KR20220101703A - 하전 입자 시스템에서 전압 콘트라스트를 사용한 결함 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

하전 입자 시스템에서 전압 콘트라스트를 사용한 결함 검사 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

하전 입자 시스템에서 전압 콘트라스트를 이용한 결함 검사 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템 및 방법의 일부 실시예는 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키는 단계; 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키는 단계; 및 결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 포함한다.

Description

하전 입자 시스템에서 전압 콘트라스트를 사용한 결함 검사 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 12월 19일자로 출원된 미국 출원 62/950,786호의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참고로 본원에 통합된다.
본 개시는 일반적으로 하전 입자 빔 시스템에서 전압 콘트라스트를 사용하여 결함에 대해 웨이퍼를 검사하는 분야에 관한 것이다.
집적 회로(IC)의 제조 프로세스에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성 요소는 설계에 따라 제조되고 결함이 없음을 보장하기 위해 검사된다. 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템은 통상적으로 수백 나노미터의 해상도를 가지며; 해상도는 광의 파장에 의해 제한된다. IC 구성 요소의 물리적 크기가 100 나노미터 미만 또는 심지어 10 나노미터 미만으로 계속 감소함에 따라, 광학 현미경을 이용하는 것보다 더 높은 해상도가 가능한 검사 시스템이 필요하다.
나노미터 미만의 해상도가 가능한 스캐닝 전자 현미경(SEM: scanning electron microscope) 또는 투과 전자 현미경(TEM: transmission electron microscope)과 같은 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경은 100 나노미터 미만의 피처 크기를 갖는 IC 구성 요소를 검사하기 위한 실용적인 도구로서의 역할을 한다. SEM을 사용하여, 단일 1차 전자 빔의 전자 또는 복수의 1차 전자 빔의 전자가 검사 중인 웨이퍼의 관심 위치에 포커싱될 수 있다. 1차 전자는 웨이퍼와 상호 작용하고 후방 산란될 수 있거나 웨이퍼로 하여금 2차 전자를 방출하게 할 수 있다. 후방 산란된 전자와 2차 전자를 포함하는 전자 빔의 강도는 웨이퍼의 내부 및 외부 구조의 특성에 기초하여 변할 수 있으며, 이에 의해 웨이퍼가 결함을 갖는지 여부를 나타낼 수 있다.
본 개시에 따른 실시예는 하전 입자 빔 시스템에서 전압 콘트라스트를 사용하여 웨이퍼를 검사하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 시스템은 회로를 포함하는 제어기를 포함하고, 회로는 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 속도에서 제1 위치로 이동시키고; 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 속도에서 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 속도에서 제2 위치로 이동시키고; 제1 이미지와 제2 이미지의 비교에 기초하여 웨이퍼의 제1 표면 영역의 결함을 검출하고; 스테이지의 속도를 조정함으로써 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 차이를 조정하도록 구성되고, 여기서 시간 차이는 0보다 크고 스테이지의 속도는 검사 중에 0보다 크다.
검사를 위한 방법은 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 속도에서 제1 위치로 이동시키는 단계; 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 속도에서 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 속도에서 제2 위치로 이동시키는 단계; 제1 이미지와 제2 이미지의 비교에 기초하여 웨이퍼의 제1 표면 영역의 결함을 검출하는 단계; 및 스테이지의 속도를 조정함으로써 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 차이를 조정하는 단계를 포함하고, 여기서 시간 차이는 0보다 크고 스테이지의 속도는 검사 중에 0보다 크다.
비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨팅 디바이스로 하여금 웨이퍼를 검사하기 위한 방법을 수행하도록 하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트를 저장하고, 본 방법은 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 속도에서 제1 위치로 이동시키는 단계; 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 속도에서 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 속도에서 제2 위치로 이동시키는 단계; 제1 이미지와 제2 이미지의 비교에 기초하여 웨이퍼의 제1 표면 영역의 결함을 검출하는 단계; 및 스테이지의 속도를 조정함으로써 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 차이를 조정하는 단계를 포함하고, 여기서 시간 차이는 0보다 크고 스테이지의 속도는 검사 중에 0보다 크다.
개시된 실시예의 추가적인 목적 및 이점은 이하의 설명에서 부분적으로 제시될 것이고, 부분적으로는 본 설명으로부터 명백하거나, 실시예의 실시에 의해 학습될 수 있다. 개시된 실시예의 목적 및 이점은 청구항에 제시된 요소 및 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
상술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것에 불과하며, 청구된 바와 같이 개시된 실시예를 제한하지 않는다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 전자 빔 검사(EBI: electron beam inspection) 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 EBI 시스템의 일부일 수 있는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 다중-빔 전자 빔 도구를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 1차 전자의 랜딩(landing) 에너지에 대한 2차 전자의 수율을 나타내는 예시적인 그래프이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 웨이퍼의 전압 콘트라스트(contrast) 응답을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 시간 시퀀스에 대한 예시적인 전압 콘트라스트 이미지의 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른 시간 시퀀스에 대한 표면 전위 변화와 관련된 예시적인 전압 콘트라스트 이미지의 도면이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 1차 빔렛(beamlet)의 예시적인 다중-빔 구성의 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 시간 시퀀스에 대한 웨이퍼 상의 다중-빔 스캐닝 영역의 도면이다.
도 9a는 본 개시의 실시예에 따른 시간 시퀀스에 대한 웨이퍼 상의 다중-빔 스캐닝 영역의 도면이다.
도 9b는 본 개시의 실시예에 따른 다중-빔 인터레이싱된(interlaced) 스캐닝 패턴의 도면이다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른 웨이퍼 상의 빔 전류의 도면이다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 웨이퍼 검사 방법을 나타내는 흐름도이다.
이제 예시적인 실시예를 상세히 참조할 것이며, 그 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 이하의 설명은 달리 나타내지 않는 한 다른 도면에서 동일한 번호가 동일하거나 유사한 요소를 나타내는 첨부 도면을 참조한다. 예시적인 실시예의 이하의 설명에서 제시된 구현은 본 발명에 따른 모든 구현을 나타내는 것은 아니다. 대신, 이는 첨부된 청구항에 인용된 본 발명과 관련된 양태에 따른 장치 및 방법의 예일 뿐이다.
전자 디바이스는 기판이라고 칭하는 실리콘 단편 상에 형성된 회로로 구성된다. 많은 회로가 동일한 실리콘 단편 상에 함께 형성될 수 있으며 집적 회로 또는 IC라고 칭한다. 이러한 회로의 크기가 급격히 감소되어 더 많은 회로가 기판에 들어갈 수 있다. 예를 들어, 스마트 폰의 IC 칩은 엄지 손톱만큼 작을 수 있지만 20억 개가 넘는 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 각각의 트랜지스터의 크기는 머리카락 크기의 1/1000 미만이다.
이러한 초소형 IC를 만드는 것은 종종 수백 개의 개별 단계를 포함하는 복잡하고 시간 소모적이며 비용이 높은 프로세스이다. 한 단계에서의 오류도 완성된 IC에 결함이 생겨 이를 쓸모없게 만들 가능성을 갖는다. 따라서, 제조 프로세스의 하나의 목적은 이러한 결함을 방지하여 프로세스에서 만들어지는 기능 IC의 개수를 최대화하는 것, 즉, 프로세스의 전체 수율을 개선하는 것이다.
수율을 개선하는 하나의 구성 요소는 충분한 개수의 기능적 집적 회로를 생산하고 있음을 보장하기 위해 칩 제조 프로세스를 모니터링하는 것이다. 프로세스를 모니터링하는 하나의 방식은 그 형성 동안 칩 회로 구조를 검사하는 것이다. 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 사용하여 검사가 수행될 수 있다. SEM은 이러한 극도로 작은 구조를 이미징하는 데 사용될 수 있으며, 실제로 구조의 "사진"을 촬영한다. 이미지는 구조가 적절히 형성되었는지, 또한 적절한 위치에 형성되었는지 결정하는 데 사용될 수 있다. 구조에 결함이 있는 경우, 프로세스가 조정될 수 있어 결함이 재발할 가능성이 적다.
SEM은 검사 중인 웨이퍼의 영역 아래에 내부 디바이스 구조를 나타내는 웨이퍼의 이미지를 획득할 수 있다. 단일 빔 SEM 검사 도구는 웨이퍼 영역의 단일 이미지를 획득하고 획득된 이미지를 어떠한 결함도 없는 대응 디바이스 구조를 나타내는 기준 이미지와 비교할 수 있다. 이미지의 비교로부터 검출된 차이는 웨이퍼의 결함을 나타낼 수 있다.
그러나, 단일 빔 SEM 검사 도구는 제약이 있다. 임의의 지점에서 단일 이미지를 캡처하는 것은 디바이스 구조의 전기적 특성이 시간에 따라 변할 수 있기 때문에 일부 디바이스의 결함을 식별하는 데 유용하지 않을 수 있다. 즉, 기준 디바이스와의 미묘한 차이나 전류 감도로 인해 짧은 기간 동안 이미지에 일부 결함이 나타날 수 있다. 예를 들어, 일부 디바이스의 시간 종속적 거동으로 인해, 단일 빔에 의해 제1 시간에 캡처된 하나의 이미지는 기준 이미지와 차이를 나타낼 수 있지만, 단일 빔에 의해 제2 시간에 캡처된 다른 이미지는 기준 이미지와 어떠한 차이도 나타내지 못할 수 있다. 따라서, 단일 빔 SEM 검사 도구는 일부 디바이스 구조의 결함을 신뢰성 있게 식별하지 못할 수 있다.
일부 단일 빔 SEM 검사 도구는 웨이퍼의 동일한 영역의 복수의 이미지를 획득할 수 있다. 복수의 이미지 중 각각의 이미지는 다른 시간에 획득될 수 있다. 웨이퍼의 동일한 영역의 복수의 이미지를 비교함으로써, 단일 빔 SEM 검사 도구는 웨이퍼의 결함을 식별할 수 있다. 그러나, 단일 빔 SEM 검사 도구를 사용하여 복수의 이미지를 획득하는 것도 제약이 있다. 이러한 유형의 검사에서, 각각의 이미지 프레임 사이의 시간 간격은 고정되고 길다. 프레임 사이의 긴 시간 간격으로 인해(예를 들어, 캡처된 이미지의 낮은 레이트로 인해) 이러한 유형의 검사는 여전히 결함의 이미지를 캡처하지 못할 수 있다(예를 들어, 결함으로 인한 전기적 특성의 변화를 검출하지 못함).
개시된 실시예 중 일부는 다중-빔 검사 도구를 사용하여 웨이퍼의 동일한 영역의 복수의 이미지를 더 신속하고 이미지 사이에 제어 가능한 타이밍으로 획득하고 웨이퍼의 결함을 식별하기 위해 복수의 이미지(예를 들어, 도 5의 전압 콘트라스트 이미지(534 및 536))를 비교하여 이러한 단점의 일부 또는 모두를 해결하는 시스템 및 방법을 제공한다. 개시된 실시예는 웨이퍼 영역의 복수의 이미지를 생성하기 위해 복수의 빔을 사용하여 웨이퍼 영역을 스캐닝할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하고, 이에 의해 웨이퍼 결함 검출 및 더 높은 스루풋을 허용한다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 EBI 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, EBI 시스템(100)은 메인 챔버(10), 로드 락(load lock) 챔버(20), 전자 빔 도구(40) 및 장비 프론트 엔드 모듈(EFEM: equipment front end module)(30)을 포함한다. 전자 빔 도구(40)는 메인 챔버(10) 내에 위치된다. 설명 및 도면이 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예는 본 개시를 특정 하전 입자로 제한하기 위해 사용되지 않는다는 것이 이해된다.
EFEM(30)은 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가 로딩 포트를 포함할 수 있다. 제1 로딩 포트(30a) 및 제2 로딩 포트(30b)는 예를 들어, 웨이퍼(예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 다른 재료로 이루어진 웨이퍼) 또는 검사될 샘플(이하, 웨이퍼 및 샘플을 총괄적으로 "웨이퍼"로 지칭함)을 포함하는 웨이퍼 전방 개방 통합 포드(FOUP: wafer front opening unified pod)를 수용할 수 있다. EFEM(30)의 하나 이상의 로봇 아암(미도시)은 웨이퍼를 로드 락 챔버(20)로 운송한다.
로드 락 챔버(20)는 대기압 아래의 제1 압력에 도달하기 위해 로드 락 챔버(20) 내의 가스 분자를 제거하는 로드 락 진공 펌프 시스템(미도시)에 연결될 수 있다. 제1 압력에 도달한 후, 하나 이상의 로봇 아암(미도시)이 웨이퍼를 로드 락 챔버(20)로부터 메인 챔버(10)로 운송한다. 메인 챔버(10)는 제1 압력보다 낮은 제2 압력에 도달하기 위해 메인 챔버(10) 내의 가스 분자를 제거하는 메인 챔버 진공 펌프 시스템(미도시)에 연결된다. 제2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 도구(40)에 의해 검사를 받는다. 전자 빔 도구(40)는 다중-빔 전자 검사 도구를 포함할 수 있다.
제어기(50)는 전자 빔 도구(40)에 전자적으로 연결된다. 제어기(50)는 EBI 시스템(100)의 다양한 제어를 실행하도록 구성된 컴퓨터일 수 있다. 제어기(50)는 도 1에서 메인 챔버(10), 로드 락 챔버(20) 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되어 있지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것이 이해된다. 본 개시는 전자 빔 검사 도구를 수용하는 메인 챔버(10)의 예를 제공하지만, 가장 넓은 의미에서 본 개시의 양태는 전자 빔 검사 도구를 수용하는 챔버로 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 오히려, 상술한 원리는 또한 제2 압력 하에서 동작하는 다른 도구에도 적용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 EBI 시스템(100)(도 1)에서 사용하도록 구성될 수 있는 예시적인 다중-빔 전자 빔 도구(40)(본원에서 장치(40)라고도 칭함) 및 이미지 프로세싱 시스템(290)의 개략도를 도시한다.
전자 빔 도구(40)는 전자 소스(202), 건 개구(gun aperture)(204), 콘덴서 렌즈(206), 전자 소스(202)로부터 방출된 1차 전자 빔(210), 소스 변환 유닛(212), 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(beamlet)(214, 216 및 218), 1차 투영 광학계(220), 전동 웨이퍼 스테이지(280), 웨이퍼 홀더(282), 복수의 2차 전자 빔(236, 238 및 240), 2차 광학계(242) 및 전자 검출 디바이스(244)를 포함한다. 1차 투영 광학계(220)는 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226) 및 대물 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(244)는 검출 하위-영역(246, 248 및 250)을 포함할 수 있다.
전자 소스(202), 건 개구(204), 콘덴서 렌즈(206), 소스 변환 유닛(212), 빔 분리기(222), 편향 스캐닝 유닛(226) 및 대물 렌즈(228)는 장치(40)의 1차 광 축(260)과 정렬될 수 있다. 2차 광학계(242) 및 전자 검출 디바이스(244)는 장치(40)의 2차 광 축(252)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(202)는 캐소드, 추출기 또는 애노드를 포함할 수 있으며, 여기서 1차 전자는 캐소드로부터 방출되고 추출되거나 가속되어 크로스오버(crossover)(가상 또는 실제)(208)를 갖는 1차 전자 빔(210)을 형성할 수 있다. 1차 전자 빔(210)은 크로스오버(208)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다. 건 개구(204)는 쿨롱(Coulomb) 효과를 감소시키기 위해 1차 전자 빔(210)의 주변 전자를 차단할 수 있다. 쿨롱 효과는 프로브 스팟(probe spot)의 크기 증가를 야기할 수 있다.
소스 변환 유닛(212)은 이미지-형성 요소의 어레이 및 빔-제한 개구의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지-형성 요소의 어레이는 마이크로-편향기 또는 마이크로-렌즈의 어레이를 포함할 수 있다. 이미지-형성 요소의 어레이는 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218)과 함께 크로스오버(208)의 복수의 병렬 이미지(가상 또는 실제)를 형성할 수 있다. 빔-제한 개구의 어레이는 복수의 빔렛(214, 216 및 218)을 제한할 수 있다. 3개의 빔렛(214, 216 및 218)이 도 2에 도시되어 있지만, 본 개시의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 장치(40)는 제1 개수의 빔렛을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 빔렛의 제1 개수는 1 내지 1000개의 범위에 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 빔렛의 제1 개수는 200 내지 500개의 범위에 있을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 장치(40)는 400개의 빔렛을 생성할 수 있다.
콘덴서 렌즈(206)는 1차 전자 빔(210)을 포커싱할 수 있다. 소스 변환 유닛(212)의 하류의 빔렛(214, 216 및 218)의 전류는 콘덴서 렌즈(206)의 포커싱 힘을 조정하거나 빔-제한 개구의 어레이 내의 대응하는 빔-제한 개구의 반경 크기를 변경함으로써 변할 수 있다. 대물 렌즈(228)는 이미징을 위해 빔렛(214, 216 및 218)을 웨이퍼(230) 상에 포커싱할 수 있고, 웨이퍼(230)의 표면 상에 복수의 프로브 스팟(270, 272 및 274)을 형성할 수 있다.
빔 분리기(222)는 정전 다이폴 필드 및 자기 다이폴 필드를 생성하는 빈(Wien) 필터 유형의 빔 분리기일 수 있다. 일부 실시예에서, 이들이 적용된다면, 빔렛(214, 216 및 218)의 전자에 대해 정전 다이폴 필드에 의해 가해지는 힘은 자기 다이폴 필드에 의해 전자에 가해지는 힘과 크기가 같고 방향이 반대일 수 있다. 따라서, 빔렛(214, 216 및 218)은 편향각이 0인 빔 분리기(222)를 통해 바로 통과될 수 있다. 그러나, 빔 분리기(222)에 의해 생성된 빔렛(214, 216 및 218)의 전체 분산은 또한 0이 아닐 수 있다. 빔 분리기(222)는 빔렛(214, 216 및 218)으로부터 2차 전자 빔(236, 238 및 240)을 분리할 수 있고, 2차 전자 빔(236, 238 및 240)을 2차 광학계(242)로 향하게 할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(226)은 빔렛(214, 216 및 218)을 편향시켜 웨이퍼(230)의 표면 영역 위에 프로브 스팟(270, 272 및 274)을 스캐닝할 수 있다. 프로브 스팟(270, 272 및 274)에서 빔렛(214, 216 및 218)의 입사에 응답하여, 2차 전자 빔(236, 238 및 240)은 웨이퍼(230)로부터 방출될 수 있다. 2차 전자 빔(236, 238 및 240)은 2차 전자(에너지 ≤ 50 eV) 및 후방 산란 전자(50 eV와 빔렛(214, 216 및 218)의 랜딩 에너지 사이의 에너지)를 포함하는 에너지 분포를 갖는 전자를 포함할 수 있다. 2차 광학계(242)는 2차 전자 빔(236, 238 및 240)을 전자 검출 디바이스(244)의 검출 하위-영역(246, 248 및 250)에 포커싱할 수 있다. 검출 하위-영역(246, 248 및 250)은 대응하는 2차 전자 빔(236, 238 및 240)을 검출하고 웨이퍼(230)의 표면 영역의 이미지를 재구성하는 데 사용되는 대응하는 신호(예를 들어, 전압, 전류 등)를 생성하도록 구성될 수 있다.
생성된 신호는 2차 전자 빔(236, 238 및 240)의 강도를 나타낼 수 있고 전자 검출 디바이스(244), 1차 투영 광학계(220) 및 전동 웨이퍼 스테이지(280)와 통신하는 이미지 프로세싱 시스템(290)에 신호를 제공할 수 있다. 전동 스테이지(280)의 이동 속도는 웨이퍼(230) 상의 영역의 연속적인 빔 스캔 사이의 시간 간격을 조정하도록 조정될 수 있다. 시간 간격은 상이한 저항-커패시턴스 특성을 갖고, 이에 의해 이미징 타이밍에 대한 변하는 감도를 나타내는 웨이퍼(230) 상의 상이한 재료 인해 조정될 필요가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 제어기(50)는 전동 스테이지(280)가 일정한 속도에서 연속적으로 어느 방향으로 웨이퍼(230)를 이동시키게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 제어기(50)는 전동 스테이지(280)가 스캐닝 프로세스의 단계에 의존하여 시간에 따라 웨이퍼(230)의 이동 속도를 변하게 할 수 있다. 스테이지(280)의 연속적인 이동은 상이한 빔이 상이한 시간에 웨이퍼(230)의 특정 표면 영역을 스캐닝할 수 있도록 다양한 위치에서 스테이지(280)를 위치 지정하는 것과 일치할 수 있다.
2차 전자 빔(236, 238 및 240)의 강도는 웨이퍼(230)의 외부 또는 내부 구조에 따라 변할 수 있으므로, 웨이퍼(230)가 결함을 포함하는지 여부를 나타낼 수 있다. 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 빔렛(214, 216 및 218)은 웨이퍼(230)의 상단 표면의 상이한 위치, 또는 특정 위치에서 웨이퍼(230)의 상이한 측 상에 투영되어 상이한 강도의 2차 전자 빔(236, 238 및 240)을 생성할 수 있다. 따라서, 2차 전자 빔(236, 238 및 240)의 강도를 웨이퍼(230)의 영역과 매핑함으로써, 이미지 프로세싱 시스템(290)은 웨이퍼(230)의 내부 또는 외부 구조의 특성을 반영하는 이미지를 재구성할 수 있다.
일부 실시예에서, 이미지 프로세싱 시스템(290)은 이미지 획득기(292), 저장소(294) 및 제어기(296)를 포함할 수 있다. 이미지 획득기(292)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기(292)는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말, 개인용 컴퓨터, 임의의 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기(292)는 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 전자 빔 도구(40)의 전자 검출 디바이스(244)에 통신 가능하게 커플링될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득기(292)는 전자 검출 디바이스(244)로부터 신호를 수신할 수 있고 이미지를 구성할 수 있다. 따라서, 이미지 획득기(292)는 웨이퍼(230)의 이미지를 획득할 수 있다. 이미지 획득기(292)는 또한 윤곽 생성, 획득된 이미지에 인디케이터(indicator) 중첩 등과 같은 다양한 후처리 기능을 수행할 수 있다. 이미지 획득기(292)는 획득된 이미지의 밝기 및 콘트라스트의 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 저장소(294)는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 저장소, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 다른 유형의 컴퓨터 판독 가능 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장소(294)는 이미지 획득기(292)와 커플링될 수 있고 스캐닝된 미가공 이미지 데이터를 원본 이미지 및 후처리된 이미지로서 저장하는 데 사용될 수 있다. 이미지 획득기(292) 및 저장소(294)는 제어기(296)에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득기(292), 저장소(294) 및 제어기(296)는 하나의 제어 유닛으로서 함께 통합될 수 있다.
일부 실시예에서, 이미지 획득기(292)는 전자 검출 디바이스(244)로부터 수신된 이미징 신호에 기초하여 웨이퍼의 하나 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역을 포함하는 단일 이미지일 수 있다. 단일 이미지가 저장소(294)에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 영역으로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 영역들 각각은 웨이퍼(230)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지는 시간 시퀀스에 걸쳐 복수회 샘플링된 웨이퍼(230)의 단일 이미징 영역의 복수의 이미지를 포함할 수 있다. 복수의 이미지는 저장소(294)에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 프로세싱 시스템(290)은 웨이퍼(230)의 동일한 위치의 복수의 이미지로 이미지 프로세싱 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 이미지 프로세싱 시스템(290)은 검출된 2차 전자의 분포를 획득하기 위해 측정 회로(예를 들어, 아날로그-대-디지털 변환기)를 포함할 수 있다. 웨이퍼 표면에 입사하는 빔렛(214, 216 및 218)의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는 검사 중인 웨이퍼 구조의 이미지를 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지는 웨이퍼(230)의 내부 또는 외부 구조의 다양한 피처를 나타내는 데 사용될 수 있으며, 그에 따라 웨이퍼에 존재할 수 있는 임의의 결함을 나타내는 데 사용될 수 있다.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른, 1차 전자 빔렛의 랜딩 에너지에 대한 2차 전자의 수율을 나타내는 예시적인 그래프를 도시한다. 그래프는 1차 전자 빔의 복수의 빔렛(예를 들어, 도 2의 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218))의 랜딩 에너지와 2차 전자 빔(예를 들어, 도 2의 2차 전자 빔(236, 238 및 240))의 수율의 관계를 도시한다. 수율은 1차 전자의 충돌에 응답하여 생성되는 2차 전자의 개수를 나타낸다. 예를 들어, 1.0보다 큰 수율은 웨이퍼에 랜딩한 1차 전자의 개수보다 더 많은 2차 전자가 생성될 수 있음을 나타낸다. 유사하게, 1.0 미만의 수율은 1차 전자의 충돌에 응답하여 더 적은 2차 전자가 생성될 수 있음을 나타낸다.
도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 1차 전자의 랜딩 에너지가 E1 내지 E2 범위 내에 있는 경우, 웨이퍼 표면으로 랜딩되는 것보다 더 많은 전자가 웨이퍼 표면을 떠날 수 있고, 이는 웨이퍼 표면에서의 양의 전위를 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 결함 검사는 "양의 모드(positive mode)"라고 칭하는 상술한 랜딩 에너지 범위에서 수행될 수 있다. 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 검출 디바이스(예를 들어, 도 2의 검출 디바이스(244))가 더 적은 2차 전자를 수신할 수 있으므로(도 4 참조), 더 큰 양의 표면 전위를 갖는 디바이스 구조의 더 어두운 전압 콘트라스트 이미지를 생성할 수 있다.
랜딩 에너지가 E1보다 낮거나 E2보다 높을 때, 더 적은 전자가 웨이퍼의 표면을 떠날 수 있고, 이에 의해 웨이퍼의 표면에서 음의 전위를 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 결함 검사는 "음의 모드(negative mode)"라고 칭하는 랜딩 에너지의 이러한 범위에서 수행될 수 있다. 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 검출 디바이스(예를 들어, 도 2의 검출 디바이스(244))가 더 많은 2차 전자를 수신할 수 있으므로(도 4 참조), 더 큰 음의 표면 전위를 갖는 디바이스 구조의 더 밝은 전압 콘트라스트 이미지를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 1차 전자 빔의 랜딩 에너지는 전자 소스와 웨이퍼 사이의 전체 바이어스에 의해 제어될 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른, 웨이퍼의 전압 콘트라스트 응답의 개략도를 도시한다. 일부 실시예에서, 웨이퍼의 물리적 및 전기적 결함(예를 들어, 저항 단락 및 개방, 딥 트렌치(deep trench) 커패시터의 결함, 라인 후단(BEOL: back end of line) 결함 등)은 하전 입자 검사 시스템의 전압 콘트라스트 방법을 사용하여 검출될 수 있다. 전압 콘트라스트 이미지를 사용한 결함 검출은 사전-스캐닝 프로세스(즉, 충전, 플러딩(flooding), 중화 또는 프레핑(prepping) 프로세스)를 사용할 수 있으며, 여기서 하전 입자는 검사를 수행하기 전에 검사될 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))의 영역에 인가된다.
일부 실시예에서, 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 1차 전자 빔의 복수의 빔렛(예를 들어, 도 2의 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218))으로 웨이퍼를 조명하고 조명에 대한 웨이퍼의 전압 콘트라스트 응답을 측정함으로써 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))의 내부 또는 외부 구조의 결함을 검출하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 웨이퍼는 기판(410) 상에 현상되는 테스트 디바이스 영역(420)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 테스트 디바이스 영역(420)은 절연 재료(450)에 의해 분리된 복수의 디바이스 구조(430 및 440)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(430)는 기판(410)에 연결된다. 대조적으로, 디바이스 구조(440)는 얇은 절연체 구조(470)(예를 들어, 얇은 산화물)가 디바이스 구조(440)와 기판(410) 사이에 존재하도록 절연 재료(450)에 의해 기판(410)으로부터 분리된다.
전자 빔 도구는 1차 전자 빔의 복수의 빔렛(예를 들어, 도 2의 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218))으로 테스트 디바이스 영역(420)을 스캐닝함으로써 테스트 디바이스 영역(420)의 표면으로부터 2차 전자(예를 들어, 도 2의 2차 전자(236, 238 및 240))를 생성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 1차 전자의 랜딩 에너지가 E1과 E2 사이일 때(즉, 도 3에서 수율이 1.0보다 큰 경우), 표면에 랜딩되는 것보다 더 많은 전자가 웨이퍼 표면을 떠날 수 있으며, 이에 의해 웨이퍼 표면에서 양의 전위를 초래한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 표면에 양의 전위가 구축될 수 있다. 예를 들어, 전자 빔 도구가 테스트 디바이스 영역(420)을 스캐닝한 후 (예를 들어, 사전-스캐닝 프로세스 동안), 디바이스 구조(440)가 기판(410)의 전기적 접지에 연결되지 않기 때문에 디바이스 구조(440)는 더 많은 양전하를 보유할 수 있으며, 이에 의해 디바이스 구조(440)의 표면에 양의 전위를 초래한다. 대조적으로, 양전하가 기판(410)에 대한 연결에 의해 공급되는 전자에 의해 중화될 수 있으므로, 디바이스 구조(430)에 인가된 동일한 랜딩 에너지(즉, 동일한 수율)를 갖는 1차 전자는 디바이스 구조(430)에 유지되는 더 적은 양전하를 초래할 수 있다.
전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))의 이미지 프로세싱 시스템(예를 들어, 도 2의 이미지 프로세싱 시스템(290))은 대응하는 디바이스 구조(430 및 440)의 전압 대비 이미지(435 및 445)를 각각 생성할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(430)는 접지에 단락되고 축적된 양전하를 유지하지 않을 수 있다. 따라서, 1차 전자 빔렛이 검사 동안 웨이퍼의 표면에 랜딩할 때, 디바이스 구조(430)는 더 많은 2차 전자를 밀어낼 수 있고, 이에 의해 더 밝은 전압 콘트라스트 이미지를 초래할 수 있다. 대조적으로, 소자 디바이스 구조(440)는 기판(410) 또는 임의의 다른 접지에 대한 연결을 갖지 않기 때문에, 디바이스 구조(440)는 양전하의 축적을 유지할 수 있다. 양전하의 이러한 축적은 디바이스 구조(440)로 하여금 검사 동안 더 적은 2차 전자를 밀어내게 할 수 있으며, 이에 의해 더 어두운 전압 콘트라스트 이미지를 초래할 수 있다.
전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 웨이퍼 표면에 전위를 축적하기 위해 전자를 공급함으로써 웨이퍼 표면을 사전-스캐닝할 수 있다. 웨이퍼를 사전-스캐닝한 후, 전자 빔 도구는 웨이퍼 내의 복수의 다이의 이미지를 획득할 수 있다. 다이는 동일한 디바이스 구조를 포함할 수 있기 때문에, 결함은 복수의 다이의 전압 콘트라스트 이미지의 차이를 비교함으로써 검출될 수 있다. 예를 들어, 하나의 이미지의 전압 콘트라스트 레벨이 다른 이미지의 전압 콘트라스트 레벨과 다른 경우, 다른 전압 콘트라스트 레벨에 대응하는 다이는 이미지에서 불일치가 존재하는 결함을 가질 수 있다. 사전-스캐닝은 사전 스캐닝 동안 웨이퍼 표면에 축적된 전기 표면 전위가 검사 중에 유지되고 전자 빔 도구의 검출 임계값 위로 유지된다는 가정 하에 웨이퍼에 적용된다.
그러나, 전기적 항복(breakdown)이나 터널링(tunneling)의 영향으로 인해 검사 중에 축적된 표면 전위 레벨이 변할 수 있으며, 이에 의해 결함을 검출하지 못하는 결과를 초래할 수 있다. 예를 들어, 절연체 구조(470)와 같은 고저항의 얇은 디바이스 구조(예를 들어, 얇은 산화물)에 고전압이 인가되면, 누설 전류가 고저항 구조를 통해 흐를 수 있으며, 이에 의해 해당 구조가 완벽한 절연체로서 기능하는 것을 방해할 수 있다. 이것은 회로 기능에 영향을 미치고 디바이스 결함을 초래할 수 있다. 누설 전류의 유사한 효과는 또한 예를 들어, 텅스텐 플러그와 전계 효과 트랜지스터(FET)의 소스 또는 드레인 영역 사이의 코발트 실리사이드(예를 들어, CoSi, CoSi2, Co2Si, Co3Si 등) 층과 같은 부적절하게 형성된 재료 또는 고저항 금속층을 갖는 구조에서 발생할 수 있다.
결함이 있는 에칭 프로세스는 전기적으로 연결되도록 의도된 2개의 구조(예를 들어, 디바이스 구조(440) 및 기판(410)) 사이에 원하지 않는 전기적 차단(예를 들어, 개방 회로)을 초래하는 얇은 산화물을 남길 수 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(430 및 440)는 기판(410)과 접촉하고 동일하게 기능하도록 설계될 수 있지만 제조 오류로 인해 절연체 구조(470)가 디바이스 구조(440)에 존재할 수 있다. 이 경우, 절연체 구조(470)는 항복 효과에 취약한 결함을 나타낼 수 있다.
절연체(470)가 충분히 두꺼우면(예를 들어, 10 nm 초과), 디바이스 구조(440)에 축적된 양전하는 절연체 구조(470)를 통해 누출되지 않을 수 있고 전자 빔 도구는 검사 동안 단일 전압 콘트라스트 이미지(445)를 획득하고 해당 이미지를 기준 전압 콘트라스트 이미지(435)와 비교함으로써 결함을 검출할 수 있다. 그러나, 절연체(470)가 얇은 경우(예를 들어, 10 nm 미만), 디바이스 구조(440)에 축적된 양전하가 누설 전류로 인해 시간에 따라 감소할 수 있다. 디바이스 구조(440)가 시간이 지남에 따라 누설 전류에 대해 양전하를 잃음에 따라, 디바이스 구조(440)의 전압 콘트라스트 레벨도 시간이 지남에 따라 어두움에서 밝음으로 변할 수 있다. 전자 빔 도구가 이미지를 캡처하는 시간에 따라, 전자 빔 도구는 검출 디바이스의 임계값보다 낮은 전압 콘트라스트 레벨을 갖는 디바이스 구조(440)로 인해 이미지로부터 임의의 결함을 검출하지 못할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 구조(440)가 누설로 인해 양전하를 잃은 후 단일 빔 전자 빔 도구가 웨이퍼 검사에 사용되는 경우, 단일 빔 전자 빔 도구는 전압 콘트라스트 이미지(447)를 캡처할 수 있으며, 이는 전압 콘트라스트 이미지(435)로부터 어떠한 차이도 나타내지 않는다(즉, 결함이 없는 디바이스 구조와 차이가 없음).
다중-빔 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 전자 빔 도구(40))는 웨이퍼 상의 축적 전하의 시간-의존적 변화에 취약한 디바이스 결함을 검출하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 다중-빔 전자 도구는 디바이스 구조(440)를 포함하는 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))의 영역을 연속적으로 스캐닝하기 위해 1차 전자 빔의 복수의 빔렛(예를 들어, 도 2의 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218))을 사용할 수 있다. 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(50))는 웨이퍼의 임의의 주어진 영역에 대한 각각의 빔 스캔 사이의 시간이 조정될 수 있도록 검사 동안 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 웨이퍼 스테이지(280))의 속도를 조정하는 회로를 포함할 수 있다. 회로는 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 제1 위치에 스테이지를 위치시킬 수 있다. 회로는 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 제2 위치에 스테이지를 위치시키도록 전동 스테이지를 연속적으로 이동시킬 수 있다.
2019년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 번호 62/850,461(다중 빔 검사 장치를 사용하여 샘플을 스캐닝하는 시스템 및 방법)을 참조하십시오. 다중-빔 장치를 사용한 연속 스캐닝에 대한 더 많은 정보를 위해, 발명의 명칭이 다중-빔 검사를 사용하여 샘플을 스캐닝하기 위한 시스템 및 방법이고 2019년 5월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 62/850,461호를 참조하며, 그 개시는 전체가 본원에 참조로 통합된다. 스테이지가 특정 위치에 있을 때 빔이 랜딩하는 웨이퍼 상의 특정 위치를 빔이 스캐닝할 수 있도록 하기 위해 특정 위치에 스테이지를 위치시키는 것은 스테이지를 중지시키는 것을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속 스캔 모드에서, 웨이퍼 상의 특정 위치가 특정 빔과 정렬되도록 스테이지가 위치될 때, 스테이지는 스테이지가 웨이퍼를 연속적으로 이동시킴에 따라 단지 순간적으로만 위치될 수 있다.
회로는 다중-빔 전자 도구에 의해 사용되는 빔의 전체 개수(예를 들어, 1,000개의 빔렛)에 대해 또는 빔의 임의의 서브세트에 대해 위에 언급한 프로세스를 반복할 수 있다. 예를 들어, 1000개의 빔렛 시스템은 빔의 10 x 100 어레이로 구성될 수 있으며, 여기서 100개의 행 각각의 모든 10개의 빔은 10개의 빔과 일치하는 행에 정렬된다. 회로는 웨이퍼 상의 100개 위치를 지나 스캐닝하도록 스테이지를 위치시킬 수 있으며, 여기서 100개의 위치 각각은 해당 위치와 일치하는 행에 있는 10개의 빔에 의해 스캐닝되어, 각각의 위치는 해당 위치와 일치하는 행의 10개의 빔의 각각에 의해 연속적으로 스캐닝된다. 이 예에서 특정 위치는 행에서 정렬된 빔에 의해 스캐닝되지만 빔은 정렬될 필요가 없다. 예를 들어, 정렬되지 않은 빔으로 하여금 웨이퍼 상의 동일한 위치를 연속적으로 스캐닝하도록 하기 위해 빔 편향기에 의해 빔이 편향될 수 있으므로, 정렬되지 않은 빔이 동일한 위치를 스캐닝할 수 있다. 일부 실시예에서, 다중-빔 전자 빔 도구는 웨이퍼의 상이하거나 중첩되는 영역이 동시에 스캐닝될 수 있도록 구성될 수 있다. 이 예에서, 제1 표면 영역은 디바이스 구조(440)를 포함할 수 있다. 회로는 검출기로부터 획득된 검출 데이터에 기초하여 생성된 이미지의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다. 그 후, 회로는 전압 콘트라스트 레벨 간의 차이를 검출하기 위해(즉, 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 결함을 검출하기 위해) 제1 표면 영역의 각각의 전압 콘트라스트 이미지의 전압 콘트라스트 레벨을 전압 콘트라스트 이미지의 다른 전압 콘트라스트 레벨 및 기준 전압 콘트라스트 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 중 임의의 것과 비교할 수 있다. 위에 언급한 프로세스는 웨이퍼 상의 복수의 표면 영역 중 임의의 영역에 사용될 수 있다.
예를 들어, 구조(440)와 관련하여, 제1 빔은 전압 콘트라스트 이미지(445)를 생성할 수 있고, 제2 빔은 전압 콘트라스트 이미지(446)를 생성할 수 있고, 제3 빔은 전압 콘트라스트 이미지(447)를 생성할 수 있다. 유리하게는, 다중-빔 전자 빔 도구는 디바이스 구조(440)의 결함이 검출될 수 있도록 하나 이상의 시간 시퀀스에 걸쳐 디바이스 구조(440)의 복수의 이미지를 생성하고 이러한 이미지를 서로 비교할 수 있다. 추가로, 제어기는 웨이퍼 상의 임의의 특정 위치가 복수의 빔 각각에 의해 연속적으로 스캐닝되는 시간 사이의 시간 간격 또는 전동 스테이지의 속도를 조정하는 회로를 포함한다. 검출기(예를 들어, 도 2의 검출 디바이스(244))는 제1 표면 영역에 충돌하는 1차 전자 빔의 복수의 빔렛과 연관된 복수의 2차 하전 입자(예를 들어, 도 2의 2차 전자 빔(236, 238 및 240))의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
또한, 일부 실시예에서 회로는 스테이지를 제1 위치에 위치시키기 전에, 웨이퍼의 표면 상의 전위를 축적하기 위해 전자를 공급함으로써 제1 시간 전의 사전-스캔 시간에 고전류 빔이 제1 표면 영역을 충전할 수 있도록 사전-스캔 위치에 전자 빔 도구의 전동 스테이지를 위치시킬 수 있다. 충전은 디바이스 항복이 발생할 때까지 이루어질 수 있다. 웨이퍼를 충전한 후, 전자 빔 도구는 제1 표면 영역의 이미지를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1, 제2 및 추가의 복수의 빔렛은 저전류 빔일 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 빔 도구는 충전 스테이지 동안 항복 효과를 유도하지 않고 웨이퍼를 점진적으로 충전하기 위해 저에너지 1차 전자를 사용할 수 있다. 다른 실시예에서, 검사 도구는 충전이 진행되는 동안 전압 콘트라스트 이미지를 샘플링하고 생성할 수 있으므로, 충전 중에 천이 전압 콘트라스트 변화가 획득될 수 있다.
이미지의 밝고 어두운 외관은 테스트 구조의 실제 프로세싱 또는 전자 빔 도구 설정에 따라 변하거나 반전될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 이해된다.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른, 시간 시퀀스에 대한 예시적인 전압 콘트라스트 이미지를 도시한다. 일부 실시예에서, 웨이퍼 검사 프로세스는 사전-스캐닝 스테이지(501) 및 검사 스테이지(503)를 포함할 수 있다. 사전-스캐닝 스테이지(501) 동안, 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 웨이퍼의 표면 상에 전위를 축적하기 위해 웨이퍼의 표면에 전자를 인가한다. 상술한 바와 같이, EBI 시스템(예를 들어, 도 1의 EBI 시스템(100))은 웨이퍼의 표면 영역을 충전하고 사전-스캐닝 동안 표면 영역의 전압 콘트라스트 이미지를 구성하기 위해 하나 이상의 고-전류 빔을 사용할 수 있다. 검사 스테이지(503) 동안, 일부 실시예에서, EBI 시스템은 연속 스캔 모드에서 하나 이상의 시간 시퀀스에 걸쳐 복수의 빔을 사용하여 웨이퍼의 표면 영역의 복수의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 스테이지(280))의 속도는 각각의 시간 시퀀스의 길이가 변할 수 있도록 연속 스캔을 통해 조정될 수 있다. EBI 시스템은 상이한 시간에 웨이퍼의 동일한 표면 영역의 복수의 전압 콘트라스트 이미지를 비교함으로써 시간에 따른 웨이퍼 상의 전위 변화를 검출할 수 있으며, 이는 디바이스 결함의 존재를 나타낼 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전압 콘트라스트 이미지는 EBI 시스템에 의해 구성될 수 있다. 예를 들어, 전동 스테이지는 1차 전자 빔(예를 들어, 도 2의 1차 전자 빔(210))의 제1 빔렛이 시간 Tpre1에서 웨이퍼의 표면 영역을 사전-스캐닝할 수 있도록 웨이퍼를 위치시킬 수 있다. 전동 스테이지는 1차 전자 빔의 제2 빔렛이 시간 Tpre2에서 웨이퍼의 동일한 표면 영역을 사전-스캐닝할 수 있도록 웨이퍼를 연속적으로 이동시킬 수 있다. Tpre1 및 Tpre2에서, 표면 영역의 전위는 각각 제1 및 제2 빔렛을 사용하여 구성된 전압 콘트라스트 이미지(510 및 512)에 도시된 바와 같이 임의의 검출 가능한 전압 콘트라스트 영역을 나타내기에 충분히 높지 않을 수 있다. 전동 스테이지는 1차 전자 빔의 제3 빔렛이 시간 Tpre3에서 웨이퍼의 표면 영역을 사전-스캐닝할 수 있도록 웨이퍼를 위치시키기 위해 사전-스캐닝 스테이지(501)의 단부를 통해 연속적으로 이동할 수 있다. 전압 콘트라스트 이미지(514)는 제3 빔렛을 사용하여 구성될 수 있다. 전압 콘트라스트 이미지(514)에 도시된 바와 같이, 어두운 전압 콘트라스트(DVC: dark voltage contrast) 영역(560a, 562a 및 564a)이 사전-스캐닝 스테이지(501)의 끝에 나타날 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 빔 도구는 사전-스캐닝 스테이지(501)를 건너뛰고 웨이퍼 결함을 검출하기 위해 검사 스테이지(503)로 검사 프로세스를 시작할 수 있다. 이러한 실시예에서, 전자 빔 도구는 검사 프로세스가 시작되자마자 연속 스캐닝을 시작할 수 있다. 이 실시예에서 웨이퍼의 표면을 충전시키기 위해 고-전류 빔이 사용되지 않기 때문에, 검사 스테이지(503) 동안의 스캐닝은 검사 동안 웨이퍼의 표면에 전하를 점진적으로 축적하기 위해 사용될 수 있다.
전동 스테이지는 사전 스캐닝 스테이지(501) 후에 1차 전자 빔의 제4, 제5, 제6, 제7, 제8 또는 더 많은 빔렛이 웨이퍼의 동일한 사전-충전된 표면 영역을 각각 시간 t1, t2, t3, t4 및 t5에서 스캐닝할 수 있도록 연속적으로 이동할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전자 빔 도구는 제4, 제5, 제6, 제7 및 제8 빔렛을 각각 사용하여 전압 콘트라스트 이미지(530, 532, 534, 536 및 538)를 구성할 수 있다. 예가 8개 이상의 빔렛이 사용될 수 있음을 예시하지만, 8개 미만의 빔렛이 사용될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 단일 빔렛은 표면 영역의 복수의 이미지를 취할 수 있음을 이해한다.
시간 t1에서, 전압 콘트라스트 이미지(530)는 웨이퍼의 표면 영역 상에 존재하는 3개의 DVC 영역(560a, 562a 및 564a)을 나타낸다. DVC 영역(560a, 562a 및 564a)은 사전-스캐닝된 표면 영역의 디바이스 구조에 축적된 전기적 표면 전위를 나타낼 수 있다. 시간 t2 및 t3에서, 전압 콘트라스트 이미지(532 및 534)는 DVC 영역(560a, 562a 및 564a)을 나타내며, 이는 축적된 양전하가 시간 Tpre3 및 t1로부터 디바이스 구조에 남아 있고 변하지 않았음을 나타낼 수 있다.
시간 t4 및 t5에서, 전압 콘트라스트 이미지(536 및 538)는 DVC 영역(562a)이 사라지는 반면 DVC 영역(560a 및 564a)은 여전히 존재함을 나타내며, 이는 DVC 영역(562a)에 대해 대응하는 디바이스 구조가 누설 전류로 인해 축적된 양전하를 잃어버렸을 수 있음을 나타내고, 이에 의해 DVC 영역(562a)의 표면 전위가 검출될 수 없는 레벨(즉, 항복 효과)로 떨어짐을 초래한다. 예를 들어, DVC 영역(562a)에 대해 대응하는 디바이스 구조에 축적된 양전하는 얇은 디바이스 구조 결함(예를 들어, 도 4의 절연체 구조(470) 참조)을 통한 디바이스 항복으로 인해 중화되었을 수 있다.
전자 빔 도구는 1차 전자 빔의 빔렛이 웨이퍼 표면 영역을 더 빈번하거나 덜 빈번하게 스캐닝할 수 있도록 시간 간격(예를 들어, t1과 t2 사이의 시간 범위)을 조정할 수 있다. 예를 들어, 미세한 전압 콘트라스트 결함으로부터 신호 차이가 획득될 수 있도록 시간 간격이 5 ns 정도로 짧을 수 있으며, 이에 의해 전압 콘트라스트 웨이퍼 검사의 감도를 높일 수 있다. 유리하게는, 전자 빔 도구는 전압 콘트라스트 이미지(510, 512, 514, 530, 532, 534, 536, 538) 또는 웨이퍼의 동일한 표면 영역의 더 많은 이미지를 비교하여 시간 시퀀스에 걸쳐 DVC 영역의 변화를 검출하고 디바이스 구조 결함을 식별할 수 있다.
도 5가 전자 빔 도구로부터 획득된 3개의 사전-스캔 전압 콘트라스트 이미지 및 5개의 검사 전압 콘트라스트 이미지를 도시하지만, 임의의 개수의 이미지가 웨이퍼에서 디바이스 구조 결함을 검출하는 데 사용될 수 있음이 이해된다. 또한, 도 5에 도시된 전압 콘트라스트 이미지가 어두운 전압 콘트라스트를 사용하는 검출 메커니즘을 도시하지만, 전자 빔 도구가 음의 모드에서 동작할 때 밝은 전압 콘트라스트가 사용될 수도 있음이 이해된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 웨이퍼는 양의 모드(예를 들어, E1 < 랜딩 에너지 < E2)에서 동작하는 전자 빔 도구로 인해 양의 표면 전위를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 웨이퍼는 음의 모드(예를 들어, 랜딩 에너지 < E1 또는 랜딩 에너지 > E2)에서 동작하는 전자 빔 도구로 인해 음의 전위를 가질 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른, 시간 시퀀스에 걸쳐 표면 전위 변화와 관련된 예시적인 전압 콘트라스트 이미지를 도시한다. 이 실시예에서, 시간 t1, t2, t3, t4 및 t5는 검사 동안 1차 전자 빔의 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 빔렛이 각각 웨이퍼의 동일한 표면 영역을 연속적으로 스캐닝하는 시간을 나타낼 수 있다. 검사 동안 임의의 시간에, 빔렛은 웨이퍼의 상이하거나 중첩되는 영역을 동시에 스캐닝할 수 있다는 것이 이해된다. 양전하는 검사 동안 스캐닝된 웨이퍼의 디바이스 구조(예를 들어, 도 4의 디바이스 구조(440)) 상에 축적될 수 있다. 웨이퍼 표면의 전위는 tbreak1에서 항복이 발생할 때까지 시간 0에서 전위(610)까지 점진적으로 증가할 수 있다. 시간 t1, t2, t3 및 t4에서의 전위 레벨이 검출기(예를 들어, 도 2의 검출 디바이스(244))의 임계 전압(615)보다 높기 때문에, 3개의 DVC 영역(640, 642 및 644)이 전압 콘트라스트 이미지(630, 632, 634 및 636)에서 나타날 수 있다. 시간 tbreak1에서 항복이 발생하면, 전위가 대략 0으로 떨어질 수 있다. 결과적으로, 전위는 시간 t5에서 임계 전압(615)보다 낮으며, 이에 의해 DVC 영역(642)이 전압 콘트라스트 이미지(638)에서 사라지게 한다. 유리하게는, 전자 빔 도구는 전압 콘트라스트 이미지(638)를 전압 콘트라스트 이미지(630, 632, 634 및 636)와 비교함으로써 웨이퍼의 결함을 식별할 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른, 1차 빔렛의 예시적인 다중-빔 구성을 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 9개의 프로브 스팟(701, 702,..., 709)을 생성하는 1차 빔렛의 다중-빔 3x3 어레이가 3x3 매트릭스 구성으로 배열될 수 있다. 다중-빔 3x3 어레이는 연속 스캔 모드에서 동작할 수 있는 검사 시스템(예를 들어, 도 1의 EBI 시스템(100))에서 사용될 수 있다. 이전 실시예와 유사하게, 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(50))는 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 웨이퍼 스테이지(280))의 속도를 조정하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼는 프로브 스팟(701 내지 709)의 3x3 어레이에 의해 웨이퍼의 다른 영역이 동시에 스캐닝되는 동안 속도 K에서 y 방향으로 이동할 수 있다. 전동 스테이지의 속도는 웨이퍼 상의 임의의 영역에 대해 해당 영역의 각각의 빔 스캔 사이의 시간이 변할 수 있도록 연속 스캔 전체에 걸쳐 조정될 수 있다. 일부 실시예에서, 1차 빔렛의 3x3 어레이는 웨이퍼 이동 방향에 대해 일정 각도만큼 회전될 수 있어, 예를 들어, 빔 스캔이 X 차원으로 오프셋되기 때문에 빔에 의한 스캔이 임의의 픽셀과 중첩되지 않는다. 일부 실시예에서, 프로브 스팟(701 내지 709)은 웨이퍼 이동 방향에 수직인 방향으로 웨이퍼를 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 프로브 스팟(701 내지 709)은 화살표(721 내지 729)로 도시된 바와 같이 x 방향으로 스캐닝할 수 있는 반면, 웨이퍼는 y 방향으로 이동한다. 일부 실시예에서, 프로브 스팟(701 내지 709)은 웨이퍼 이동 방향에 평행한 방향으로 웨이퍼를 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 프로브 스팟(701 내지 709)은 화살표(731 내지 733)에 의해 도시된 바와 같이 y 방향으로 이동할 수 있으며, 웨이퍼도 y 방향으로 이동한다. 이러한 실시예에서, 1차 빔렛의 스캔-폭은 1차 빔렛의 구성(예를 들어, 피치 또는 회전 각도)에 의해 제한되지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 프로브 스팟(701 내지 709)의 스캐닝 방향은 웨이퍼 이동 방향에 평행하다. 이러한 실시예에서, 각각의 프로브 스팟은 웨이퍼 이동 방향을 따라 위치된 복수의 스캔 섹션을 스캐닝한다. 예를 들어, 스캔 섹션의 제1 행(예를 들어, 도 8의 표면 영역(810); 도 9a의 행 A)은 프로브 스팟(701, 702 및 703)에 대응하는 1차 빔렛에 의해 스캐닝될 수 있다. 유사하게, 스캔 섹션의 제2 행(예를 들어, 도 9a의 행 B)은 프로브 스팟(704, 705 및 706)에 대응하는 1차 빔렛에 의해 스캐닝될 수 있고 스캔 섹션의 제3 행(예를 들어, 도 9a의 행 C)은 프로브 스팟(707, 708 및 709)에 대응하는 1차 빔렛에 의해 스캐닝될 수 있다. 임의의 다른 스캐닝 방법이 각각의 스캔 섹션을 스캐닝하는 데 사용될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 프로브 스팟(701 내지 703)은 반대 방향으로 스캐닝하고 리트레이싱(retracing)할 수 있다(예를 들어, 우측으로부터 좌측으로 스캐닝하고 좌측으로부터 우측으로 리트레이싱).
일부 실시예에서, 일부 스캔 섹션(예를 들어, 도 8의 표면 영역(810))은 동일한 세트의 빔(예를 들어, 도 8의 빔렛(802, 804 및 806))에 의해 연속적으로 스캐닝될 수 있다. 이러한 영역은 하나 이상의 빔렛에 의해 2회 이상 스캐닝될 수 있다. 예를 들어, 연속 스캔 모드에서, 제1 행의 영역(도 9a의 행 A의 웨이퍼 영역(913))의 특정 위치는 프로브 스팟(701, 702 및 703)에 의해 연속적으로 스캐닝될 수 있다. 제어기(도 1의 제어기(50); 도 2의 제어기(296))는 각각의 중첩 영역으로부터 복수의 스캔 데이터를 포함하는 스캔 데이터를 수집하고, 스캔 데이터를 프로세싱하여 검사를 위한 웨이퍼의 연속 이미지를 생성할 수 있다.
일부 실시예에서, 웨이퍼가 연속적으로 이동하는 동안 스캐닝 및 재배치 단계가 발생할 수 있다. 이러한 실시예에서, 프로브 스팟의 이동은 웨이퍼의 연속적인 이동을 수용하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼도 동일한 방향으로 이동하고 있기 때문에 스캐닝 루트가 확장될 수 있다. 웨이퍼가 퇴피 방향에 대해 반대 방향으로 이동하고 있기 때문에 퇴피 루트가 단축될 수 있다(예를 들어, 프로브 스팟(701)이 다시 좌측으로 퇴피될 때까지, 웨이퍼가 더 우측으로 이동되었을 수 있음).
이전 실시예와 관련하여 설명된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제어기는 1차 빔렛이 이동 패턴을 반복할 수 있도록 1차 빔렛 및 전동 스테이지의 이동을 제어할 수 있다. 제어기가 스캐닝, 리트레이싱, 재배치 및 전동 스테이지 이동의 속도를 제어하면, 프로브 스팟이 다양한 이동 패턴을 지속적으로 반복할 수 있다.
도 7은 3×3 매트릭스로 배열된 9개의 프로브 스팟(701 내지 709)을 갖는 1차 빔렛의 구성을 도시하지만, 본원에 개시된 원리는 3×2, 4×4, 5×5, 3×5, 8×5, 20×20 또는 임의의 크기의 매트릭스 구성으로 배열된 1차 빔렛과 같은 1차 빔렛의 임의의 수 및 구성에 적용될 수 있음이 이해된다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른, 시간 시퀀스에 대한 웨이퍼 상의 다중-빔 스캐닝 영역을 도시한다. 다중-빔 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 1차 전자 빔의 복수의 빔렛(예를 들어, 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218))을 사용하여 결함에 대해 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 검사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 빔렛은 제1 빔렛(802), 제2 빔렛(804) 및 제3 빔렛(806)을 포함할 수 있다. 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 스테이지(280))는 빔렛(802, 804 및 806)이 행에 정렬되도록 웨이퍼를 위치시킬 수 있다. 검사 동안, 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(50))는 웨이퍼(810)의 표면 영역(810)이 t1에서 빔렛(802)에 의해, t2에서 빔렛(804)에 의해 그리고 t3에서 빔렛(806)에 의해 각각 1회 이상 스캐닝될 수 있고 시간 t1, t2 또는 t3이 변할 수 있도록 웨이퍼가 지속적으로 이동할 수 있게 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지의 속도를 조정하는 회로를 포함할 수 있다. 도 8은 수직 슬라이스로서 이 예를 나타내며, 여기서 수직 슬라이스는 빔렛(802)이 t1에서 표면 영역(810)의 특정 위치를 스캐닝하고, 빔렛(804)이 t2에서 동일한 특정 위치를 스캐닝하고, 빔렛(806)이 t3에서 동일한 특정 위치를 스캐닝하는 바닥에서 시작한다. 상술한 바와 같이, 전자 빔 도구는 각각의 빔렛(802, 804 및 806)에 대응하는 표면 영역(810)의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다. 유리하게는, 전자 빔 도구는 각각의 빔렛(802, 804 및 806)에 대응하는 전압 콘트라스트 이미지를 비교함으로써 표면 영역(810)의 결함을 식별할 수 있다. 예는 빔렛(802, 804 및 806) 중 적어도 하나가 도시된 간격에서 시간 t1에서 시간 t11까지 웨이퍼를 스캐닝하는 것을 예시하지만, 빔렛이 도 8에 도시된 것보다 더 빈번하게 또는 덜 빈번하게 웨이퍼를 스캐닝하도록 시간 간격은 연속 스캔 전반에 걸쳐 전동 스테이지의 속도를 조정함으로써 조정될 수 있음이 이해된다. 예를 들어, 단일 빔렛이 표면 영역의 복수의 이미지를 취할 수 있다는 것이 이해된다.
도 9a는 본 개시의 실시예에 따른, 시간 시퀀스에 대해 웨이퍼(900) 상의 다중-빔 스캐닝 영역을 도시한다. 도 8과 유사하게, 다중-빔 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))는 1차 전자 빔의 복수의 빔렛(예를 들어, 1차 전자 빔(210)의 복수의 빔렛(214, 216 및 218))을 사용하여 연속 스캔 모드에서 결함에 대해 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 검사할 수 있다. 예를 들어, 복수의 빔렛은 3x3 빔 구성을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 행 A는 빔렛(902a, 904a 및 906a)을 포함하고, 제2 행 B는 빔렛(902b, 904b 및 906b)을 포함하고, 제3 행 C는 빔렛(902c, 904c 및 906c)을 포함한다. 행 A는 웨이퍼 영역(911 내지 915)을 포함할 수 있고, 행 B는 웨이퍼 영역(921 내지 925)을 포함할 수 있고, 행 C는 웨이퍼 영역(931 내지 935)을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 다중-빔 전자 빔 도구는 각각의 웨이퍼 영역(911 내지 915, 921 내지 925, 931 내지 935)에 대한 하나 이상의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다. 예를 들어, 연속 스캔 모드에서, 웨이퍼 영역(913)은 시간 t1에서 빔렛(902a)에 의해 스캐닝되고, 시간 t2에서 빔렛(904a)에 의해 스캐닝되고, 시간 t3에서 빔렛(906a)에 의해 스캐닝될 수 있다. 유사하게, 웨이퍼 영역(923)은 시간 t1에서 빔렛(902b)에 의해 스캐닝되고, 시간 t2에서 빔렛(904b)에 의해 스캐닝될 수 있고, 시간 t3에서 빔렛(906b)에 의해 스캐닝될 수 있다. 다시 유사하게, 웨이퍼 영역(933)은 시간 t1에서 빔렛(902c)에 의해 스캐닝되고, 시간 t2에서 빔렛(904c)에 의해 스캐닝되고, 시간 t3에서 빔렛(906c)에 의해 스캐닝될 수 있다. 상술한 바와 같이, 전자 빔 도구는 각각의 빔렛(902a 내지 902c, 904a 내지 904c, 906a 내지 906c)에 대응하는 각각의 웨이퍼 영역의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다. 유리하게는, 전자 빔 도구는 각각의 빔렛에 대응하는 전압 콘트라스트 이미지를 비교함으로써 하나 이상의 웨이퍼 영역(911 내지 915, 921 내지 925, 931 내지 935) 중 하나 이상의 결함을 식별할 수 있다. 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(50))는 시간 t1, t2, 또는 t3이 변할 수 있도록 검사 동안 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 웨이퍼 스테이지(280))의 속도를 조정하는 회로를 포함할 수 있다. 도 9a는 수직 차원에서 오프셋된 빔 스캔(예를 들어, 빔렛(902a, 904a, 906a))을 나타내는 라인을 갖지만, 이것은 단지 예시를 위한 것이며, 빔은 수직 차원에서 오프셋되지 않을 수 있고 웨이퍼 상의 동일한 위치를 연속적으로 스캐닝할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전자 빔 도구가 복수의 빔을 사용하여 각각의 행을 복수회 연속적으로 스캐닝할 수 있는 경우, 이미지가 더 빈번하게 생성될 수 있다. 복수의 빔을 사용하여 모든 영역을 복수회 연속적으로 스캐닝한 후, 이미지 프로세싱 시스템(예를 들어, 도 2의 이미지 프로세싱 시스템(290))은 각각의 스캔 동안 생성된 스캔 데이터를 재조립하여 이미지를 재구성할 수 있다. 결과적으로, 이러한 실시예를 사용하는 전자 빔 도구는 급속-충전 또는 방전 디바이스 구조에서 시간 의존적 결함을 더 잘 검출할 수 있다.
도 9a가 3x3 빔 구성을 도시하지만, 검사 동안 다른 빔 구성이 사용될 수 있다는 것이 이해된다.
도 9b는 본 개시의 실시예에 따른, 다중-빔 인터레이싱된 스캐닝 패턴(900B)을 도시한다. 1차 빔렛(예를 들어, 도 2의 빔렛(214, 216 및 218))은 연속 스캔 모드에서 인터레이싱된 스캐닝 패턴을 사용하여 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 스캐닝하도록 구성될 수 있다. 도 9b에 도시된 바와 같이, e-빔 도구는 프로브 스팟(910A, 910B, 910C 및 910D)이 스캔 라인 1 내지 20을 따라 이동하도록 1차 빔렛을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로브 스팟(910A 및 910B)은 스캔 라인 1 내지 18을 따라 이동할 수 있고, 프로브 스팟(910C 및 910D)은 스캔 라인 3 내지 20을 따라 이동할 수 있다. 이러한 스캔 라인은 실질적으로 서로 평행하다. 이러한 구성에서, 프로브 스팟(910A 내지 910D)은 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 스테이지(280))의 속도에 따라 상이한 스캔 라인 중에서 연속적으로 그리고 동시에 이동할 수 있다. 웨이퍼의 임의의 주어진 영역에 대한 각각의 빔 스캔 사이의 시간이 조정될 수 있도록 전동 스테이지의 속도가 조정될 수 있다는 것이 이해된다.
도 9b의 우측은 절대 기준 프레임에 대한 프로브 스팟의 예시적인 이동 궤적을 도시한다. 궤적은 4 단계로 나눌 수 있다. 단계 1에서, 프로브 스팟은 웨이퍼의 이동을 따르고 제1 방향을 따라 스캐닝한다. 단계 2에서, 프로브 스팟은 제2 스캔 라인의 시작점에 도달하기 위해 웨이퍼의 이동 방향에 대해 이동한다. 단계 3에서, 프로브 스팟은 웨이퍼의 이동을 따르며 제2 방향을 따라 스캐닝한다. 단계 4에서, 프로브 스팟은 제3 스캔 라인의 시작점에 도달하기 위해 웨이퍼의 이동 방향에 대해 이동한다. 인터레이싱된 스캐닝 동안 4 단계가 반복된다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼의 임의의 영역은 프로브 스팟(910A, 910B, 910C 및 910D) 중 임의의 하나에 의해 복수회 스캐닝될 수 있다. 다중-빔 장치를 사용하는 연속 스캐닝에 대한 더 많은 정보를 위해, 미국 특허 출원 62/850,461호의 도 11을 참조한다.
도 9b가 2x2 매트릭스로 배열된 4개의 프로브 스팟(910A 내지 910D)을 갖는 1차 빔렛의 구성을 도시하지만, 본원에 개시된 원리는 3×2, 4×4, 5×5, 3×5, 8×5, 20×20 또는 임의의 크기의 매트릭스 구성으로 배열된 1차 빔렛과 같이 1차 빔렛의 임의의 개수 및 구성에 적용될 수 있음이 이해된다.
도 10은 본 개시의 실시예에 따른, 웨이퍼(1001) 상의 빔 전류를 도시한다. 웨이퍼(1001) 상의 일부 재료는 영역의 결함을 검출하기 위해 웨이퍼(1001)의 적어도 하나의 영역을 사전-스캐닝하기 위해 다중-빔 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))를 필요로 할 수 있다. 웨이퍼(1001) 상의 재료에 따라, 전자 빔 도구는 1차 전자 빔(예를 들어, 1차 전자 빔(210))의 각 빔렛의 전류를 조정할 수 있다. 각각의 빔 전류는 예를 들어, 무엇보다도 빔의 초점 깊이를 조정함으로써 직접적으로 또는 간접적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 빔렛(1002 및 1004)은 웨이퍼(1001)의 적어도 하나의 영역을 사전-스캐닝하기 위한 고-전류 빔으로 구성될 수 있는 반면, 빔렛(1003, 1005 및 1006)은 웨이퍼(1001)의 동일한 영역을 검사하기 위한 저-전류 빔으로 구성될 수 있다. 웨이퍼(1001)를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 웨이퍼 스테이지(280))는 각각의 빔렛(1002 내지 1006)이 웨이퍼(1001)의 하나 이상의 공통 영역을 연속적으로 스캐닝할 수 있도록 검사 동안 방향(1020)으로 연속적으로 이동할 수 있다. 제어기는 웨이퍼의 임의의 주어진 영역의 각각의 빔 스캔을 위한 시간이 조정될 수 있도록 검사 동안 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지의 속도를 조정하는 회로를 포함할 수 있다.
유리하게는, 전자 빔 도구는 각각의 빔렛에 대응하는 전압 콘트라스트 이미지를 비교함으로써 웨이퍼(1001)의 하나 이상의 영역에서 결함을 식별할 수 있다. 예가 5개의 빔렛이 사용될 수 있음을 예시하고 있지만, 5개보다 많거나 적은 빔렛이 사용될 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 단일 빔렛이 표면 영역의 복수의 이미지를 취할 수 있음이 이해된다.
도 11은 본 개시의 실시예에 따른, 웨이퍼 검사의 예시적인 방법(1100)을 나타내는 흐름도를 도시한다. 방법(1100)은 EBI 시스템(예를 들어, 도 1의 EBI 시스템(100))에 의해 수행될 수 있다. EBI 시스템은 방법(1500)의 하나 이상의 단계를 수행하는 전자 빔 도구(예를 들어, 도 2의 다중-빔 전자 빔 도구(40))를 포함할 수 있다.
단계 1101에서, 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(50))를 포함하는 EBI 시스템은 전동 스테이지를 제1 위치에 위치시키기 전에, 고-전류 빔(예를 들어, 도 10의 고-전류 빔렛(1002))이 제1 시간 이전의 사전-스캔 시간(예를 들어, 도 5의 사전-스캔 스테이지(501))에서 웨이퍼의 제1 표면 영역을 충전할 수 있도록 웨이퍼를 산전-스캔 위치로 연속적으로 이동시킴으로써 웨이퍼를 위치시키기 위해 웨이퍼(예를 들어, 도 2의 웨이퍼(230))를 유지하는 전동 스테이지(예를 들어, 도 2의 전동 스테이지(280))의 속도를 조정하는 회로를 포함할 수 있다. 디바이스 항복이 발생할 때까지 충전이 발생할 수 있다. 웨이퍼를 충전한 후, EBI 시스템은 제1 표면 영역의 이미지를 생성할 수 있다. 일부 실시예에서, EBI 시스템은 충전이 진행되는 동안 전압 콘트라스트 이미지를 샘플링하고 생성할 수 있어, 충전 동안 천이 전압 콘트라스트 변화가 획득될 수 있다. 스테이지가 사전-스캔 위치에 있을 때 빔이 랜딩하는 웨이퍼의 제1 표면 영역을 빔이 충전할 수 있도록 사전-스캔 위치에 웨이퍼를 위치시키는 것은 스테이지의 중지를 포함하거나 포함하지 않을 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속 스캔 모드에서, 빔이 제1 표면 영역과 정렬되도록 스테이지가 위치될 때, 스테이지가 웨이퍼를 연속적으로 이동시킴에 따라 스테이지는 단지 순간적으로만 그렇게 위치될 수 있다.
단계 1103에서, EBI 시스템은 웨이퍼를 제1 위치로 연속적으로 이동시키기 위해 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지의 속도를 조정할 수 있거나, 복수의 빔 중 제1 빔(예를 들어, 도 9a의 빔렛(902a); 도 10의 저-전류 빔렛(1005))이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역(예를 들어, 도 9a의 영역(913))을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지(예를 들어, 도 5의 이미지(530))를 생성할 수 있도록 연속 스캔 이외의 모드 동안 제1 위치에 전동 스테이지를 위치시킬 수 있다. EBI 시스템은 검출기(예를 들어, 도 2의 검출 디바이스(244))로부터 획득된 검출 데이터에 기초하여 생성된 이미지의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다. 연속 스캔 이외의 모드의 예는 스텝 및 스캔 모드이며, 여기서 전동 스테이지는 웨이퍼를 제1 위치에 위치시킨 다음, 웨이퍼가 제1 위치에 있는 동안 해당 시야가 스캐닝된 후, 전동 스테이지가 웨이퍼를 제2 위치에 위치시킨 후, 웨이퍼가 제2 위치에 있는 동안 새로운 시야가 스캐닝된다.
단계 1105에서, EBI 시스템은 웨이퍼를 제2 위치로 연속적으로 이동시키기 위해 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지의 속도를 조정할 수 있거나, 복수의 빔 중 제2 빔(예를 들어, 도 9a의 빔렛(904a); 도 10의 저-전류 빔렛(1006))이 제2 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역(예를 들어, 도 9a의 영역(913))을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지(예를 들어, 도 5의 이미지(536))를 생성할 수 있도록 연속 스캔 이외의 모드 동안 전동 스테이지를 제2 위치에 위치시킬 수 있다. EBI 시스템은 검출기로부터 획득된 검출 데이터에 기초하여 생성된 이미지의 전압 콘트라스트 이미지를 구성할 수 있다.
단계 1107에서, EBI 시스템은 웨이퍼의 제1 표면 영역의 임의의 결함을 식별하기 위해 전압 콘트라스트 레벨 간의 차이를 검출하기 위해 제1 표면 영역의 각각의 전압 콘트라스트 이미지의 전압 콘트라스트 레벨을 전압 콘트라스트 이미지의 임의의 다른 전압 콘트라스트 레벨과 비교할 수 있다. 방법(1100)은 웨이퍼 상의 복수의 표면 영역 중 임의의 영역에 사용될 수 있다. 유리하게는, EBI 시스템은 빔렛 각각에 대응하는 전압 콘트라스트 이미지를 비교함으로써 웨이퍼의 하나 이상의 표면 영역에서 결함을 식별할 수 있다.
위에 언급한 단계 중 임의의 단계에서, 제어기는 웨이퍼의 임의의 주어진 영역에 대한 각각의 스캔에 대한 시간이 조정될 수 있도록 웨이퍼를 유지하는 전동 스테이지의 속도를 조정할 수 있다.
본 실시예는 이하의 항을 사용하여 추가로 설명될 수 있다.
1. 스테이지 상에 위치된 웨이퍼를 검사하기 위한 복수의 빔을 생성하기 위한 하전 입자 다중-빔 시스템으로서,
회로를 포함하는 제어기를 포함하고, 회로는:
복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키고;
복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키고;
결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하도록 구성된다.
2. 제1항의 시스템에 있어서, 웨이퍼는 복수의 표면 영역을 포함한다.
3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제1 이미지 및 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
4. 제3항의 시스템에 있어서, 제어기는 제1 이미지와 제2 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하는 회로를 포함한다.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제어기는 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 회로를 포함한다.
6. 제5항의 시스템에 있어서, 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 것은 스테이지의 속도를 조정하는 것을 포함한다.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서:
제어기에 통신 가능하게 커플링되고, 제1 표면 영역에 충돌하는 제1 빔 및 제2 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된 검출기를 추가로 포함한다.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서:
제어기는 회로를 포함하고, 회로는:
복수의 빔 중 제3 빔이 제3 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제3 위치에 위치시키고;
결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제3 이미지를 제1 이미지 또는 제2 이미지와 비교하도록 구성된다.
9. 제8항의 시스템에 있어서, 제어기는 각각의 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 회로를 포함한다.
10. 제9항의 시스템에 있어서, 각각의 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 것은 스테이지의 속도를 조정하는 것을 포함한다.
11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제3 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
12. 제11항의 시스템에 있어서, 제어기는 제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하도록 구성된 회로를 포함한다.
13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서:
검출기는 제1 표면 영역에 충돌하는 제1 빔, 제2 빔 및 제3 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된다.
14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제1 빔, 제2 빔 및 제3 빔은 저-전류 빔이다.
15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제1 빔은 제1 전류를 갖고 제2 빔 및 제3 빔은 제1 전류와 상이한 제2 전류를 갖는다.
16. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제1 빔 및 제2 빔은 제1 전류를 갖고 제3 빔은 제1 전류와 상이한 제2 전류를 갖는다.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제어기는 회로를 갖고, 회로는:
제1 위치에 스테이지를 위치시키기 전에, 고-전류 빔이 제1 시간 이전의 사전-스캔 시간에 제1 표면 영역을 충전시킬 수 있도록 스테이지를 사전-스캔 위치에 위치시키도록 구성된다.
18. 제17항의 시스템에 있어서, 디바이스 항복이 충전 동안 발생한다.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 결함은 누전(electrical leakage)과 연관된 전기적 결함을 포함한다.
20. 제11항 및 제12항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제어기는 검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지에 대응하는 제1 전압 콘트라스트 이미지, 제2 전압 콘트라스트 이미지 및 제3 전압 콘트라스트 이미지를 구축하도록 구성된 회로를 포함한다.
21. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서,
제어기는 회로를 포함하고, 회로는:
복수의 빔 중 제3 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제2 표면 영역을 스캐닝하여 제2 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키고;
복수의 빔 중 제4 빔이 제2 시간에 웨이퍼의 제2 표면 영역을 스캐닝하여 제2 표면 영역과 연관된 제4 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키고;
결함이 웨이퍼의 제2 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제3 이미지를 제4 이미지와 비교하도록 구성된다.
22. 제21항의 시스템에 있어서, 제3 이미지 및 제4 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
23. 제22항의 시스템에 있어서, 제어기는 제3 이미지와 제4 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이 검출하도록 구성된 회로를 포함한다.
24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서:
검출기는 제2 표면 영역에 충돌하는 제3 빔 및 제4 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된다.
25. 제24항의 시스템에 있어서, 제어기는 검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 제3 이미지 및 제4 이미지에 대응하는 제3 전압 콘트라스트 이미지 및 제4 전압 콘트라스트 이미지를 구축하도록 구성된 회로를 포함한다.
26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 제1 위치 및 제2 위치에서의 스테이지의 위치 설정은 스테이지의 연속적인 이동을 포함한다.
27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항의 시스템에 있어서, 복수의 빔 각각의 빔 전류는 검사 동안 일정하다.
28. 스테이지 상에 위치된 웨이퍼를 검사하기 위한 복수의 빔을 생성하기 위한 방법으로서:
복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키는 단계;
복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키는 단계;
결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 포함한다.
29. 제28항의 방법에 있어서, 웨이퍼는 복수의 표면 영역을 포함한다.
30. 제28항 내지 제29항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제1 이미지 및 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
31. 제30항의 방법에 있어서, 제1 이미지와 제2 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하는 단계를 포함한다.
32. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 단계를 포함한다.
33. 제32항의 방법에 있어서, 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 단계는 스테이지의 속도를 조정하는 단계를 포함한다.
34. 제28항 내지 제33항 중 어느 한 항의 방법에 있어서:
제어기에 통신 가능하게 커플링되고, 제1 표면 영역에 충돌하는 제1 빔 및 제2 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
35. 제28항 내지 제34항 중 어느 한 항의 방법에 있어서:
복수의 빔 중 제3 빔이 제3 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제3 위치에 위치시키는 단계; 및
결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제3 이미지를 제1 이미지 또는 제2 이미지와 비교하는 단계를 포함한다.
36. 제35항의 방법에 있어서, 각각의 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 단계를 포함한다.
37. 제36항의 방법에 있어서, 각각의 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 단계는 스테이지의 속도를 조정하는 단계를 포함한다.
38. 제35항 내지 제37항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제3 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
39. 제39항의 방법에 있어서, 제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하는 단계를 포함한다.
40. 제35항 내지 제39항 중 어느 한 항의 방법에 있어서:
검출기는 제1 표면 영역에 충돌하는 제1 빔, 제2 빔 및 제3 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된다.
41. 제35항 내지 제40항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제1 빔, 제2 빔 및 제3 빔은 저-전류 빔이다.
42. 제35항 내지 제41항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제1 빔은 제1 전류를 갖고 제2 빔 및 제3 빔은 제1 전류와 상이한 제2 전류를 갖는다.
43. 제35항 내지 제41항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제1 빔 및 제2 빔은 제1 전류를 갖고 제3 빔은 제1 전류와 상이한 제2 전류를 갖는다.
44. 제28항 내지 제43항 중 어느 한 항의 방법에 있어서:
제1 위치에 스테이지를 위치시키기 전에, 고-전류 빔이 제1 시간 이전의 사전-스캔 시간에 제1 표면 영역을 충전시킬 수 있도록 스테이지를 사전-스캔 위치에 위치시키는 단계를 포함한다.
45. 제44항의 방법에 있어서, 디바이스 항복이 충전 동안 발생한다.
46. 제28항 내지 제45항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 결함은 누전(electrical leakage)과 연관된 전기적 결함을 포함한다.
47. 제40항 내지 제43항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지에 대응하는 제1 전압 콘트라스트 이미지, 제2 전압 콘트라스트 이미지 및 제3 전압 콘트라스트 이미지를 구축하는 단계를 포함한다.
48. 제28항 내지 제34항 중 어느 한 항의 방법에 있어서:
복수의 빔 중 제3 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제2 표면 영역을 스캐닝하여 제2 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키는 단계;
복수의 빔 중 제4 빔이 제2 시간에 웨이퍼의 제2 표면 영역을 스캐닝하여 제2 표면 영역과 연관된 제4 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키는 단계; 및
결함이 웨이퍼의 제2 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제3 이미지를 제4 이미지와 비교하는 단계를 포함한다.
49. 제48항의 방법에 있어서, 제3 이미지 및 제4 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
50. 제49항의 방법에 있어서, 제3 이미지와 제4 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이 검출하는 단계를 포함한다.
51. 제48항 내지 제50항 중 어느 한 항의 방법에 있어서:
검출기는 제2 표면 영역에 충돌하는 제3 빔 및 제4 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된다.
52. 제51항의 방법에 있어서, 검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 제3 이미지 및 제4 이미지에 대응하는 제3 전압 콘트라스트 이미지 및 제4 전압 콘트라스트 이미지를 구축하는 단계를 포함한다.
53. 제28항 내지 제52항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 제1 위치 및 제2 위치에서의 스테이지의 위치 설정은 스테이지의 연속적인 이동을 포함한다.
54. 제28항 내지 제53항 중 어느 한 항의 방법에 있어서, 복수의 빔 각각의 빔 전류는 검사 동안 일정하다.
55. 컴퓨팅 디바이스로 하여금 스테이지 상에 위치된 웨이퍼를 검사하기 위한 복수의 빔을 생성하기 위한 방법을 수행하게 하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 본 방법은:
복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키는 단계;
복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키는 단계; 및
결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제1 이미지를 제2 이미지와 비교하는 단계를 포함한다.
56. 제55항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제1 이미지 및 제2 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
57. 제57항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
제1 이미지 및 제2 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하도록 추가로 수행하게 한다.
58. 제55항 내지 제57항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하도록 추가로 수행하게 한다.
59. 제58항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제1 시간과 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 것은 스테이지의 속도를 조정하는 것을 포함한다.
60. 제55항 내지 제59항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서:
제어기에 통신 가능하게 커플링되고, 제1 표면 영역에 충돌하는 제1 빔 및 제2 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된 검출기를 포함한다.
61. 제55항 내지 제60항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
복수의 빔 중 제3 빔이 제3 시간에 제1 표면 영역을 스캐닝하여 제1 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제3 위치에 위치시키고;
결함이 웨이퍼의 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제3 이미지를 제1 이미지 또는 제2 이미지와 비교하도록 추가로 수행하게 한다.
62. 제61항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
각각의 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하도록 추가로 수행하게 한다.
63. 제62항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 각각의 제1 시간, 제2 시간 및 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 것은 스테이지의 속도를 조정하는 것을 포함한다.
64. 제61항 내지 제63항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제3 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
65. 제61항 내지 제64항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하도록 추가로 수행하게 한다.
66. 제61항 내지 제65항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서:
검출기는 제1 표면 영역에 충돌하는 제1 빔, 제2 빔 및 제3 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된다.
67. 제61항 내지 제66항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제1 빔, 제2 빔 및 제3 빔은 저-전류 빔이다.
68. 제61항 내지 제67항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제1 빔은 제1 전류를 갖고 제2 빔 및 제3 빔은 제1 전류와 상이한 제2 전류를 갖는다.
69. 제61항 내지 제67항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제1 빔 및 제2 빔은 제1 전류를 갖고 제3 빔은 제1 전류와 상이한 제2 전류를 갖는다.
70. 제55항 내지 제69항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
제1 위치에 스테이지를 위치시키기 전에, 고-전류 빔이 제1 시간 이전의 사전-스캔 시간에 제1 표면 영역을 충전시킬 수 있도록 스테이지를 사전-스캔 위치에 위치시키도록 추가로 수행하게 한다.
71. 디바이스 항복이 충전 동안 발생한다.
72. 제55항 내지 제71항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 결함은 누전과 연관된 전기적 결함을 포함한다.
73. 제66항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 제1 이미지, 제2 이미지 및 제3 이미지에 대응하는 제1 전압 콘트라스트 이미지, 제2 전압 콘트라스트 이미지 및 제3 전압 콘트라스트 이미지를 구축하도록 추가로 수행하게 한다.
74. 제55항 내지 제60항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
복수의 빔 중 제3 빔이 제1 시간에 웨이퍼의 제2 표면 영역을 스캐닝하여 제2 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제1 위치에 위치시키고;
복수의 빔 중 제4 빔이 제2 시간에 웨이퍼의 제2 표면 영역을 스캐닝하여 제2 표면 영역과 연관된 제4 이미지를 생성할 수 있도록 스테이지를 제2 위치에 위치시키고;
결함이 웨이퍼의 제2 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 제3 이미지를 제4 이미지와 비교하도록 추가로 수행하게 한다.
75. 제74항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 제3 이미지 및 제4 이미지는 전압 콘트라스트 레벨을 나타낸다.
76. 제75항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
제3 이미지와 제4 이미지의 전압 콘트라스트 레벨 사이의 차이를 검출하도록 추가로 수행하게 한다.
77. 제74항 내지 제76항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서:
검출기는 제2 표면 영역에 충돌하는 제3 빔 및 제4 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된다.
78. 제77항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 세트는 컴퓨팅 디바이스로 하여금:
검출기에 의해 생성된 검출 데이터에 기초하여 제3 이미지 및 제4 이미지에 대응하는 제3 전압 콘트라스트 이미지 및 제4 전압 콘트라스트 이미지를 구축하도록 추가로 수행하게 한다.
79. 제55항 내지 제78항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 스테이지를 제1 위치 및 제2 위치에 위치시키는 것은 스테이지의 연속적인 이동을 포함한다.
80. 제55항 내지 제80항 중 어느 한 항의 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 있어서, 복수의 빔 각각의 빔 전류는 검사 동안 일정하다.
81. 웨이퍼를 검사하는 방법으로서,
웨이퍼를 유지하는 스테이지의 속도를 조정함으로써 웨이퍼 상의 픽셀의 각각의 스캔 사이의 시간을 조정하는 단계; 및
복수의 빔을 사용하여 픽셀을 스캐닝하는 단계를 포함하고, 각각의 스캔은 픽셀을 스캐닝하는 복수의 빔 중 상이한 빔에 의해 상이한 시간에 이루어진다.
82. 제81항의 방법에 있어서,
복수의 빔 중 어느 빔의 빔 전류를 조정하는 단계를 추가로 포함하고, 픽셀을 스캐닝하는 단계는 복수의 빔 전류에서 픽셀을 스캐닝하는 단계를 포함한다.
83. 제82항의 방법에 있어서, 복수의 빔 각각의 빔 전류는 스캔 동안 일정하게 유지된다.
본 개시의 실시예에 따라 복수의 빔에 대해 스테이지를 위치시키고, 위치 지정의 타이밍을 정하고, 웨이퍼의 영역을 이미징하고, 전압 콘트라스트 이미지 사이의 차이를 결정하는 것과 같이, 상술한 웨이퍼 검사를 제어하기 위한 제어기(예를 들어, 도 1의 제어기(50))의 프로세서에 대한 명령을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공될 수 있다. 예를 들어, 검사될 웨이퍼 상의 재료에 기초하여, 제어기는 빔렛의 전류 또는 전동 스테이지의 속도를 조정하는 회로를 사용할 수 있다. 비일시적 매체의 일반적인 형태는 예를 들어, 플로피 디스크, 플렉서블 디스크, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브, 자기 테이프 또는 임의의 다른 자기 데이터 저장 매체, 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM: Compact Disc Read Only Memory), 임의의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀(hole) 패턴을 갖는 임의의 물리적 매체, 랜덤 액세스 메모리(RAM: Random Access Memory), 프로그래머블 판독 전용 메모리(PROM: Programmable Read Only Memory), 소거 가능 프로그래머블 판독 전용 메모리(EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory), 플래시-EPROM 또는 임의의 다른 플래시 메모리, 비휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM: Non-Volatile Random Access Memory), 캐시, 레지스터, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 동일한 것의 네트워크화된 버전을 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "또는"이라는 용어는 실행 불가능한 경우를 제외하고 모든 가능한 조합을 포함한다. 예를 들어, 구성 요소가 A 또는 B를 포함할 수 있다고 언급된 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행 불가능하지 않다면, 구성 요소는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 포함할 수 있다. 두 번째 예로서, 구성 요소가 A, B 또는 C를 포함할 수 있다고 언급된 경우, 달리 구체적으로 언급되거나 실행 불가능하지 않다면, 구성 요소는 A, 또는 B, 또는 C, 또는 A 및 B, 또는 A 및 C, 또는 B 및 C, 또는 A 및 B 및 C를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예는 상술되고 첨부 도면에 예시된 정확한 구성에 한정되지 않으며, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 본 개시가 다양한 실시예와 관련하여 설명되었으며, 본 발명의 다른 실시예가 본원에 개시된 본 발명의 명세서 및 실시를 고려함으로써 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 명세서 및 예는 단지 예시적인 것으로 고려되며, 본 발명의 진정한 범위 및 사상은 이하의 청구항에 의해 나타내어지는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 스테이지 상에 위치된 웨이퍼를 검사하기 위한 복수의 빔을 생성하기 위한 하전 입자 다중-빔 시스템으로서,
    회로를 포함하는 제어기를 포함하고, 상기 회로는:
    상기 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 상기 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 상기 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 상기 스테이지를 제1 위치에 위치시키고;
    상기 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 상기 제1 표면 영역을 스캐닝하여 상기 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 상기 스테이지를 제2 위치에 위치시키고;
    결함이 상기 웨이퍼의 상기 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 상기 제1 이미지를 상기 제2 이미지와 비교하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 복수의 표면 영역을 포함하는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지는 전압 콘트라스트(contrast) 레벨들을 나타내는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지의 상기 전압 콘트라스트 레벨들 사이의 차이들을 검출하는 회로를 포함하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 회로를 포함하는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 시간과 상기 제2 시간 사이의 상기 시간 간격을 조정하는 것은 상기 스테이지의 속도를 조정하는 것을 포함하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기에 통신 가능하게 커플링되고, 상기 제1 표면 영역에 충돌하는 상기 제1 빔 및 상기 제2 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성된 검출기를 더 포함하는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 회로를 포함하고, 상기 회로는:
    상기 복수의 빔 중 제3 빔이 제3 시간에 상기 제1 표면 영역을 스캐닝하여 상기 제1 표면 영역과 연관된 제3 이미지를 생성할 수 있도록 상기 스테이지를 제3 위치에 위치시키고;
    결함이 상기 웨이퍼의 상기 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 상기 제3 이미지를 상기 제1 이미지 또는 상기 제2 이미지와 비교하도록 구성되는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 각각의 상기 제1 시간, 상기 제2 시간 및 상기 제3 시간 사이의 시간 간격을 조정하는 회로를 포함하는, 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    각각의 상기 제1 시간, 상기 제2 시간 및 상기 제3 시간 사이의 상기 시간 간격을 조정하는 것은 상기 스테이지의 속도를 조정하는 것을 포함하는, 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제3 이미지는 전압 콘트라스트 레벨들을 나타내는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1 이미지, 상기 제2 이미지 및 상기 제3 이미지의 전압 콘트라스트 레벨들 사이의 차이들을 검출하도록 구성된 회로를 포함하는, 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 제1 표면 영역에 충돌하는 상기 제1 빔, 상기 제2 빔 및 제3 빔과 연관된 복수의 2차 하전 입자의 검출에 기초하여 검출 데이터를 생성하도록 구성되는, 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 빔, 상기 제2 빔 및 상기 제3 빔은 저-전류 빔들인, 시스템.
  15. 컴퓨팅 디바이스로 하여금 스테이지 상에 위치된 웨이퍼를 검사하기 위한 복수의 빔을 생성하기 위한 방법을 수행하게 하기 위해 상기 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들의 세트를 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체로서, 상기 방법은:
    상기 복수의 빔 중 제1 빔이 제1 시간에 상기 웨이퍼의 제1 표면 영역을 스캐닝하여 상기 제1 표면 영역과 연관된 제1 이미지를 생성할 수 있도록 상기 스테이지를 제1 위치에 위치시키는 단계;
    상기 복수의 빔 중 제2 빔이 제2 시간에 상기 제1 표면 영역을 스캐닝하여 상기 제1 표면 영역과 연관된 제2 이미지를 생성할 수 있도록 상기 스테이지를 제2 위치에 위치시키는 단계; 및
    결함이 상기 웨이퍼의 상기 제1 표면 영역에서 식별되는지 여부를 검출할 수 있도록 상기 제1 이미지를 상기 제2 이미지와 비교하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
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