KR20210096658A - 샘플을 스캐닝하기 위한 하전 입자 빔 시스템 - Google Patents
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Abstract
하전 입자 빔 툴에 의해 샘플을 스캐닝하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 복수의 단위 영역들을 포함하는 스캐닝 영역을 갖는 샘플을 제공하는 단계, 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하는 단계, 스캐닝된 단위 영역에 인접한 복수의 단위 영역들의 다음 단위 영역을 블랭킹하는 단계, 및 모든 단위 영역들이 스캐닝될 때까지 복수의 단위 영역들의 스캐닝 및 블랭킹을 수행하는 단계를 포함한다.
Description
본 출원은 2018년 12월 31일에 출원된 미국 출원 62/787,121, 및 2019년 12월 4일에 출원된 미국 출원 62/943,695의 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 개시내용과 일치하는 장치들 및 방법들은 일반적으로 스캐닝 기술에 관한 것으로, 특히 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 하전 입자 빔 툴에 의해 샘플을 스캐닝하는 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
집적 회로(IC)들의 제조 공정들에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성요소들은 이들이 디자인에 따라 제조되고 결함이 없을 것을 보장하기 위해 검사된다. SEM과 같은 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경 또는 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템들이 채택될 수 있다. 미세 구조체들의 검사를 위해서는, 전자 빔이 바람직하다. 샘플의 이러한 검사를 위해 전자 빔을 사용하는 것은 샘플에 전하 축적의 문제를 부과한다. 전하 축적 문제를 해결하기 위해, 기술자는 일반적으로 샘플의 스캐닝된 구역으로부터 멀리 전하를 전도하기 위해 샘플 표면 상에 수 나노미터 두께의 금 박막과 같은 고전도성 재료 또는 박막을 스퍼터링(sputter)할 것이다. 하지만, 이 접근법은 원래 디자인된 디바이스 구조체를 손상시킬 것이고, 블랭킷(blanket)-코팅된 금 층이 샘플 상에 형성된 모든 회로들을 단락시킬 것이기 때문에 샘플로 하여금 디바이스로서 사용되게 하지 않을 것이다. 본 기술분야에서의 추가 개선들이 요구된다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 전자 빔 툴과 같은 하전 입자 빔 툴에 의해 샘플을 스캐닝하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: 스캐닝 영역을 갖는 샘플을 제공하는 단계 -샘플은 복수의 단위 영역(unit area)들을 갖는 것으로 결정됨- ; 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및 스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹(blank)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은: 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하는 단계; 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 스캐닝된 단위 영역과 연계되는 결정된 소산 구역(dissipation region)의 외부에 있는 것으로 결정되는 다음 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및 스캐닝된 다음 단위 영역에 인접한 제 2 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은: 다음 단위 영역을 스캐닝하기 전에 블랭킹된 제 1 단위 영역에 인접한 제 3 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법에서, 블랭킹된 제 1 단위 영역은 다수 단위 영역들을 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 X-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접할 수 있다. 상기 방법에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 Y-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접할 수 있다. 상기 방법에서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀일 수 있다. 상기 방법에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 단일 픽셀일 수 있다. 상기 방법에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 다수 픽셀들일 수 있다. 상기 방법에서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 복수의 픽셀들일 수 있다.
상기 방법에서, 스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하는 단계는: 블랭커(blanker)에 의해 생성되는 전자기장이 전자 빔 툴의 전자 빔을 편향하여 전자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않게 하도록 전자기 블랭커에 전류를 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법에서, 스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하는 단계는: 전자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 전자 빔 툴의 전자 빔의 경로를 가로막기 위해 셔터(shutter)를 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법에서, 스캐닝 및 블랭킹은 스캐닝된 단위 영역에서의 전하 소산을 위한 소산 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 상기 방법에서, 스캐닝 및 블랭킹은 샘플 내의 사전설정된 패턴에 대해 수행될 수 있다.
상기 방법에서, 사전설정된 패턴은 스캐닝 영역의 에지들에 평행한 라인 패턴, 스캐닝 영역에서 대각선인 라인 패턴, 및 원형 패턴 중 하나일 수 있다. 상기 방법에서, 스캐닝 및 블랭킹은 모든 단위 영역들이 스캐닝될 때까지 복수의 단위 영역들에 대해 수행될 수 있다.
상기 방법은: 스캐닝된 복수의 단위 영역들에 대응하는 서브-이미지들을 사용하여 샘플의 이미지를 재구성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법에서, 재구성하는 단계는 보간, 저밀도 샘플링(sparse sampling), 및 시뮬레이션 중 적어도 하나를 사용함으로써 수행될 수 있다. 상기 방법에서, 스캐닝 영역의 복수의 단위 영역들은 행 또는 열로 제공되는 단위 영역들의 뱃치(batch)들로 조직화될 수 있고, 스캐닝된 단위 영역 및 블랭킹된 단위 영역은 단위 영역들의 제 1 뱃치에 있을 수 있다.
상기 방법에서, 제 1 뱃치 내의 단위 영역들을 스캐닝 및 블랭킹한 후: 제 1 뱃치에 인접한 단위 영역들의 제 2 뱃치를 블랭킹 또는 스킵(skip)하는 단계; 및 제 1 뱃치의 스캐닝된 단위 영역들로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 제 1 뱃치로부터 적어도 임계 거리(threshold distance)인 단위 영역들 중 제 3 뱃치 내의 단위 영역들을 스캐닝 및 블랭킹하는 단계를 포함한다. 상기 방법은: 소산 시간 임계치 후, 제 1 뱃치의 앞서 스캐닝된 단위 영역들로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 앞서 스캐닝되지 않은 단위 영역들을 스캐닝하도록 단위 영역들의 제 1 뱃치로 되돌아가는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 스캐닝 전자 현미경(SEM)이 제공된다. SEM은: 전자 소스; 샘플의 스캐닝 영역 상에서 전자 소스로부터 방출된 전자 빔을 스캐닝하는 스캐닝 디플렉터 -샘플은 복수의 단위 영역들을 갖는 것으로 결정됨- ; 전자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 전자 빔을 블랭킹하는 블랭커; 및 스캐닝 디플렉터 및 블랭커를 제어하는 회로를 포함하는 제어기 -제어기는 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하고, 스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하도록 구성됨- 를 포함할 수 있다.
SEM에서, 제어기는: 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하도록; 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 스캐닝된 단위 영역과 연계되는 결정된 소산 구역의 외부에 있는 것으로 결정되는 다음 단위 영역을 스캐닝하도록; 및 스캐닝된 다음 단위 영역에 인접한 제 2 단위 영역을 블랭킹하도록 더 구성될 수 있다.
SEM에서, 제어기는: 다음 단위 영역을 스캐닝하기 전에 블랭킹된 제 1 단위 영역에 인접한 제 3 단위 영역을 블랭킹하도록 더 구성될 수 있다. SEM에서, 블랭킹된 제 1 단위 영역은 다수 단위 영역들을 포함한다. SEM에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 X-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접할 수 있다. SEM에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 Y-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접할 수 있다. SEM에서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀일 수 있다. SEM에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 단일 픽셀일 수 있다. SEM에서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 다수 픽셀들일 수 있다. SEM에서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 복수의 픽셀들일 수 있다.
SEM에서, 블랭커는 전자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 SEM의 전자 빔을 편향하는 전자기장을 유도하기 위해 전류가 인가되는 전자기 블랭커일 수 있다. SEM에서, 블랭커는 블랭킹을 수행하기 위해 SEM의 전자 빔의 경로를 가로막도록 구성되는 셔터일 수 있다. SEM에서, 블랭커는 전하 소산을 위한 소산 시간에 기초하여 결정된 시간 동안 블랭킹할 수 있다.
SEM에서, 제어기는 스캐닝할 다음 단위 영역을 결정하는 회로를 포함할 수 있으며, 다음 단위 영역은 스캐닝된 단위 영역으로부터 적어도 임계 거리이고, 스캐닝된 단위 영역으로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 블랭킹된 단위 영역이 다음 단위 영역으로부터 스캐닝된 단위 영역을 분리하도록 선택된다. SEM에서, 블랭커는 스캐닝 영역의 에지들에 평행한 라인 패턴, 한 방향에 대해 스캐닝 영역에서 대각선인 라인 패턴, 원형 패턴, 및 랜덤 패턴 중 어느 하나를 포함하는 샘플 내의 사전설정된 패턴을 블랭킹하도록 구성될 수 있다. SEM에서, 블랭커는 전자 소스와 스캐닝 디플렉터 사이에 위치될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 컴퓨터 시스템이 서비스 처리를 위한 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체가 제공되고, 상기 방법은: 스캐닝 영역을 갖는 샘플을 제공하는 단계 -샘플은 복수의 단위 영역들을 갖는 것으로 결정됨- ; 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및 스캐닝된 단위 영역에 인접한 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 포함한다.
비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체에서, 컴퓨터 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 컴퓨터 시스템이: 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하는 단계; 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 스캐닝된 단위 영역과 연계되는 결정된 소산 구역의 외부에 있는 것으로 결정되는 다음 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및 다음 단위 영역에 인접한 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 더 수행하도록 한다. 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체에서, 스캐닝된 단위 영역은 다음 단위 영역이 스캐닝되기 전에 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀 또는 복수의 픽셀들이다.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 스캐닝 전자 현미경(SEM)으로 샘플을 스캐닝하는 방법이 제공된다. 상기 방법은: SEM으로 위치들의 제 1 세트를 스캐닝하는 단계 -위치들의 제 1 세트의 각각의 위치는 적어도 임계 거리만큼 물리적으로 분리됨- ; 및 위치들의 제 1 세트를 스캐닝한 시간 주기 후 SEM으로 위치들의 제 2 세트를 스캐닝하는 단계 -위치들의 제 2 세트의 위치는 위치들의 제 1 세트의 위치의 임계 거리 내에 위치됨- 를 포함할 수 있다. 상기 방법에서, 시간 주기는 임계 거리 내의 위치의 스캔의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 위치들의 제 1 세트를 스캐닝하는 것으로부터 유도되는 전하가 충분히 소산될 수 있게 한다. 상기 방법에서, 위치들의 제 1 세트의 각각은 서로 대각선으로 배열될 수 있다. 상기 방법에서, 위치들의 제 2 세트의 각각은 서로 대각선으로 배열될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 직사각형 스캐닝 그리드를 갖는 기준 샘플의 평면도를 예시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 4a 내지 도 4l는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의해 수행되는 예시적인 스캐닝 프로세스를 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의해 수행되는 또 다른 예시적인 스캐닝 프로세스를 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다.
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의해 수행되는 또 다른 예시적인 스캐닝 프로세스를 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, SEM을 사용하여 샘플을 스캐닝하고 블랭킹하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 직사각형 스캐닝 그리드를 갖는 기준 샘플의 평면도를 예시하는 개략적인 다이어그램이다.
도 4a 내지 도 4l는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의해 수행되는 예시적인 스캐닝 프로세스를 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의해 수행되는 또 다른 예시적인 스캐닝 프로세스를 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다.
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의해 수행되는 또 다른 예시적인 스캐닝 프로세스를 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, SEM을 사용하여 샘플을 스캐닝하고 블랭킹하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
이제 예시적인 실시예들을 상세히 언급할 것이며, 그 예시들은 첨부된 도면들에서 나타낸다. 다음 설명은, 달리 나타내지 않는 한 상이한 도면들에서의 동일한 번호들이 동일하거나 유사한 요소들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 예시적인 실시예들의 다음 기재내용에서 설명되는 구현들은 본 발명에 따른 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 첨부된 청구항들에서 언급되는 바와 같은 본 발명에 관련된 실시형태들과 일치하는 장치들 및 방법들의 예시들에 불과하다. 예를 들어, 일부 실시예들이 웨이퍼 이미지의 생성 및 결함 검출을 위해 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 이용하는 것과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 투과 전자 현미경(TEM) 및 스캐닝 터널링 현미경(STM)과 같은 다른 타입들의 현미경들이 유사하게 적용될 수 있다.
전자 디바이스들의 향상된 컴퓨팅 능력은 디바이스들의 물리적 크기를 감소시키면서 IC 칩에서 트랜지스터, 커패시터, 다이오드 등과 같은 회로 구성요소들의 패킹 밀도를 크게 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰에서, (엄지손톱의 크기인) IC 칩은 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락의 1/1000 미만이다. 당연히, 반도체 IC 제조는 수백 개의 개별 단계들을 갖는 복잡한 공정이다. 심지어 한 단계에서의 오차들이 최종 생산물의 기능에 극적으로 영향을 미칠 잠재력을 갖는다. 하나의 "치명적 결함(killer defect)"도 디바이스 고장을 야기할 수 있다. 제조 공정의 목표는 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다. 예를 들어, 50-단계 공정이 75 % 수율에 도달하기 위해, 각각의 개별적인 단계가 99.4 %보다 큰 수율을 가져야 하며, 개별적인 단계 수율이 95 %인 경우, 전체 공정 수율은 7 %까지 떨어진다.
반도체 제조 공정의 다양한 단계들에서, 패턴 결함들이 웨이퍼, 칩, 또는 마스크 중 적어도 하나에 나타날 수 있으며, 이는 제조된 반도체 디바이스가 고장나게 할 수 있고, 이에 의해 수율을 크게 감소시킬 수 있다. 반도체 디바이스 크기가 (여하한의 결함들과 함께) 계속해서 점점 더 작아짐에 따라, 결함들을 식별하는 것은 더 어려워지고 비용이 많이 든다. 현재, 반도체 제조 라인들에서의 엔지니어들이 최종 제품에 대한 그 영향을 최소화하기 위해 작은 결함들의 위치들을 식별하는 데 보통 몇 시간(및 심지어 때때로 며칠)을 소비한다.
종래의 광학 검사 기술들은 작은 결함들(예를 들어, 나노미터 스케일 결함들)을 검사하는 데 비효율적이다. 고분해능 및 큰 초점 심도를 갖는 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 고급 전자 빔 검사(EBI) 툴들이 반도체 산업에서의 필요성을 충족시키기 위해 개발되었다. SEM은 반도체 웨이퍼들에 대한 작은 결함 검출에서 중요한 역할을 하지만, 반도체 웨이퍼를 검사하기 위해 전자 빔을 사용하는 것은 [샘플 상의 단위 영역(또는 픽셀)과 같은] 특정 위치, 예를 들어 픽셀(1A)에서 샘플[예를 들어, 도 3의 샘플(W)] 상에 전하를 축적하는 것을 수반한다. 하지만, 이 전하는 후속하는 인접한 픽셀들, 예를 들어 픽셀들(1B 및 1C)의 이미징에 영향을 미쳐, 웨이퍼(W)의 이미징에서 왜곡을 초래할 수 있다. 따라서, 이 왜곡은 이미지의 정확성을 감소시킬 수 있고, 이는 이미지 상의 피처들을 검출하고 분석하는 능력에 영향을 미칠 수 있다.
예를 들어, e-빔이 샘플을 가로질러(예를 들어, 좌측에서 우측으로) 스캐닝함에 따라, 전하는 e-빔이 착지하는 표면 상에(예를 들어, 샘플의 표면 상에, 또는 샘플 상의 피처의 표면 상에) 축적되기 시작한다. 전하가 축적됨에 따라, 전기장도 축적되어, 샘플로부터 방출되는 전자들(예를 들어, 이차 전자들, 후방산란 전자 등)의 궤적에 영향을 미친다. 방출된 전자들의 궤적에서의 이러한 변화는 검출기에 의해 검출되는 방출된 전자들의 수에 영향을 미쳐, 더 낮은 품질 및 덜 정확한 SEM 이미지를 유도한다. 예를 들어, 전하는 스캐닝되는 제 1 픽셀 상에 축적될 수 있고, 결과적인 전기장은 인접한 픽셀이 스캐닝될 때 인접한 픽셀로부터 방출되는 전자들에 영향을 미쳐, 검출기에 도달하는 인접한 픽셀들로부터 방출되는 전자들이 더 적게 하고, 인접한 픽셀의 더 낮은 품질 및 덜 정확한 이미지를 더 유도할 수 있다.
축적된 전하는 결국 소산된다; 즉, 축적된 전하는 충분한 양의 시간 후에 스캐닝된 픽셀로부터 멀리 전도된다. 예를 들어, 도 3에서, 픽셀들 1A 내지 3C가 샘플 상의 행에 나타난다. 본 발명의 일부 실시예들은 이러한 소산 효과를 고려하며, 샘플의 단위 영역, 예를 들어 도 3의 샘플(W)의 픽셀 1A를 스캐닝하고, 스캐닝된 단위 영역, 예를 들어 픽셀 1A에 인접한 단위 영역, 예를 들어 픽셀 1B를 블랭킹하는 절차를 제공한다. 블랭킹된 단위 영역(1B)은 단위 영역(1A)의 스캐닝으로부터의 하전 영역 내에 속하는 거리를 가지며, 따라서 그 단위 영역(1B)은 이때 스캐닝되지 않는다. 단위 영역(1B)을 스캐닝하는 대신에, 하전 영역 외부의 단위 영역(예를 들어, 단위 영역 1C)이 스캐닝되어, 소산 전하가 스캐닝에 영향을 미치지 않도록 할 것이다. 샘플을 스캐닝하는 제 1 라운드 후, 일부 픽셀들, 예를 들어 픽셀들 1A 및 1C가 스캐닝되고, 일부 픽셀들, 예를 들어 픽셀들 1B 및 2A가 블랭킹된다. 그 후, 후속 스캐닝에서, 블랭킹된 픽셀들은 스캐닝된 픽셀들(1A 및 1C)과 연계된 전하들이 소산된 후에 스캐닝된다. 종래의 SEM 연속 스캐닝과 비교하여, 개시된 실시예들 중 일부는 고밀도 집적 전자 디바이스들, 예컨대 컴퓨터 프로세서, 메모리, 및 디지털 카메라 센서와 같은 고분해능 센서 디바이스의 생산 동안 미세 구조 및 나노미터 스케일 결함들에 대해 샘플을 검사하기 위한 개선된 정확성의 결과들 및 정보를 생성할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합을 포함한다. 예를 들어, 데이터베이스가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예시로서, 데이터베이스가 A, B 또는 C를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 데이터베이스는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A와 B, 또는 A와 C, 또는 B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
이제 도 1을 참조하며, 이는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 검사 시스템(100)은 주 챔버(101), 로드/락 챔버(load/lock chamber: 102), 전자 빔 툴(104), EFEM(equipment front end module: 106), 및 사용자 인터페이스(109)를 포함한다. 전자 빔 툴(104)은 주 챔버(101) 내에 위치된다. EFEM(106)은 제 1 로딩 포트(loading port: 106a) 및 제 2 로딩 포트(106b)를 포함한다. EFEM(106)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제 1 로딩 포트(106a) 및 제 2 로딩 포트(106b)는 검사될 웨이퍼들[예를 들어, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들] 또는 샘플들(이후, 웨이퍼 및 샘플은 집합적으로 "웨이퍼"라고 칭해질 수 있음)을 포함하는 웨이퍼 카세트(wafer cassette)들을 수용한다. EFEM(106) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드/락 챔버(102)로 웨이퍼들을 이송한다. 로드/락 챔버(102)는 대기압 미만의 제 1 압력에 도달하도록 로드/락 챔버(102) 내의 가스 분자들을 제거하는 로드/락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드/락 챔버(102)로부터 주 챔버(101)로 웨이퍼를 이송한다. 주 챔버(101)는 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(101) 내의 가스 분자들을 제거하는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 사용자 인터페이스(109)를 사용하여 사용자에 의해 제어되는 전자 빔 툴(104)에 의해 검사를 거친다.
이제 도 2를 참조하며, 이는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 전자 빔 툴(104)의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 전동 스테이지(motorized stage: 400), 및 검사될 웨이퍼(403)를 유지하기 위해 전동 스테이지(400)에 의해 지지되는 웨이퍼 홀더(402)를 포함한다. 웨이퍼(403)는 샘플이라고 칭해질 수 있다. 전자 빔 툴(104)은 대물 렌즈 조립체(404), (전자 센서 표면들을 포함하는) 전자 검출기(406), 대물렌즈 어퍼처(objective aperture: 408), 집광 렌즈(410), 빔 제한 어퍼처(beam limit aperture: 412), 건 어퍼처(gun aperture: 414), 블랭커(424), 양극(anode: 416), 및 음극(cathode: 418)을 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 조립체(404)는 극편(pole piece: 404a), 제어 전극(404b), 디플렉터(404c), 및 여자 코일(exciting coil: 404d)을 포함하는 수정된 SORIL(swing objective retarding immersion lens)을 포함할 수 있다. 추가적으로, 전자 빔 툴(104)은 웨이퍼 상의 재료들을 특성화하기 위해 에너지 분산형 X-선 분광계(EDS) 검출기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
일차 전자 빔(420)은 양극(416)과 음극(418) 사이에 전압을 인가함으로써 음극(418)으로부터 방출된다. 일차 전자 빔(420)은 블랭커(424)를 통과한 후, 건 어퍼처(414) 및 빔 제한 어퍼처(412)를 통과하며, 건 어퍼처(414) 및 빔 제한 어퍼처(412) 둘 모두가 빔 제한 어퍼처(412) 아래에 존재하는 집광 렌즈(410)에 들어가는 전자 빔의 크기를 결정할 수 있다. 전자 빔 툴(104) 내의 블랭커(424)의 위치는 특정 측정에 대한 필요성에 따라, 빔 제한 어퍼처(412)와 샘플 웨이퍼(403) 사이의 여하한의 위치에 있을 수 있다.
블랭커(424)는 특히 셔터, 전자기 디플렉터, 또는 순수 정전 디플렉터일 수 있다. 셔터는, 일부 실시예들에서, 일차 전자 빔(420)이 블랭커(424)를 통과하여 샘플 웨이퍼(403)에 도달할 수 없도록 일차 전자 빔(420)을 가로막기 위해, 예를 들어 전류 운반 코일들에 의해 생성되는 전자기장에 의해 기계적으로 이동되거나 제어된다. 전자기 디플렉터는, 일부 실시예들에서, 영구 자석 또는 전자석에 의해 생성되는 자기장을 사용하여 전자 빔(420)이 더 이상 샘플 웨이퍼(403)에 도달하지 않도록 일차 전자 빔(420)의 편향을 제어한다. 순수 정전 디플렉터는, 일부 실시예들에서, 반대 전하들을 운반하는 대향 플레이트들에 의해 생성되는 전기장을 사용하여 전자 빔(420)이 더 이상 샘플 웨이퍼(403)에 도달하지 않도록 일차 전자 빔(420)의 편향을 제어한다.
집광 렌즈(410)는 대물 렌즈 조립체(404)에 들어가기 전에 일차 전자 빔(420)의 크기를 설정하도록 빔이 대물렌즈 어퍼처(408)에 들어가기 전에 일차 전자 빔(420)을 포커싱한다. 디플렉터(404c)는 웨이퍼(403) 상의 빔 스캐닝을 용이하게 하기 위해 일차 전자 빔(420)을 편향한다. 예를 들어, 스캐닝 프로세스에서, 디플렉터(404c)는 웨이퍼(403)의 상이한 부분들에 대한 이미지 재구성을 위한 데이터를 제공하기 위해, 상이한 시점들에 웨이퍼(403)의 최상면의 상이한 위치들 상으로 순차적으로 일차 전자 빔(420)을 편향하도록 제어될 수 있다. 또한, 디플렉터(404c)는 특정 위치에서 웨이퍼 구조체의 스테레오 이미지 재구성을 위한 데이터를 제공하기 위해, 상이한 시점들에 그 위치에서 웨이퍼(403)의 상이한 측들로 일차 전자 빔(420)을 편향하도록 제어될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 양극(416) 및 음극(418)은 다수의 일차 전자 빔들(420)을 생성하도록 구성될 수 있고, 전자 빔 툴(104)은 웨이퍼(403)의 상이한 부분들에 대한 이미지 재구성을 위한 데이터를 제공하기 위해, 동시에 웨이퍼(403)의 상이한 부분들/측들로 다수의 일차 전자 빔들(420)을 투영하는 복수의 디플렉터들(404c)을 포함할 수 있다.
여자 코일(404d) 및 극편(404a)은 극편(404a)의 일 단부에서 시작하여 극편(404a)의 다른 단부에서 끝나는 자기장을 발생시킨다. 일차 전자 빔(420)에 의해 스캐닝되는 웨이퍼(403)의 일부분은 자기장에 잠길 수 있고 전기적으로 충전될 수 있으며, 이는 차례로 전기장을 생성한다. 전기장은 웨이퍼(403)와 충돌하기 전에 웨이퍼(403)의 표면 부근에서 충돌하는 일차 전자 빔(420)의 에너지를 감소시킨다. 극편(404a)으로부터 전기적으로 절연되는 제어 전극(404b)이 웨이퍼 상의 전기장을 제어하여, 웨이퍼(403)의 마이크로-아칭(micro-arching)을 방지하고 적절한 빔 포커스를 보장한다.
일차 전자 빔(420)을 수용할 때 웨이퍼(403)의 일부분으로부터 이차 전자 빔(422)이 방출될 수 있다. 이차 전자 빔(422)은 전자 검출기(406)의 센서 표면 상에 빔 스폿을 형성할 수 있다. 전자 검출기(406)는 빔 스폿의 세기를 나타내는 신호(예를 들어, 전압, 전류 등)를 생성하고, 신호를 처리 시스템(도시되지 않음)에 제공할 수 있다. 이차 전자 빔(422) 및 결과적인 빔 스폿의 세기는 웨이퍼(403)의 외부 또는 내부 구조체에 따라 변동될 수 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 일차 전자 빔(420)이 웨이퍼(403)의 최상면의 상이한 위치들 상으로 투영되어 상이한 세기들의 이차 전자 빔들(422)(및 결과적인 빔 스폿)을 생성할 수 있다. 그러므로, 빔 스폿들의 세기들을 웨이퍼(403)의 위치들과 매핑함으로써, 처리 시스템은 웨이퍼(403)의 내부 또는 외부 구조체들을 반영하는 이미지를 재구성할 수 있다. 일단, 웨이퍼 이미지가 전자 빔 툴(104)에 의해 획득되면, 웨이퍼 이미지는 컴퓨터 시스템(도시되지 않음)으로 전송될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 직사각형 스캐닝 그리드를 갖는 기준 샘플의 평면도를 예시하는 개략적인 다이어그램이다. 도 3에서, 샘플 웨이퍼(W)의 최상면에는 도 2의 예시적인 SEM의 스캐닝 패턴의 직사각형 그리드로서 도 2의 예시적인 SEM의 스캐닝 영역(SA)이 도시되어 있다. 도 3에 나타낸 직사각형 그리드는 8 개의 행들 및 9 개의 열들의 단위 영역들을 갖는 8×9 매트릭스 직사각형 그리드이다. 단위 영역들 또는 픽셀들은 다이 또는 다이들의 일부를 커버할 수 있고, 스캐닝 및 블랭킹을 목적으로 디자인된다. 단위 영역들 또는 픽셀들 각각은 1 nm × 1 nm의 예시적인 영역을 갖는다. 단위 영역들 각각은 숫자 및 알파벳으로 라벨링되고, 예를 들어, 1 행 및 1 열에 위치된 단위 영역은 1A로 라벨링된다. 8 행 및 9 열에 위치된 단위 영역은 24C로 라벨링된다. 이러한 방식으로, 그리드 내의 모든 단위 영역들이 SEM의 스캐닝 패턴을 설명하는 편의를 위해 라벨링된다. 다른 실시예들에서, 그리드는 m×n 매트릭스 직사각형 그리드일 수 있고, 여기서 m 및 n은 자연수이다. 또한, 그리드의 형상은 직사각형, 정사각형, 원형, 타원형, 오각형, 육각형, 또는 여하한의 다각형일 수 있다. 원형 디스크 형상의 샘플(W)의 더 우수한 커버리지를 위해, 그리드는 원형 형상을 가질 수 있다. 스캐닝을 설명하기 위해, 직사각형 그리드(SA)가 사용된다.
도 4a에서, 샘플(W)을 스캐닝하는 동안, SEM은 스캐닝 영역 또는 그리드(SA)의 제 1 단위 영역(1A)과 상호작용하는 전자 빔을 방출한다. 이러한 스캐닝 동안, 전자 빔은 주변 영역과 상호작용하지 않거나 최소로 상호작용하면서 한정된 시간 주기 동안 단위 영역(1A)과 상호작용한다. 스캐닝 동안 또는 스캐닝 이후, 단위 영역(1A) 및 여하한의 주변 영역 상에 축적된 전하들은 소산되며, 이는 단위 영역(1A)과 연계된 하전 구역으로부터 멀리 전도되는 전하들을 수반한다. 이러한 전도에 필요한 샘플 상의 거리는 소산 거리(L)이다(도 4b). 거리(L)는 연속적으로 스캐닝된 단위 영역들 사이의 임계 거리이고, 이전에 스캐닝된 근처 단위 영역으로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 블랭킹된 단위 영역이 스캐닝된 단위 영역과 스캐닝될 다음 단위 영역을 임계 거리 이상의 거리만큼 분리하도록 선택된다. 따라서, 단위 영역(1A)을 스캐닝한 후, 스캐닝될 다음 단위 영역은 스캐닝된 단위 영역(1A)으로부터 거리 L 또는 그보다 먼 곳에 위치되는 소산 구역 외부에 위치되고, 예를 들어 스캐닝될 다음 단위 영역은 도 4b에서 점선 원으로 표시된 소산 구역 내에 위치되지 않을 수 있다. 소산 구역은 단위 영역(1A)과 상호작용하는 전자 빔의 세기 및 이러한 상호작용에 대한 지속 시간에 기초하여 결정된다. 즉, 더 높은 전자 빔 세기가 사용될 때 또는 전자 빔이 더 긴 지속 시간에 걸쳐 단위 영역과 상호작용할 때 더 큰 소산 구역이 발생하여, 더 강한 전기장 및 전기장이 부정적인 영향을 미칠 수 있는 증가된 범위를 유도할 수 있다.
여하한의 전하 왜곡을 최소화하기 위해 다음 단위 영역은 결정된 소산 구역의 외부에 위치되는 것이 바람직하지만, 일부 구현들은 이전에 스캐닝된 단위 영역에 인접하지 않고 소산 구역 내에 있는 다음 단위 영역들을 스캐닝할 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 도 4b를 참조하면, 단위 영역 7A가 단위 영역 1A의 스캐닝으로부터 약간의 전하/소산 효과들을 가질 수 있지만, 효과들은 결과적인 전하 왜곡을 야기하기에 충분히 크지 않은 것으로 결정될 수 있다.
샘플(W)의 스캐닝을 다시 참조하면, 스캐닝 및 블랭킹은 단위 영역들의 조직화된 뱃치들에서 발생할 수 있다. 뱃치는 하나의 행 또는 열에서의 단위 영역들의 세트일 수 있다. 예를 들어, 도 4a 내지 도 4l에 설명된 실시예들에서, 단위 영역들의 각각의 뱃치는 상이한 열에 대응한다. 예시된 바와 같이, 뱃치가 단위 영역들의 열인 상황들에서, 스캐닝은 제 1 뱃치의 단위 영역(1A)으로 시작한 후 열 아래로 내려갈 수 있으며, 이후 단위 영역들(4A 및 7A)은 블랭커[예를 들어, 도 2의 블랭커(424)]를 사용하여 블랭킹되어, 전자 빔이 이 단위 영역들로부터 멀리 편향되도록 한다. 그 후, 전자 빔 툴은 임계 거리(L) 이상의 거리만큼 스캐닝된 단위 영역(1A)으로부터 분리되어 있는 다음 단위 영역(10A)을 스캐닝한다. 이러한 방식으로, 단위 영역(10A)을 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들(13A 및 16A)(도 4c)을 블랭킹한다. 그 후, 도 4c에서, 전자 빔 툴은 단위 영역 19A를 스캐닝한다. 단위 영역(22A)이 스캐닝된 단위 영역(19A)에 인접하고 분리 거리가 소산 거리(L)보다 작기 때문에, 단위 영역 22A는 전자 빔 툴에 의해 블랭킹된다.
그 후, 이러한 방식으로, 일부 단위 영역들(즉, 1A, 1OA, 및 19A)은 스캐닝되고 단위 영역들(1A, 10A, 및 19A) 주위의 하전 구역들이 소산되게 하도록 일부 단위 영역들(4A, 7A, 13A, 16A 및 22A)은 블랭킹되어, 제 1 열에서의 단위 영역들의 제 1 뱃치의 스캐닝 및 블랭킹의 제 1 라운드가 종료된다. 전하가 소산되거나 실질적으로 소산된 후, 소산 거리는 0.1 내지 5 ㎛일 수 있고, 전자 빔 툴은 이후 블랭킹된 단위 영역들(4A, 7A, 13A, 16A, 및 22A)을 스캐닝하기 위해 제 1 뱃치를 1 번 이상 재방문하여, 그 단위 영역들로부터 획득된 이미징 정보가 정확하고 축적된 전하들의 전기장에 의해 왜곡되지 않도록 할 수 있다.
도 4d에 나타낸 바와 같이, 단위 영역 19A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역 2A를 스캐닝하며(이는 단위 영역들의 제 2 뱃치의 일부일 수 있음 - 이 경우, 단위 영역들의 열은 단위 영역 2A와 연계됨), 이는 스캐닝된 단위 영역(1A)과 연계된 소산 구역의 외부에 있다. 도 4d에 나타낸 바와 같이, 단위 영역들 1B 및 1C는 소산 구역 내에 위치된다. 이들이 여전히 소산 구역에 위치되기 때문에, 단위 영역들 1B 및 1C와 연계된 열들은 전부 블랭킹되거나 스킵될 수 있다는 것을 이해한다.
또한, 도 4d는 소산 구역이 도 4b의 소산 구역과 비교적 동일한 크기인 것으로 나타내지만, 소산 구역의 크기 및 소산 거리(L)는 단위 영역(1A)의 스캐닝으로부터의 경과 시간에 의해 영향을 받을 수 있다는 것을 이해한다. 따라서, 전자 빔 툴은 어느 단위 영역을 다음에 스캐닝할지를 결정하는 경우에 소산 구역에 대한 경과 시간을 고려할 수 있다. 단위 영역 1C로부터 충분히 전하가 소산되었도록 소산 구역이 더 작아진 것으로 결정된 범위에 대해, 전자 빔 툴은 단위 영역 1C를 스캐닝하고 단위 영역 1C와 연계된 열 아래로 진행할 수 있다.
도 4d를 다시 참조하면, 이 도면은 단위 영역 19A의 스캐닝 후에 단위 영역 2A가 스캐닝될 다음 단위 영역인 것으로 나타내지만, 스캐닝된 단위 영역들(1A, 10A, 및 19A)과 연계된 소산 구역들 외부의 여하한의 단위 영역이 스캐닝될 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 단위 영역들 20A 또는 23A가 둘 다 단위 영역 19A와 연계된 소산 구역의 외부에 있기 때문에 단위 영역 19A 이후에 스캐닝될 수 있다. 따라서, 전자 빔 툴은 단위 영역들 20A 또는 23A와 연계된 열 내의 다른 단위 영역들을 블랭킹하고 스캐닝할 수 있다.
도 4b에서 앞서 설명된 동일한 접근법을 사용하면, 도 4e에서, 제 2 뱃치의 단위 영역 2A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 5A 및 8A를 블랭킹하고 다음 단위 영역 11A를 스캐닝한다. 도 4c에서 앞서 설명된 접근법을 사용하면, 도 4f에 나타낸 바와 같이, 단위 영역 11A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 14A 및 17A를 블랭킹하고 단위 영역 20A를 스캐닝한다. 단위 영역 20A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 도 4d에서 앞서 설명된 유사한 접근법을 사용한다. 예를 들어, 도 4g에 나타낸 바와 같이, 단위 영역 23A는 블랭킹되고, 단위 영역들 2B 및 2C와 연계된 열들 내의 모든 단위 영역들은 블랭킹되거나 스킵되며, 전자 빔은 제 3 뱃치의 단위 영역 3A를 스캐닝한다. 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로, 도 4h에 나타낸 바와 같이, 단위 영역 3A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 6A 및 9A를 블랭킹한 후 단위 영역 12A를 스캐닝한다. 단위 영역 12A를 스캐닝한 후, 도 4i에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴은 단위 영역들 15A 및 18A를 블랭킹한 후 단위 영역 21A를 스캐닝한다.
단위 영역 21A를 스캐닝한 후, 단위 영역 24A 및 단위 영역들 3B 및 3C와 연계된 열들 내의 모든 단위 영역들은 거리 L의 범위 내에 있고, 블랭킹되거나 스킵될 수 있다. 그 후, 단위 영역 21A를 스캐닝한 후, 도 4j에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴은 단위 영역들의 제 1 뱃치(이 경우, 단위 영역 1A와 연계된 제 1 열)로 되돌아가 스캐닝되지 않은 단위 영역 4A를 스캐닝하며, 이는 단위 영역 1A로부터의 전하가 시간이 지남에 따라 충분히 소산되어 이미징 단위 영역 4A에 대한 여하한의 임계 레벨의 전하 왜곡을 완화함에 따라 이전에 스캐닝된 제 1 단위 영역(1A)에 인접한다.
앞서 설명된 유사한 이유로, 도 4j에서 단위 영역(4A)을 스캐닝한 후 도 4k에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴은 단위 영역들 7A 및 10A를 블랭킹하고, 전자 빔은 단위 영역 13A를 스캐닝한다(도 4k). 이 프로세스는 계속되어, 단위 영역 22A가 스캐닝되고, 이후 전자 빔 툴이 제 2 뱃치의 단위 영역들 5A, 14A, 및 23A, 및 제 3 뱃치의 단위 영역들 6A, 15A, 및 24A를 순서대로 스캐닝하도록 한다. 그 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들의 제 1 열로 다시 이동하고 제 1 뱃치의 단위 영역들 7A 및 16A를 스캐닝할 수 있고, 이후 전자 빔 툴은 제 2 뱃치의 단위 영역들 8A 및 17A, 및 제 3 뱃치의 단위 영역들 9A 및 18A를 스캐닝한다. 단위 영역들 1A, 2A, 및 3A와 연계된 A-열들의 스캐닝을 완료하면, 스캐닝 및 블랭킹 프로세스는 도 4a 내지 도 4k를 참조하여 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 B-열들(예를 들어, 단위 영역들 1B, 2B, 및 3B와 연계된 열들)을 스캐닝하도록 이동할 수 있다. B-열들 내의 단위 영역들이 스캐닝된 후, 전자 빔 툴은 C-열들(예를 들어, 단위 영역들 1C, 2C, 및 3C와 연계된 열들)을 스캐닝하고 블랭킹하도록 이동할 수 있고, 그 완료는 도 4l에 도시된다. 이러한 방식으로, 전체 스캐닝 영역 또는 그리드(SA)가 스캐닝된다. 스캐닝을 완료한 후, 얻어진 정보는 도 1의 사용자 인터페이스(109)를 사용하여 사용자의 개입으로 또는 개입 없이 SEM 시스템의 프로세서 또는 제어기에 의해 분석된다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 상이한 소산 거리(L')(즉, L'≠L)에서의 열에서 행으로의 스캐닝에 의해 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의한 스캐닝의 상이한 스테이지들을 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다. 거리 L'는 연속적으로 스캐닝된 단위 영역들 사이의 임계 거리보다 큰 거리로서, 이전에 스캐닝된 근처 단위 영역으로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 블랭킹된 단위 영역이 스캐닝된 상기 각각의 단위 영역과 스캐닝될 다음 단위 영역을 임계 거리보다 큰 거리만큼 분리하도록 선택된다. 도 5a에서, 샘플(W)을 스캐닝하는 동안, 전자 빔 툴은 전자 빔을 방출하고, 이는 스캐닝 영역 또는 그리드(SA)의 제 1 단위 영역(1A)과 상호작용한다. 이러한 스캐닝 동안, 전자 빔은 한정된 시간 주기 동안 단위 영역(1A)의 대부분 또는 전체 단위 영역(1A)과 상호작용한다. 스캐닝 동안 또는 스캐닝 이후, 단위 영역(1A)에 축적된 전하들은 샘플(W)의 단위 영역으로부터 멀리 전도됨으로써 소산하기 시작한다. 이러한 전도에 필요한 샘플 상의 거리는 소산 거리(L')(도 5b)이다. 따라서, 단위 영역(1A)을 스캐닝한 후, 스캐닝될 다음 단위 영역은 스캐닝된 단위 영역(1A)으로부터의 거리 L' 또는 그 외부에 위치될 수 있고, 즉 스캐닝될 다음 단위 영역은 도 5b에서 점선으로 표기된 소산 구역 내에 위치되지 않을 수 있다.
도 5b에 나타낸 바와 같이, 단위 영역 1A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 4A, 7A, 및 10A를 블랭킹하며, 이는 이 블랭킹된 단위 영역들 각각이 소산 거리(L')와 연계된 점선 원의 소산 구역 내에 속하기 때문에 이 단위 영역들로부터 멀리 전자 빔을 편향함으로써 이루어진다. 그 후, 전자 빔은 소산 거리(L')만큼 스캐닝된 단위 영역 1A로부터 분리되어 있는 다음 단위 영역 16A를 스캐닝한다. 이러한 방식으로, 단위 영역 16A를 스캐닝한 후, 단위 영역들 19A 및 22A가 블랭킹되고, 2 열 내지 5 열의 모든 단위 영역들이 블랭킹되거나 스킵된다(도 5c).
그 후, 전자 빔은 다음 단위 영역 2C를 스캐닝한다. 단위 영역 2C를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 5C, 8C, 11C, 및 14C를 블랭킹하고, 단위 영역 17C를 스캐닝한다(도 5c). 단위 영역 17C를 스캐닝한 후, 단위 영역들 20C, 23C가 블랭킹되며, 7 열 내지 9 열의 모든 단위 영역들이 모두 거리 L'의 범위 내에 있고 블랭킹되거나 스킵될 수 있으며, 이들은 나중에 스캐닝될 수 있다. 그 후, 전자 빔은 계속해서 다음 단위 영역(예를 들어, 단위 영역 4A)을 스캐닝하도록 제 1 열로 되돌아간다. 이러한 방식으로, 단위 영역들 1A, 16A, 2C, 및 17C를 스캐닝함으로써 스캐닝 영역의 스캐닝의 제 1 라운드가 완료된다.
도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일부 실시예들에 따른, 소산 거리(L)에서의 대각선 스캐닝에 의해 도 2의 예시적인 전자 빔 툴에 의한 스캐닝의 상이한 스테이지들을 거치는 도 3의 기준 샘플의 평면도들을 예시하는 개략적인 다이어그램들이다. 도 6a에서, 샘플(W)의 스캐닝 동안, 전자 빔 툴은 스캐닝 영역 또는 그리드(SA)의 제 1 단위 영역(1A)과 상호작용하는 전자 빔을 방출한다. 이러한 스캐닝 동안, 전자 빔은 한정된 시간 주기 동안 단위 영역(1A)의 대부분 또는 전체 단위 영역(1A)과 상호작용한다.
스캐닝 동안 또는 스캐닝 이후, 단위 영역(1A)에 축적된 전하들은 샘플(W)의 단위 영역으로부터 멀리 전도됨으로써 소산하기 시작한다. 이러한 전도에 필요한 샘플 상의 거리는 소산 거리(L)(도 6b)이다. 따라서, 단위 영역(1A)을 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 소산 구역의 외부에 위치되는 단위 영역(11A)을 스캐닝한다. 단위 영역 1A로부터 시작하여 대각선으로 그리드(SA)의 하부 우측 코너로의 스캐닝 방식에서, 단위 영역들 4B 및 7C는 전체적으로 또는 부분적으로 단위 영역 1A로부터의 거리 L의 범위 내에 있고, 블랭커[예를 들어, 도 2의 블랭커(424)]에 의해 블랭킹된다. 그 후, 전자 빔은 소산 거리(L)보다 큰 거리만큼 스캐닝된 단위 영역(1A)으로부터 분리되어 있는 다음 단위 영역(11A)을 스캐닝한다. 이러한 방식으로, 단위 영역 11A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 14B 및 17C를 블랭킹한다(도 6c). 그 후, 전자 빔은 다음 단위 영역 21A를 스캐닝한다. 단위 영역 21A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역 24B를 블랭킹한 후 단위 영역 2A를 스캐닝한다(도 6d). 단위 영역 24B의 블랭킹과 단위 영역 2A의 스캐닝 사이에, 전자 빔 툴은 단위 영역들 1B, 4C, 8A, 11B, 14C, 18A, 21B, 24C, 1C, 5A, 8B, 11C, 15A, 18B, 및 21C를 블랭킹할 수 있다는 것을 이해한다.
단위 영역 2A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 적어도 단위 영역들 5B 및 8C가 단위 영역 2A로부터의 거리 L의 범위 내에 속하기 때문에, 이 단위 영역들을 블랭킹한다. 그 후, 전자 빔은 단위 영역 12A를 스캐닝한다(도 6e). 단위 영역 12A의 스캐닝 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 2B, 5C, 9A, 12B, 15C, 2C, 6A, 9B, 및 12C를 블랭킹하거나 이들을 전부 스킵하고, 스캐닝하기 위해 다음 단위 영역으로 진행할 수 있다.
그 후, 전자 빔은 단위 영역 3A를 스캐닝한다(도 6f). 도 6g에서, 단위 영역 3A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역 중 하나(19A)(도 6g)를 스캐닝한다. 전자 빔 툴은 단위 영역 19A 대신에 단위 영역 10A를 스캐닝한 후, 단위 영역 10A로부터 대각선인 1 이상의 단위 영역을 블랭킹할 수 있다는 것을 이해한다.
도 6h를 참조하면, 단위 영역 19A를 스캐닝한 후, 전자 빔 툴은 단위 영역들 22B, 16A, 19B, 22C, 13A, 16B, 19C, 및 23A가 거리 L의 범위 내에 있고 이 단위 영역들을 스캐닝하는 것이 왜곡된 정보를 유도할 것이기 때문에, 이 단위 영역들을 블랭킹할 수 있다. 이 단위 영역들(즉, 단위 영역들 22B, 16A, 19B, 22C, 13A, 16B, 19C, 및 23A)을 블랭킹하는 대신에, 전자 빔 툴은 다음 단위 영역을 스캐닝하기 위해 이동하기 전에 단위 영역들을 전부 스킵할 수 있다는 것을 이해한다. 그 후, 전자 빔 툴은 단위 영역 10A를 스캐닝한다(도 6h). 도 6e와 동일한 방식으로, 전자 빔 툴은 단위 영역 20A(도 6i)에서 스캐닝하기 전에 적어도 단위 영역들 13B 및 16C를 블랭킹한다. 따라서, 스캐닝 영역(SA)의 스캐닝의 제 1 라운드의 완료 시, 단위 영역들 1A, 10A, 19A, 2A, 11A, 20A, 3A, 12A, 및 21A는 스캐닝되는 한편, 스캐닝 영역 또는 그리드(SA) 내의 모든 다른 단위 영역들은 블랭킹된다(단위 영역들 중 일부가 전부 스킵될 수 있다). 앞선 실시예들은 직사각형 그리드를 나타낸다. 당업자에게, 격자 형상은 정사각형, 오각형, 육각형, 다각형, 원형, 타원형, 및 상이한 형상들의 혼합을 포함하는 여하한의 형상일 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 스캐닝 영역의 복수의 단위 영역들은 행들 또는 열들로 제공되는 단위 영역들의 뱃치들로 조직화될 수 있고, 스캐닝된 단위 영역 및 블랭킹된 단위 영역은 단위 영역들의 제 1 뱃치에 있다. 제 1 뱃치에서 단위 영역들을 스캐닝 및 블랭킹한 후, 전자 빔 툴은 제 1 뱃치에 인접한 단위 영역들의 제 2 뱃치를 블랭킹하고; 전자 빔 툴은 제 1 뱃치의 스캐닝된 단위 영역들로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 제 1 뱃치에 인접하지 않고 적어도 제 1 뱃치로부터의 임계 거리인 단위 영역들의 제 3 뱃치에서 단위 영역들을 스캐닝하고 블랭킹한다. 제 3 뱃치에서 단위 영역들을 스캐닝 및 블랭킹한 후, 또는 소산 시간 임계치 후, 전자 빔 툴은 제 1 뱃치의 이전에 스캐닝된 단위 영역들로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 이전에 스캐닝되지 않았던 단위 영역들을 스캐닝하도록 단위 영역들의 제 1 뱃치로 되돌아간다. 이러한 방식으로, 스캐닝 및 블랭킹될 단위 영역들은 상이한 목적들(예를 들어, 시간 소비 또는 스캐닝의 효율, 및 최종 이미지의 이미지 품질 레벨들)에 적합하도록 유연하게 제어될 수 있다.
대안적으로, 상기 방법은 SEM으로 위치들의 제 1 세트를 스캐닝하는 단계를 포함한다. 위치들의 제 1 세트의 각각의 위치는 적어도 임계 거리만큼 물리적으로 분리된다. 상기 방법은, 일부 실시예들에서, 위치들의 제 1 세트를 스캐닝한 시간 주기 후 SEM으로 위치들의 제 2 세트를 스캐닝하는 단계를 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 위치들의 제 2 세트의 위치는 위치들의 제 1 세트의 위치의 임계 거리 내에 위치된다. 시간 주기는 임계 거리 내의 위치의 스캔의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 위치들의 제 1 세트를 스캐닝하는 것으로부터 발생하는 전하가 충분히 소산될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 위치들의 제 1 세트의 각각은 서로 대각선으로 배열된다. 일부 실시예들에서, 위치들의 제 2 세트의 각각은 서로 대각선으로 배열된다.
이제 도 7을 참조하며, 이는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 하전 입자 툴을 사용하여 샘플을 스캐닝하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다. 상기 방법은 전자 빔 툴[예를 들어, 도 2의 전자 빔 툴(104)]과 같은 하전 입자 빔 툴에 의해 수행될 수 있다.
단계 S710에서, 샘플이 전자 빔 툴에 제공된다. 샘플[예를 들어, 도 2의 샘플(403) 또는 도 3의 샘플(W)]은 특히 UV, DUV, 및 EUV 포토리소그래피 방법들을 포함한 여하한의 방법에 의해 그 위에 패턴이 형성되거나 형성되지 않은, 실리콘, 실리콘 이산화물, 게르마늄, 및 실리콘 게르마늄으로 만들어진 웨이퍼를 포함한다. 샘플은 전도성, 반전도성, 또는 절연성을 갖는 구역들을 포함할 수 있다. 또한, 샘플은 그 위에 금 또는 은과 같은 고전도성 재료의 층을 스퍼터링함으로써 처리될 수 있거나, 처리되지 않을 수 있다.
전자 빔 툴 하에서, 샘플의 최상부 표면은 (예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같이) 픽셀들과 같은 다수의 단위 영역들로 논리적으로 분할될 수 있다. 단위 영역들 각각은 짧은 시간 주기 동안 전자 빔 툴의 전자 빔에 의해 스캐닝된다. 이 예시에서, 단위 영역 또는 픽셀은 샘플의 1 nm × 1 nm 정사각형 구역이지만, 단위 영역은 특히 직사각형, 원형, 또는 다각형 형상을 포함하는 여하한의 형상 또는 여하한의 크기의 정의된 구역일 수 있다는 것을 이해한다.
단계 S720에서, 전자 빔 툴은 샘플의 1 이상의 단위 영역을 스캐닝한다. 스캐닝 동안, 전자 빔은 샘플의 단위 영역의 표면 상의 재료와 상호작용한다. 전자 빔이 단위 영역과 상호작용하는 시간이 많을수록, 그 상호작용으로부터 단위 영역 주위의 구역에서 전하 축적이 더 많이 발생한다. 선택적으로, 단계 S720에서, 단위 영역의 스캐닝과 연계된 타임 스탬프가 제공될 수 있고, 이는 전자 빔 툴로 하여금 이전에 스캐닝된 단위 영역으로부터의 전하 왜곡이 주위 단위 영역들 상에 미칠 수 있는 영향을 최소화하기 위해 스캐닝된 단위 영역 주위의 단위 영역들을 언제 재방문할지를 결정하게 할 수 있다.
단위 영역 주위의 구역에서 발생하는 전하 축적이 많을수록, 전하가 구역으로부터 소산하는 데 더 오래 걸릴 수 있다. 또한, 샘플 재료의 타입이 전하 소산에 영향을 미칠 수 있는데, 이는 샘플 재료의 각 타입이 거리- 및 시간-소산 특성들을 가질 수 있기 때문이다. 이 특성들은 사용되는 재료들에 기초하여 달라질 수 있다. 일부 예시들에서, 축적된 전하들을 샘플의 스캐닝된 단위 영역으로부터 멀리 전도하기 위한 거리는 약 0.1 내지 5 ㎛이고 소산 거리라고 하며, 이러한 효과에 필요한 시간은 소산 시간이라 불린다.
단계 S730에서, 전자 빔 툴은 샘플의 스캐닝된 단위 영역에 인접한 단위 영역을 블랭킹한다. 축적된 전하들을 샘플의 스캐닝된 단위 영역으로부터 멀리 전도하는 데 필요한 소산 거리 및 소산 시간을 고려하여, 스캐닝될 다음 영역은 단계 S720에서의 스캐닝된 단위 영역으로부터의 소산 거리 이상의 거리에 위치될 것이다. 단계 S720에서의 스캐닝된 단위 영역과 스캐닝될 다음 단위 영역 사이의 구역을 스캐닝하지 않는 효과를 달성하기 위해, 전자 빔 툴에는 블랭커[예를 들어, 도 2의 블랭커(424)]라고 불리는 구성요소가 구비된다. 블랭커는 특히 셔터, 전자기장 디플렉터, 또는 순수 정전 디플렉터일 수 있다. 블랭커는 전자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 전자 빔을 편향하여, 단계 S720에서의 스캐닝된 단위 영역과 스캐닝될 단위 영역 사이의 구역이 전자 빔에 의해 스캐닝되지 않도록 할 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 1보다 많은 단위 영역이 블랭킹될 수 있다는 것을 이해한다(예를 들어, 도 4b에서 단위 영역 1A가 스캐닝된 후의 단위 영역들 4A 및 7A). 블랭킹된 단위 영역들의 수는 전자 빔이 단계 S720의 스캐닝된 단위 영역과 상호작용하는 시간의 양에 의존할 수 있다. 시간의 양은 소산 시간 및 소산 거리에 영향을 미칠 수 있고, 이 둘 모두는 블랭킹 시간 및 대응하는 1 이상의 블랭킹 단위 영역을 각각 결정하는 데 사용될 수 있다. 즉, 블랭킹 시간은 소산 시간에 의해 결정되고, 블랭킹 단위 영역은 소산 거리에 의해 결정되어, 블랭킹된 거리가 소산 거리보다 크고 블랭킹 시간이 소산 시간보다 크도록 한다.
단계 S750에서, 전자 빔 툴은 샘플 내에 여하한의 스캐닝되지 않은 단위 영역들이 존재하는지 여부를 결정한다. 단위 영역을 블랭킹하는 단계 S730 후, 스캐닝되지 않은 단위 영역이 존재하는 경우, 상기 방법은 S770으로 진행하고, 여기서 전자 빔 툴은 이전에 스캐닝된 단위 영역(예를 들어, 단계 S720에서 스캐닝된 단위 영역)과 연계된 소산 구역 외부의 또 다른 단위 영역을 스캐닝한다. 이러한 방식으로, 단위 영역의 스캐닝 및 블랭킹은 샘플의 관심 구역이 완전히 스캐닝 -이 시점에 단계 S750에서, 전자 빔 툴은 스캐닝되지 않은 영역들이 남아있지 않은 것으로 결정함- 될 때까지 반복될 수 있다. 그 후, 단계 S760에서 샘플의 스캐닝 프로세스가 종료된다. 선택적으로, 단계 S750 이후, 상기 방법은 다양한 스캐닝된 단위 영역을 사용하여 생성된 서브-이미지들을 사용하여 전체 이미지를 재구성함으로써 샘플의 이미지를 제공하는 프로세스를 더 포함한다. 그렇게 하기 위해, 이미지들의 시퀀스는 다수의 단위 영역들의 논리적 배열 및 다수의 단위 영역들이 스캐닝되는 순서에 매핑될 수 있다. 예를 들어, 참조로서 도 4a 내지 도 4j를 사용하여, 제 1 서브-이미지(단위 영역 1A와 연계된 서브-이미지)는 참조로서 단위 영역들의 스캐닝 순서를 사용하여 제 10 서브-이미지(단위 영역 4A와 연계된 서브-이미지)와 함께 스티칭될 수 있다. 또한, 재구성은 보간, 저밀도 샘플링 또는 시뮬레이션 중 적어도 하나를 사용함으로써 수행된다.
본 실시예들은 다음 항목들을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 하전 입자 빔 툴에 의해 샘플을 스캐닝하는 방법으로서,
스캐닝 영역을 갖는 샘플을 제공하는 단계 -샘플은 복수의 단위 영역들을 갖는 것으로 결정됨- ;
복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및
스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 포함하는 방법.
2. 1 항에 있어서,
샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하는 단계;
샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 스캐닝된 단위 영역으로부터 사전설정된 거리보다 먼 다음 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및
스캐닝된 다음 단위 영역에 인접한 제 2 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 2 항에 있어서, 사전설정된 거리는 스캐닝된 단위 영역과 연계된 소산 구역에 기초하는 방법.
4. 2 항에 있어서, 다음 단위 영역을 스캐닝하기 전에 블랭킹된 제 1 단위 영역에 인접한 제 3 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 1 항에 있어서, 블랭킹된 제 1 단위 영역은 다수 단위 영역들을 포함하는 방법.
6. 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 X-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접한 방법.
7. 1 항 내지 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 Y-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접한 방법.
8. 1 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀인 방법.
9. 1 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 단일 픽셀인 방법.
10. 1 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 다수 픽셀들인 방법.
11. 1 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 복수의 픽셀들인 방법.
12. 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하는 단계는:
블랭커에 의해 생성되는 전자기장이 하전 입자 빔 툴의 하전 입자 빔을 편향하여 하전 입자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않게 하도록 전자기 블랭커에 전류를 인가하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 1 항 내지 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하는 단계는:
하전 입자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 하전 입자 빔 툴의 하전 입자 빔의 경로를 가로막기 위해 셔터를 이동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
14. 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝 및 블랭킹은 스캐닝된 단위 영역에서의 전하 소산을 위한 소산 시간에 기초하여 결정되는 방법.
15. 1 항 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝 및 블랭킹은 샘플 내의 사전설정된 패턴에 대해 수행되는 방법.
16. 15 항에 있어서, 사전설정된 패턴은 스캐닝 영역의 에지들에 평행한 라인 패턴, 스캐닝 영역에서 대각선인 라인 패턴, 및 원형 패턴 중 하나인 방법.
17. 1 항 내지 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝 및 블랭킹은 모든 단위 영역들이 스캐닝될 때까지 복수의 단위 영역들에 대해 수행되는 방법.
18. 17 항에 있어서, 스캐닝된 복수의 단위 영역들에 대응하는 서브-이미지들을 사용하여 샘플의 이미지를 재구성하는 단계를 더 포함하는 방법.
19. 18 항에 있어서, 재구성하는 단계는 보간, 저밀도 샘플링, 및 시뮬레이션 중 적어도 하나를 사용함으로써 수행되는 방법.
20. 1 항 내지 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝 영역의 복수의 단위 영역들은 행 또는 열로 제공되는 단위 영역들의 뱃치들로 조직화되고, 스캐닝된 단위 영역 및 블랭킹된 단위 영역은 단위 영역들의 제 1 뱃치에 있는 방법.
21. 20 항에 있어서, 제 1 뱃치 내의 단위 영역들을 스캐닝 및 블랭킹한 후: 제 1 뱃치에 인접한 단위 영역들의 제 2 뱃치를 블랭킹 또는 스킵하는 단계; 및 제 1 뱃치의 스캐닝된 단위 영역들로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 제 1 뱃치로부터 적어도 임계 거리인 단위 영역들의 제 3 뱃치 내의 단위 영역들을 스캐닝 및 블랭킹하는 단계를 포함하는 방법.
22. 20 항에 있어서, 소산 시간 임계치 후, 제 1 뱃치의 앞서 스캐닝된 단위 영역들로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 앞서 스캐닝되지 않았던 단위 영역들을 스캐닝하도록 단위 영역들의 제 1 뱃치로 되돌아가는 단계를 더 포함하는 방법.
23. 하전 입자 빔 시스템으로서,
하전 입자 소스;
샘플의 스캐닝 영역 상에서 하전 입자 소스로부터 방출된 하전 입자 빔을 스캐닝하는 스캐닝 디플렉터 -샘플은 복수의 단위 영역들을 갖는 것으로 결정됨- ;
하전 입자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 하전 입자 빔을 블랭킹하는 블랭커; 및
스캐닝 디플렉터 및 블랭커를 제어하는 회로를 포함하는 제어기 -제어기는
복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하고,
스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하도록 구성됨- 를 포함하는 하전 입자 빔 시스템.
24. 23 항에 있어서, 제어기는:
샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하도록;
샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 스캐닝된 단위 영역으로부터 사전설정된 거리보다 먼 다음 단위 영역을 스캐닝하도록; 및
스캐닝된 다음 단위 영역에 인접한 제 2 단위 영역을 블랭킹하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
25. 24 항에 있어서, 사전설정된 거리는 스캐닝된 단위 영역과 연계된 소산 구역에 기초하는 하전 입자 빔 시스템.
26. 24 항 또는 25 항에 있어서, 제어기는 다음 단위 영역을 스캐닝하기 전에 블랭킹된 제 1 단위 영역에 인접한 제 3 단위 영역을 블랭킹하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
27. 23 항에 있어서, 블랭킹된 제 1 단위 영역은 다수 단위 영역들을 포함하는 하전 입자 빔 시스템.
28. 23 항 내지 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템은 스캐닝 전자 현미경(SEM)인 하전 입자 빔 시스템.
29. 23 항 내지 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 하전 입자 빔은 전자 빔인 하전 입자 빔 시스템.
30. 23 항 내지 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 X-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접한 하전 입자 빔 시스템.
31. 23 항 내지 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 Y-방향으로 스캐닝된 단위 영역에 인접한 하전 입자 빔 시스템.
32. 23 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀인 하전 입자 빔 시스템.
33. 23 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 단일 픽셀인 하전 입자 빔 시스템.
34. 23 항에 있어서, 제 1 블랭킹된 단위 영역은 다수 픽셀들인 하전 입자 빔 시스템.
35. 23 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 복수의 픽셀들인 하전 입자 빔 시스템.
36. 23 항 내지 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 블랭커는 하전 입자 빔이 더 이상 샘플에 도달하지 않도록 SEM의 하전 입자 빔을 편향하는 전자기장을 유도하기 위해 전류가 인가되는 전자기 블랭커인 하전 입자 빔 시스템.
37. 23 항 내지 35 항 중 어느 한 항에 있어서, 블랭커는 블랭킹을 수행하기 위해 SEM의 하전 입자 빔의 경로를 가로막도록 구성되는 셔터인 하전 입자 빔 시스템.
38. 23 항 내지 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 블랭커는 전하 소산을 위한 소산 시간에 기초하여 결정되는 시간 동안 블랭킹하도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
39. 23 항 내지 37 항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 스캐닝할 다음 단위 영역을 결정하는 회로를 포함하며, 다음 단위 영역은 스캐닝된 단위 영역으로부터 적어도 임계 거리이고, 스캐닝된 단위 영역으로부터의 전하 유도 왜곡을 완화하기 위해 블랭킹된 단위 영역이 다음 단위 영역으로부터 스캐닝된 단위 영역을 분리하도록 선택되는 하전 입자 빔 시스템.
40. 23 항 내지 39 항 중 어느 한 항에 있어서, 블랭커는 스캐닝 영역의 에지들에 평행한 라인 패턴, 한 방향에 대해 스캐닝 영역에서 대각선인 라인 패턴, 원형 패턴, 및 랜덤 패턴 중 어느 하나를 포함하는 샘플 내의 사전설정된 패턴을 블랭킹하도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
41. 23 항 내지 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 블랭커는 하전 입자 소스와 스캐닝 디플렉터 사이에 위치되는 하전 입자 빔 시스템.
42. 컴퓨터 시스템이 서비스 처리를 위한 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체로서, 상기 방법은:
스캐닝 영역을 갖는 샘플을 제공하는 단계 -샘플은 복수의 단위 영역들을 갖는 것으로 결정됨- ;
하전 입자 빔으로 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및
스캐닝된 단위 영역에 인접한 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
43. 42 항에 있어서, 컴퓨터 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 컴퓨터 시스템이:
샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하는 단계;
샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 스캐닝된 단위 영역으로부터 사전설정된 거리보다 먼 다음 단위 영역을 하전 입자 빔으로 스캐닝하는 단계; 및
다음 단위 영역에 인접한 단위 영역을 블랭킹하는 단계를 더 수행하도록 하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
44. 43 항에 있어서, 사전설정된 거리는 스캐닝된 단위 영역과 연계된 소산 구역에 기초하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
45. 42 항 내지 44 항 중 어느 한 항에 있어서, 스캐닝된 단위 영역은 다음 단위 영역이 스캐닝되기 전에 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀 또는 복수의 픽셀들인 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
46. 하전 입자 빔 시스템에 의해 샘플을 스캐닝하는 방법으로서,
하전 입자 빔으로 단위 영역들의 제 1 세트의 제 1 단위 영역을 스캐닝하는 단계 -단위 영역들의 제 1 세트의 각각의 단위 영역은 사전설정된 거리보다 멀리 분리되어 있음- ; 및
단위 영역들의 제 1 세트의 제 1 단위 영역을 스캐닝한 시간 주기 후 단위 영역들의 제 2 세트의 제 2 단위 영역을 스캐닝하는 단계 -단위 영역들의 제 2 세트의 각각의 단위 영역은 사전설정된 거리보다 멀리 분리되어 있음- 를 포함하는 방법.
47. 46 항에 있어서, 사전설정된 거리는 단위 영역과 연계된 소산 구역의 크기에 기초하는 방법.
48. 46 항 또는 47 항에 있어서, 시간 주기는 제 1 단위 영역의 스캐닝으로부터 발생하는 전하를 소산시키는 시간에 기초하는 방법.
전자 빔 툴의 제어기가 앞서 설명된 기능을 제어하기 위해 소프트웨어를 사용할 수 있다는 것을 이해한다. 예를 들어, 제어기는 단위 영역들의 스캐닝 및 블랭킹 및 단위 영역들이 스캐닝되는 순서를 보조할 수 있다. 또한, 제어기는 웨이퍼의 특성들 및 전자 빔이 웨이퍼와 상호작용하는 시간의 길이에 기초하여 단위 영역들이 스캐닝되고 블랭킹되는 순서를 자동으로 조정할 수 있다. 제어기는 (도 7의 웨이퍼를 스캐닝하는 것과 같이) 웨이퍼를 스캐닝하기 위한 명령어들을 전송할 수 있다. 소프트웨어는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체 상에 저장될 수 있다. 비-일시적 매체의 보편적인 형태들은, 예를 들어 플로피 디스크, 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive), 자기 테이프, 또는 여하한의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 여하한의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 여하한의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, 클라우드 저장소, FLASH-EPROM 또는 여하한의 다른 플래시 메모리, NVRAM, 캐시, 레지스터, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크 버전(networked version)들을 포함한다.
설명된 실시예들의 본질을 설명하기 위해 설명되고 예시된 부분들의 세부사항들, 재료들, 및 구성들의 다양한 변화들이 다음 청구항들에 표현된 바와 같은 범위를 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 이루어질 수 있음을 더 이해할 것이다.
Claims (15)
- 하전 입자 빔 시스템으로서,
하전 입자 소스;
샘플의 스캐닝 영역 상에서 상기 하전 입자 소스로부터 방출된 하전 입자 빔을 스캐닝하는 스캐닝 디플렉터 -상기 샘플은 복수의 단위 영역(unit area)들을 갖는 것으로 결정됨- ;
상기 하전 입자 빔이 더 이상 상기 샘플에 도달하지 않도록 상기 하전 입자 빔을 블랭킹(blank)하는 블랭커; 및
상기 스캐닝 디플렉터 및 상기 블랭커를 제어하는 회로를 포함하는 제어기
를 포함하고, 상기 제어기는:
상기 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하고,
스캐닝된 단위 영역에 인접한 제 1 단위 영역을 블랭킹하도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는:
상기 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있는지 여부를 결정하도록;
상기 샘플 상의 여하한의 단위 영역이 스캐닝되도록 남아있다는 결정에 응답하여, 상기 스캐닝된 단위 영역으로부터 사전설정된 거리보다 멀리 있는 다음 단위 영역을 스캐닝하도록; 및
스캐닝된 다음 단위 영역에 인접한 제 2 단위 영역을 블랭킹하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 사전설정된 거리는 상기 스캐닝된 단위 영역과 연계된 소산 구역(dissipation region)에 기초하는 하전 입자 빔 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 다음 단위 영역을 스캐닝하기 전에 블랭킹된 제 1 단위 영역에 인접한 제 3 단위 영역을 블랭킹하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
블랭킹된 제 1 단위 영역은 다수 단위 영역들을 포함하는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔 시스템은 스캐닝 전자 현미경(SEM)이고, 상기 하전 입자 빔은 전자 빔인 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
블랭킹된 제 1 단위 영역은 X-방향으로 상기 스캐닝된 단위 영역에 인접한 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
블랭킹된 제 1 단위 영역은 Y-방향으로 상기 스캐닝된 단위 영역에 인접한 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 단일 픽셀인 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
블랭킹된 제 1 단위 영역은 단일 픽셀인 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
블랭킹된 제 1 단위 영역은 다수 픽셀들인 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 스캐닝된 단위 영역은 스캐닝된 이미지의 복수의 픽셀들인 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는 스캐닝할 다음 단위 영역을 결정하는 회로를 포함하며, 상기 다음 단위 영역은 상기 스캐닝된 단위 영역으로부터 적어도 임계 거리(threshold distance)이고, 상기 스캐닝된 단위 영역으로부터의 전하 유도 왜곡(charge induced distortion)을 완화하기 위해 블랭킹된 단위 영역이 상기 다음 단위 영역으로부터 상기 스캐닝된 단위 영역을 분리하도록 선택되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 블랭커는 상기 하전 입자 빔이 더 이상 상기 샘플에 도달하지 않도록 상기 하전 입자 빔 시스템의 하전 입자 빔을 편향하는 전자기장을 유도하기 위해 전류가 인가되는 전자기 블랭커인 하전 입자 빔 시스템. - 컴퓨터 시스템이 서비스 처리를 위한 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨터 시스템의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
상기 방법은:
스캐닝 영역을 갖는 샘플을 제공하는 단계 -상기 샘플은 복수의 단위 영역들을 갖는 것으로 결정됨- ;
하전 입자 빔으로 상기 복수의 단위 영역들의 단위 영역을 스캐닝하는 단계; 및
스캐닝된 단위 영역에 인접한 단위 영역을 블랭킹하는 단계
를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
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