의 기술적 사상에 따른 스테이지의 스캔 방향과 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향을 나타내는 도면이다.
도 20을 참조하면, 제2 스캔(F2)하는 경우의 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(B_Dir4) 및 스테이지의 스캔 방향(S_Dir4)이 나타나 있다. 제2 스캔(F2)은 제1 스캔(F1)에서의 복수의 전자빔 컬럼들(C1,C2,C3,C4,C5)의 정렬 방향을 특정 각도(θ)만큼 회전한 것이다. 이에 따라, 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 스테이지의 스캔 방향 및 가장자리 방향과 수직이 아니게 되므로, 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향의 회전이 필요하다.
상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(S_Dir4)은 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향이 회전한 특정 각도(θ)만큼 반대로 회전할 수 있다. 이에 따라, 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향(S_Dir4)은 스테이지의 스캔 방향(S_Dir4) 및 가장자리 방향과 수직이 될 수 있으며, 스캔을 통해 얻어진 이미지의 경계가 다이의 가장 자리 경계와 일치할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 웨이퍼의 검사 방법에 따르면, 복수의 전자빔 컬럼들에 의해 각각 스캔된 부분 이미지들을 재조합하여 단시간에 하나의 다이 이미지를 획득할 수 있다. 또한, 복수의 다이들이 검사 대상 영역인 경우, 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하여 보다 많은 다이들이 한 번에 스캔될 수 있도록 함으로써 복수의 다이들에 대한 검사 시간을 단축시킬 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 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
C1,C2,C3,C4,C5: 전자빔 컬럼, D1,D2,D3,D4,D5: 다이, D11, D22, D33, D44, D55: 각 다이의 부분 영역, IMG11, IMG22, IMG33, IMG44, IMG55: 부분 이미지, IMG_D: 다이 이미지, DD: 설계 이미지, B_Dir: 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향, S_Dir: 스테이지의 스캔 방향

Claims (10)

  1. 웨이퍼를 스테이지 상에 로딩하는 단계;
    복수의 전자빔 컬럼들이 상기 웨이퍼의 서로 다른 다이들 상에서 각 다이의 서로 다른 부분 영역들과 각각 대면하도록 위치를 조정하는 단계;
    상기 복수의 전자빔 컬럼들이 상기 부분 영역들을 각각 스캔하는 단계; 및
    상기 부분 영역들을 각각 스캔하여 획득된 복수의 부분 이미지들을 조합하여 하나의 다이 이미지를 획득하는 단계;를 포함하는 웨이퍼의 검사 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 위치 조정 단계는, 상기 웨이퍼 또는 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 회전하는 단계인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 스테이지의 스캔 방향이 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들 중 적어도 하나의 스캔 방향을 회전시키는 단계;를 더 포함하는 웨이퍼의 검사 방법.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 위치 조정 단계는, 미리 회전시킨 웨이퍼를 상기 스테이지에 로딩하여 상기 로딩 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 상기 스테이지 상에 설치된 회전 스테이지에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 각 다이의 서로 다른 부분 영역들은 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 개수에 따라 등분되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 다이 이미지를 설계 데이터와 비교하여 패턴의 결함을 검출하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 검사 방법.
  8. 웨이퍼를 스테이지 상에 로딩하는 단계;
    상기 웨이퍼의 전부 또는 일부 다이들을 검사 대상 영역(Region of Interest; ROI)으로 지정하는 단계;
    검사 대상 영역으로 지정된 다이들이 복수의 전자빔 컬럼들에 의해 각각 스캔되도록 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시키는 단계; 및
    상기 스테이지의 스캔 방향이 상기 다이의 어느 하나의 가장자리와 수직하고, 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향이 상기 스테이지의 스캔 방향과 서로 수직하도록 상기 스테이지의 스캔 방향 및 상기 복수의 전자빔 컬럼들의 스캔 방향 중 적어도 하나를 회전시키는 단계;를 포함하는 웨이퍼의 검사 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 웨이퍼 또는 복수의 전자빔 컬럼들의 정렬 방향을 적어도 한 번 회전시키는 단계에서, 상기 웨이퍼가 적어도 한 번 회전하고, 상기 웨이퍼는 상기 스테이지 상에 설치된 회전 스테이지에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 스테이지의 스캔 방향 회전은 상기 스테이지의 X축 방향으로의 이동 속도 및 및 Y축 방향으로의 이동 속도의 조합에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 검사 방법.
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