KR20220150359A - 하전 입자 빔 검사 시 전하 축적 감소에 기초한 이미지 향상 - Google Patents

하전 입자 빔 검사 시 전하 축적 감소에 기초한 이미지 향상 Download PDF

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Abstract

하전 입자 빔 검사 시스템에서 검사 이미지를 향상시키는 개선된 방법 및 장치가 개시된다. 검사 이미지를 향상시키는 개선된 방법은 상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계, 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계, 및 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

하전 입자 빔 검사 시 전하 축적 감소에 기초한 이미지 향상
본 출원은 2020년 4월 3일에 출원된 미국 출원 63/005,074의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 이미지 향상 기술에 관한 것으로, 특히 하전 입자 빔 검사 시 웨이퍼 상의 전하 축적 감소에 기초한 검사 이미지 향상에 관한 것이다.
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. IC 구성요소들의 물리적 크기들이 계속해서 축소됨에 따라, 결함 검출의 정확성 및 수율이 더 중요해진다.
패턴/구조체 변위들 및 디자인들로부터의 치수 편차들이 나노미터 미만의 정밀도로 SEM 이미지에서 측정될 수 있다. 이 측정들은 제조된 IC의 결함을 식별하고 제조 공정을 제어하는 데 도움이 될 수 있다. 검사 동안 웨이퍼 상의 전하 축적이 SEM 이미지의 왜곡, 디포커스 및 비정상적인 그레이 레벨을 야기하여, SEM 이미지로부터 임계 치수 및 오버레이를 측정하고 결함을 검출함에 있어서 오차를 야기할 수 있다.
본 명세서에서 제공되는 실시예들은 입자 빔 검사 장치, 특히 하전 입자 빔을 사용한 검사 시스템을 개시한다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 검사 시스템에서 검사 이미지를 향상시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상이한 랜딩 에너지(landing energy)들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계, 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하(neutral charge) 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계, 및 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 이미지 향상 장치는 명령어들의 세트를 저장하는 메모리, 및 상기 장치가 상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계, 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계, 및 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 수행하게 하는 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다.
일부 실시예들에서, 이미지를 향상시키는 방법을 수행하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체가 제공된다. 상기 방법은 상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계, 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계, 및 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 검사 시스템에서의 최적 랜딩 에너지를 식별하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계 -왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지 및 제 1 기준 이미지(reference image)에서의 피처(feature)들의 위치들에 기초하여 제 1 테스트 이미지를 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계를 포함함- , 및 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계를 포함한다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 검사 시스템에서 검사 이미지를 향상시키는 방법이 제공된다. 상기 방법은 샘플의 제 1 테스트 이미지 및 제 2 테스트 이미지를 획득하는 단계 -제 1 테스트 이미지 및 제 2 테스트 이미지는 상이한 랜딩 에너지들에서 얻어짐- , 제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨 및 제 2 테스트 이미지에 대한 제 2 왜곡 레벨을 결정하는 단계, 샘플을 검사할 때 왜곡 레벨이 실질적으로 0일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계 -랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계는 제 1 왜곡 레벨, 제 2 왜곡 레벨, 및 상이한 랜딩 에너지들에 기초함- , 및 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들의 다른 장점들은 삽화 및 예시의 방식으로 본 발명의 소정 실시예들을 설명하는 첨부된 도면들과 함께 취해진 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 전자 빔 검사 시스템의 일부일 수 있는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3a는 기준 피처 위치들과 중성 전하 조건 하에 취해진 검사 이미지에서의 피처 위치들의 예시적인 비교이다.
도 3b는 기준 피처 위치들과 음전하 조건 하에 취해진 검사 이미지에서의 피처 위치들의 예시적인 비교이다.
도 3c는 기준 피처 위치들과 양전하 조건 하에 취해진 검사 이미지에서의 피처 위치들의 예시적인 비교이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 이미지 향상 장치의 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 샘플 상의 예시적인 테스트 구역이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 왜곡량(distortion amount)을 측정하는 예시적인 방법을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 중성 전하 조건에 대응하는 랜딩 에너지를 식별하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 멀티-빔 검사 시스템에서 이미지를 향상시키는 예시적인 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 개시된 실시예들과 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. 구조체에 결함이 있는 경우, 공정은 결함이 다시 발생할 가능성이 적도록 조정될 수 있다.
SEM 이미지로부터 측정되는 패턴들/구조체들의 임계 치수들은 제조된 IC들의 결함들을 식별하는 경우에 사용될 수 있다. 예를 들어, 측정된 임계 치수들로부터 결정되는 패턴들 간의 시프트들 또는 에지 배치 변동들이 결함들을 식별하고 제조 공정들을 제어하는 데 유용할 수 있다. 들어오는 일차 전자들과 나가는 이차 전자들 사이에 불균형이 존재하는 경우, 검사 동안 웨이퍼 상에 전하가 축적될 수 있다. 이러한 전하 축적은 SEM 이미지의 상당한 왜곡, 디포커스, 및 비정상적인 그레이 레벨을 야기하여, SEM 이미지로부터 임계 치수들을 측정함에 있어서 오차를 야기할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예들은 검사 동안 샘플 상의 전하의 균형을 맞추는 능력을 가능하게 하는 에너지 레벨을 식별하는 기술을 제공한다. 식별된 에너지 레벨에 기초하여 샘플을 검사하는 것이 더 정확한 SEM 이미지를 제공하는 데 도움이 될 수 있으며, 이에 따라 더 높은 정확성 및 효율로 샘플의 결함들을 검출할 수 있게 한다. 본 발명에서, 중성 에너지 레벨을 식별하고 식별된 중성 에너지 레벨에 기초하여 샘플을 검사하는 것은 자동화될 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(10), 로드-락 챔버(load-lock chamber: 20), 전자 빔 툴(40), 및 EFEM(equipment front end module: 30)을 포함한다. 전자 빔 툴(40)은 주 챔버(10) 내에 위치된다. 설명 및 도면들은 전자 빔에 관한 것이지만, 실시예들이 본 발명을 특정 하전 입자들로 제한하는 데 사용되지는 않는다는 것을 이해한다.
EFEM(30)은 제 1 로딩 포트(loading port: 30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)를 포함한다. EFEM(30)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제 1 로딩 포트(30a) 및 제 2 로딩 포트(30b)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 수용한다. EFEM(30) 내의 1 이상의 로봇 아암(robot arm)(도시되지 않음)이 로드-락 챔버(20)로 웨이퍼들을 이송한다.
로드-락 챔버(20)는 대기압 미만의 제 1 압력에 도달하도록 로드-락 챔버(20) 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(20)로부터 주 챔버(10)로 웨이퍼를 이송한다. 주 챔버(10)는 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(10) 내의 가스 분자들을 제거하는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(40)에 의해 검사를 거친다. 일부 실시예들에서, 전자 빔 툴(40)은 단일-빔 검사 툴을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 빔 툴(40)은 멀티-빔 검사 툴을 포함할 수 있다.
제어기(50)가 전자 빔 툴(40)에 전자적으로 연결될 수 있으며, 다른 구성요소들에도 전자적으로 연결될 수 있다. 제어기(50)는 하전 입자 빔 검사 시스템(100)의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수 있다. 또한, 제어기(50)는 다양한 신호 및 이미지 처리 기능들을 실행하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 제어기(50)는 도 1에서 주 챔버(10), 로드-락 챔버(20), 및 EFEM(30)을 포함하는 구조의 외부에 있는 것으로 도시되지만, 제어기(50)가 구조의 일부일 수 있다는 것을 이해한다.
본 발명은 전자 빔 검사 시스템을 하우징하는 주 챔버(10)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(40)을 나타내는 개략적인 다이어그램이다. 전자 빔 툴(40)[본 명세서에서 장치(40)라고도 함]은 전자 소스(101), 건 어퍼처(gun aperture: 103)를 갖는 건 어퍼처 플레이트(171), 사전-빔릿 형성 메카니즘(pre-beamlet forming mechanism: 172), 집광 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 일차 투영 광학 시스템(130), 샘플 스테이지(도 2에 도시되지 않음), 이차 이미징 시스템(150), 및 전자 검출 디바이스(140)를 포함한다. 일차 투영 광학 시스템(130)은 대물 렌즈(131)를 포함할 수 있다. 전자 검출 디바이스(140)는 복수의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)을 포함할 수 있다. 빔 분리기(160) 및 편향 스캐닝 유닛(132)이 일차 투영 광학 시스템(130) 내부에 배치될 수 있다. 적절하다면, 장치(40)의 다른 일반적으로 알려진 구성요소들이 추가/생략될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(171), 집광 렌즈(110), 소스 전환 유닛(120), 빔 분리기(160), 편향 스캐닝 유닛(132), 및 일차 투영 광학 시스템(130)은 장치(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다. 이차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)는 장치(40)의 이차 광축(150_1)과 정렬될 수 있다.
전자 소스(101)는 캐소드(cathode), 추출기 또는 애노드(anode)를 포함할 수 있으며, 일차 전자들이 캐소드로부터 방출되고, 추출 또는 가속되어 크로스오버(가상 또는 실제)(101s)를 형성하는 일차 전자 빔(102)을 형성할 수 있다. 일차 전자 빔(102)은 크로스오버(101s)로부터 방출되는 것으로 시각화될 수 있다.
소스 전환 유닛(120)은 이미지-형성 요소 어레이(도 2에 도시되지 않음), 수차 보상기 어레이(도시되지 않음), 빔-제한 어퍼처 어레이(beam-limit aperture array: 도시되지 않음), 및 사전-굽힘 마이크로-디플렉터 어레이(pre-bending micro-deflector array: 도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이는, 일차 전자 빔(102)의 복수의 빔릿들로 크로스오버(101s)의 복수의 평행 이미지들(가상 또는 실제)을 형성하기 위해 복수의 마이크로-디플렉터들 또는 마이크로-렌즈들을 포함할 수 있다. 도 2는 일 예시로서 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 나타내며, 소스 전환 유닛(120)은 여하한 수의 빔릿들을 처리할 수 있다는 것을 이해한다.
일부 실시예들에서, 소스 전환 유닛(120)에는 빔-제한 어퍼처 어레이 및 이미지-형성 요소 어레이(둘 모두 도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 빔-제한 어퍼처 어레이는 빔-제한 어퍼처들을 포함할 수 있다. 여하한 수의 어퍼처들이 적절하게 사용될 수 있다는 것을 이해한다. 빔-제한 어퍼처들은 일차 전자 빔(102)의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 크기들을 제한하도록 구성될 수 있다. 이미지-형성 요소 어레이는 일차 광축(100_1)을 향한 각도들을 변동시킴으로써 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하도록 구성되는 이미지-형성 디플렉터들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 일차 광축(100_1)으로부터 더 멀리 떨어진 디플렉터들이 빔릿들을 더 크게 편향할 수 있다. 또한, 이미지-형성 요소 어레이는 다수 층들(도시되지 않음)을 포함할 수 있고, 디플렉터들은 개별 층들에 제공될 수 있다. 디플렉터들은 서로 독립적으로 개별적으로 제어되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터는 샘플(1)의 표면 상에 형성되는 프로브 스폿들(예를 들어, 102_1S, 102_2S, 및 102_3S)의 피치를 조정하도록 제어될 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 바와 같이, 프로브 스폿들의 피치는 샘플(1)의 표면 상의 2 개의 바로 인접한 프로브 스폿들 사이의 거리로서 정의될 수 있다.
이미지-형성 요소 어레이의 중심에 위치된 디플렉터가 전자 빔 툴(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 중심 디플렉터는 빔릿(102_1)의 궤적을 직선으로 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중심 디플렉터는 생략될 수 있다. 하지만, 일부 실시예들에서, 일차 전자 소스(101)는 소스 전환 유닛(120)의 중심과 반드시 정렬되지는 않을 수 있다. 또한, 도 2는 빔릿(102_1)이 일차 광축(100_1) 상에 있는 장치(40)의 측면도를 나타내지만, 빔릿(102_1)은 상이한 측면에서 볼 때 일차 광축(100_1)을 벗어날 수 있다는 것을 이해한다. 즉, 일부 실시예들에서, 모든 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 오프-액시스(off-axis)일 수 있다. 오프-액시스 성분은 일차 광축(100_1)에 대해 오프셋될 수 있다.
편향된 빔릿들의 편향 각도들은 1 이상의 기준에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 오프-액시스 빔릿들을 일차 광축(100_1)으로부터 멀리 또는 반경방향 바깥쪽으로(도시되지 않음) 편향할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 오프-액시스 빔릿들을 일차 광축(100_1)을 향해 또는 반경방향 안쪽으로 편향하도록 구성될 수 있다. 빔릿들의 편향 각도들은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 샘플(1) 상에 수직으로 착지하도록 설정될 수 있다. 대물 렌즈(131)와 같은 렌즈들로 인한 이미지들의 축외 수차(off-axis aberration)는 렌즈들을 통과하는 빔릿들의 경로들을 조정함으로써 감소될 수 있다. 그러므로, 오프-액시스 빔릿들(102_2 및 102_3)의 편향 각도들은 프로브 스폿들(102_2S 및 102_3S)이 작은 수차들을 갖도록 설정될 수 있다. 빔릿들은 대물 렌즈(131)의 전방 초점을 통과하거나 이에 근접하도록 편향되어 오프-액시스 프로브 스폿들(102_2S 및 102_3S)의 수차들을 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 디플렉터들은 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)이 작은 수차들을 가지면서 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 샘플(1) 상에 수직으로 착지하게 하도록 설정될 수 있다.
집광 렌즈(110)는 일차 전자 빔(102)을 포커싱하도록 구성된다. 소스 전환 유닛(120)의 하류에 있는 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전류들은 집광 렌즈(110)의 포커싱 파워를 조정함으로써 또는 빔-제한 어퍼처 어레이 내의 대응하는 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 변화시킴으로써 변동될 수 있다. 전류들은 집광 렌즈(110)의 포커싱 파워 및 빔-제한 어퍼처들의 반경방향 크기들을 둘 다 변경함으로써 변화될 수 있다. 집광 렌즈(110)는 제 1 주 평면의 위치가 이동가능하도록 구성될 수 있는 조정가능한 집광 렌즈일 수 있다. 조정가능한 집광 렌즈는 자기적이도록 구성될 수 있고, 이는 오프-액시스 빔릿들(102_2 및 102_3)이 회전 각도들로 소스 전환 유닛(120)을 조명하게 할 수 있다. 회전 각도들은 조정가능한 집광 렌즈의 제 1 주 평면의 위치 및 포커싱 파워에 따라 변화할 수 있다. 따라서, 집광 렌즈(110)는 회전-방지 집광 렌즈일 수 있고, 이는 집광 렌즈(110)의 포커싱 파워가 변화되는 동안 회전 각도들을 변화되지 않게 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 집광 렌즈(110)는 조정가능한 회전-방지 집광 렌즈일 수 있고, 여기서 회전 각도들은 집광 렌즈(110)의 제 1 주 평면의 위치 및 포커싱 파워가 변동될 때 변화하지 않는다.
전자 빔 툴(40)은 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 소스(101)는 일차 전자들을 방출하고 일차 전자 빔(102)을 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)는 쿨롱 효과(Coulomb effect)를 감소시키기 위해 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 차단하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)이 쿨롱 효과를 더 감소시키기 위해 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 더 차단한다. 일차 전자 빔(102)은 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)을 통과한 후에 3 개의 일차 전자 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)(또는 여하한의 다른 수의 빔릿들)로 트리밍(trim)될 수 있다. 전자 소스(101), 건 어퍼처 플레이트(171), 사전-빔릿 형성 메카니즘(172), 및 집광 렌즈(110)는 전자 빔 툴(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다.
사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 쿨롱 어퍼처 어레이를 포함할 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)의, 본 명세서에서 온-액시스(on-axis) 어퍼처라고도 하는 중심 어퍼처 및 소스 전환 유닛(120)의 중심 디플렉터가 전자 빔 툴(40)의 일차 광축(100_1)과 정렬될 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)에는 복수의 사전-트리밍 어퍼처들(예를 들어, 쿨롱 어퍼처 어레이)이 제공될 수 있다. 도 2에서, 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)은 일차 전자 빔(102)이 3 개의 사전-트리밍 어퍼처들을 통과할 때 생성되고, 일차 전자 빔(102)의 나머지 부분의 대부분은 차단된다. 즉, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 3 개의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 형성하지 않는 일차 전자 빔(102)으로부터의 전자들의 대부분 또는 대다수를 트리밍할 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 일차 전자 빔(102)이 소스 전환 유닛(120)에 들어가기 전에 궁극적으로 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성하는 데 사용되지 않을 전자들을 차단할 수 있다. 일부 실시예들에서, 건 어퍼처 플레이트(171)가 초기 스테이지에서 전자들을 차단하도록 전자 소스(101)에 근접하여 제공될 수 있는 한편, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)이 또한 복수의 빔릿들 주위에서 전자들을 더 차단하도록 제공될 수 있다. 도 2는 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)의 3 개의 어퍼처들을 보여주지만, 적절하다면 여하한 수의 어퍼처들이 존재할 수 있다는 것을 이해한다.
일부 실시예들에서, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)은 집광 렌즈(110) 아래에 배치될 수 있다. 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)을 전자 소스(101)에 더 가깝게 배치하는 것이 쿨롱 효과를 더 효과적으로 감소시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 사전-빔릿 형성 메카니즘(172)이 여전히 제조가능하면서 소스(101)에 충분히 가깝게 위치될 수 있는 경우에, 건 어퍼처 플레이트(171)가 생략될 수 있다.
대물 렌즈(131)는 검사를 위해 샘플(1) 상에 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 포커싱하도록 구성될 수 있고, 샘플(1)의 표면 상에 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 형성할 수 있다. 건 어퍼처 플레이트(171)는 쿨롱 상호작용 효과들을 감소시키기 위해 사용되지 않는 일차 전자 빔(102)의 주변 전자들을 차단할 수 있다. 쿨롱 상호작용 효과들은 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S) 각각의 크기를 확대하고, 이에 따라 검사 분해능을 악화시킬 수 있다.
빔 분리기(160)는 다이폴 자기장(magnetic dipole field: B1) 및 다이폴 정전기장(electrostatic dipole field: E1)(둘 다 도 2에 도시되지 않음)을 발생시키는 정전 디플렉터를 포함하는 빈 필터(Wien filter) 타입의 빔 분리기일 수 있다. 이들이 적용되는 경우, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 전자에 다이폴 정전기장(E1)에 의해 가해진 힘은 다이폴 자기장(B1)에 의해 전자에 가해진 힘과 크기가 같고, 방향은 반대이다. 그러므로, 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)이 0(zero) 편향 각도들로 직선으로 빔 분리기(160)를 통과할 수 있다.
편향 스캐닝 유닛(132)은 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)을 편향하여 샘플(1)의 표면의 섹션 내의 3 개의 작은 스캔 영역들에 걸쳐 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)을 스캐닝할 수 있다. 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에서의 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 입사에 응답하여, 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)이 샘플(1)로부터 방출될 수 있다. 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se) 각각은 이차 전자들(에너지 ≤ 50 eV) 및 후방산란된 전자들[빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3)의 랜딩 에너지와 50 eV 사이의 에너지]을 포함하는 에너지들의 분포를 갖는 전자들을 포함할 수 있다. 빔 분리기(160)는 이차 이미징 시스템(150)을 향해 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 지향할 수 있다. 이차 이미징 시스템(150)은 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 전자 검출 디바이스(140)의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3) 상에 포커싱할 수 있다. 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)은 대응하는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)을 검출하고, 샘플(1)의 대응하는 스캔 영역들의 이미지들을 구성하는 데 사용되는 대응하는 신호들을 생성할 수 있다.
도 2에서, 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S, 및 102_3S)에 의해 각각 생성되는 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 102_3se)은 일차 광축(100_1)을 따라 전자 소스(101)를 향해 위로 이동하고, 연속하여 대물 렌즈(131) 및 편향 스캐닝 유닛(132)을 통과한다. 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se 및 102_3se)은 (빈 필터와 같은) 빔 분리기(160)에 의해 전향되어 이차 광축(150_1)을 따라 이차 이미징 시스템(150)에 진입한다. 이차 이미징 시스템(150)은 3 개의 검출 요소들(140_1, 140_2, 및 140_3)을 포함하는 전자 검출 디바이스(140) 상에 3 개의 이차 전자 빔들(102_1se 내지 102_3se)을 포커싱한다. 그러므로, 전자 검출 디바이스(140)는 3 개의 프로브 스폿들(102_1S, 102_2S 및 102_3S)에 의해 각각 스캐닝된 3 개의 스캔 구역들의 이미지들을 동시에 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전자 검출 디바이스(140) 및 이차 이미징 시스템(150)은 하나의 검출 유닛(도시되지 않음)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈(131), 편향 스캐닝 유닛(132), 빔 분리기(160), 이차 이미징 시스템(150) 및 전자 검출 디바이스(140)와 같은(이에 제한되지는 않음) 이차 전자 빔들의 경로들 상의 전자 광학기 요소들은 하나의 검출 시스템을 형성할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기[예를 들어, 도 1의 제어기(50)]는 이미지 획득기(image acquirer: 도시되지 않음) 및 저장소(도시되지 않음)를 포함하는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 1 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득기는 컴퓨터, 서버, 메인프레임 호스트, 단말기, 개인용 컴퓨터, 여하한 종류의 모바일 컴퓨팅 디바이스 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이미지 획득기는 특히 전기 전도체, 광섬유 케이블, 휴대용 저장 매체, IR, 블루투스, 인터넷, 무선 네트워크, 무선 라디오, 또는 이들의 조합과 같은 매체를 통해 장치(40)의 전자 검출 디바이스(140)에 통신 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(140)로부터 신호를 수신할 수 있고, 이미지를 구성할 수 있다. 이에 따라, 이미지 획득기는 샘플(1)의 이미지들을 획득할 수 있다. 또한, 이미지 획득기는 윤곽들의 생성, 획득된 이미지에 표시자 중첩 등과 같은 다양한 후-처리 기능들을 수행할 수 있다. 이미지 획득기는 획득된 이미지들의 밝기 및 콘트라스트 등의 조정들을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 저장소는 하드 디스크, 플래시 드라이브, 클라우드 저장소, RAM(random access memory), 다른 타입들의 컴퓨터 판독가능한 메모리 등과 같은 저장 매체일 수 있다. 저장소는 이미지 획득기와 커플링될 수 있고, 원본 이미지들로서 스캐닝된 원시 이미지 데이터, 및 후-처리된 이미지들을 저장하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미지 획득기는 전자 검출 디바이스(140)로부터 수신된 1 이상의 이미징 신호에 기초하여 샘플의 1 이상의 이미지를 획득할 수 있다. 이미징 신호는 하전 입자 이미징을 수행하기 위한 스캐닝 동작에 대응할 수 있다. 획득된 이미지는 복수의 이미징 영역들을 포함하는 단일 이미지일 수 있으며, 다수 이미지들을 수반할 수 있다. 단일 이미지는 저장소에 저장될 수 있다. 단일 이미지는 복수의 구역들로 분할될 수 있는 원본 이미지일 수 있다. 구역들 각각은 샘플(1)의 피처를 포함하는 하나의 이미징 영역을 포함할 수 있다. 획득된 이미지들은 시간 시퀀스에 걸쳐 여러 번 샘플링되는 샘플(1)의 단일 이미징 영역의 다수 이미지들을 포함할 수 있거나, 샘플(1)의 상이한 이미징 영역들의 다수 이미지들을 포함할 수 있다. 다수 이미지들은 저장소에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(50)는 샘플(1)의 동일한 위치의 다수 이미지들로 이미지 처리 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기는 검출된 이차 전자들의 분포를 얻기 위해 측정 회로들(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기들)을 포함할 수 있다. 검출 시간 윈도우 동안 수집되는 전자 분포 데이터는, 웨이퍼 표면 상에 입사하는 일차 빔릿들(102_1, 102_2, 및 102_3) 각각의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검사 중인 웨이퍼 구조체들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 샘플(1)의 내부 또는 외부 구조체들의 다양한 피처들을 드러내기 위해 사용될 수 있고, 이에 의해 웨이퍼 내에 존재할 수 있는 여하한의 결함들을 드러내기 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기는 검사 동안 샘플(1)을 이동시키도록 전동 스테이지(motorized stage: 도시되지 않음)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 전동 스테이지가 일정한 속도로 계속해서 한 방향으로 샘플(1)을 이동시킬 수 있게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어기는 전동 스테이지가 스캐닝 프로세스의 단계들에 따라 시간에 걸쳐 샘플(1)의 이동 속도를 변화시킬 수 있게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 이차 전자 빔들(102_1se, 102_2se, 및 102_3se)의 이미지들에 기초하여 일차 투영 광학 시스템(130) 또는 이차 이미징 시스템(150)의 구성을 조정할 수 있다.
도 2는 전자 빔 툴(40)이 3 개의 일차 전자 빔들을 사용하는 것을 나타내지만, 전자 빔 툴(40)은 2 이상의 일차 전자 빔들을 사용할 수 있다는 것을 이해한다. 본 발명은 장치(40)에서 사용되는 일차 전자 빔들의 수를 제한하지 않는다.
이제 도 3a를 참조하며, 이는 기준 피처 위치들과 중성 전하 조건 하에 취해진 검사 이미지에서의 피처 위치들의 예시적인 비교이다. 본 발명에서, 중성 전하 조건은 샘플 상에 입사하는 일차 전자들이 샘플로부터 방출되는 이차 전자들과 균형을 이루고, 이에 따라 샘플 상에 전하가 축적되지 않는 검사 동안의 샘플 상태를 지칭할 수 있다. 피처는 샘플 상에 형성되는 패턴 또는 구조체를 지칭할 수 있다. 도 3a에서, 제 1 검사 이미지(300)가 하전 입자 빔 검사 시스템[예를 들어, 도 1의 전자 빔 검사 시스템(100)]에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 검사 이미지(300)는 전자 검출 요소(140)로부터의 전자 검출 신호에 기초하여 생성되는 전자 빔 이미지일 수 있다. 제 1 검사 이미지(300)는 다수 피처들을 포함하는 샘플의 검사 이미지일 수 있다. 도 3a에서, 제 1 검사 이미지(300) 상의 피처들의 위치들(301)이 원들로 표시된다. 피처들의 패턴들은 단순함을 위해 도 3a의 제 1 검사 이미지(300)에 표시되지 않음을 이해할 것이다.
또한, 도 3a는 검사 이미지(300)에서 중첩되는 피처들의 기준 위치들(302)(예를 들어, 정사각형들로 표시됨)을 나타낸다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 샘플 상의 피처들의 기준 위치들(302)은 샘플에 대응하는 기준 이미지로부터 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 이미지는 샘플의 실측 이미지(ground truth image)일 수 있다. 실측 이미지는 대응하는 패턴을 포함하는 웨이퍼 또는 다이의 원시 이미지를 포함할 수 있거나, 특히 대응하는 패턴을 포함하는 웨이퍼 또는 다이로부터 측정된 실측 웨이퍼 맵을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 이미지는 GDS(Graphic Database System) 포맷, GDSⅡ(Graphic Database System Ⅱ) 포맷, OASIS(Open Artwork System Interchange Standard) 포맷, CIF(Caltech Intermediate Format) 등과 같은 대응하는 샘플의 웨이퍼 디자인 레이아웃을 포함할 수 있다. 웨이퍼 디자인 레이아웃은 웨이퍼를 구성하기 위한 패턴 레이아웃에 기초할 수 있다. 일부 실시예들에서, 특히 기준 이미지는 평면 기하학적 형상들, 텍스트, 및 웨이퍼 디자인 레이아웃과 관련된 다른 정보를 나타내는 이진 파일 포맷으로 저장된 피처 정보를 포함할 수 있다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 샘플이 중성 전하 조건 하에서 검사되는 경우, 제 1 검사 이미지(300) 상의 피처들의 위치들(301)은 기준 이미지에서의 피처들의 기준 위치들(302)과 매칭한다.
하지만, 음전하 조건 또는 양전하 조건과 같은 전하 축적 조건 하에서 샘플을 검사하는 경우, 검사 이미지는 왜곡될 수 있다. 본 발명에서, 음전하 조건은 샘플 상에 입사하는 일차 전자들의 양이 샘플로부터 방출되는 이차 전자들의 양보다 많고, 이에 따라 샘플 상에 음전하가 축적되는 검사 동안의 샘플 상태를 지칭할 수 있다. 유사하게, 양전하 조건은 샘플 상에 입사하는 일차 전자들의 양이 샘플로부터 방출되는 이차 전자들의 양보다 적고, 이에 따라 샘플 상에 양전하가 축적되는 검사 동안의 샘플 상태를 지칭할 수 있다.
기준 피처 위치들과 음전하 조건 하에서의 검사 이미지의 피처 위치들의 예시적인 비교를 나타내는 도 3b에 나타낸 바와 같이, 음전하 조건 하에 취해진 제 2 검사 이미지(310)는 확대될 수 있다. 도 3b에서, 제 2 검사 이미지(310) 상의 피처들의 위치들(311) 중 두 위치들 사이의 거리(예를 들어, d1)가 대응하는 피처들의 두 기준 위치들(302) 사이의 기준 거리(예를 들어, d2)보다 크다. 기준 피처 위치들과 양전하 조건 하에서의 검사 이미지의 피처 위치들의 예시적인 비교를 나타내는 도 3c에 나타낸 바와 같이, 양전하 조건 하에 취해진 제 3 검사 이미지(320)는 축소될 수 있다. 도 3c에 나타낸 바와 같이, 제 3 검사 이미지(320) 상의 피처들의 위치들(321) 중 두 위치들 사이의 거리(예를 들어, d1)가 대응하는 피처들의 두 기준 위치들(302) 사이의 기준 거리(예를 들어, d2)보다 작다. 본 발명에서는 (예를 들어, 도 3b, 도 3c 및 도 6에 나타낸 바와 같이) 샘플 상의 전하 축적으로 인해 발생하는 왜곡의 타입으로서 이미지 확대 및 이미지 축소가 논의되지만, 디포커스, 패턴 형상 왜곡(예를 들어, 필로우-형상 또는 비대칭-사다리꼴 왜곡들) 등과 같은 상이한 타입의 왜곡이 전하 축적으로 인해 발생할 수도 있다는 것을 이해한다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명된 바와 같이, 샘플 상의 전하 축적은 샘플을 스캔하는 데 사용되는 전자 빔들을 굽힐 수 있고, 검사 이미지 상의 변위 또는 피처 위치의 상당한 왜곡을 유도할 수 있다. 이러한 왜곡은 검사 이미지로부터 임계 치수, 에지 변위 등을 검출함에 있어서 오차들을 초래할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 샘플 상의 전하의 균형을 맞추는 능력을 가능하게 하는 랜딩 에너지를 결정하여 더 정확한 SEM 이미지를 제공하기 위한 기술들을 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 이미지 향상 장치(400)의 블록 다이어그램이다. 다양한 실시예들에서, 이미지 향상 장치(400)는 하전 입자 빔 검사 시스템[예를 들어, 도 1의 전자 빔 검사 시스템(100)]의 일부일 수 있거나 이로부터 분리될 수 있다는 것을 이해한다. 일부 실시예들에서, 이미지 향상 장치(400)는 제어기(50)의 일부일 수 있고, 이미지 획득기, 측정 회로, 또는 저장소 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 향상 장치(400)는 이미지 처리 시스템을 포함할 수 있으며, 이미지 획득기, 저장소 등을 포함할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 이미지 향상 장치(400)는 테스트 이미지 획득기(410), 테스트 이미지 분석기(420), 검사 조건 제어기(430), 및 검사 이미지 획득기(450)를 포함할 수 있다.
테스트 이미지 획득기(410)는 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 테스트 이미지들을 수신하도록 구성된다. 테스트 이미지는 샘플의 구역에 대한 검사 이미지일 수 있다. 복수의 테스트 이미지들은 상이한 랜딩 에너지들에서 취해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 테스트 이미지들은 샘플의 상이한 테스트 구역들에 대해 취해질 수 있다. 예를 들어, 테스트하기 위해 다수 테스트 구역들이 선택될 수 있으며, 각각의 테스트 구역에 대해 대응하는 테스트 이미지가 취해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플의 상이한 테스트 구역들에 대한 복수의 테스트 이미지들은 예를 들어 멀티-빔 SEM을 통해 동시에 취해질 수 있다. 이 경우, 복수의 테스트 이미지들에 대한 테스트 구역들은 테스트하는 동안 하나의 테스트 구역이 다른 테스트 구역에 대한 전자 빔에 의해 영향을 받지 않도록 이격될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 복수의 테스트 이미지들은 샘플의 구역에 대해 순차적으로 취해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 이미지 획득기(410)는 전자 빔 툴(40)의 전자 검출 디바이스(140)로부터의 검출 신호에 기초하여 테스트 이미지를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 이미지 획득기(410)는 제어기(50)에 포함된 이미지 획득기의 일부일 수 있거나 이로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 이미지 획득기(410)는 제어기(50)에 포함된 이미지 획득기에 의해 생성되는 테스트 이미지를 얻을 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 이미지 획득기(410)는 테스트 이미지를 저장한 저장 디바이스 또는 시스템으로부터 테스트 이미지를 얻을 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 시간 및 리소스를 감소시키기 위해, 테스트 이미지는 샘플의 작은 부분에 대해 얻어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 샘플 상의 테스트 구역은 그 대응하는 테스트 이미지로부터 이미지 확대 또는 이미지 축소와 같은 이미지 왜곡이 측정되도록 선택될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 샘플(500) 상의 테스트 구역(501)의 일 예시를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 테스트 구역(501)은 그 안에 다수 피처들(502)을 포함할 수 있고, 테스트 구역(501)의 중심(503)이 또한 설명을 위해 표시되어 있다. 도 5는 규칙적으로 배치된 피처들(502)을 나타내지만, 테스트 구역(501)에 포함되는 피처들(502)은 규칙적으로 배치되지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 유사하게, 테스트 구역(501)에 포함되는 피처들(502)은 도 5가 동일한 형상을 갖는 피처들(502)을 나타내더라도 상이한 형상들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 구역(501)의 영역은 일차 전자 빔[예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 또는 102_3)]의 시야(field of view)에 대응할 수 있다. 테스트 구역(501)으로서 다수 피처들(502)을 갖는 구역을 선택하는 것은 피처 변위들에 기초하여 테스트 이미지의 이미지 왜곡(예를 들어, 이미지 확대 또는 이미지 축소)을 측정할 수 있게 하는 여러 방식들 중 하나이다. 일부 실시예들에서, 샘플은 테스트 구역이도록 디자인 또는 지정되고 다수 피처들(502)을 포함하는 영역을 포함할 수 있으며, 이는 그로부터 테스트 이미지의 왜곡 레벨을 결정하는 데 유리하다.
복수의 테스트 이미지들이 샘플(500)의 상이한 테스트 구역들에 대해 취해지는 경우, 복수의 테스트 이미지들에 대해 샘플(500)의 상이한 부분들 상의 복수의 테스트 구역들이 선택될 수 있다. 유사하게, 복수의 테스트 구역들 각각은 다수 피처들(예를 들어, 502)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 유사한 패턴들 또는 피처들을 갖는 복수의 테스트 구역들을 선택하는 것이 복수의 테스트 구역들에 대응하는 복수의 테스트 이미지들의 변위 측정들(예를 들어, 왜곡 레벨들)을 비교하는 데 유리할 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은 테스트 구역들이도록 디자인 또는 지정되고 서로 동일한 형상을 갖는 다수 피처들(502)을 포함하는 복수의 영역들을 포함할 수 있으며, 이는 그로부터 테스트 이미지들의 왜곡 레벨들을 비교하는 데 유리하다. 일부 실시예들에서, 복수의 영역들은 각각의 영역에서 동일한 상대 위치에 피처를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인접한 2 개의 테스트 구역들 사이의 거리는 테스트하는 동안 하나의 테스트 구역이 다른 테스트 구역에 대한 일차 전자 빔에 의해 영향을 받지 않도록 충분히 클 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 테스트 이미지 분석기(420)는 테스트 이미지(501)가 왜곡되었는지 여부를 결정하고 왜곡량을 측정하도록 구성된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 테스트 이미지 분석기(420)는 테스트 이미지들에 대응하는 기준 이미지들을 참조함으로써 테스트 이미지들을 분석할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 정보 파일(440)이 테스트 이미지들에 대응하는 기준 이미지들을 포함할 수 있다. 정보 파일(440)은 파일, 파일 세트, 데이터베이스, 데이터베이스 세트 등과 같은 정보를 저장하는 여하한의 수단일 수 있다. 정보 파일(440)은, 예를 들어 테스트 이미지들에 대한 테스트 구역들의 기준 이미지들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정보 파일(440)에 포함되는 기준 이미지는 대응하는 테스트 구역의 실측 이미지일 수 있다. 실측 이미지는 대응하는 패턴을 포함하는 웨이퍼 또는 다이의 원시 이미지를 포함할 수 있거나, 특히 대응하는 패턴을 포함하는 웨이퍼 또는 다이로부터 측정된 실측 웨이퍼 맵을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 정보 파일(440)에 포함되는 기준 이미지는 GDS(Graphic Database System) 포맷, GDSⅡ(Graphic Database System Ⅱ) 포맷, OASIS(Open Artwork System Interchange Standard) 포맷, CIF(Caltech Intermediate Format) 등으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 정보 파일(440)에 포함되는 기준 이미지는 대응하는 테스트 구역의 웨이퍼 디자인 레이아웃을 포함할 수 있다. 웨이퍼 디자인 레이아웃은 웨이퍼를 구성하기 위한 패턴 레이아웃에 기초할 수 있다. 웨이퍼 디자인 레이아웃은 포토리소그래피 마스크 또는 레티클로부터 웨이퍼로 피처들을 전사하는 데 사용되는 1 이상의 포토리소그래피 마스크 또는 레티클에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 특히 GDS 또는 OASIS의 기준 이미지는 평면 기하학적 형상들, 텍스트, 및 웨이퍼 디자인 레이아웃과 관련된 다른 정보를 나타내는 이진 파일 포맷으로 저장된 피처 정보를 포함할 수 있다.
예시 및 단순함을 위해, 테스트 이미지 분석기(420)의 작동들이 도 3a 내지 도 3c의 검사 이미지들(300, 310, 및 320)이 테스트 이미지들이라는 가정 하에 설명될 것이다. 도 3a를 참조하면, 위치들(301)은 제 1 테스트 이미지(300) 상의 피처 위치들이고, 기준 위치들(302)은 제 1 테스트 이미지(300)에 대응하는 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 피처 위치들인 것으로 가정한다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 제 1 테스트 이미지(300) 상의 피처들의 위치들(301)은 피처들의 대응하는 기준 위치들(302)과 매칭한다. 이 예시에서, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 1 테스트 이미지(300)가 왜곡되지 않은 것으로 결정할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 위치들(311)은 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치들이고, 기준 위치들(302)은 제 2 테스트 이미지(310)에 대응하는 제 2 기준 이미지 상의 대응하는 피처 위치들인 것으로 가정한다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처들의 위치들(311)은 피처들의 대응하는 기준 위치들(302)과 매칭하지 않고, 이에 따라 테스트 이미지 분석기(420)는 제 2 테스트 이미지(310)가 왜곡된 것으로 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 테스트 이미지(310) 및 제 2 기준 이미지 상의 피처 거리들의 비교에 기초하여, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 2 테스트 이미지(310)가 확대되었는지 또는 축소되었는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 2 테스트 이미지(310) 상의 두 피처 위치들(311) 사이의 제 1 거리(d1)를, 두 피처 위치들(311)에 대응하는 제 2 기준 이미지 상의 두 기준 피처 위치들(302) 사이의 제 2 거리(d2)와 비교할 수 있다. 이 예시에서, 제 1 거리(d1)가 제 2 거리(d2)보다 크므로, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 2 테스트 이미지(310)가 확대된 것으로 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치(311)와 피처에 대응하는 기준 피처 위치(302) 사이의 거리에 기초하여, 테스트 이미지 분석기(420)는 왜곡량을 결정할 수 있다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 왜곡량은 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치(311)의 중심과 대응하는 기준 피처 위치(302)의 중심 사이의 제 3 거리(d3)에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 절대 왜곡량은 도 3b에 나타낸 바와 같이 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치(311)에 따라 달라질 수 있기 때문에, 왜곡량으로서 제 2 테스트 이미지(310)의 기준 위치(예를 들어, 중심으로부터의 소정 거리)에서의 피처 위치(311)의 왜곡량(예를 들어, d3)이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처가 기준 위치에 존재하지 않는 경우, 왜곡량은 제 2 테스트 이미지(310)에서 피처 위치들(311)의 측정된 왜곡량들에 기초하여 추산될 수 있다. 이에 의해, 다수 테스트 이미지들의 왜곡량들 사이의 적당한 비교가 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 테스트 이미지(310)에 대한 왜곡량은 제 2 테스트 이미지(310) 내의 다수 피처들에 대한 변위량들[예를 들어, 제 3 거리(d3)]의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 이 예시에서, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 2 테스트 이미지(310)가 왜곡(예를 들어, 확대)되고 왜곡량이 제 3 거리(d3) 또는 제 2 테스트 이미지(310) 내의 피처들에 대한 변위량들의 평균에 대응하는 것으로 결정할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 위치들(321)은 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치들이고, 기준 위치들(302)은 제 3 테스트 이미지(320)에 대응하는 제 3 기준 이미지 상의 대응하는 피처 위치들인 것으로 가정한다. 도 3c에 나타낸 바와 같이, 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처들의 위치들(321)은 피처들의 대응하는 기준 위치들(302)과 매칭하지 않고, 이에 따라 테스트 이미지 분석기(420)는 제 3 테스트 이미지(320)가 왜곡된 것으로 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 3 테스트 이미지(320) 및 제 3 기준 이미지 상의 피처 거리들의 비교에 기초하여, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 3 테스트 이미지(320)가 확대되었는지 또는 축소되었는지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 3 테스트 이미지(320) 상의 두 피처 위치들(321) 사이의 제 1 거리(d1)를, 두 피처 위치들(321)에 대응하는 제 3 기준 이미지 상의 두 기준 피처 위치들(302) 사이의 제 2 거리(d2)와 비교할 수 있다. 이 예시에서, 제 1 거리(d1)가 제 2 거리(d2)보다 작으므로, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 3 테스트 이미지(320)가 축소된 것으로 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치(321)와 피처에 대응하는 기준 피처 위치(302) 사이의 거리에 기초하여, 테스트 이미지 분석기(420)는 왜곡량을 결정할 수 있다. 도 3c에 나타낸 바와 같이, 왜곡량은 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치(321)의 중심과 대응하는 기준 피처 위치(302)의 중심 사이의 제 3 거리(d3)에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 절대 왜곡량은 도 3c에 나타낸 바와 같이 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치(321)에 따라 달라질 수 있기 때문에, 왜곡량으로서 제 3 테스트 이미지(320)의 기준 위치(예를 들어, 중심으로부터의 소정 거리)에서의 피처 위치(321)의 왜곡량(예를 들어, d3)이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처가 기준 위치에 존재하지 않는 경우, 왜곡량은 제 3 테스트 이미지(320)에서 피처 위치들(321)의 측정된 왜곡량들에 기초하여 추산될 수 있다. 이에 의해, 다수 테스트 이미지들의 왜곡량들 사이의 적당한 비교가 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 3 테스트 이미지(320)에 대한 왜곡량은 제 3 테스트 이미지(320) 내의 다수 피처들에 대한 변위량들[예를 들어, 제 3 거리(d3)]의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 이 예시에서, 테스트 이미지 분석기(420)는 제 3 테스트 이미지(320)가 왜곡(예를 들어, 축소)되고 왜곡량이 제 3 거리(d3) 또는 제 3 테스트 이미지(320) 내의 피처들에 대한 변위량들의 평균에 대응하는 것으로 결정할 수 있다.
테스트 이미지(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c의 300, 310, 또는 320)의 왜곡 레벨을 결정하는 것은 테스트 이미지의 중심과 기준 이미지의 중심이 매칭하도록 테스트 이미지를 기준 이미지와 정렬하는 것에 의해 설명되었지만, 왜곡 레벨을 결정하기 위한 여하한의 방법이 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 왜곡 레벨을 측정하는 예시적인 방법을 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 왜곡량은 테스트 이미지(610) 상의 한 코너(예를 들어, 좌측 상단 코너)의 피처 위치(611)가 기준 이미지 상의 대응하는 피처 위치(302)와 매칭하도록 테스트 이미지(610)와 대응하는 기준 이미지를 정렬함으로써 분석 및 결정될 수 있다. 이 예시에서, 왜곡량은 또 다른 코너(예를 들어, 한 코너에 대각선으로 반대편 코너; 도 6의 우측 하단 코너)에 위치된 테스트 이미지(610) 상의 피처 위치(611)의 중심과 대응하는 기준 피처 위치(302)의 중심 사이의 제 3 거리(d3)에 기초하여 결정될 수 있다. 도 6은 음전하 조건 하에서 취해진 테스트 이미지(610)의 왜곡 레벨을 측정하는 예시적인 방법을 나타내지만, 양전하 조건 또는 중성 전하 조건 하에서 취해진 테스트 이미지의 왜곡 레벨을 측정하기 위해 동일한 방법이 적용될 수 있다는 것을 유의한다.
앞서 논의된 바와 같이, 테스트 이미지 분석기(420)는 테스트 이미지 획득기(410)에 의해 획득되는 복수의 테스트 이미지들을 분석하도록 구성된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 결정된 왜곡 경향(예를 들어, 확대 또는 축소) 및 왜곡량(예를 들어, 변위량)에 기초하여, 테스트 이미지 분석기(420)는 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지를 결정하도록 구성된다. 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 중성 전하 조건에 대응하는 랜딩 에너지를 식별하기 위한 예시적인 그래프(700)이다. 도 7에서, 랜딩 에너지는 예를 들어 테스트 동안 전자 빔들을 가속 또는 감속시키기 위해 일차 전자 빔들에 인가되는 전압(V)으로 표시된다. 전자가 일정한 전하 값을 갖기 때문에, 전자에 가해지는 전압은 전자가 샘플 상에 착지할 때 전자의 에너지의 표시일 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 테스트 결과들 T1 내지 T7이 그래프(700)에 도시되어 있다. 이 예시에서, 테스트 결과들 T1 내지 T7은 7 개의 테스트 이미지들[예를 들어, 도 3b 또는 도 3c의 테스트 이미지(310 또는 320)]로부터 테스트 이미지 분석기(420)에 의해 결정된 왜곡량들일 수 있다. 예를 들어, 제 1, 제 2, 제 3, 및 제 7 테스트 결과들(T1, T2, T3, 및 T7)은 테스트 결과들(T1, T2, T3, 및 T7)이 이미지 확대를 나타낸다는 점에서 도 3b의 제 2 테스트 이미지(310)와 유사한 4 개의 테스트 이미지들로부터 얻어질 수 있다. 유사하게, 제 4, 제 5, 및 제 6 테스트 결과들(T4, T5, 및 T6)은 테스트 결과들(T4, T5, 및 T6)이 이미지 축소를 나타낸다는 점에서 도 3c의 제 3 테스트 이미지(320)와 유사한 3 개의 테스트 이미지들로부터 얻어질 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 각각의 테스트 결과(T1 내지 T7)는 그 대응하는 랜딩 에너지 및 왜곡량에 따라 그래프(700)에 위치된다. 예를 들어, 제 1 테스트 결과(T1)는 300 V의 랜딩 에너지로 취해지는 테스트 이미지의 왜곡량을 나타낸다. 유사하게, 제 2 내지 제 7 테스트 결과들(T2 내지 T7)이 그래프(700)에 표시된다. 일부 실시예들에서, 테스트 결과들(T1 내지 T7)이 상이한 테스트 구역들에 대한 테스트 이미지들로부터 얻어지는 경우, 그래프(700) 상의 각 테스트 결과들(T1 내지 T7)에 대한 왜곡량들은 테스트 결과들(T1 내지 T7) 간의 공정한 비교를 위해 기준 위치에서의 정규화된 값들 또는 왜곡량들일 수 있다. 도 7은 7 개의 테스트 결과들을 나타내지만, 여하한 수의 테스트 결과들이 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
왜곡되지 않은 테스트 이미지[예를 들어, 도 3a의 제 1 테스트 이미지(300)]를 얻는 것은 가능하지 않을 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 테스트 이미지 분석기(420)는 테스트 결과들(예를 들어, T1 내지 T7)에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지(일명, 본 발명에서 중성 랜딩 에너지)를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 테스트 이미지 분석기(420)는 그래프(700) 상의 테스트 결과들(예를 들어, T1 내지 T7)의 곡선을 보간함으로써 중성 랜딩 에너지를 추산할 수 있다. 예를 들어, 테스트 결과들(T1 내지 T7)을 연결하는 보간 라인(L1)이 도 7에 나타낸 바와 같이 정의될 수 있으며, 보간 라인(L1)과 0(zero) 변위를 나타내는 수평 라인인 중성 전하 조건 라인(L2) 간의 교차 지점에서 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)가 얻어질 수 있다. 이 예시에서, 2 개의 랜딩 에너지들(E1 및 E2)이 샘플에 대한 중성 랜딩 에너지들로서 추산된다.
다시 도 4를 참조하면, 검사 조건 제어기(430)는 본 발명의 실시예들에 따른 테스트 이미지 분석기(420)의 결정에 따라 샘플을 검사하기 위한 검사 조건을 설정하도록 구성된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 검사 조건은 샘플을 검사하기 위한 일차 전자 빔의 랜딩 에너지를 포함할 수 있다. 중성 랜딩 에너지(예를 들어, E1 또는 E2)는 재료 또는 속성 특정적 파라미터일 수 있으므로, 샘플의 일부(예를 들어, 테스트 구역)로부터 결정되는 중성 랜딩 에너지가 전체 샘플을 검사하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 소정 재료를 갖는 샘플에 대해 결정되는 중성 랜딩 에너지는 동일한 재료를 갖는 또 다른 샘플을 검사하기 위해서도 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 조건 제어기(430)는 샘플을 검사하기 위한 랜딩 에너지를 테스트 이미지 분석기(420)에 의해 결정된 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)로 설정할 수 있으며, 이는 샘플 상의 전하 축적을 피할 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 랜딩 에너지를 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)로 설정하는 것은 예를 들어 검사 요건, 제한 등으로 인해 허용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 랜딩 에너지는 샘플이 더 높은 레벨의 에너지를 갖는 전자 빔 전류로부터 손상되기 시작할 수 있기 때문에 소정 레벨보다 크게 설정되지 않을 수 있다. 랜딩 에너지는 이차 전자 빔들이 더 낮은 레벨의 에너지로는 충분히 방출되지 않을 수 있기 때문에 소정 레벨보다 작게 설정되지 않을 수 있다. 또는, 랜딩 에너지는 원하는 분해능을 갖는 검사 이미지를 얻기 위해 소정 레벨보다 작게 설정되지 않을 수 있다. 그러므로, 일부 실시예들에서, 샘플을 검사하기 위한 랜딩 에너지는 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)에 가깝게 설정될 수 있다. 또한, 검사 조건 제어기(430)는 일차 전자 빔의 랜딩 에너지를 제어하는 것에 추가하여, 검사 동안 샘플 상의 충전을 억제하거나 보상하기 위해 검사 툴 캘리브레이션을 더 수행할 수 있다. 예를 들어, 샘플 상의 일차 빔 전류 도즈와 같은 다른 검사 조건들이 조정될 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 검사 이미지 획득기(450)는 샘플의 검사 이미지를 획득할 수 있다. 검사 이미지는 검사 조건 제어기(430)에 의해 설정되는 랜딩 에너지를 사용함으로써 획득될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 이미지 획득기(450)는 전자 빔 툴(40)의 전자 검출 디바이스(140)로부터의 검출 신호에 기초하여 샘플의 검사 이미지를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 이미지 획득기(450)는 제어기(50)에 포함된 이미지 획득기의 일부일 수 있거나 이로부터 분리될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 이미지 획득기(450)는 제어기(50)에 포함된 이미지 획득기에 의해 생성되는 검사 이미지를 얻을 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 이미지 획득기(450)는 검사 이미지를 저장한 저장 디바이스 또는 시스템으로부터 검사 이미지를 얻을 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 랜딩 에너지를 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)로 설정하는 것은 예를 들어 검사 요건, 제한 등으로 인해 허용되지 않을 수 있거나, 또는 추산된 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)가 정확하지 않을 수 있다. 그러므로, 검사 조건 제어기(430)에 의해 설정된 랜딩 에너지로의 검사 동안 샘플 상에 여전히 전하가 축적될 수 있고, 그로부터 취해진 검사 이미지는 여전히 왜곡을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이미지 향상 장치(400)는 도 4에 나타낸 바와 같이 이미지 보정기(460)를 더 포함할 수 있다. 이미지 보정기(460)는 전하 축적 효과들을 보상하기 위해 이미지 보정을 수행하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 보정기(460)는 샘플의 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지를 참조함으로써 검사 이미지를 보정할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정기(460)는 정보 파일(440)에 포함된 기준 이미지를 검사 이미지 획득기(450)에 의해 획득된 검사 이미지와 비교하고, 검사 이미지 상의 오차들을 보정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 이미지는 전체 샘플에 대한 이미지일 수 있다.
일부 다른 실시예들에서, 이미지 보정기(460)는 검사 이미지에 사전설정된 오프셋을 적용함으로써 검사 이미지를 보정할 수 있다. 사전설정된 오프셋은 다수 실험들로부터 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수 실험적 검사 이미지들은 검사 조건 제어기(430)에 의해 설정된 랜딩 에너지로 취해질 수 있고, 예를 들어 기준 이미지와의 비교에 의해 각각의 실험적 검사 이미지에 대한 오차량(예를 들어, 왜곡량 또는 변위량)이 결정될 수 있다. 오프셋은 다수 실험적 검사에 대한 오차량들의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 시간 및 리소스를 감소시키기 위해, 각각의 실험적 검사 이미지는 샘플의 작은 부분에 대해 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수 실험적 검사 이미지들은 테스트 이미지들과 유사하게 동시에 취해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트하기 위한 복수의 테스트 구역들이 또한 다수 실험적 검사 이미지들에 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 이미지 향상 장치(400)의 작동들은 자동화될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 예를 들어 테스트 이미지 분석 또는 실험적 검사 이미지 분석을 위한 이미지 처리 시간 및 리소스가 충분히 작은 경우, 샘플에 대한 중성 랜딩 에너지를 식별하고, 중성 랜딩 에너지에 기초하여 랜딩 에너지로 샘플을 검사하며, 그로부터 취해진 검사 이미지를 보정하는 것은 실시간으로 수행될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 멀티-빔 검사 시스템에서 이미지를 향상시키는 예시적인 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다. 설명을 위해, 이미지를 향상시키는 방법은 도 4의 이미지 향상 장치(400)를 참조하여 설명될 것이다.
단계 S810에서, 복수의 테스트 이미지들(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c의 300, 310, 또는 320)이 얻어질 수 있다. 단계 S810은, 예를 들어 특히 테스트 이미지 획득기(410)에 의해 수행될 수 있다. 테스트 이미지는 샘플의 구역에 대한 검사 이미지일 수 있다. 복수의 테스트 이미지들은 상이한 랜딩 에너지들에서 취해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 테스트 이미지들은 샘플의 상이한 테스트 구역들에 대해, 예를 들어 멀티-빔 SEM을 통해 동시에 취해질 수 있다. 이 경우, 복수의 테스트 이미지들에 대한 테스트 구역들은 테스트하는 동안 하나의 테스트 구역이 다른 테스트 구역에 대한 전자 빔에 의해 영향을 받지 않도록 이격될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 복수의 테스트 이미지들은 샘플의 구역에 대해 상이한 시간들에 순차적으로 취해질 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 시간 및 리소스를 감소시키기 위해, 테스트 이미지는 샘플의 작은 부분에 대해 얻어질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 샘플 상의 테스트 구역은 그 대응하는 테스트 이미지로부터 이미지 왜곡(예를 들어, 이미지 확대 또는 이미지 축소)이 측정되도록 선택될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 샘플(500) 상의 테스트 구역(501)의 일 예시를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 테스트 구역(501)은 그 안에 다수 피처들(502)을 포함할 수 있고, 테스트 구역(501)의 중심(503)이 또한 설명을 위해 표시되어 있다. 도 5는 규칙적으로 배치된 피처들(502)을 나타내지만, 테스트 구역(501)에 포함되는 피처들(502)은 규칙적으로 배치되지 않을 수 있음을 이해할 것이다. 유사하게, 테스트 구역(501)에 포함되는 피처들(502)은 도 5가 동일한 형상을 갖는 피처들(502)을 나타내더라도 상이한 형상들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 테스트 구역(501)의 영역은 일차 전자 빔[예를 들어, 빔릿들(102_1, 102_2, 또는 102_3)]의 시야에 대응할 수 있다. 테스트 구역(501)으로서 다수 피처들(502)을 갖는 구역을 선택하는 것은 피처 변위들에 기초하여 테스트 이미지의 이미지 왜곡(예를 들어, 이미지 확대 또는 이미지 축소)을 측정할 수 있게 하는 여러 방식들 중 하나이다. 일부 실시예들에서, 샘플은 테스트 구역이도록 디자인 또는 지정되고 다수 피처들(502)을 포함하는 영역을 포함할 수 있으며, 이는 그로부터 테스트 이미지의 왜곡 레벨을 결정하는 데 유리하다.
복수의 테스트 이미지들이 샘플(500)의 상이한 테스트 구역들에 대해 취해지는 경우, 복수의 테스트 이미지들에 대해 샘플(500)의 상이한 부분들 상의 복수의 테스트 구역들이 선택될 수 있다. 유사하게, 복수의 테스트 구역들 각각은 다수 피처들(예를 들어, 502)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플은 테스트 구역들이도록 디자인되고 서로 동일한 형상을 갖는 다수 피처들(502)을 포함하는 복수의 영역들을 포함할 수 있으며, 이는 그로부터 테스트 이미지들의 왜곡 레벨들을 비교하는 데 유리하다. 일부 실시예들에서, 복수의 영역들은 각각의 영역에서 동일한 상대 위치에 피처를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유사한 패턴들 또는 피처들을 갖는 복수의 테스트 구역들을 선택하는 것이 복수의 테스트 구역들에 대응하는 복수의 테스트 이미지들로부터의 변위 측정들을 비교하는 데 유리할 수 있다.
단계 S820에서, 획득된 테스트 이미지들이 분석된다. 단계 S820은, 예를 들어 특히 테스트 이미지 분석기(420)에 의해 수행될 수 있다. 단계 S820에서, 왜곡 레벨(예를 들어, 왜곡 경향, 왜곡량 등)이 결정될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 테스트 이미지들은 테스트 이미지들에 대응하는 기준 이미지들을 참조함으로써 분석될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 이미지는 대응하는 테스트 구역의 실측 이미지일 수 있다. 실측 이미지는 대응하는 패턴을 포함하는 웨이퍼 또는 다이의 원시 이미지를 포함할 수 있거나, 특히 대응하는 패턴을 포함하는 웨이퍼 또는 다이로부터 측정된 실측 웨이퍼 맵을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 이미지는 GDS(Graphic Database System) 포맷, GDSⅡ(Graphic Database System Ⅱ) 포맷, OASIS(Open Artwork System Interchange Standard) 포맷, CIF(Caltech Intermediate Format) 등으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 이미지는 대응하는 테스트 구역의 웨이퍼 디자인 레이아웃을 포함할 수 있다. 웨이퍼 디자인 레이아웃은 웨이퍼를 구성하기 위한 패턴 레이아웃에 기초할 수 있다. 웨이퍼 디자인 레이아웃은 포토리소그래피 마스크 또는 레티클로부터 웨이퍼로 피처들을 전사하는 데 사용되는 1 이상의 포토리소그래피 마스크 또는 레티클에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 특히 GDS 또는 OASIS의 기준 이미지는 평면 기하학적 형상들, 텍스트, 및 웨이퍼 디자인 레이아웃과 관련된 다른 정보를 나타내는 이진 파일 포맷으로 저장된 피처 정보를 포함할 수 있다.
예시 및 단순함을 위해, 단계 S820은 도 3a 내지 도 3c의 검사 이미지들(300, 310, 및 320)이 테스트 이미지들이라는 가정 하에 설명될 것이다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 제 1 테스트 이미지(300) 상의 피처들의 위치들(301)은 피처들의 기준 위치들(302)에 대응한다. 이 예시에서, 제 1 테스트 이미지(300)는 왜곡되지 않은 것으로 결정될 것이다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처들의 위치들(311)은 피처들의 대응하는 기준 위치들(302)과 매칭하지 않고, 이에 따라 제 2 테스트 이미지(310)는 왜곡된 것으로 결정될 것이다. 일부 실시예들에서, 제 2 테스트 이미지(310) 및 제 2 기준 이미지 상의 피처 거리들의 비교에 기초하여, 제 2 테스트 이미지(310)가 확대되었는지 또는 축소되었는지가 결정된다. 예를 들어, 제 2 테스트 이미지(310) 상의 두 피처 위치들(311) 사이의 제 1 거리(d1)가 두 피처 위치들(311)에 대응하는 제 2 기준 이미지 상의 두 기준 피처 위치들(302) 사이의 제 2 거리(d2)와 비교될 수 있다. 이 예시에서, 제 1 거리(d1)가 제 2 거리(d2)보다 크므로, 제 2 테스트 이미지(310)는 확대된 것으로 결정될 것이다.
일부 실시예들에서, 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치(311)와 피처에 대응하는 기준 피처 위치(302) 사이의 거리에 기초하여, 왜곡량이 결정될 수 있다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 왜곡량은 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치(311)의 중심과 대응하는 기준 피처 위치(302)의 중심 사이의 제 3 거리(d3)에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 절대 왜곡량은 도 3b에 나타낸 바와 같이 제 2 테스트 이미지(310) 상의 피처 위치(311)에 따라 달라질 수 있기 때문에, 왜곡량으로서 제 2 테스트 이미지(310)의 기준 위치(예를 들어, 중심으로부터의 소정 거리)에서의 피처 위치(311)의 왜곡량(예를 들어, d3)이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처가 기준 위치에 존재하지 않는 경우, 왜곡량은 제 2 테스트 이미지(310)에서 피처 위치들(311)의 측정된 왜곡량들에 기초하여 추산될 수 있다. 이에 의해, 다수 테스트 이미지들의 왜곡량들 사이의 적당한 비교가 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 테스트 이미지(310)에 대한 왜곡량은 제 2 테스트 이미지(310) 내의 다수 피처들에 대한 변위량들[예를 들어, 제 3 거리(d3)]의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 이 예시에서, 제 2 테스트 이미지(310)는 왜곡(예를 들어, 확대)되고 왜곡량은 제 3 거리(d3) 또는 제 2 테스트 이미지(310) 내의 피처들에 대한 변위량들의 평균에 대응하는 것으로 결정될 것이다.
도 3c에 나타낸 바와 같이, 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처들의 위치들(321)은 피처들의 대응하는 기준 위치들(302)과 매칭하지 않고, 이에 따라 제 3 테스트 이미지(320)는 왜곡된 것으로 결정될 것이다. 일부 실시예들에서, 제 3 테스트 이미지(320) 및 제 3 기준 이미지 상의 피처 거리들의 비교에 기초하여, 제 3 테스트 이미지(320)가 확대되었는지 또는 축소되었는지가 결정된다. 예를 들어, 제 3 테스트 이미지(320) 상의 두 피처 위치들(321) 사이의 제 1 거리(d1)가 두 피처 위치들(321)에 대응하는 제 3 기준 이미지 상의 두 기준 피처 위치들(302) 사이의 제 2 거리(d2)와 비교될 수 있다. 이 예시에서, 제 1 거리(d1)가 제 2 거리(d2)보다 작으므로, 제 3 테스트 이미지(320)는 축소된 것으로 결정될 것이다.
일부 실시예들에서, 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치(321)와 피처에 대응하는 기준 피처 위치(302) 사이의 거리에 기초하여, 왜곡량이 결정될 수 있다. 도 3c에 나타낸 바와 같이, 왜곡량은 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치(321)의 중심과 대응하는 기준 피처 위치(302)의 중심 사이의 제 3 거리(d3)에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 절대 왜곡량은 도 3c에 나타낸 바와 같이 제 3 테스트 이미지(320) 상의 피처 위치(321)에 따라 달라질 수 있기 때문에, 왜곡량으로서 제 3 테스트 이미지(320)의 기준 위치(예를 들어, 중심으로부터의 소정 거리)에서의 피처 위치(321)의 왜곡량(예를 들어, d3)이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처가 기준 위치에 존재하지 않는 경우, 왜곡량은 제 3 테스트 이미지(320)에서 피처 위치들(321)의 측정된 왜곡량들에 기초하여 추산될 수 있다. 이에 의해, 다수 테스트 이미지들의 왜곡량들 사이의 적당한 비교가 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 3 테스트 이미지(320)에 대한 왜곡량은 제 3 테스트 이미지(320) 내의 다수 피처들에 대한 변위량들[예를 들어, 제 3 거리(d3)]의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 이 예시에서, 제 3 테스트 이미지(320)는 왜곡(예를 들어, 축소)되고 왜곡량은 제 3 거리(d3) 또는 제 3 테스트 이미지(320) 내의 피처들에 대한 변위량들의 평균에 대응하는 것으로 결정될 것이다.
테스트 이미지(예를 들어, 도 3a 내지 도 3c의 300, 310, 및 320)의 왜곡 레벨을 결정하는 것은 테스트 이미지의 중심과 기준 이미지의 중심이 매칭하도록 테스트 이미지를 기준 이미지와 정렬하는 것에 의해 설명되었지만, 왜곡 레벨을 결정하기 위한 여하한의 방법이 본 발명의 실시예들에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 왜곡 레벨을 측정하는 예시적인 방법을 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 왜곡량은 테스트 이미지(610) 상의 한 코너(예를 들어, 좌측 상단 코너)의 피처 위치(611)가 기준 이미지 상의 대응하는 피처 위치(302)와 매칭하도록 테스트 이미지(610)와 대응하는 기준 이미지를 정렬함으로써 분석 및 결정될 수 있다. 이 예시에서, 왜곡량은 또 다른 코너(예를 들어, 한 코너에 대각선으로 반대편 코너; 도 6의 우측 하단 코너)에 위치된 테스트 이미지(610) 상의 피처 위치(611)의 중심과 대응하는 기준 피처 위치(302)의 중심 사이의 제 3 거리(d3)에 기초하여 결정될 수 있다. 도 6은 음전하 조건 하에서 취해진 테스트 이미지(610)의 왜곡 레벨을 측정하는 예시적인 방법을 나타내지만, 양전하 조건 또는 중성 전하 조건 하에서 취해진 테스트 이미지의 왜곡 레벨을 측정하기 위해 동일한 방법이 적용될 수 있다는 것을 유의한다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 중성 전하 조건에 대응하는 랜딩 에너지를 식별하기 위한 예시적인 그래프(700)이다. 도 7에서, 랜딩 에너지는 예를 들어 테스트 동안 전자 빔들을 가속 또는 감속시키기 위해 일차 전자 빔들에 인가되는 전압(V)으로 표시된다. 전자가 일정한 전하 값을 갖기 때문에, 전자에 가해지는 전압은 전자가 샘플 상에 착지할 때 전자의 에너지의 표시일 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 테스트 결과들 T1 내지 T7이 그래프(700)에 도시되어 있다. 이 예시에서, 테스트 결과들 T1 내지 T7은 왜곡량들일 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 각각의 테스트 결과(T1 내지 T7)는 그 대응하는 랜딩 에너지 및 왜곡량에 따라 그래프(700)에 위치된다. 일부 실시예들에서, 테스트 결과들(T1 내지 T7)이 상이한 테스트 구역들에 대한 테스트 이미지들로부터 얻어지는 경우, 그래프(700) 상의 각 테스트 결과들(T1 내지 T7)에 대한 왜곡량들은 테스트 결과들(T1 내지 T7) 간의 공정한 비교를 위해 기준 위치에서의 정규화된 값들 또는 왜곡량들일 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 단계 S820에서, 테스트 결과들(예를 들어, T1 내지 T7)에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지(일명, 본 발명에서 중성 랜딩 에너지)가 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 중성 랜딩 에너지는 그래프(700) 상의 테스트 결과들(예를 들어, T1 내지 T7)의 곡선을 보간함으로써 추산될 수 있다. 예를 들어, 테스트 결과들(T1 내지 T7)을 연결하는 보간 라인(L1)이 도 7에 나타낸 바와 같이 정의될 수 있으며, 보간 라인(L1)과 0 변위를 나타내는 수평 라인인 중성 전하 조건 라인(L2) 간의 교차 지점에서 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)가 얻어질 수 있다. 이 예시에서, 2 개의 랜딩 에너지들(E1 및 E2)이 샘플에 대한 중성 랜딩 에너지들로서 추산된다.
다시 도 8을 참조하면, 단계 S830에서, 단계 S820에서의 분석에 따라 샘플을 검사하기 위한 검사 조건이 제어될 수 있다. 단계 S830은, 예를 들어 특히 검사 조건 제어기(430)에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 검사 조건은 샘플을 검사하기 위한 일차 전자 빔의 랜딩 에너지를 포함할 수 있다. 중성 랜딩 에너지(예를 들어, E1 및 E2)는 재료 또는 속성 특정적 파라미터일 수 있으므로, 샘플의 일부(예를 들어, 테스트 구역)로부터 결정되는 중성 랜딩 에너지가 전체 샘플을 검사하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 소정 재료를 갖는 샘플에 대해 결정되는 중성 랜딩 에너지는 동일한 재료를 갖는 또 다른 샘플을 검사하기 위해서도 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 샘플을 검사하기 위한 랜딩 에너지는 단계 S820에서 결정된 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)로 설정될 수 있으며, 이는 샘플 상의 전하 축적을 피할 수 있게 한다.
일부 실시예들에서, 랜딩 에너지를 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)로 설정하는 것은 예를 들어 검사 요건, 제한 등으로 인해 허용되지 않을 수 있다. 그러므로, 일부 실시예들에서, 샘플을 검사하기 위한 랜딩 에너지는 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)에 가깝게 설정될 수 있다. 또한, 일차 전자 빔의 랜딩 에너지를 제어하는 것에 추가하여, 검사 동안 샘플 상의 충전을 억제하거나 보상하기 위해 검사 툴 캘리브레이션이 더 수행될 수 있다. 예를 들어, 샘플 상의 일차 빔 전류 도즈와 같은 다른 검사 조건들이 조정될 수도 있다.
단계 S840에서, 샘플의 검사 이미지가 획득될 수 있다. 단계 S840은, 예를 들어 특히 검사 이미지 획득기(450)에 의해 수행될 수 있다. 검사 이미지는 단계 S830에서 설정된 랜딩 에너지를 사용함으로써 획득될 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 랜딩 에너지를 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)로 설정하는 것은 예를 들어 검사 요건, 제한 등으로 인해 허용되지 않을 수 있거나, 또는 추산된 중성 랜딩 에너지(E1 또는 E2)가 정확하지 않을 수 있다. 그러므로, 단계 S830에서 설정된 랜딩 에너지로의 검사 동안 샘플 상에 여전히 전하가 축적될 수 있고, 그로부터 취해진 검사 이미지는 여전히 왜곡을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 방법은 단계 S850을 더 포함할 수 있다. 단계 S850에서, 전하 축적 효과들을 보상하기 위해 이미지 보정이 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 이미지는 샘플의 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지를 참조함으로써 보정될 수 있다. 예를 들어, 기준 이미지는 단계 S840에서 획득된 검사 이미지와 비교될 수 있고, 비교에 기초하여 검사 이미지 상의 오차들이 보정될 수 있다. 여기에서, 기준 이미지는 전체 샘플에 대한 이미지일 수 있다.
일부 실시예들에서, 검사 이미지는 검사 이미지에 사전설정된 오프셋을 적용함으로써 보정될 수 있다. 사전설정된 오프셋은 다수 실험들로부터 얻어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수 실험적 검사 이미지들은 단계 S830에서 설정된 랜딩 에너지로 취해질 수 있고, 예를 들어 기준 이미지와의 비교에 의해 각각의 실험적 검사 이미지에 대한 오차량(예를 들어, 왜곡량 또는 변위량)이 결정될 수 있다. 오프셋은 다수 실험적 검사에 대한 오차량들의 평균에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 처리 시간 및 리소스를 감소시키기 위해, 각각의 실험적 검사 이미지는 샘플의 작은 부분에 대해 얻어질 수 있다.
본 발명의 실시형태들이 다음의 번호가 매겨진 항목들에서 설명된다:
1. 하전 입자 빔 검사 시스템에서 검사 이미지를 향상시키는 방법으로서,
상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계;
왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계; 및
결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 방법.
2. 1 항에 있어서, 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지에 기초하여 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 1 항 또는 2 항에 있어서, 샘플의 획득된 복수의 테스트 이미지들 각각은 샘플의 복수의 테스트 구역들 중 테스트 구역에 대응하는 방법.
4. 1 항 내지 3 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지에 기초하여 복수의 테스트 이미지들 중에서 제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
5. 4 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨은 제 1 테스트 이미지가 확대되는지 또는 축소되는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는 방법.
6. 4 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨은 제 1 테스트 이미지 상의 피처와 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 피처 사이의 변위에 기초한 제 1 왜곡량을 포함하는 방법.
7. 1 항 내지 6 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계는 왜곡 레벨들에 기초하여 왜곡량이 0일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 추산하는 단계를 포함하는 방법.
8. 4 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨의 결정은 제 1 테스트 이미지 상의 두 피처들의 제 1 거리와 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 두 피처들의 제 2 거리 사이의 비교에 기초하는 방법.
9. 3 항에 있어서, 복수의 테스트 구역들 각각은 다수 피처들을 포함하는 방법.
10. 1 항에 있어서, 검사 이미지에 사전설정된 오프셋을 적용함으로써 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 10 항에 있어서, 사전설정된 오프셋은 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 획득된 샘플의 부분에 대응하는 실험적 검사 이미지의 오차량에 기초하여 결정되는 방법.
12. 이미지 향상 장치로서,
명령어들의 세트를 저장하는 메모리; 및
상기 장치가:
상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계;
왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계; 및
결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계
를 수행하게 하는 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 이미지 향상 장치.
13. 12 항에 있어서, 적어도 하나의 프로세서는 상기 장치가:
검사 이미지에 대응하는 기준 이미지에 기초하여 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 수행하게 하는 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되는 이미지 향상 장치.
14. 12 항 또는 13 항에 있어서, 샘플의 획득된 복수의 테스트 이미지들 각각은 샘플의 복수의 테스트 구역들 중 테스트 구역에 대응하는 이미지 향상 장치.
15. 12 항 내지 14 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지에 기초하여 복수의 테스트 이미지들 중에서 제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 이미지 향상 장치.
16. 15 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨은 제 1 테스트 이미지가 확대되는지 또는 축소되는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는 이미지 향상 장치.
17. 15 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨은 제 1 테스트 이미지 상의 피처와 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 피처 사이의 변위에 기초한 제 1 왜곡량을 포함하는 이미지 향상 장치.
18. 13 항 내지 17 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계는 왜곡 레벨들에 기초하여 왜곡량이 0일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 추산하는 단계를 포함하는 이미지 향상 장치.
19. 이미지를 향상시키는 방법을 수행하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
상기 방법은:
상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계;
왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계; 및
결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
20. 19 항에 있어서, 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는:
검사 이미지에 대응하는 기준 이미지에 기초하여 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 수행하게 하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
21. 19 항 또는 20 항에 있어서, 샘플의 획득된 복수의 테스트 이미지들 각각은 샘플의 복수의 테스트 구역들 중 테스트 구역에 대응하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
22. 19 항 내지 21 항 중 어느 하나에 있어서, 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지에 기초하여 복수의 테스트 이미지들 중에서 제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
23. 22 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨은 제 1 테스트 이미지가 확대되는지 또는 축소되는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
24. 22 항에 있어서, 제 1 왜곡 레벨은 제 1 테스트 이미지 상의 피처와 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 피처 사이의 변위에 기초한 제 1 왜곡량을 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
25. 19 항 내지 24 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계는 왜곡 레벨들에 기초하여 왜곡량이 0일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 추산하는 단계를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
26. 하전 입자 빔 검사 시스템에서의 최적 랜딩 에너지를 식별하는 방법으로서,
상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계 -왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지 및 제 1 기준 이미지에서의 피처들의 위치들에 기초하여 제 1 테스트 이미지를 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계를 포함함- ; 및
왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
27. 26 항에 있어서, 결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 얻어지는 검사 이미지를, 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지에 기초하여 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
28. 26 항에 있어서, 검사 이미지에 사전설정된 오프셋을 적용함으로써 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
29. 26 항 내지 28 항 중 어느 하나에 있어서, 샘플의 획득된 복수의 테스트 이미지들 각각은 샘플의 복수의 테스트 구역들 중 테스트 구역에 대응하는 방법.
30. 하전 입자 빔 검사 시스템에서 검사 이미지를 향상시키는 방법으로서,
샘플의 제 1 테스트 이미지 및 제 2 테스트 이미지를 획득하는 단계 -제 1 테스트 이미지 및 제 2 테스트 이미지는 상이한 랜딩 에너지들에서 얻어짐- ;
제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨 및 제 2 테스트 이미지에 대한 제 2 왜곡 레벨을 결정하는 단계;
샘플을 검사할 때 왜곡 레벨이 실질적으로 0일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계 -랜딩 에너지 레벨의 결정은 제 1 왜곡 레벨, 제 2 왜곡 레벨, 및 상이한 랜딩 에너지들에 기초함- ; 및
결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 방법.
31. 30 항에 있어서, 랜딩 에너지 레벨의 결정은 제 1 왜곡 레벨, 제 2 왜곡 레벨, 및 상이한 랜딩 에너지들에 기초하여 보간을 수행하는 것을 포함하는 방법.
32. 30 항 또는 31 항에 있어서, 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지에 기초하여 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
33. 30 항 또는 31 항에 있어서, 검사 이미지에 사전설정된 오프셋을 적용함으로써 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
제어기[예를 들어, 도 1의 제어기(50)]의 프로세서가 특히 이미지 검사, 이미지 획득, 스테이지 위치설정, 빔 포커싱, 전기장 조정, 빔 굽힘, 집광 렌즈 조정, 하전-입자 소스 활성화, 빔 편향, 및 방법(800)을 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.
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 있음을 분명히 알 것이다.

Claims (15)

  1. 하전 입자 빔 검사 시스템에서 검사 이미지를 향상시키는 방법으로서,
    상이한 랜딩 에너지(landing energy)들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계;
    상기 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 상기 샘플이 중성 전하(neutral charge) 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계; 및
    결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 이미지 향상 장치로서,
    명령어들의 세트를 저장하는 메모리; 및
    상기 장치가:
    상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계;
    상기 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 상기 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계; 및
    결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계를 수행하게 하는 상기 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서
    를 포함하는, 이미지 향상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 장치가:
    상기 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지(reference image)에 기초하여 상기 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 수행하게 하는 상기 명령어들의 세트를 실행하도록 구성되는, 이미지 향상 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 샘플의 획득된 복수의 테스트 이미지들 각각은 상기 샘플의 복수의 테스트 구역들 중 테스트 구역에 대응하는, 이미지 향상 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지에 기초하여 상기 복수의 테스트 이미지들 중에서 제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨을 결정하는 단계를 포함하는, 이미지 향상 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 왜곡 레벨은 상기 제 1 테스트 이미지가 확대되는지 또는 축소되는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는, 이미지 향상 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 왜곡 레벨은 상기 제 1 테스트 이미지 상의 피처(feature)와 상기 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 피처 사이의 변위에 기초하는 제 1 왜곡량(distortion amount)을 포함하는, 이미지 향상 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계는 상기 왜곡 레벨들에 기초하여 왜곡량이 0(zero)일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 추산하는 단계를 포함하는, 이미지 향상 장치.
  9. 이미지를 향상시키는 방법을 수행하기 위해 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터 판독가능한 매체로서,
    상기 방법은:
    상이한 랜딩 에너지들에서 얻어지는 샘플의 복수의 테스트 이미지들을 획득하는 단계;
    상기 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계;
    상기 왜곡 레벨들에 기초하여 검사 동안 상기 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계; 및
    결정된 랜딩 에너지 레벨에 기초하여 검사 이미지를 획득하는 단계
    를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는:
    상기 검사 이미지에 대응하는 기준 이미지에 기초하여 상기 검사 이미지를 보정하는 단계를 더 수행하게 하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 샘플의 획득된 복수의 테스트 이미지들 각각은 상기 샘플의 복수의 테스트 구역들 중 테스트 구역에 대응하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 테스트 이미지들에 대한 왜곡 레벨들을 결정하는 단계는 제 1 테스트 이미지에 대응하는 제 1 기준 이미지에 기초하여 상기 복수의 테스트 이미지들 중에서 제 1 테스트 이미지에 대한 제 1 왜곡 레벨을 결정하는 단계를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 왜곡 레벨은 상기 제 1 테스트 이미지가 확대되는지 또는 축소되는지 여부를 나타내는 정보를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 왜곡 레벨은 상기 제 1 테스트 이미지 상의 피처와 상기 제 1 기준 이미지 상의 대응하는 피처 사이의 변위에 기초하는 제 1 왜곡량을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 샘플이 중성 전하 조건에 있을 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 결정하는 단계는 상기 왜곡 레벨들에 기초하여 왜곡량이 0일 수 있게 하는 랜딩 에너지 레벨을 추산하는 단계를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
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