KR20220027190A - 다수 랜딩 에너지 스캐닝 전자 현미경 시스템 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
검사 시스템들 및 방법들이 개시된다. 검사 시스템은 제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 1 에너지 소스 및 제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 2 에너지 소스를 포함할 수 있다. 또한, 검사 시스템은 동일한 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하고, 검사 시스템의 작동 모드에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하도록 구성되는 빔 제어기를 포함할 수 있다.
Description
본 출원은 2019년 7월 26일에 출원된 미국 출원 62/879,304의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 스캐닝 전자 현미경(SEM) 시스템들, 특히 다수 랜딩 에너지 빔들(multiple landing energy beams)을 갖는 SEM 시스템들을 개시한다.
집적 회로(IC)들의 제조 공정들에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성요소들은 이들이 디자인에 따라 제조되고 결함이 없을 것을 보장하기 위해 검사된다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경 또는 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템들이 채택될 수 있다. SEM은 표면에 저에너지 전자들을 전달하고, 검출기를 사용하여 표면을 떠나는 이차 또는 후방산란 전자들을 기록한다. 표면의 상이한 여기 위치(excitation position)들에 대해 이러한 전자들을 기록함으로써, 나노미터 급의 공간 분해능으로 이미지가 생성될 수 있다.
IC 구성요소들의 물리적 크기들이 계속해서 축소됨에 따라, 특히 에지 배치 오차(EPE) 및 오버레이 시프트 측정들에 대해, 결함 검출의 정확성 및 수율이 더 중요해진다. 현재 SEM을 기반으로 EPE 또는 오버레이 시프트를 측정하는 두 가지 기술이 존재한다. 한 가지 기술은 고 랜딩 에너지 SEM을 사용하여 IC 구성요소의 상이한 층들의 투시(see-through) SEM 이미지들을 취하고 그 EPE 또는 오버레이 시프트를 측정하는 것이다. 또 다른 기술은 상이한 층들로부터 저 랜딩 에너지 SEM 이미지들을 취하고, 이미지들을 함께 정렬하여 EPE 또는 오버레이 시프트를 측정하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 검사 시스템들 및 방법들을 제공한다. 일부 실시예들에서, 검사 시스템은 제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 1 에너지 소스 및 제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 2 에너지 소스를 포함할 수 있다. 또한, 검사 시스템은 동일한 시야(field of view)를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하고, 검사 시스템의 작동 모드에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하도록 구성되는 빔 제어기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 검사 방법이 개시된다. 상기 방법은 제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계 및 제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 동일한 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 검사 모드에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 또 다른 검사 방법이 개시된다. 상기 방법은 제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계 및 제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 동일한 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 시야 내에서의 웨이퍼의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야를 향해 선택적으로 전달되는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 지향하는 단계를 더 포함할 수 있다. 시야는 다수 스캔 라인들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은: 스캔 라인들 중 하나가 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 스캐닝되고, 스캔 라인들 중 인접한 하나가 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 스캐닝되는 인터레이스 스캔 모드(interlaced scan mode); 스캔 라인들 각각이 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되고, 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되는 라인 스캔 모드; 및 시야가 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되고, 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되는 프레임 스캔 모드 중 어느 하나에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들의 다른 장점들은 삽화 및 예시의 방식으로 본 발명의 소정 실시예들을 설명하는 첨부된 도면들과 함께 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴의 예시적인 작동을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 4의 예시적인 전자 빔 툴의 예시적인 작동을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 6의 예시적인 전자 빔 툴의 예시적인 작동을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 검사 시스템에 의해 지원되는 예시적인 스캔 모드를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 검사 시스템에 의해 지원되는 예시적인 스캔 모드를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 검사 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 2의 예시적인 전자 빔 툴의 예시적인 작동을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 4의 예시적인 전자 빔 툴의 예시적인 작동을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 6의 예시적인 전자 빔 툴의 예시적인 작동을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 검사 시스템에 의해 지원되는 예시적인 스캔 모드를 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 검사 시스템에 의해 지원되는 예시적인 스캔 모드를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 검사 방법을 나타내는 프로세스 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 모든 구현들을 나타내지는 않는다. 대신에, 이들은 첨부된 청구항들에서 언급되는 바와 같은 개시된 실시예들에 관련된 실시형태들과 일치하는 장치들 및 방법들의 예시들에 불과하다. 예를 들어, 일부 실시예들이 전자 빔들을 이용하는 것과 관련하여 설명되지만, 본 발명은 그렇게 제한되지 않는다. 다른 타입들의 하전 입자 빔들이 유사하게 적용될 수 있다. 또한, 광학 이미징, 광 검출, x-선 검출 등과 같은 다른 이미징 시스템들이 사용될 수 있다.
전자 디바이스들은 기판이라고 하는 실리콘의 한 부분(piece)에 형성되는 회로들로 구성된다. 많은 회로들이 실리콘의 동일한 부분에 함께 형성될 수 있으며, 집적 회로 또는 IC라고 한다. 이러한 회로들의 크기는 더 많은 회로들이 기판 상에 피팅(fit)될 수 있도록 극적으로 감소하였다. 예를 들어, 스마트 폰의 IC 칩은 엄지손톱만큼 작을 수 있고, 20 억 개가 넘는 트랜지스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 사람 머리카락 크기의 1/1000 미만이다.
이러한 극히 작은 IC를 만드는 것은 복잡하고, 시간-소모적이며, 비용이 많이 드는 공정이고, 흔히 수백 개의 개별 단계들을 수반한다. 심지어 한 단계에서의 오차들도 완성된 IC에서 결함을 유도하여 이를 쓸모없게 만들 잠재력이 있다. 따라서, 제조 공정의 한 가지 목표는 이러한 결함들을 회피하여 공정에서 만들어진 기능 IC들의 수를 최대화하는 것, 즉 공정의 전체 수율을 개선하는 것이다.
수율을 개선하는 한 가지 구성요소는 칩 제조 공정을 모니터링하여 이것이 충분한 수의 기능적 집적 회로들을 생성할 것을 보장하는 것이다. 공정을 모니터링하는 한 가지 방식은 그 형성의 다양한 스테이지들에서 칩 회로 구조체들을 검사하는 것이다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 사용하여 검사가 수행될 수 있다. SEM은 이러한 극히 작은 구조체들을 이미징하는 데 사용되어, 실제로 구조체들의 "사진"을 찍을 수 있다. 이미지는 구조체가 적절하게 형성되었는지, 및 그것이 적절한 위치에 형성되었는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 부적절하게 형성되거나 부적절한 위치에 형성됨에 의한 바와 같이 구조체에 결함이 있는 경우, 공정은 결함이 다시 발생할 가능성이 적도록 조정될 수 있다. 구조체가 부적절한 위치에 형성되었는지 여부를 판단하는 두 가지 방법은, 구조체의 에지가 그 타겟 위치에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 대한 표시인 에지 배치 오차(EPE)를 결정하거나, 제 1 구조체의 에지가 그 타겟 오버레이/오버랩에 대해 제 2 구조체에서 얼마나 멀리 오버레이 또는 오버랩되는지에 대한 표시인 오버레이 시프트를 결정하는 것이다.
IC 구성요소들의 물리적 크기들이 계속해서 축소됨에 따라, 특히 EPE 및 오버레이 시프트에 대해, 결함 검출의 정확성 및 수율이 더 중요해진다. SEM을 기반으로 EPE 또는 오버레이 시프트를 측정하는 다수 기술들이 존재한다. 한 가지 기술은 고 랜딩 에너지 SEM을 사용하여 IC 구성요소의 상이한 층들의 투시 SEM 이미지들을 취하고 그 EPE 또는 오버레이 시프트를 측정하는 것이다. 하지만, IC 구성요소의 최상층이 예를 들어 이미지 콘트라스트 및 신호 응답의 측면에서 하층과 비교하여 고 랜딩 에너지 SEM에 상이하게 응답할 수 있기 때문에, 고 랜딩 에너지 SEM을 사용하여 투시 SEM 이미지들을 취하는 것은 특히 최상층의 에지들 주위에서 측정 오차들을 야기할 것이다. 또 다른 기술은 상이한 층들로부터 저 랜딩 에너지 SEM 이미지들을 취하고, 이미지들을 함께 정렬하여 EPE 또는 오버레이 시프트를 측정하는 것이다. 하지만, 이미지들이 잡음을 포함할 수 있고 정렬 프로세스가 오차들을 도입할 수 있기 때문에, 얻어지는 측정들의 정확성이 부정적인 영향을 받을 수 있다.
더욱이, 기존 측정 기술들은 상이한 설정들 또는 상이한 시간들에 취해지는 SEM 이미지들에 대한 EPE 또는 오버레이 측정들을 기반으로 하며, 이는 더 낮은 정확성 및 더 낮은 스루풋을 초래할 수 있다. 예를 들어, 현재 EPE 또는 오버레이 측정은 통상적으로 작업자에 의해 수행되며, 작업자는 우선 EPE 또는 오버레이 측정 시스템에 샘플(예를 들어, 검사 대상인 반도체 웨이퍼)을 배치하고, 측정 시스템의 설정들(예를 들어, 랜딩 에너지 SEM 설정들)을 구성하며, 측정 시스템을 사용하여 샘플의 이미지를 얻을 수 있다. 그 후, 작업자는 측정 시스템의 설정들을 조정하고(예를 들어, 랜딩 에너지 SEM의 에너지 레벨을 증가 또는 감소시키고), 후속하여 측정 시스템을 사용하여 샘플의 또 다른 이미지를 얻을 수 있다. 작업자는 몇 가지 상이한 설정들에서 샘플의 이미지들을 취하기 위해 조정 프로세스를 몇 번 반복하여야 할 수 있으며, 각각의 조정은 완료하는 데 몇 초가 걸린다. 작업자가 이 조정들을 수행하는 데 걸리는 시간은 작업자가 검사할 수 있는 샘플들의 수를 제한할 뿐만 아니라, 작업자가 조정들을 수행하는 데 걸리는 몇 초 이내에 온도, 진동, 소음 등과 같은 인자들이 달라질 수 있기 때문에 측정 정확성을 감소시킨다는 것을 유의한다. 나노미터 급에서 측정들을 수행하는 경우, 약간의 변동이라도 측정 정확성에 부정적인 영향을 미칠 드리프트를 야기할 수 있다는 것을 유의한다.
본 발명의 실시예들은 앞서 언급된 단점들 중 일부에 대처하는 검사 시스템들 및 방법들을 제공한다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시예들에서, 검사 시스템은 검사 프로세스를 촉진하기 위해 다수 랜딩 에너지 빔들을 제공하도록 다수 랜딩 에너지 소스들을 이용할 수 있다. 더 구체적으로, 일부 실시예들에서, 검사 시스템은 2 개의 에너지 소스들을 포함할 수 있다. 제 1 에너지 소스로 지칭되는 에너지 소스들 중 하나는 제 1 랜딩 에너지 빔을 제공할 수 있다. 제 2 에너지 소스로 지칭되는 다른 에너지 소스는 제 2 랜딩 에너지 빔을 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들은 상이한 에너지 레벨들을 가질 수 있고, 각각은 검사되는 샘플들[예를 들어, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들]의 SEM 이미지들을 생성하는 데 적절할 수 있다. 또한, 검사 시스템은 동일한 시야를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔 및 제 2 랜딩 에너지 빔 중 하나를 선택적으로 전달하는 데 사용될 수 있는 빔 제어기를 포함할 수 있다. 또한, 빔 제어기는 제 1 랜딩 에너지 빔 및 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달 사이에서 스위칭할 수 있다. 이러한 방식으로, 검사 시스템은 상이한 에너지 빔들 하에 샘플들의 SEM 이미지들을 자동으로 얻을 수 있어, 작업자가 측정 프로세스 동안 설정들을 수동으로 조정할 필요가 없으며, 이에 의해 작업자가 검사할 수 있는 샘플들의 수와 측정 프로세스의 정확성이 둘 다 증가한다. 또한, 빔 제어기는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 매우 빠르게(예를 들어, 나노초 급 이하에서) 스위칭할 수 있어, 드리프트를 최소화하고 측정 정확성을 더 개선할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들에서, 검사 시스템은 또한 1 이상의 디플렉터를 포함할 수 있다. 이 디플렉터들은 검사되는 샘플(예를 들어, 웨이퍼)의 상이한 영역들을 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들을 지향하거나 전향하는 데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 검사 시스템은 샘플을 이동시킬 필요 없이 샘플의 상이한 영역들을 검사할 수 있다. 검사 프로세스 동안 샘플이 이동되어야 하는 경우, 검사 프로세스 동안 얻어진 이미지들이 다시 정렬되어 이동을 보상하여야 하며, 이는 오차들을 도입한다는 것을 유의한다. 검사 프로세스 동안 샘플을 이동할 필요를 제거함으로써, 검사 시스템의 정확성이 개선될 수 있다.
도면들에서, 구성요소들의 상대적인 치수들은 명확함을 위해 과장될 수 있다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일하거나 유사한 참조 번호들은 동일하거나 유사한 구성요소들 또는 개체들을 지칭하며, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합들을 포함한다. 예를 들어, 구성요소가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 구성요소는 A, 또는 B, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예시로서, 구성요소가 A, B 또는 C를 포함할 수 있다고 언급되는 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행불가능하지 않는 한, 구성요소는 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 실시예들에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템(100)을 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 하전 입자 빔 검사 시스템(100)은 주 챔버(101), 로드 락 챔버(load-lock chamber: 102), 전자 빔 툴(104), 및 EFEM(equipment front end module: 106)을 포함한다. 전자 빔 툴(104)은 주 챔버(101) 내에 위치된다. 설명 및 도면들은 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 제한하는 데 사용되지는 않는다는 것을 이해한다.
EFEM(106)은 제 1 로딩 포트(loading port: 106a) 및 제 2 로딩 포트(106b)를 포함할 수 있다. 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 함)을 포함하는 웨이퍼 FOUP(front opening unified pod)들을 수용할 수 있다. EFEM(106) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드 락 챔버(102)로 웨이퍼들을 이송할 수 있다.
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 전자 빔 툴(104)에 의해 검사를 거친다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 멀티-빔 검사 툴을 포함할 수 있다.
제어기(109)가 전자 빔 툴(104)에 전자적으로 연결될 수 있고, 다른 구성요소들에도 전자적으로 연결될 수 있다. 제어기(109)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수 있다. 또한, 제어기(109)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 제어기(109)는 도 1에서 주 챔버(101), 로드 락 챔버(102), 및 EFEM(106)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(109)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해한다.
본 발명은 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 주 챔버(101)의 예시들을 제공하지만, 본 발명의 실시형태들은 가장 넓은 의미에서 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 챔버에 제한되지 않는다는 것을 유의하여야 한다. 오히려, 앞선 원리들은 다른 챔버들에도 적용될 수 있다는 것을 이해한다.
이제 도 2를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴(104)을 나타내는 개략적인 다이어그램을 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 제 1 에너지 소스(202), 제 2 에너지 소스(222), 및 빔 셀렉터(212)를 포함할 수 있다.
제 1 에너지 소스(202)는 음극(cathode: 204) 및 양극(anode: 206)을 포함할 수 있다. 제 1 에너지 소스(202)는 음극(204)과 양극(206) 사이에 전압을 인가함으로써 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 생성할 수 있다. 제 1 랜딩 에너지 빔(240)은 집광 렌즈(208)를 통과할 수 있으며, 이는 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 포커싱할 수 있다. 또한, 제 1 랜딩 에너지 빔(240)은 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 크기를 제한할 수 있는 빔 제한 어퍼처(beam-limiting aperture: 210)를 통과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 에너지 소스(202)는 전자 빔 툴(104)의 일차 광축(236)을 따라 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 전달하도록 위치될 수 있다. 일차 광축(236)을 따라 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔(240)은 온액시스(on-axis) 빔이라고 칭해질 수 있다. 대안적으로, 제 1 에너지 소스(202)는 본 발명의 범위 및 기술사상을 벗어나지 않고 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 일차 광축(236)에 대해 오프액시스(off-axis)로 전달하도록 위치될 수 있다.
제 2 에너지 소스(222)는 음극(224) 및 양극(226)을 포함할 수 있다. 제 2 에너지 소스(222)는 음극(224)과 양극(226) 사이에 전압을 인가함으로써 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 생성할 수 있다. 제 2 랜딩 에너지 빔(242)은 집광 렌즈(228)를 통과할 수 있으며, 이는 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 포커싱할 수 있다. 또한, 제 2 랜딩 에너지 빔(242)은 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 크기를 제한할 수 있는 빔 제한 어퍼처(230)를 통과할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 에너지 소스(222)는 전자 빔 툴(104)의 이차 광축(238)을 따라 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 전달하도록 위치될 수 있다. 이차 광축(238)을 따라 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔(242)은 오프액시스 빔[일차 광축(236)에 대해 오프액시스]이라고 칭해질 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 셀렉터(212)는 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 둘 다 수용하도록 위치될 수 있다. 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)은 상이한 에너지 레벨들을 가질 수 있으며, 각각은 검사되는 샘플(232)의 SEM 이미지들을 생성하기에 적절하다. 예를 들어, 제 1 랜딩 에너지 빔은 대략 1 keV에서 작동할 수 있고, 제 2 랜딩 에너지 빔은 대략 25 keV에서 작동할 수 있다.
빔 셀렉터(212)는 시야(234) 내에서 샘플(232)의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야(234)를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나만을 선택적으로 전달할 수 있다. 빔 셀렉터(212)는 추가로 선택되지 않은 랜딩 에너지 빔들을 시야(234)로부터 멀리 지향할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 빔 셀렉터(212)는 정전 디플렉터, 자기 디플렉터, 빈 필터(Wien filter), 또는 정전 디플렉터(들), 자기 디플렉터(들) 및 빈 필터(들) 중 여하한의 조합을 포함할 수 있다. 빔 셀렉터(212)는 빔 셀렉터(212)에 적절한 레벨의 여기를 적용함으로써 제어가능한 해제 상태(disengaged state) 및 연동 상태(engaged state) 중 하나에서 작동하도록 구성될 수 있다. 정전 디플렉터에 대해, 예를 들어 적절한 레벨의 여기 전압이 정전 디플렉터에 적용되어 정전 디플렉터를 연동시킬 수 있다. 자기 디플렉터에 대해, 적절한 레벨의 코일 전류들이 자기 디플렉터에 적용되어 자기 디플렉터를 연동시킬 수 있다. 빈 필터에 대해, 적절한 레벨의 코일 전류들이 빈 필터에 적용되어 빈 필터를 연동시킬 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 셀렉터(212)가 도 2에 나타낸 바와 같이 해제 상태에서 작동하는 경우, 빔 셀렉터(212)는 시야(234)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 전달을 허용하고, 시야(234)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 허용하지 않을 수 있다. 빔 셀렉터(212)가 도 3에 나타낸 바와 같이 연동 상태에서 작동하는 경우, 빔 셀렉터(212)는 [예를 들어, 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 시야(234)에 들어가지 않도록 함으로써] 시야(234)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 전달을 허용하지 않고, [예를 들어, 시야(234)에 들어가도록 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 지향함으로써] 시야(234)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 전자 빔 툴(104)은 빔 셀렉터(212)를 선택적으로 연동시키거나 해제할 수 있고, 이는 차례로 시야(234)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)과 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달 사이에서 스위칭할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 시야(234) 내에서의 샘플(232)의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야(234)를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 지향하도록 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)의 1 이상의 세트를 이용할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 샘플(232)에 대한 시야(234)의 위치는 일 예시로서 제공되며 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 스캐닝 프로세스에서, 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)은 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 상이한 시점에 상이한 위치들 상으로 지향하도록 제어되어, 샘플(232)의 상이한 부분들에 대한 이미지 재구성을 위한 데이터 수집을 용이하게 할 수 있다. 더욱이, 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)은 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 상이한 시점에 샘플(232)의 상이한 측면들 상으로 지향하도록 제어되어, 그 위치들에서 샘플(232) 구조체의 스테레오 이미지 재구성을 위한 데이터를 제공할 수도 있다.
일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 또한 검사를 위한 샘플(232) 상으로 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 포커싱하도록 구성될 수 있는 대물 렌즈 조립체(220)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 조립체(220)는 수정된 SORIL(swing objective retarding immersion lens)를 포함할 수 있다. 대물 렌즈 조립체(220)의 구현은 본 발명의 범위 및 기술사상을 벗어나지 않고 변할 수 있는 것으로 고려된다.
일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 추가적으로 검출기(214)를 포함할 수 있으며, 이는 전자 빔 툴(104)이 시야(234) 내에서의 샘플(232)의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야(234)를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 전달한 후, 샘플(232)을 떠나는 이차 또는 후방산란 전자들을 기록하는 데 사용될 수 있다. 상이한 여기 위치들에 대해 이러한 전자들을 기록함으로써, 나노미터 급의 공간 분해능으로 이미지가 생성될 수 있다.
이제 일반적으로 도 4 및 도 5를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 또 다른 예시적인 전자 빔 툴(104)을 나타내는 개략적인 다이어그램들을 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 빔 셀렉터(212), 제 1 빔 블랭커(beam blanker: 250), 및 제 2 빔 블랭커(252)를 이용하여, 랜딩 에너지 빔들을 공동으로 제어할 수 있다. 빔 셀렉터(212), 제 1 빔 블랭커(250), 및 제 2 빔 블랭커(252)는 공동으로 빔 제어기라고 칭해질 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 빔 블랭커(250)는 제 1 빔 블랭커(250)가 연동되는 경우에, 예를 들어 빔 제한 어퍼처(210) 내로 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 편향하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 1 빔 블랭커(250)는 제 1 빔 블랭커(250)가 연동되는 경우에 빔 셀렉터(212)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 전달을 방지할 수 있다. 제 2 빔 블랭커(252)는 제 2 빔 블랭커(252)가 연동되는 경우에, 예를 들어 빔 제한 어퍼처(230) 내로 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 편향하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제 2 빔 블랭커(252)는 제 2 빔 블랭커(252)가 연동되는 경우에 빔 셀렉터(212)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 방지할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 제 1 빔 블랭커(250) 및 제 2 빔 블랭커(252) 중 하나를 선택적으로 연동시켜, 한 번에 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 하나만이 빔 셀렉터에 전달되도록 할 수 있다. 예를 들어, 전자 빔 툴(104)이 도 4에 나타낸 바와 같이 제 2 빔 블랭커(252)를 선택적으로 연동시키는 경우, 제 2 빔 블랭커(252)는 빔 셀렉터(212)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 방지할 수 있다. 전자 빔 툴(104)이 도 5에 나타낸 바와 같이 제 1 빔 블랭커(250)를 선택적으로 연동시키는 경우, 제 1 빔 블랭커(250)는 빔 셀렉터(212)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 전달을 방지할 수 있다.
빔 셀렉터(212)는 앞서 설명된 것과 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 빔 셀렉터(212)는 시야(234) 내에서의 샘플(232)의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야(234)를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나만을 전달할 수 있다. 빔 셀렉터(212)는 빔 셀렉터(212)에 적절한 레벨의 여기를 적용함으로써 제어가능한 해제 상태 및 연동 상태 중 하나에서 작동하도록 구성될 수 있다. 빔 셀렉터(212)가 도 4에 나타낸 바와 같이 해제 상태에서 작동하는 경우, 빔 셀렉터(212)는 시야(234)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 전달을 허용할 수 있다. 빔 셀렉터(212)가 도 5에 나타낸 바와 같이 연동 상태에서 작동하는 경우, 빔 셀렉터(212)는 [예를 들어, 시야(234)에 들어가도록 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 지향함으로써] 시야(234)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 허용할 수 있다. 이러한 방식으로, 전자 빔 툴(104)은 제 1 빔 블랭커(250) 및 제 2 빔 블랭커(252) 중 하나를 선택적으로 연동시키고, 빔 셀렉터(212)를 선택적으로 연동시키거나 해제하여, 시야(234)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)과 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달 사이에서 스위칭할 수 있다.
이제 일반적으로 도 6 및 도 7을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 도 1의 예시적인 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 일부일 수 있는 또 다른 예시적인 전자 빔 툴(104)을 나타내는 개략적인 다이어그램들을 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 랜딩 에너지 빔들을 공동으로 제어하기 위해 빔 제한 어퍼처(254)와 함께 빔 셀렉터(212)를 이용할 수 있다. 빔 셀렉터(212) 및 빔 제한 어퍼처(254)는 공동으로 빔 제어기라고 칭해질 수 있다.
일부 실시예들에서, 빔 제한 어퍼처(254)는 빔 제한 어퍼처들(210 및 230)(도 2)에 추가하여 이용될 수 있다. 대안적으로, 빔 제한 어퍼처(254)는 빔 제한 어퍼처들(210 및 230)(도 2)을 대체하기 위해 이용될 수 있다. 빔 제한 어퍼처(254)는 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 모두의 빔 경로들 상에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 빔 셀렉터(212)가 시야(234)를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)의 전달을 허용하도록 작동하는 경우, 빔 제한 어퍼처(254)는 도 6에 나타낸 바와 같이 시야(234)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 방지하도록 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 차단할 수 있다. 빔 셀렉터(212)가 시야(234)를 향해 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 지향하도록 작동하는 경우, 빔 제한 어퍼처(254)는 도 7에 나타낸 바와 같이 시야(234)를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달을 허용할 수 있다. 빔 셀렉터(212)가 시야(234)를 향해 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 지향하도록 작동하는 경우, 빔 셀렉터(212)는 또한 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 시야(234)로부터 멀리 지향할 수 있다는 것을 유의한다. 일부 실시예들에서, 빔 제한 어퍼처(254)가 전향된 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 차단하도록 위치될 수 있다. 대안적으로, 검출기(214)가 도 7에 나타낸 바와 같이 전향된 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 차단하도록 위치될 수 있다.
이제 도 8을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 빔 툴(104)을 이용하는 도 1의 검사 시스템(100)에 의해 지원되는 예시적인 스캔 모드를 나타낸다. 전자 빔 툴(104)은 시야(234) 내에서의 샘플(232)의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야(234)를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 지향하도록 (도 2 내지 도 7에 나타낸) 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)의 1 이상의 세트를 이용할 수 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 시야(234)는 다수 스캔 라인들(802 내지 810)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 인터레이스 스캔 모드를 지원하기 위해 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)의 1 이상의 세트를 이용할 수 있으며, 이때 전자 빔 툴(104)은 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용하여 제 1 랜딩 에너지 빔(240)이 시야(234)로 전달되는 경우에 하나의 스캔 라인[예를 들어, 제 1 스캔 라인(802)]의 스캐닝을, 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)이 시야(234)로 전달되는 경우에 인접한 스캔 라인[예를 들어, 제 2 스캔 라인(804)]의 스캐닝을 촉진할 수 있다. 전자 빔 툴(104)은 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용하여, 제 1 랜딩 에너지 빔(240)이 다시 시야(234)로 전달되는 경우에 다음 스캔 라인[예를 들어, 제 3 스캔 라인(806)]의 스캐닝을 촉진하고, 인터레이스 방식으로 모든 다른 스캔 라인이 제 1 랜딩 에너지 빔(240)을 사용하여 스캐닝되는 한편 남은 스캔 라인들이 제 2 랜딩 에너지 빔(242)을 사용하여 스캐닝되도록 스캐닝 프로세스를 반복할 수 있다.
전자 빔 툴(104)은 본 발명의 범위 및 기술사상을 벗어나지 않고 다른 스캐닝 패턴들을 촉진하기 위해 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 라인 스캔 모드를 지원하기 위해 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)의 1 이상의 세트를 이용할 수 있으며, 이때 전자 빔 툴(104)은 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용하여 제 1 랜딩 에너지 빔(240)이 시야(234)로 전달되는 경우에 한 번, 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)이 시야(234)로 전달되는 경우에 한 번 각각의 스캔 라인(802 내지 810)의 스캐닝을 촉진할 수 있다.
이제 도 9를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 빔 툴(104)을 이용하는 도 1의 검사 시스템(100)에 의해 지원되는 또 다른 예시적인 스캔 모드를 나타낸다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(104)은 프레임 스캔 모드를 지원하기 위해 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)의 1 이상의 세트를 이용할 수 있으며, 이때 전자 빔 툴(104)은 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용하여 제 1 랜딩 에너지 빔(240)이 시야(FOV1)로 전달되는 경우에 한 번, 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)이 시야(FOV1)로 전달되는 경우에 한 번 시야, 예를 들어 전체 시야(FOV1)의 스캐닝을 촉진할 수 있다. 그 후, 전자 빔 툴(104)은 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)의 1 이상의 세트를 이용하여 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242) 중 선택된 하나를 상이한 시야, 예를 들어 FOV2 상으로 지향하고, 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용하여 제 1 랜딩 에너지 빔(240)이 시야(FOV2)로 전달되는 경우에 한 번, 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)이 시야(FOV2)로 전달되는 경우에 한 번 전체 시야(FOV2)의 스캐닝을 촉진할 수 있다.
전자 빔 툴(104)은 본 발명의 범위 및 기술사상을 벗어나지 않고 다른 스캔 모드를 촉진하기 위해 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)을 이용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 전자 빔 툴(104)은 [예를 들어, 빔 셀렉터(212), 제 1 빔 블랭커(250), 제 2 빔 블랭커(252) 또는 빔 제한 어퍼처(254)를 포함하는] 빔 제어기를 이용하여, 선택된 스캔 모드에 따라 제 1 랜딩 에너지 빔(240) 및 제 2 랜딩 에너지 빔(242)의 전달 사이에서 스위칭할 수 있다.
이제 도 10을 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 검사 방법(1000)을 나타내는 프로세스 흐름도를 나타낸다. 방법(1000)은, 예를 들어 도 1에 나타낸 바와 같은 EBI 시스템(100)의 제어기(109)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(109)는 방법(1000)의 1 이상의 단계를 구현하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 제어기(109)는 하전 입자 빔을 생성하기 위해 하전 입자 소스를 활성화하도록 하전 입자 빔 장치의 모듈에 지시하고 다른 기능들을 수행할 수 있다.
단계 1002에서, 제 1 에너지 소스[예를 들어, 도 2의 제 1 에너지 소스(202)]를 활성화함으로써 제 1 랜딩 에너지 빔[예를 들어, 도 2의 제 1 랜딩 에너지 빔(240)]이 생성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 에너지 소스(202)는 일차 광축을 따라 형성되는 제 1 랜딩 에너지 빔을 방출하기 위해 파워 온(power on)될 수 있다. 제 1 에너지 소스는, 예를 들어 소프트웨어, 어플리케이션, 또는 제어 회로를 통해 전자 소스에 전력을 공급하기 위한 제어기의 프로세서에 대한 명령어들의 세트를 사용함으로써 원격으로 활성화될 수 있다.
단계 1004에서, 제 2 에너지 소스[예를 들어, 도 2의 제 2 에너지 소스(222)]를 활성화함으로써 제 2 랜딩 에너지 빔[예를 들어, 도 2의 제 2 랜딩 에너지 빔(242)]이 생성될 수 있으며; 이에 의해 제 1 및 제 2 에너지 빔들이 모두 동시에 방출되게 한다. 예를 들어, 제 2 에너지 소스(222)는 일차 광축을 벗어나 형성되는 제 2 랜딩 에너지 빔을 방출하기 위해 파워 온될 수 있다. 제 2 에너지 소스는, 예를 들어 소프트웨어, 어플리케이션, 또는 제어 회로를 통해 전자 소스에 전력을 공급하기 위한 제어기의 프로세서에 대한 명령어들의 세트를 사용함으로써 원격으로 활성화될 수 있다.
단계 1006에서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나가 시야[예를 들어, 도 2의 시야(234)]를 향해 선택적으로 전달될 수 있다. 예를 들어, 제어기(109)는 앞서 설명된 바와 같이 빔 셀렉터[예를 들어, 도 2의 빔 셀렉터(212)], 빔 블랭커[예를 들어, 도 4의 제 1 빔 블랭커(250) 또는 제 2 빔 블랭커(252)], 또는 빔 제한 어퍼처[예를 들어, 도 6의 빔 제한 어퍼처(254)]를 선택적으로 연동시키거나 해제하여, 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달할 수 있다.
단계 1008에서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달은 검사 모드에 따라 스위칭될 수 있다. 예를 들어, 제어기(109)는 앞서 설명된 바와 같이 빔 셀렉터, 빔 블랭커, 또는 빔 제한 어퍼처를 선택적으로 연동시키거나 해제하여, 검사 모드에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭할 수 있다.
일부 실시예들에서, 시야를 향해 선택적으로 전달되는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나가 시야 내에서의 샘플(예를 들어, 검사되는 웨이퍼)의 스캐닝을 촉진하도록 지향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 시야는 복수의 스캔 라인들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달은 인터레이스 스캔 모드, 라인 스캔 모드 및 프레임 스캔 모드를 포함 -이에 제한되지는 않음- 하는 검사 모드들에 따라 스위칭될 수 있다.
일부 실시예들에서, 검사 방법(1000)이 인터레이스 스캔 모드에서 작동하는 경우, 제어기(109)는 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로의 하나의 스캔 라인[예를 들어, 도 8의 제 1 스캔 라인(802)]의 스캐닝 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로의 인접한 스캔 라인[예를 들어, 도 8의 제 2 스캔 라인(804)]의 스캐닝을 촉진하도록 스캐닝 디플렉터들[예를 들어, 도 2의 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)]의 1 이상의 세트를 제어할 수 있다.
일부 실시예들에서, 검사 방법(1000)이 라인 스캔 모드에서 작동하는 경우, 제어기(109)는 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번, 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 복수의 스캔 라인들 각각의 스캐닝을 촉진하도록 스캐닝 디플렉터들[예를 들어, 도 2의 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)]의 1 이상의 세트를 제어할 수 있다.
일부 실시예들에서, 검사 방법(1000)이 프레임 스캔 모드에서 작동하는 경우, 제어기(109)는 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번, 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 시야의 스캐닝을 촉진하도록 스캐닝 디플렉터들[예를 들어, 도 2의 스캐닝 디플렉터들(216 및 218)]의 1 이상의 세트를 제어할 수 있다.
본 실시예들은 다음 항목들을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 검사 시스템으로서,
제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 1 에너지 소스;
제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 2 에너지 소스; 및
빔 제어기를 포함하고, 이는:
동일한 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하도록, 및
검사 시스템의 작동 모드에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하도록 구성되는 검사 시스템.
2. 1 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 각각은 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 생성하기에 적절한 랜딩 에너지 빔인 검사 시스템.
3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들은 상이한 에너지 레벨들을 갖는 검사 시스템.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 랜딩 에너지 빔은 온액시스 빔이고, 제 2 랜딩 에너지 빔은 오프액시스 빔인 검사 시스템.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 빔 제어기는:
제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들을 둘 다 수용하도록 위치되는 빔 셀렉터를 포함하고, 빔 셀렉터는 한 번에 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 선택된 하나만의 전달을 허용하도록 구성되는 검사 시스템.
6. 5 항에 있어서, 빔 셀렉터는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 선택되지 않은 하나를 시야로부터 멀리 지향하도록 구성되는 검사 시스템.
7. 5 항 또는 6 항에 있어서, 빔 셀렉터는:
빔 셀렉터가 시야를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하고, 시야를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하지 않는 해제 상태; 및
빔 셀렉터가 시야로부터 멀리 제 1 랜딩 에너지 빔을 편향하고, 시야를 향해 제 2 랜딩 에너지 빔을 편향하는 연동 상태 중 하나에서 작동하도록 구성되는 검사 시스템.
8. 5 항 내지 7 항 중 어느 하나에 있어서, 빔 셀렉터는: 정전 디플렉터, 자기 디플렉터 및 빈 필터 중 적어도 하나를 포함하는 검사 시스템.
9. 5 항 내지 8 항 중 어느 하나에 있어서, 빔 제어기는:
제 1 빔 블랭커가 연동되는 경우, 제 1 랜딩 에너지 빔을 편향하여 빔 셀렉터를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔의 전달을 방지하도록 구성되는 제 1 빔 블랭커; 및
제 2 빔 블랭커가 연동되는 경우, 제 2 랜딩 에너지 빔을 편향하여 빔 셀렉터를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달을 방지하도록 구성되는 제 2 빔 블랭커를 더 포함하는 검사 시스템.
10. 9 항에 있어서, 빔 제어기는 제 1 및 제 2 빔 블랭커들 중 하나를 선택적으로 연동시켜, 한 번에 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나만이 빔 셀렉터에 전달되게 하도록 구성되는 검사 시스템.
11. 5 항 내지 10 항 중 어느 하나에 있어서, 빔 제어기는:
제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 모두의 빔 경로들 상에 위치되는 빔 제한 어퍼처를 더 포함하는 검사 시스템.
12. 11 항에 있어서, 빔 셀렉터가 시야를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하도록 작동하는 경우, 빔 제한 어퍼처는 제 2 랜딩 에너지 빔을 차단하는 검사 시스템.
13. 11 항 또는 12 항에 있어서, 빔 셀렉터가 제 1 랜딩 에너지 빔을 시야로부터 멀리 편향하도록 작동하는 경우, 빔 제한 어퍼처는 시야를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하는 검사 시스템.
14. 1 항 내지 13 항 중 어느 하나에 있어서, 시야 내에서의 웨이퍼의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야를 향해 선택적으로 전달되는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 지향하도록 구성되는 적어도 하나의 스캐닝 디플렉터를 더 포함하는 검사 시스템.
15. 14 항에 있어서, 시야는 복수의 스캔 라인들을 포함하고, 적어도 하나의 스캐닝 디플렉터는:
적어도 하나의 스캐닝 디플렉터가 빔 제어기로 시야를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔을 전달하는 복수의 스캔 라인들 중 하나의 스캐닝 및 빔 제어기로 시야를 향해 제 2 랜딩 에너지 빔을 전달하는 복수의 스캔 라인들 중 인접한 하나의 스캐닝을 촉진하는 인터레이스 스캔 모드;
적어도 하나의 스캐닝 디플렉터가 빔 제어기로 시야를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔을 전달하여 한 번, 및 빔 제어기로 시야를 향해 제 2 랜딩 에너지 빔을 전달하여 한 번 복수의 스캔 라인들 각각의 스캐닝을 촉진하는 라인 스캔 모드; 및
적어도 하나의 스캐닝 디플렉터가 빔 제어기로 시야를 향해 제 1 랜딩 에너지 빔을 전달하여 한 번, 및 빔 제어기로 시야를 향해 제 2 랜딩 에너지 빔을 전달하여 한 번 시야의 스캐닝을 촉진하는 프레임 스캔 모드 중 하나에서 작동하도록 구성되는 검사 시스템.
16. 15 항에 있어서, 빔 제어기는 인터레이스 스캔 모드, 라인 스캔 모드 및 프레임 스캔 모드 중 하나에 따라 시야를 향한 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하도록 구성되는 검사 시스템.
17. 검사 방법으로서,
제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계;
제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계;
동일한 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하는 단계; 및
검사 모드에 따라 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 포함하는 검사 방법.
18. 17 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 각각은 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 생성하기에 적절한 랜딩 에너지 빔인 검사 방법.
19. 17 항 또는 18 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들은 상이한 에너지 레벨들을 갖는 검사 방법.
20. 17 항 내지 19 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 랜딩 에너지 빔은 온액시스 빔으로서 제공되고, 제 2 랜딩 에너지 빔은 오프액시스 빔으로서 제공되는 검사 방법.
21. 17 항 내지 20 항 중 어느 하나에 있어서, 시야 내에서의 웨이퍼의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야를 향해 선택적으로 전달되는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 지향하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
22. 21 항에 있어서, 시야는 복수의 스캔 라인들을 포함하는 검사 방법.
23. 22 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계는:
복수의 스캔 라인들 중 하나가 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 스캐닝되고 복수의 스캔 라인들 중 인접한 하나가 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 스캐닝되는 인터레이스 스캔 모드에 따라, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
24. 22 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계는:
복수의 스캔 라인들 각각이 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되는 라인 스캔 모드에 따라, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
25. 22 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계는:
시야가 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되는 프레임 스캔 모드에 따라, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 더 포함하는 검사 방법.
26. 검사 방법으로서,
제 1 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계;
제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하는 단계;
동일한 시야를 향해 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하는 단계;
시야 내에서의 웨이퍼의 스캐닝을 촉진하기 위해 시야를 향해 선택적으로 전달되는 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 지향하는 단계 -시야는 복수의 스캔 라인들을 포함함- ; 및
제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하는 단계를 포함하고, 상기 스위칭하는 단계는:
복수의 스캔 라인들 중 하나가 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 스캐닝되고 복수의 스캔 라인들 중 인접한 하나가 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 스캐닝되는 인터레이스 스캔 모드;
복수의 스캔 라인들 각각이 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번, 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되는 라인 스캔 모드; 및
시야가 시야를 향해 전달되는 제 1 랜딩 에너지 빔으로 한 번, 및 시야를 향해 전달되는 제 2 랜딩 에너지 빔으로 한 번 스캐닝되는 프레임 스캔 모드 중 어느 하나에 따라 이루어지는 검사 방법.
27. 26 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 각각은 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 생성하기에 적절한 랜딩 에너지 빔인 검사 방법.
28. 26 항 또는 27 항에 있어서, 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들은 상이한 에너지 레벨들을 갖는 검사 방법.
29. 26 항 내지 28 항 중 어느 하나에 있어서, 제 1 랜딩 에너지 빔은 온액시스 빔으로서 제공되고, 제 2 랜딩 에너지 빔은 오프액시스 빔으로서 제공되는 검사 방법.
30. 상이한 랜딩 에너지들의 빔들로 얻어지는 이미지들에 기초하여 스캐닝 전자 현미경으로 결함을 검출하거나 오버레이 측정 또는 임계 치수를 결정하는 방법으로서,
제 1 블랭커가 제 2 전자 소스로부터의 전자들을 블랭킹하면서, 제 1 전자 소스로부터의 제 1 에너지 레벨을 갖는 전자들로 샘플을 스캐닝하여 제 1 이미지를 얻는 단계;
제 2 블랭커가 제 1 전자 소스로부터의 전자들을 블랭킹하면서, 제 2 전자 소스로부터의 제 2 에너지 레벨을 갖는 전자들로 샘플을 스캐닝하여 제 2 이미지를 얻는 단계; 및
제 1 이미지 및 제 2 이미지에 기초하여 결함을 검출하거나 오버레이 측정 또는 임계 치수를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
제어기[예를 들어, 도 1의 제어기(109)]의 프로세서가 이미지 검사, 이미지 획득, 스테이지 위치설정, 빔 포커싱, 전기장 조정, 빔 벤딩, 집광 렌즈 조정, 하전-입자 소스 활성화, 빔 편향 등을 수행하기 위한 명령어들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체가 제공될 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(Compact Disc Read Only Memory), 여하한의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 여하한의 물리적 매체, RAM(Random Access Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 및 EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), FLASH-EPROM 또는 여하한의 다른 플래시 메모리, NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory), 캐시, 레지스터, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크 버전(networked version)들을 포함한다.
도면들의 블록 다이어그램들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 시스템, 방법, 및 컴퓨터 하드웨어 또는 소프트웨어 제품의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능 및 작동을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록 다이어그램에서의 각 블록은 모듈, 세그먼트, 또는 특정한 논리 기능들을 구현하기 위한 1 이상의 실행가능한 명령어를 포함하는 코드의 부분을 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현에서, 블록에 표시된 기능은 도면들에 명시된 순서를 벗어나 발생할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 연속하여 나타낸 두 블록들이 실질적으로 동시에 실행 또는 구현될 수 있거나, 또는 두 블록들이 때로는 관련된 기능에 따라 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 블록들이 생략될 수도 있다. 또한, 블록 다이어그램들의 각 블록 및 블록들의 조합은 특정한 기능들 또는 동작들을 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령어들의 조합들에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명의 실시예들은 앞서 설명되고 첨부된 도면들에 예시된 정확한 구성에 제한되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정들 및 변경들이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 다양한 실시예들과 관련하여 설명되었으며, 본 발명의 다른 실시예들이 본 명세서에 개시된 발명의 실행 및 사양을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 사양 및 예시들은 단지 예시적인 것으로 간주되며, 본 발명의 진정한 범위 및 기술사상은 다음 청구항들에 의해 표시되는 것으로 의도된다.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 바와 같이 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.
Claims (15)
- 검사 시스템으로서,
제 1 랜딩 에너지 빔(landing energy beam)을 제공하도록 구성되는 제 1 에너지 소스;
제 2 랜딩 에너지 빔을 제공하도록 구성되는 제 2 에너지 소스; 및
빔 제어기
를 포함하고, 상기 빔 제어기는:
동일한 시야(field of view)를 향해 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 선택적으로 전달하도록, 및
상기 검사 시스템의 작동 모드에 따라 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들의 전달 사이에서 스위칭하도록 구성되는, 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 각각은 웨이퍼의 스캐닝 전자 현미경(SEM) 이미지를 생성하기에 적절한 랜딩 에너지 빔인, 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들은 상이한 에너지 레벨들을 갖는, 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 랜딩 에너지 빔은 온액시스 빔(on-axis beam)이고, 상기 제 2 랜딩 에너지 빔은 오프액시스 빔(off-axis beam)인, 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 빔 제어기는 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들을 둘 다 수용하도록 위치되는 빔 셀렉터를 포함하고, 상기 빔 셀렉터는 한 번에 상기 시야를 향해 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 선택된 하나만의 전달을 허용하도록 구성되는, 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 빔 셀렉터는 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 선택되지 않은 하나를 상기 시야로부터 멀리 지향하도록 구성되는, 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 빔 셀렉터는:
상기 빔 셀렉터가 상기 시야를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하고, 상기 시야를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하지 않는 해제 상태(disengaged state); 및
상기 빔 셀렉터가 상기 시야로부터 멀리 상기 제 1 랜딩 에너지 빔을 편향하고, 상기 시야를 향해 상기 제 2 랜딩 에너지 빔을 편향하는 연동 상태(engaged state) 중 하나에서 작동하도록 구성되는, 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 빔 셀렉터는: 정전 디플렉터, 자기 디플렉터 및 빈 필터(Wien filter) 중 적어도 하나를 포함하는, 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 빔 제어기는:
제 1 빔 블랭커(beam blanker)가 연동되는 경우에 상기 제 1 랜딩 에너지 빔을 편향하여, 상기 빔 셀렉터를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔의 전달을 방지하도록 구성되는 제 1 빔 블랭커; 및
제 2 빔 블랭커가 연동되는 경우에 상기 제 2 랜딩 에너지 빔을 편향하여, 상기 빔 셀렉터를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달을 방지하도록 구성되는 제 2 빔 블랭커를 더 포함하는, 검사 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 빔 제어기는 상기 제 1 및 제 2 빔 블랭커들 중 하나를 선택적으로 연동시켜, 한 번에 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나만이 상기 빔 셀렉터에 전달되게 하도록 구성되는, 검사 시스템. - 제 5 항에 있어서,
상기 빔 제어기는 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 모두의 빔 경로들 상에 위치되는 빔 제한 어퍼처(beam-limiting aperture)를 더 포함하는, 검사 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 빔 셀렉터가 상기 시야를 향한 제 1 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하도록 작동하는 경우, 상기 빔 제한 어퍼처는 상기 제 2 랜딩 에너지 빔을 차단하는, 검사 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 빔 셀렉터가 상기 제 1 랜딩 에너지 빔을 상기 시야로부터 멀리 편향하도록 작동하는 경우, 상기 빔 제한 어퍼처는 상기 시야를 향한 제 2 랜딩 에너지 빔의 전달을 허용하는, 검사 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 시야 내에서의 웨이퍼의 스캐닝을 촉진하기 위해 상기 시야를 향해 선택적으로 전달되는 상기 제 1 및 제 2 랜딩 에너지 빔들 중 하나를 지향하도록 구성되는 적어도 하나의 스캐닝 디플렉터를 더 포함하는, 검사 시스템. - 상이한 랜딩 에너지들의 빔들로 얻어지는 이미지들에 기초하여 스캐닝 전자 현미경으로 결함을 검출하거나, 오버레이 측정 또는 임계 치수를 결정하는 방법으로서,
제 1 빔 블랭커가 제 2 전자 소스로부터의 전자들을 블랭킹하면서, 제 1 전자 소스로부터의 제 1 에너지 레벨을 갖는 전자들로 샘플을 스캐닝하여 제 1 이미지를 얻는 단계;
제 2 블랭커가 상기 제 1 전자 소스로부터의 전자들을 블랭킹하면서, 제 2 전자 소스로부터의 제 2 에너지 레벨을 갖는 전자들로 상기 샘플을 스캐닝하여 제 2 이미지를 얻는 단계; 및
상기 제 1 이미지 및 상기 제 2 이미지에 기초하여 결함을 검출하거나, 오버레이 측정 또는 임계 치수를 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.
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