KR20200022493A - 전압 대비 결함 신호를 향상시키는 하전 입자 플러딩을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
하전 입자 빔 장치에서 하전 입자 플러딩을 구현하는 시스템들 및 방법들이 개시된다. 소정 실시예들에 따르면, 하전 입자 빔 시스템은 하전 입자 소스, 및 빔이 디포커싱되는 제 1 모드 및 빔이 샘플의 표면에 포커싱되는 제 2 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하는 제어기를 포함한다.
Description
본 출원은 2017년 8월 2일에 출원된 미국 출원 62/540,548 및 2017년 8월 26일에 출원된 미국 출원 62/550,613의 우선권을 주장하며, 이들은 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 일반적으로 하전 입자 빔 장치들의 분야에 관한 것이며, 특히 하전 입자 빔 장치에서 하전 입자 플러딩(charged particle flooding)을 구현하는 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
집적 회로(IC)들의 제조 공정들에서, 미완성 또는 완성된 회로 구성요소들은 디자인에 따라 제조되고 결함이 없을 것을 보장하기 위해 검사된다. 광학 현미경을 이용하는 검사 시스템은 통상적으로 수백 나노미터까지 떨어진 분해능을 갖는다; 또한, 분해능은 광의 파장에 의해 제한된다. IC 구성요소들의 물리적 크기들이 100 나노미터 이하 또는 심지어 10 나노미터 이하까지 계속해서 감소함에 따라, 광학 현미경을 이용하는 것들보다 높은 분해능을 갖는 검사 시스템들이 요구된다. 또한, 개방 접촉 고장(open contact failure), 개방/단락 배선 고장(open/short wiring failure) 등과 같은 웨이퍼 상의 전기적 결함들은 광학 검사에 의해 검출될 수 없다.
나노미터 미만으로 떨어진 분해능이 가능한 스캐닝 전자 현미경(SEM)과 같은 하전 입자(예를 들어, 전자) 빔 현미경이 100 나노미터 이하 도메인에서의 피처(feature) 크기를 갖는 웨이퍼 상의 IC 구성요소들을 검사하는 실용적인 툴로서 사용된다. SEM으로, 일차 전자 빔(e-빔)의 전자들이 검사중인 웨이퍼의 프로브 스폿(probe spot)들에 포커스될 수 있다. 웨이퍼와 일차 전자들의 상호작용은 1 이상의 이차 전자 빔들을 유도할 수 있다. 이차 전자 빔들은 웨이퍼와 일차 전자들의 상호작용으로부터 발생하는 후방산란 전자, 이차 전자, 또는 오제 전자(Auger electrons)를 포함할 수 있다. 1 이상의 이차 전자 빔의 세기는 웨이퍼의 내부 및/또는 외부 구조체들의 속성에 기초하여 변동할 수 있으며, 이에 따라 웨이퍼가 결함을 포함하는지를 나타낸다.
이차 전자 빔들의 세기는 검출 디바이스 또는 검출기를 사용하여 결정될 수 있다. 이차 전자 빔들은 검출기의 표면 상의 사전-설정된 위치들에 1 이상의 빔 스폿을 형성할 수 있다. 검출기는 검출된 이차 전자 빔들의 세기를 나타내는 전기적 신호들(예를 들어, 전류, 전압 등)을 생성할 수 있다. 전기적 신호들은 측정 회로(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기)로 측정되어 검출된 전자들의 분포를 얻을 수 있다. 웨이퍼 표면에 입사하는 일차 전자 빔의 대응하는 스캔 경로 데이터와 조합하여, 검출 시간 윈도우 동안 수집된 전자 분포 데이터는 검사중인 웨이퍼 구조체들의 이미지들을 재구성하는 데 사용될 수 있다. 재구성된 이미지들은 웨이퍼의 내부 및/또는 외부 구조체들의 다양한 피처들을 드러내는 데 사용될 수 있고, 웨이퍼에 존재할 수 있는 여하한의 결함들을 드러내는 데 사용될 수 있다.
또한, 하전 입자 검사 시스템의 전압 대비 방법을 사용하여 웨이퍼 상의 물리적 및 전기적 결함들이 검출될 수 있다. 전압 대비 결함들을 검출하기 위해, 통상적으로 검사를 수행하기 전에 검사될 영역에 하전 입자들이 적용되는 사전-충전(pre-charging)이라는 공정이 채택된다. 사전-충전의 이점은: 1) 디포커싱(defocusing) 및 왜곡 또는 이미지들을 야기할 웨이퍼 표면에서의 충전을 감소시키는 것; 및 2) 결함 및 주변의 비-결함 피처들이 검사중에 상이하게 거동하도록 웨이퍼의 피처들에 적절한 전압을 인가하는 능력을 포함한다. 또한, 사전-충전은 만족스러운 신호 대 잡음비(SNR)가 얻어질 수 있고 하전 입자 검사 시스템에서 결함들이 쉽게 검출되도록 결함들의 전압 대비 신호를 향상시킬 수 있다.
현재, 전용 e-빔 플러드 건(flood gun)이 웨이퍼 표면을 사전-충전하고 충전 조건들을 설정하는 유용한 도구로서 채택되어 왔다. 전용 e-빔 플러드 건은 전압 대비 결함 신호를 향상시켜, 결함 검출 감도 및/또는 스루풋을 증가시킬 수 있다. 플러딩 절차에서, 플러드 건은 사전정의된 영역을 충전하기 위해 비교적 많은 양의 전자들을 제공하는 데 사용된다. 그 후, e-빔 검사 시스템의 일차 전자 소스는 영역의 이미징을 달성하기 위해 사전-충전된 영역 내의 영역을 스캔하도록 적용된다.
종래의 플러드 건은 큰 하전 입자 전류를 생성할 수 있고 짧은 시간 내에 전체 웨이퍼의 플러딩을 달성할 수 있지만, 종래의 플러드 건은 하전 입자 빔 검사의 적용에서 단점에 직면한다. 예를 들어, 작은 메모리 디바이스들의 하전 입자 빔 검사에서, 검사될 작은 영역으로 인해 종래의 플러드 건의 장점들이 무효화된다. 또한, 플러드 건은 검사 시스템의 하전 입자 소스와의 독립성으로 인해 한계에 직면한다. 또한, 시스템은 2 개의 상이한 동작 모드들, 즉 플러딩을 위한 모드와 검사를 위한 모드 사이에서 전환(switch)되어야 한다. 동작 모드들이 둘 다 고전압 상태이므로, 하나를 켜고 다른 것을 끄는 데 시간이 걸리고 시스템 디자인 복잡성이 도입된다.
또한, 종래의 플러드 건은 통상적으로 비용 제한 및 e-빔 검사 시스템에서 다른 서브-시스템들에 종속하는 서브-구성요소로 인해 제한된다. 따라서, 종래의 플러드 건은 예를 들어 SEM의 일차 빔 시스템에 비해 훨씬 더 간단한 제어들을 갖는다. 따라서, 플러드 건은 제한된 제어가능성 및 낮은 정확성을 갖는다. 추가적으로, 더 정밀한 제어가능성을 갖기 위해 전용 플러드 건을 개선함으로써 이러한 한계들에 대처하려는 시도가 실행불가능하게 고가일 수 있다. 또한, 패키징 제약들이 하전 입자 빔 검사 시스템에서 공간을 차지하는 전용 플러드 건에 가능한 수정의 양을 제한한다.
이 배경기술 부분(Background section)에 개시된 정보는 단지 본 발명의 배경에 대한 이해의 향상만을 위한 것이며, 이 정보가 당업자에게 이미 알려진 종래 기술을 형성한다는 인정 또는 여하한 형태의 제안으로 간주되어서는 안 된다. 예를 들어, 관련 기술의 앞선 한계들 및 단점들은 본 발명의 개념을 도출하기 위해 본 발명자들에 의해 해결된 문제들 또는 본 발명을 고안하는 과정에서 발견된 문제들인 것으로 간주된다. 따라서, 앞선 설명은 단순히 본 출원을 제출하기에 앞서 일반 대중에게 알려진 정보로 언급되지는 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들은 하전 입자 빔 검사 장치에서 검사 모드를 제공하면서 하전 입자 플러딩 모드를 제공하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다.
일부 실시예들에서, 광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스, 하전 입자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 적어도 하나의 어퍼처(aperture), 및 제어기를 갖는 하전 입자 빔 시스템이 제공된다. 제어기는 하전 입자 빔이 제 1 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 디포커싱되는 제 1 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어기는 하전 입자 빔이 제 2 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 샘플의 표면에 포커싱되는 제 2 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 제어기는 하전 입자 빔 시스템을 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 전환하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 샘플을 검사하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 하전 입자 빔이 샘플의 표면에서 디포커싱되는 제 1 전류 레벨에서 샘플에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 하전 입자 빔이 샘플의 표면에서 포커싱되는 제 2 전류 레벨에서 샘플에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
개시된 실시예들의 추가적인 목적들 및 이점들은 부분적으로 다음의 설명에서 설명될 것이며, 부분적으로 설명으로부터 명백해질 것이고, 또는 실시예들의 실행에 의해 학습될 수 있다. 개시된 실시예들의 목적들 및 이점들은 청구항에서 설명되는 요소들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 수 있다. 하지만, 본 발명의 예시적인 실시예들은 이러한 예시적인 목적들 및 이점들을 달성하는 데 반드시 필요한 것은 아니며, 일부 실시예들은 언급된 목적들 및 이점들 중 어느 것도 달성하지 않을 수 있다.
앞선 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명만을 위한 것이며, 청구된 바와 같이 개시된 주제를 제한하지 않는다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 전자 빔 검사(EBI) 시스템을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부분일 수 있는 예시적인 단일-빔 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부분일 수 있는 예시적인 다수-빔 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 선택적으로 변경가능한 어퍼처(selectively changeable aperture)를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 디포커스 모드에서 작동하는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 이미징 모드에서 작동하는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 제 1 모드에서 작동하는 예시적인 단일-빔 하전 입자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 제 2 모드에서 작동하는 예시적인 단일-빔 하전 입자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 하이브리드(hybrid) 모드에서 작동하는 예시적인 단일-빔 하전 입자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 웨이퍼를 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부분일 수 있는 예시적인 단일-빔 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1의 예시적인 전자 빔 검사 시스템의 일부분일 수 있는 예시적인 다수-빔 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 선택적으로 변경가능한 어퍼처(selectively changeable aperture)를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예들에 따른, 디포커스 모드에서 작동하는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른, 이미징 모드에서 작동하는 예시적인 전자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 제 1 모드에서 작동하는 예시적인 단일-빔 하전 입자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 제 2 모드에서 작동하는 예시적인 단일-빔 하전 입자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 하이브리드(hybrid) 모드에서 작동하는 예시적인 단일-빔 하전 입자 빔 툴을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른, 웨이퍼를 검사하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
이제, 본 발명의 몇몇 예시적인 실시예들이 도시되는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들이 더 충분히 설명될 것이다. 본 발명의 보호 범위를 제한하지 않으면서, 실시예들의 모든 설명 및 도면들은 예시적으로 전자 빔을 언급할 것이다.
본 명세서에서 본 발명의 상세한 예시적인 실시예들이 개시된다. 하지만, 본 명세서에 개시된 특정한 구조적 및 기능적 세부사항들은 단지 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 대표적인 것이다. 하지만, 본 발명은 많은 대안적인 형태들로 구현될 수 있으며, 본 명세서에 설명되는 명시적으로 언급된 실시예들에만 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
따라서, 본 발명의 예시적인 실시예들은 다양한 변형예들 및 대안적인 형태들이 가능하지만, 그 실시예들은 도면들에서 예시로서 도시되어 있으며 본 명세서에서 상세하게 설명될 것이다. 하지만, 본 발명의 예시적인 실시예들을 개시된 특정 형태들로 제한하려는 의도는 없으며, 반대로 본 발명의 예시적인 실시예들은 본 발명의 범위 내에 속하는 모든 변형예, 균등물, 및 대안예를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 도면들의 설명 전체에 걸쳐 동일한 번호들은 동일한 요소들을 지칭한다.
본 명세서에서 몇몇 예시적인 값의 범위들이 논의되지만, 이러한 범위들은 단지 예시들이라는 것을 이해하여야 한다. 본 발명에 따른 소정 실시예들은 이러한 범위들 밖에서 작동가능할 수 있다.
본 발명에서, 축방향(axial)은 장치의 광학 축선 방향으로 나타낼 수 있는 한편, 반경방향(radial)은 광학 축선에 수직인 방향으로 나타낼 수 있다. 좌표계의 X 및 Y 축들은 웨이퍼의 평면에서의 2 개의 수직 방향들을 의미하는 것으로 이해하여야 한다.
접속적 용어인 "또는"은 접속적 용어에 의해 연계되는 1 이상의 열거된 요소의 여하한의 조합 및 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, 어구 "A 또는 B를 포함하는 장치"는 B가 존재하지 않는 A를 포함하는 장치, A가 존재하지 않는 B를 포함하는 장치, 또는 A 및 B가 모두 존재하는 장치를 지칭할 수 있다. 어구들 "A, B, ... 및 N 중 적어도 하나" 또는 "A, B, ... N, 또는 그 조합들 중 적어도 하나"는 가장 넓은 의미로 정의되어, A, B, ..., 및 N을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 1 이상의 요소를 의미하며, 즉 조합하여 열거되지 않은 추가 요소들을 포함할 수도 있는 다른 요소들 중 1 이상과 조합하여, 또는 단독으로 어느 한 요소를 포함하는 요소들 A, B, ..., 또는 N 중 1 이상의 여하한의 조합을 의미한다.
예시적인 방법에서, 전자 빔은 SEM 툴에서 검사되는 웨이퍼의 표면을 플러딩하기 위해 사용된다. 플러딩은 결함들이 SEM 검사 프로세스에서 쉽게 포착될 수 있도록 결함들의 전압 대비 신호를 만족스러운 신호 대 잡음비(SNR) 레벨로 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에서, SEM 툴의 일차 전자 빔은 웨이퍼 표면을 플러딩하기 위해 시스템에서 개별 플러드 건을 대체하는 데 사용된다. 플러딩은 SEM 툴에 의해 웨이퍼를 검사하기 위한 준비로 웨이퍼를 사전-충전하기 위해 사용될 수 있다. 사전-충전은, 예를 들어 본 명세서에서 그 전문이 인용참조되는 미국 특허 제 8,748,815호 및 제 8,759,762호에 논의된 바와 같이 전압 대비 타입 결함 신호들을 향상시키는 데 유용할 수 있다.
간단히, 사전-충전은 사전-스캐닝, 디포커싱된 사전-스캐닝, 및 플러딩을 포함하는 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 사전-스캐닝이 사용될 수 있다. 사전-스캐닝에서는, 다른 조건들 중에서 이미징에 사용되는 것들과 동일한 전류 설정들이 영역을 사전-스캐닝하는 데 사용된다. 하지만, 사전-스캐닝 동안, 이미지 스캐닝이 시작되고 이미징 신호가 수집될 때까지 빔이 구역을 스캐닝하는 동안에 이미지 데이터는 무시된다.
추가적으로, 디포커싱된 사전-스캐닝이 사용될 수 있다. 디포커싱된 사전-스캐닝에서는, 이미징에 사용되는 것들과 동일한 전류 설정들이 사용될 수 있다. 사전-스캐닝 동안, 빔은 디포커싱된다. 빔이 디포커싱되므로, 샘플에 입사하는 전류 밀도가 감소되며, 이는 약간 더 큰 전체 전류 빔이 사용되게 한다. 그러므로, 디포커싱된 사전-스캐닝이 디포커싱되지 않은 사전-스캐닝보다 더 효과적일 수 있다. 약간 더 큰 전류 빔이 사용될 수 있지만, 전류 레벨은 이미징에 대한 전류 요건들로 인해 여전히 제한될 수 있다.
또한, 플러딩이 사용될 수 있다. 플러딩은 비교적 큰 영역이 사전-충전되게 하며, 이는 일부 적용들에서 더 나은 효율성을 가질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, e-빔 소스 팁(tip)의 전방에(방사되는 전자 빔의 방향을 향해) 어퍼처들의 세트와 같은 조정가능한 어퍼처가 구비되는 e-빔 소스가 제공된다. 어퍼처들의 세트는 플러딩 기능을 위해 필요한 빔 전류[적용량(dosage)]를 조절하는 데 사용되는 적어도 1 이상의 어퍼처 홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 플러딩을 위한 필요한 빔 스폿 크기를 형성하기 위해 대물 렌즈 및 집광 렌즈를 조합한 SEM의 고유 전자 광학기(native electron optics)를 사용하는 방법이 제공된다. SEM의 일차 빔은 이미징 및 플러딩 모두에 사용될 수 있다.
e-빔 적용량은 원하는 어퍼처를 선택함으로써 조절될 수 있다. 전류 범위는 (㎂ 범위와 같은) e-빔 소스가 제공할 수 있는 이용가능한 최대 빔 전류 내에서의 수 개의 레벨들로 설정될 수 있다. 즉, 웨이퍼에 인가되는 e-빔의 전류는 대응하는 어퍼처를 선택함으로써 조정될 수 있다. 예를 들어, 1 ㎂ 정도의 빔을 방출하도록 구성되는 어퍼처가 e-빔 플러딩을 위해 사용될 수 있다. 0.1 내지 200 ㎁ 범위의 빔을 방출하도록 구성되는 어퍼처가 검사를 위해 사용될 수 있다. 어느 한 모드에서 사용되는 가능한 방출 전류의 범위는 높은 레벨의 조정가능성을 허용한다. 플러딩에 사용되는 전류 범위들이 검사에 사용되는 전류 범위들과 겹칠 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 최대 검사 전류는 최소 플러딩 전류보다 클 수 있다. 예를 들어, 플러딩 전류 범위는 80 내지 1500 ㎁로 설정될 수 있다.
빔 스폿 크기는 서브-미크론(sub-micron) 내지 밀리미터(10-4 내지 100 mm)의 범위일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 조정가능한 어퍼처에 의해 이용가능해지는 빔 스폿 크기들의 범위는 5 ㎛ 내지 1 mm일 수 있다. 그 후, 적절한 스폿 크기를 갖는 빔이 웨이퍼 표면을 플러딩하는 데 사용될 수 있다.
더 큰 빔 스폿 크기가 웨이퍼에 적용되는 e-빔의 전류 밀도를 감소시키는 데 유용하다. 예를 들어, 100 ㎂의 빔을 방출하도록 구성되는 통상적인 플러드 건으로, 빔의 스폿 크기가 매우 크게 될 것이다. 하지만, SEM 툴과 같은 e-빔 검사 툴에서, FOV(field of view)는 제한되므로, 웨이퍼의 넓은 영역을 플러딩할 필요가 없다. 또한, 더 정밀한 충전 제어를 위해 더 작은 스폿 크기를 제공하도록 조정가능성을 허용하는 것이 유리할 수 있다. 즉, 일부 검사 적용들에 대해 적절한 충전 조건들을 생성하기에 이상적인 스폿 크기가 선택될 수 있고, 이에 따라 웨이퍼가 검사 영역 외부의 영역의 충전을 피하면서 더 효율적으로 처리될 수 있다.
적용 요구에 따라, e-빔 소스 어퍼처의 설정은 칼럼 어퍼처(column aperture)의 설정과 조합되어 최단 전환 시간으로 최적화된 플러딩 빔 전류 밀도를 형성할 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, EBI 시스템(100)은 주 챔버(101), 로드/락 챔버(load/lock chamber: 102), 전자 빔 툴(104), 및 EFEM(equipment front end module: 106)을 포함한다. 전자 빔 툴(104)은 주 챔버(101) 내에 위치된다. 전자 빔 툴(104)은 단일-빔 시스템 또는 다수-빔 시스템일 수 있다. 제어기(109)가 전자 빔 툴(104)에 전자적으로 연결된다. 제어기(109)는 EBI 시스템의 다양한 제어들을 실행하도록 구성되는 컴퓨터일 수 있다.
EFEM(106)은 제 1 로딩 포트(loading port: 106a) 및 제 2 로딩 포트(106b)를 포함한다. EFEM(106)은 추가적인 로딩 포트(들)를 포함할 수 있다. 제 1 로딩 포트(106a) 및 제 2 로딩 포트(106b)는 검사될 웨이퍼들[예를 들어, 반도체 웨이퍼들 또는 다른 재료(들)로 만들어진 웨이퍼들] 또는 샘플들(이후, 웨이퍼 및 샘플은 집합적으로 "웨이퍼"라고 함)을 포함하는 웨이퍼 FOUP(front opening unified pod)들을 수용할 수 있다. EFEM(106) 내의 1 이상의 로봇 아암(robotic arm: 도시되지 않음)이 로드/락 챔버(102)로 웨이퍼들을 이송할 수 있다.
로드/락 챔버(102)는 대기압 미만의 제 1 압력에 도달하도록 로드/락 챔버(102) 내의 가스 분자들을 제거하는 로드/락 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 1 압력에 도달한 후, 1 이상의 로봇 아암(도시되지 않음)이 로드/락 챔버(102)로부터 주 챔버(101)로 웨이퍼를 이송할 수 있다. 주 챔버(101)는 제 1 압력 미만의 제 2 압력에 도달하도록 주 챔버(101) 내의 가스 분자들을 제거하는 주 챔버 진공 펌프 시스템(도시되지 않음)에 연결된다. 제 2 압력에 도달한 후, 웨이퍼는 전자 빔 툴(104)에 의해 플러딩 또는 검사를 거친다.
도 2는 검사 시스템이 이차 빔을 생성하도록 구성되는 단일 일차 빔을 포함하는 단일 빔 장치를 예시한다. 도 2에 나타낸 실시예에서와 같이, 검출기가 광학 축선을 따라 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출기는 축을 벗어나 배치될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 검사될 웨이퍼(150)를 유지하기 위해 전동 스테이지(motorized stage: 134)에 의해 지지되는 웨이퍼 홀더(136)를 포함한다. 전자 빔 툴(104)은 전자 방출기(electron emitter)를 포함하며, 이는 음극(103), 양극(120), 및 건 어퍼처(gun aperture: 122)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 빔 툴(104)은 빔 제한 어퍼처(beam limit aperture: 125), 집광 렌즈(126), 칼럼 어퍼처(135), 대물 렌즈 조립체(132), 및 전자 검출기(144)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 조립체(132)는 수정된 SORIL 렌즈이며, 이는 극편(pole piece: 132a), 제어 전극(132b), 디플렉터(132c) 및 여자 코일(exciting coil: 132d)을 포함한다. 일반적인 이미징 프로세스에서, 음극(103)의 팁에서 나오는 전자 빔(161)은 양극(120) 전압에 의해 가속되고, 건 어퍼처(122), 빔 제한 어퍼처(125), 집광 렌즈(126)를 통과하며, 수정된 SORIL 렌즈에 의해 프로브 스폿으로 포커스된 후, 웨이퍼(150)의 표면 상에 입사한다. 웨이퍼 표면에서 나오는 이차 전자들이 검출기(144)에 의해 수집되어 관심 영역의 이미지를 형성한다.
전자 빔 툴의 집광기 및 조명 광학기는 전자기 사중극 전자 렌즈(electromagnetic quadrupole electron lens)들을 포함하거나 이에 의해 보충될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(104)은 제 1 사중극 렌즈(148) 및 제 2 사중극 렌즈(158)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 사중극 렌즈들은 전자 빔을 제어하기 위해 사용된다. 예를 들어, 제 1 사중극 렌즈(148)는 빔 전류를 조정하도록 제어될 수 있고, 제 2 사중극 렌즈(158)는 빔 스폿 크기 및 빔 형상을 조정하도록 제어될 수 있다.
도 2는 한 번에 웨이퍼(150)의 하나의 위치를 스캐닝하기 위해 하나의 일차 전자 빔만을 사용하는 단일-빔 검사 툴로서 전자 빔 툴(104)을 나타내지만, 전자 빔 툴(104)은 웨이퍼(150) 상의 다수 위치들을 동시에 스캐닝하기 위해 다수의 일차 전자 빔릿(beamlet)들을 채택하는 다수-빔 검사 툴일 수도 있다.
예를 들어, 도 3은 빔 분리기를 사용하여 샘플 상으로 일차 빔 소스의 다수 빔들을 지향하는 다수-빔 장치를 예시한다. 본 발명의 실시예들이 단일-빔 장치에도 적용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 전자 빔 툴(204)은 전동 스테이지(134) 및 검사될 웨이퍼(150)를 유지하기 위해 전동 스테이지(134)에 의해 지지되는 웨이퍼 홀더(136)를 포함한다. 전자 빔 툴(204)은 전자 방출기를 포함하며, 이는 음극(103), 양극(120), 및 건 어퍼처(122)를 포함할 수 있다. 또한, 전자 빔 툴(204)은 빔 제한 어퍼처(124), 집광 렌즈(126), 소스 변환 유닛(source conversion unit: 128), 대물 렌즈 조립체(132), 빔 분리기(138) 및 전자 검출기(140)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 소스 변환 유닛(128)은 마이크로-디플렉터 어레이(129) 및 빔릿-제한 플레이트(130)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 대물 렌즈 조립체(132)는 수정된 SORIL(swing objective retarding immersion lens)을 포함할 수 있으며, 이는 극편(132a), 제어 전극(132b), 디플렉터(132c) 및 여자 코일(132d)을 포함한다. 전자 빔 툴(204)은 추가적으로 웨이퍼 상의 재료들을 특성화하기 위해 에너지 분산 X-선 분광기(EDS) 검출기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
전자 빔 툴(204)이 작동하는 경우, 전동 스테이지(134)에 의해 지지되는 웨이퍼 홀더(136) 상에 검사될 웨이퍼(150)가 장착되거나 배치된다. 양극(120)과 음극(103) 사이에 전압이 인가되고, 음극(103)이 전자 빔(160)을 방출한다. 방출된 전자 빔은 건 어퍼처(122) 및 빔 제한 어퍼처(124)를 통과하며, 이 둘은 빔 제한 어퍼처(124) 아래에 있는 집광 렌즈(126)에 들어가는 전자 빔의 크기를 결정할 수 있다. 집광 렌즈(126)는 전자 빔(160)이 소스 변환 유닛(128)에 들어가기 전에 방출된 전자 빔(160)을 포커싱할 수 있다. 마이크로-디플렉터 어레이(129)는 방출된 빔을 다수 일차 전자 빔들(160a, 160b, 및 160c)로 분할할 수 있다. 다수 일차 빔들의 수는 3 개로 제한되지 않으며, 마이크로-디플렉터 어레이(129)는 방출된 빔을 더 많은 수의 일차 전자 빔들로 분할하도록 구성될 수 있다. 빔릿-제한 플레이트(130)는 대물 렌즈 조립체(132)에 들어가기 전에 다수 일차 전자 빔들의 크기를 설정할 수 있다. 디플렉터(132c)는 웨이퍼 상의 빔 스캐닝을 용이하게 하기 위해 일차 전자 빔들(160a, 160b 및 160c)을 편향시킨다. 예를 들어, 스캐닝 공정에서, 디플렉터(132c)는 웨이퍼(150)의 상이한 부분들에 대한 이미지 재구성을 위한 데이터를 제공하기 위해, 상이한 시점들에 웨이퍼(150)의 최상면의 상이한 위치들 상으로 동시에 일차 전자 빔들(160a, 160b 및 160c)을 편향시키도록 제어될 수 있다.
대물 렌즈 조립체(132)에서, 여자 코일(132d) 및 극편(132a)은 극편(132a)의 일 단부에서 시작하여 극편(132a)의 다른 단부에서 끝나는 자기장을 발생시킨다. 일차 전자 빔(160)에 의해 스캐닝되는 웨이퍼(150)의 일부분은 자기장에 잠길 수 있고 전기적으로 충전될 수 있으며, 이는 차례로 전기장을 생성한다. 전기장은 웨이퍼와 충돌하기 전에 웨이퍼의 표면 부근에서 충돌하는 일차 전자 빔(160)의 에너지를 감소시킨다. 극편(132a)으로부터 전기적으로 절연되는 제어 전극(132b)이 웨이퍼 상의 전기장을 제어하여, 웨이퍼의 마이크로-아칭(micro-arching)을 방지하고 적절한 빔 포커스를 보장한다.
일차 전자 빔들(160a, 160b 및 160c)을 수용할 때 웨이퍼(150)의 일부분으로부터 후방산란된 일차 전자들 및 이차 전자들이 방출될 수 있다. 빔 분리기(138)가 후방산란된 및 이차 전자들을 포함한 이차 및/또는 산란된 전자 빔들(170a, 170b 및 170c)을 전자 검출기(140)의 센서 표면으로 지향할 수 있다. 검출된 전자 빔들(170a, 170b 및 170c)은 전자 검출기(140)의 센서 표면 상에 대응하는 빔 스폿들(180a, 180b 및 180c)을 형성할 수 있다. 전자 검출기(140)는 수신된 빔 스폿들의 세기들을 나타내는 신호들(예를 들어, 전압, 전류 등)을 생성하고, 신호들을 제어기(109)와 같은 처리 시스템에 제공할 수 있다. 이차 및/또는 산란된 전자 빔들(170a, 170b 및 170c) 및 결과적인 빔 스폿들의 세기는 웨이퍼(150)의 외부 및/또는 내부 구조체에 따라 변동될 수 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 일차 전자 빔들(160a, 160b 및 160c)이 웨이퍼(150)의 최상면의 상이한 위치들 상으로 투영되어 상이한 세기들의 이차 및/또는 산란된 전자 빔들(170a, 170b 및 170c)(및 결과적인 빔 스폿들)을 생성할 수 있다. 그러므로, 빔 스폿들의 세기들을 웨이퍼(150)의 위치들과 매핑함으로써, 처리 시스템은 웨이퍼(150)의 내부 및/또는 외부 구조체들을 반영하는 이미지를 재구성할 수 있다.
또한, 전자 빔 툴(104)은 다수 칼럼 어퍼처 SEM 시스템의 일부일 수 있다. 또한, 전자 빔 툴(104)은 전자-빔 직접 기록(EBDW) 시스템과 같은 전자-빔 리소그래피(EBL) 시스템으로서 구현될 수도 있다. 본 출원은 개시된 하전 입자 방출기가 적용되는 특정 시스템 또는 기술 영역을 제한하지 않는다. 따라서, 본 발명은 FIB(focused ion beam) 시스템, AFM(atomic force microscopy) 시스템, 또는 SEM e-빔 검사 시스템들과 같은 다른 전자 빔 시스템들과 같은 여하한의 하전 입자 시스템에 적용가능할 수 있다.
이제 도 4를 참조하며, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)의 예시적인 구성요소들을 나타낸다. 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는 건 어퍼처(122) 대신에 또는 이에 추가하여 제공될 수 있다. 또한, 빔 제한 어퍼처(125) 및 칼럼 어퍼처(135)는 선택적으로 변경가능한 어퍼처들로서 제공될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는 복수의 홀들을 포함하는 플레이트일 수 있다. 예를 들어, 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는 제 1 어퍼처 홀(123a), 제 2 어퍼처 홀(124a), 제 3 어퍼처 홀(125a) 등을 포함한다. 제 1 어퍼처 홀(123a)은 전자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 직경을 가지며, 플러딩을 위해 비교적 큰 스폿 크기를 생성하도록 구성될 수 있다. 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는 더 작은 영역을 플러딩하기 위한, 및/또는 e-빔 검사를 수행하는 데 사용하기에 적절한 복수의 점진적으로 더 작은 어퍼처 홀들을 포함할 수 있다. 어퍼처 플레이트 내의 홀들의 수는 맞춤형(customizable)일 수 있다.
e-빔 소스로부터 방출된 전자들은 균일한 각도 밀도를 가질 수 있으므로, 어퍼처를 통과하는 전류는 어퍼처 홀 크기와 직접 관련된다. 하나의 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트가 e-빔 소스와 조사될 영역 사이에 배치되는 경우, 어퍼처 플레이트는 예를 들어 4 개의 상이한 크기의 어퍼처 홀들을 사용하여 150 ㎁, 300 ㎁, 600 ㎁ 및 1,200 ㎁의 전자 전류를 통과시키도록 구성될 수 있다. 어퍼처에 의해 지정된 전류 레벨은 샘플에 입사하는 전류의 레벨을 결정할 수 있다. 다수 어퍼처들이 광학 축선 방향으로 직렬로 배치되는 경우, 전류 레벨은 연속적으로 트리밍(trim down)되어, 다수 어퍼처들이 각각 샘플에 입사하는 최종 전류에 영향을 미치도록 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 1 어퍼처 홀(125a)은 예를 들어 100 내지 200 ㎛ 범위의 직경을 가질 수 있다. 어퍼처 플레이트(122a)에는 검사 모드에 사용되는, 예를 들어 60 ㎛의 직경을 갖는 또 다른 홀이 제공될 수 있다. 검사 모드에서, 전자 빔은 한 지점에 포커싱되는 것이 유리하다. 예를 들어, 포인트-포커싱된 프로브 스폿은 1 nm 정도일 수 있다. 좁게 포커싱된 프로브 스폿은 높은 이미징 분해능을 달성하는 데 유리하다.
선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는 전자 빔 툴에서 전자 방출기와 웨이퍼 사이에 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는 전자 빔 툴의 전자 방출기와 집광 렌즈 사이에 위치될 수 있다.
선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)의 재료는 백금, 금, 몰리브덴, 구리, 탄탈럼, 백금-이리듐(95:5), 흑연 또는 그 밖의 다른 것들 중 1 이상과 같은 비-자성, 전도성 플레이트이거나, 이를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 조정가능한 어퍼처가 홍채-타입(iris-type) 어퍼처로서 제공될 수 있다. 홍채-타입 어퍼처는 정확한 빔 제어를 위해 모터에 의해 제어될 수 있다.
EBI 시스템을 사용하는 것과 같은 예시적인 하전 입자 검사 시스템의 작동에서, 웨이퍼 검사에 앞서 사전-충전이 수행된다. 일부 실시예들에서, EBI 시스템(100)은 검사될 웨이퍼의 사전-충전을 수행하도록 구성되는 디포커스 모드에서 작동될 수 있다. 또한, EBI 시스템(100)은 e-빔 이미징에 의해 검사를 수행하도록 구성되는 이미징 모드에서 작동될 수 있다. 디포커스 모드 및 이미징 모드 둘 다에서, 전자 빔 툴의 전자 방출기가 전자 빔을 발생시킨다.
디포커스 모드에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 디포커스 모드에서 작동하는 전자 빔 툴(204A)의 건 어퍼처(122)가 전자 방출기에 의해 생성된 전자 빔으로 하여금 건 어퍼처(122)를 통과하게 하도록 구성된다. 예를 들어, 디포커스 모드에서, 전자 빔 툴은 웨이퍼(150) 상에 입사하는 디포커싱된 전자 빔(165)을 생성하도록 구성된다. 디포커싱된 전자 빔(165)은 웨이퍼 상에서 검사될 비교적 넓은 영역을 조사하기에 적절할 수 있다. 빔 제한 어퍼처(125) 및 칼럼 어퍼처(135)와 같은 추가적인 어퍼처들은 디포커싱된 전자 빔이 방해받지 않고 통과하게 하도록 설정될 수 있다. 디포커싱된 전자 빔(165)은 전자 빔의 전류가 제 1 전류 레벨로 설정되도록 전류 레벨에 따라 어퍼처들에 의해 설정될 수 있다. 전류 레벨은 건 어퍼처(122), 빔 제한 어퍼처(125) 및 칼럼 어퍼처(135)가 모두 웨이퍼로 통과하는 빔의 전류 레벨에 영향을 미치도록 집합적으로 설정될 수 있다. 대안적으로, 빔 전류 레벨은 건 어퍼처(122)에 의해 실질적으로 결정될 수 있는 한편, 다른 어퍼처들은 이들이 빔 전류에 실질적으로 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 크게 설정된다. 디포커싱된 전자 빔(165)은 도 5에 개략적으로 도시되어 있는 집광 렌즈(126) 및 대물 렌즈(132)와 같은 전자 빔 툴의 포커싱 광학기를 통과할 수 있다. 하지만, 디포커싱된 전자 빔(165)은 전자 광학기에 의해 웨이퍼(150)의 표면 상의 미세한 지점에 포커싱되지 않는다. 디포커싱된 전자 빔(165)은 e-빔 검사에 사용되도록 구성되는 프로브 스폿과 비교하여 상대적으로 디포커싱되며, 이에 따라 디포커싱된 전자 빔은 넓은 스폿 크기를 갖도록 만들어진다. 일부 실시예들에서, 디포커싱된 전자 빔(165)은 사전-충전을 수행하기 위해 웨이퍼(150)의 구역에 걸쳐 스캐닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디포커싱된 전자 빔(165)은 웨이퍼에 걸쳐 스캐닝되지 않고, 그 대신에 더 작은 구역을 조사한다.
이미징 모드에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 이미징 모드에서 작동하는 전자 빔 툴(204B)의 포커싱 광학기가 이미징 검사를 수행하는 미세한 지점에 전자 빔을 포커싱하도록 제어된다. 예를 들어, 이미징 모드에서, 전자 빔 툴은 웨이퍼(150) 상에 입사하는 검사 전자 빔(166)을 생성하도록 구성된다. 그 후, 검사 전자 빔은 웨이퍼(150)에 걸쳐 패턴(예를 들어, 래스터 패턴)으로 빔을 스캐닝함으로써 이미징하는 데 사용될 수 있다. 검사 전자 빔(166)은 제 2 전류 레벨로 설정될 수 있다.
제 1 전류 레벨은 제 2 전류 레벨보다 크거나 같을 수 있다. 예를 들어, 전형적으로, 사전-충전을 위해 큰 전류 레벨이 바람직하다. 검사에 사용되는 전류 레벨은 통상적으로 작기 때문에, 제 2 전류 레벨은 제 1 전류 레벨보다 작을 수 있다. 하지만, 예를 들어 큰 전류 검사가 사용되는 경우, 제 1 전류 레벨이 제 2 전류 레벨보다 반드시 클 필요는 없다.
제 2 전류 레벨이 제 1 전류 레벨보다 작도록 구성되는 경우, 이미징 모드에서의 검사 전자 빔의 전류 레벨은 전자 빔 툴의 어퍼처들에 의해 설정될 수 있다. 예를 들어, 건 어퍼처(122)는 전자 빔의 비교적 작은 전류가 통과하게 하도록 설정될 수 있다. 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)가 건 어퍼처(122)로서 사용되는 경우, 디포커싱된 전자 빔에 사용되는 것보다 작은 어퍼처 홀이 사용되어 검사 빔이 웨이퍼 상에 입사하게 하도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)는, 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)의 X 및 Y 위치들을 조정하여 복수의 어퍼처 홀들(123a, 124a, 125a, 126a, 127a, 128a) 중 하나가 전자 방출기의 광학 축선과 정렬되게 하도록 구성되는 모터에 의해 제어된다. 모터는 제어기(109)로부터의 명령 신호에 의해 제어될 수 있다.
제어기(109)는 디포커스 모드와 이미징 모드 사이에서 전환가능하도록 전자 빔 툴을 제어할 수 있다. 디포커스 모드에서, 제어기(109)는 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)를 이동시키도록 구성되는 모터를 제어하여 디포커싱된 전자 빔이 제 1 전류 레벨로 설정되도록 할 수 있다. 이미징 모드에서, 제어기(109)는 검사 전자 빔이 제 2 전류 레벨로 설정되도록 선택적으로 변경가능한 어퍼처 플레이트(122a)의 모터를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(109)는 디포커싱된 전자 빔이 디포커스 모드에서 디포커싱되도록 전자 광학기를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 전자 광학기의 집광 렌즈 및 대물 렌즈는 전자 빔의 초점이 웨이퍼 표면과 일치하지 않도록 제어될 수 있다. 전자 광학기는 그 초점이 광학 축선 방향으로 웨이퍼의 평면을 넘어서고, 이에 따라 스폿 크기를 확대하도록 전자 빔을 조정할 수 있다. 이미징 모드에서, 제어기(109)는 검사 전자 빔이 웨이퍼 상에 입사하는 디포커싱된 전자 빔보다 상대적으로 더 포커스되도록 전자 광학기를 제어할 수 있다. 특히, 제어기(109)는 검사 전자 빔의 초점이 웨이퍼 표면과 일치하도록 전자 광학기를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(109)는 디포커싱된 전자 빔이 특정 스폿 크기를 갖도록 지정되는 방식으로 전자 빔 툴을 제어할 수 있다. 디포커싱된 전자 빔의 스폿 크기는 검사 전자 빔의 프로브 스폿보다 클 수 있다. 또한, 디포커싱된 전자 빔의 스폿은 검사 전자 빔의 프로브 스폿보다 더 확산될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른, 제 1 모드에서 작동하는 예시적인 하전 입자 빔 툴(304A)을 나타낸다. 명확함을 위해 일부 요소들이 생략되어 있다. 하전 입자 빔 툴(304A)은 음극(303) 및 양극(320)을 포함하는 하전 입자 소스를 포함한다. 제 1 모드는 플러딩 모드를 포함할 수 있다. 플러딩 모드에서, 제 1 건 어퍼처(323a)가 하전 입자 소스의 광학 축선(302)과 정렬되고, 이는 제 1 전류 레벨의 빔이 제 1 건 어퍼처(323a)를 통과하게 하는 크기를 갖는다. 제 1 전류 레벨은 비교적 클 수 있으며, 예를 들어 1000 ㎁일 수 있다.
또한, 하전 입자 빔 툴은 집광 렌즈(326), 칼럼 어퍼처(335) 및 대물 렌즈(332)를 포함한다. 제 1 모드에서 작동하는 하전 입자 빔 툴(304A)에서, 집광 렌즈(326)는 1000 ㎁ 빔을 칼럼 어퍼처(335)의 중심에 포커싱하도록 제어된다. 1000 ㎁ 빔은 제 1 건 어퍼처(323a)를 통과하는 실질적으로 모든 하전 입자들이 칼럼 어퍼처(335)를 통과하도록 포커싱될 수 있다. 따라서, 하전 입자 소스 아래에 배치된 샘플에 입사하는 플러딩 빔 전류가 제 1 전류 레벨과 실질적으로 동일할 수 있다. 플러딩 모드는 칼럼 어퍼처(335)가 빔 전류를 제한하지 않도록 빔을 칼럼 어퍼처(335)의 중심으로 포커싱함으로써 달성될 수 있다. 포커싱된 빔은 칼럼 어퍼처(335)의 직경보다 훨씬 작기 때문에, 실질적으로 모든 빔 전류가 어퍼처 홀을 통과할 것이고, 플러딩 전류로서 샘플에 도달할 수 있다.
샘플에 도달하면, 디포커싱된 빔은 영역(380)을 포함하는 샘플의 영역을 조사하도록 확대될 수 있다.
플러딩 모드는 하전 입자 소스 아래에 배치된 샘플의 일차 빔 플러딩을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일차 빔 플러딩에서, 대물 렌즈(332)는 빔을 원하는 레벨로 포커싱하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 대물 렌즈(332)는 원하는 크기를 갖는 일차 빔 플러딩 스폿(381)을 생성하도록 제어될 수 있다. 스폿 크기는 영역(380)을 포함하는 범위 내에서 조정될 수 있다. 따라서, 빔은 원하는 포커싱 레벨로 제어될 수 있다.
대물 렌즈(332)는 플러딩 모드에서 사용될 수 있는 넓은 범위의 디포커싱된 빔 형상들/크기들로 작동가능할 수 있다. 플러딩 스폿(381)의 크기는 영역(380)의 크기(예를 들어, 0.5 mm 부근과 같은 서브-밀리미터 범위일 수 있음)까지 및 거의 포커싱된 스폿의 크기(예를 들어, 수 나노미터일 수 있음)까지 조정될 수 있다. 플러딩 모드에서의 스폿 크기들의 범위는 여하한의 디포커싱된 스폿들로 이루어질 수 있으며, 일부 예시적인 실시예들에서 0.1 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른, 제 2 모드에서 작동하는 예시적인 하전 입자 빔 툴(304B)을 나타낸다. 제 2 모드는 이미징 모드를 포함할 수 있다. 이미징 모드에서, 제 2 건 어퍼처(324a)가 하전 입자 소스의 광학 축선(302)과 정렬되어, 제 2 전류 레벨의 빔이 제 2 건 어퍼처(324a)를 통과하게 한다. 제 2 전류 레벨은 비교적 작을 수 있으며, 예를 들어 20 ㎁일 수 있다.
제 2 모드에서 작동하는 하전 입자 빔 툴(304B)에서, 집광 렌즈(326)는 더 정밀한 제어를 위해 20 ㎁ 빔을 포커싱하도록 제어된다. 포커싱은 칼럼 어퍼처(335)를 조정하는 것과 함께, 또는 칼럼 어퍼처(335)와 독립적으로 일어날 수 있다. 예를 들어, 더 많거나 적은 하전 입자들을 갖는 빔이 칼럼 어퍼처(335)를 통과하게 되어, 검사 빔이 정밀한 제어로 5 ㎁ 또는 6.5 ㎁와 같은 특정 전류 레벨에서 샘플에 도달하도록 할 수 있다. 대물 렌즈(332)는 검사 빔을 이미징 스폿 크기로 포커싱하도록 제어된다. 샘플에 도달하면, 포커싱된 빔은 샘플의 표면 상의 한 지점에서 수렴하여 프로브 스폿(382)을 형성할 수 있다. 프로브 스폿(382)의 크기는 수 nm 이하의 범위 내에 있을 수 있다.
일부 실시예들에서, 플러딩 전자 빔은 하전 입자 빔 툴의 FOV를 실질적으로 포함하는 스폿 크기를 형성하도록 구성될 수 있다.
제어기(109)는 제 1 모드에 있는 경우에 플러딩 적용량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(109)는 제 1 모드에서 사전설정된 시간 동안 웨이퍼를 조사할 수 있다.
일부 실시예들에서, 플러딩 프로세스는 연속 이동 모드로 구현될 수 있으며, 이때 플러딩이 켜질 때, 웨이퍼는 제어된 속도로 X 및 Y 방향들을 따라 이동하는 전동 스테이지(134)에 의해 운반된다. 이동 속도는 필요한 플러딩 적용량 및 타이밍에 따라 최적화될 수 있다. 연속 이동 모드에서, 이차 전자 방출 효율성에 따라 샘플을 양 또는 음으로 충전하기 위해 이미징 스캔에 앞서 웨이퍼의 영역에서 적어도 하나의 스캔이 이루어진다. 연속 이동 모드에서 작동하는 경우, 플러딩 및 이미징을 위해 동일한 빔이 사용될 수 있으므로, 플러딩과 이미징 사이의 전환 시간은 비교적 짧다. 또한, 사전-충전 영역이 정밀하게 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미징을 위한 일차 전자 빔의 작은 빔 전류는 낮은 누출율로의 전압 대비 결함들의 검출, 및/또는 표면 충전 상태를 평형화하는 사전-스캐닝에 충분할 수 있다.
또한, 플러딩 프로세스는 "리프 및 플러드(Leap and Flood)" 모드로 구현될 수 있으며, 이때 플러딩 빔은 원하는 적용량으로 소정 시간 동안 켜지는 한편, 전동 스테이지(134)는 웨이퍼를 운반하여 선택된 위치들에서 정지한다. "리프 및 플러드" 모드로 플러딩 프로세스를 수행하는 것은, 검출되기 위해 충전을 구축하는 데 많은 양의 전자들을 필요로 하는 구리 상호연결부의 얇은 공극(thin void)과 같이 높은 누출율을 갖는 일부 전기적 결함들을 검출하는 경우에 유리할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른, 하이브리드 모드에서 작동하는 예시적인 하전 입자 빔 툴(304C)을 나타낸다. 하이브리드 모드에서, 하전 입자 빔은 플러딩 및 이미징 모드들의 기능을 조합할 수 있다. 하전 입자 빔 툴이 하이브리드 모드에 있는 동안, 제 1 건 어퍼처(323a)가 하전 입자 소스의 광학 축선(302)과 정렬되도록 선택된다. 예를 들어, 제 1 건 어퍼처(323a)는 1000 ㎁의 빔을 통과시키도록 구성되는 크기를 가질 수 있다. 한편, 이미징에 적절한 크기를 갖는 칼럼 어퍼처가 선택된다. 칼럼 어퍼처는 선택적으로 변경가능한 어퍼처일 수 있다. 칼럼 어퍼처(335)의 크기는 제 1 건 어퍼처(323a)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 칼럼 어퍼처(335)는 5 ㎁의 빔을 통과시키도록 구성되는 크기를 가질 수 있다.
하이브리드 모드에서, 집광 렌즈(326)는 플러딩 및 이미징 모두에 적절한 빔들을 생성하도록 제어될 수 있다. 집광 렌즈(326)의 제어는 빔을 조정하는 어퍼처들과 독립적으로 일어날 수 있다. 예를 들어, 도 9에 나타낸 바와 같이, 집광 렌즈(326)는 중간 빔(350)을 생성하도록 제어될 수 있다. 중간 빔(350)은 칼럼 어퍼처(335)의 중심에 포커싱되지 않는다. 따라서, 빔을 제한하도록 적절한 크기의 칼럼 어퍼처를 사용함으로써 빔 전류에 대한 추가 제어가 달성될 수 있다. 칼럼 어퍼처(335) 및 대물 렌즈(332)를 통과할 때 중간 빔(350)은 빔이 샘플의 표면 상의 한 지점에 포커싱되고 이미징에 적절하게 되도록 적절하게 성형될 수 있다. 또한, 집광 렌즈(326)는 제 1 건 어퍼처(323a)를 통과한 1000 ㎁ 빔을 칼럼 어퍼처(335)의 중심에 포커싱하도록 제어될 수 있다. 1000 ㎁ 빔은 제 1 건 어퍼처(323a)를 통과한 실질적으로 모든 하전 입자들이 칼럼 어퍼처(335)를 통과하도록 포커싱될 수 있다. 따라서, 하이브리드 모드에서, 하전 입자 소스 아래에 배치된 샘플에 입사하는 전류가 제 1 전류 레벨과 실질적으로 동일한 플러딩 빔이 생성될 수도 있다. 샘플에 도달하면, 디포커싱된 빔은 영역(380)을 포함하는 샘플의 영역을 조명하도록 확대될 수 있고, 대물 렌즈(332)에 의해 더 포커싱되어 일차 빔 플러딩 스폿(381)을 형성할 수 있다.
하이브리드 모드에서 작동하는 것은 전환 속도에 대한 추가 개선을 가능하게 할 수 있다. 집광 렌즈(326)와 같은 전자기 렌즈들이 전기적 입력 신호들에 의해 제어될 수 있기 때문에, 렌즈 조건을 조정하여 렌즈를 통과하는 빔 프로파일을 변경하는 데 필요한 시간이 매우 짧다. 반면, 어퍼처들은 별도의 어퍼처 홀을 빔의 광학 축선과 정렬시키기 위해 어퍼처 플레이트를 물리적으로 이동시킴으로써 변경된다. 일부 실시예들에서, 예를 들어 집광 렌즈는 어퍼처보다 10 배 빠르게 조정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미징 품질은 하이브리드 모드에서 작동함으로써 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 큰 전류 빔이 건 어퍼처를 통과하는 경우, 빔의 일부분이 칼럼 어퍼처의 최상부에 입사할 수 있다. 이는 프로브 빔의 광학 성능에 약간 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 이미징에 필요한 전류의 100 배와 같은 매우 큰 전류가 사용되는 경우, 광학 성능은 웨이퍼 결함 검사를 위한 이미징을 수행하기에 충분할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이미징 또는 사전-스캐닝에 사용되는 것보다 통상적으로 더 높은 전류 레벨을 갖는 빔이 통과하게 하는 비교적 큰 건 어퍼처가 사용된다. 또한, 하전 입자 빔 툴은 부스터를 갖는 하전 입자 소스를 포함할 수 있다. 하전 입자 소스가 플러드 건처럼 작동할 수 있도록 툴의 일차 빔 소스의 빔 전류를 그 최고 레벨로 부스팅하기 위해 부스터가 채택될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 방법에서, 샘플은 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 검사된다. 상기 방법은 빔이 샘플의 표면에서 디포커싱되는 동안 제 1 전류 레벨에서 샘플 상에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계를 포함한다. 이 방출 단계는 플러딩 프로세스일 수 있다. 예를 들어, 이 방출 단계는 검사될 웨이퍼의 사전-충전을 위해 플러딩을 수행하도록 구성되는 제 1 모드에서 EBI 시스템(100)을 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼를 검사하는 방법은 샘플 로딩의 단계(S110)로 시작한다. 단계(S110)는 로딩 포트를 개방하고, 웨이퍼를 삽입하고, 로딩 포트를 폐쇄하고, 하전 입자 빔 장치의 칼럼을 밀봉하고, 진공을 끌어내는 단계를 포함할 수 있다.
다음으로, 조건들을 구성하는 단계(S120)에서, 분석을 수행하기 위한 초기 조건들이 설정될 수 있다. 예를 들어, 조작자는 원하는 전압, 어퍼처, 하전 입자 빔 전류 레벨, 및 포커스의 설정을 지정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 조건들은 자동으로 설정될 수 있다.
다음으로, 샘플 스테이지를 위치시키는 단계(S130)에서, 웨이퍼의 X 및 Y 위치들, 경사, 각도 방향 등이 미세-조정될 수 있다. 예를 들어, 샘플 스테이지는 웨이퍼 상의 원하는 검사 영역을 하전 입자 빔 장치의 FOV와 정렬시키도록 이동될 수 있다.
다음으로, 단계(S140)에서, 웨이퍼의 플러딩이 수행될 수 있다. 플러딩 프로세스는 빔이 웨이퍼의 표면에서 디포커싱되면서 제 1 전류 레벨에서 웨이퍼 상에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 플러딩 프로세스는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 제 1 모드에서 수행될 수 있다.
다음으로, 모드들을 전환하는 단계(S150)에서, 하전 입자 빔 장치의 조건들이 수정될 수 있다. 예를 들어, 앞서 언급된 전압, 어퍼처, 하전 입자 빔 전류 레벨, 및 포커스가 조정될 수 있다. 하지만, 다음 단계들로 진행하기 전에 샘플 로딩 챔버를 개방하거나, 진공을 환기시키거나, 전압 레벨을 재설정할 필요는 없다.
단계(S160)에서, 샘플 스테이지는 필요에 따라 더 조정될 수 있다.
단계(S170)에서, 웨이퍼의 검사가 수행될 수 있다. 검사 프로세스는 하전 입자 빔이 웨이퍼의 표면에 포커싱되면서 제 2 전류 레벨에서 웨이퍼 상에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계를 포함할 수 있다. 검사 동안, 하전 입자 빔은 검출된 이차 및/또는 후방산란된 하전 입자들에 기초하여 이미지를 생성하기 위해 웨이퍼의 표면을 가로질러 스캐닝할 수 있다. 예를 들어, 검사 프로세스는 본 명세서에서 논의된 바와 같이 제 2 모드에서 수행될 수 있다.
다음으로, 검증의 단계(S180)에서, 결함들의 존재 또는 부재가 확인될 수 있다. 검출된 결함들의 위치는 어드레스로 저장될 수 있다. 또한, 타입, 심각도, 및 구역의 이미지와 같은 검출된 결함의 추가적인 세부사항들이 기록될 수 있다. 또한, 검사 단계(S170)에서 분석된 구역은 결함이 없는 것으로 등록될 수 있다. 그 후, 웨이퍼의 다른 영역들을 검사하기 위한 추가 단계들이 수행될 수 있다.
영역의 검증 후, 상기 방법은 단계들(S140 내지 S180)을 반복하기 위한 준비로 모드들을 전환하는 단계(S190)로 진행할 수 있다. 상기 방법은 사용자의 명령으로 또는 원하는 영역들이 모두 검사된 경우에 종료될 수 있다.
앞서 설명된 바와 같이, 하전 입자 빔을 방출하는 단계들은 EBI 시스템(100)이 웨이퍼(150)의 표면에 그 전자 빔을 디포커싱하도록 제어되는 제 1 모드, 및 EBI 시스템(100)이 이미징 검사를 수행하기 위해 그 전자 빔을 미세한 지점으로 포커싱하도록 제어되는 제 2 모드에서 EBI 시스템(100)을 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 예시적인 방법은 제 2 전류 레벨이 제 1 전류 레벨보다 작도록 조정가능한 어퍼처를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 어퍼처의 조정은 하전 입자 빔 시스템의 제어기를 통해 기계에 의해 또는 수동으로 행해질 수 있다.
또한, 예시적인 방법은 제 1 모드에서 제 2 모드로, 또는 그 역으로 전환하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모드들은 빠르게 이리저리 전환될 수 있다. 예를 들어, 전류 누설 등으로 인해 검사된 구조체가 단지 짧은 시간 동안만 전하를 유지할 수 있는 경우, 모드들을 자주 전환하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 예시적인 프로세스는 영역을 플러딩(0.2 s)하고, 모드들을 전환(0.1 s)하고, 영역을 검사(0.5 s)하고, 모드들을 전환하고, 새로운 영역으로 이동하는 등의 단계를 포함할 수 있다.
하이브리드 모드에서 작동하는 경우, 전환 시간이 더 감소될 수 있고, 이에 따라 빠른 전환을 수행하는 성능이 개선될 수 있다.
도면들의 흐름도 및 블록 다이어그램들은 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들에 따른 시스템, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현들의 구조, 기능, 및 작동을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록 다이어그램의 각각의 블록이 모듈, 세그먼트, 또는 지정된 논리 기능들을 구현하기 위한 1 이상의 실행가능한 명령어를 포함하는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현들에서, 블록에 표시된 기능들은 도면들에 명시된 순서를 벗어나서 발생할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 연속으로 나타낸 2 개의 블록들이 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 2 개의 블록들이 관련된 기능에 따라 때로는 역순으로 실행될 수 있다. 흐름도 또는 블록 다이어그램의 각각의 블록, 및 블록들의 조합은 지정된 기능들 또는 동작들을 수행하는 특수 목적 하드웨어-기반 시스템들, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령어들의 조합들에 의해 구현될 수 있음을 이해하여야 한다.
시스템, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현들은 내부 및/또는 외부 데이터 저장소에 저장될 수 있다. 내부/외부 저장소는 휘발성 또는 비-휘발성, 자기, 반도체, 테이프, 광학, 이동식(removable), 비-이동식, 또는 다른 타입의 저장 디바이스 또는 유형 및/또는 비-일시적(non-transitory) 컴퓨터-판독가능한 매체일 수 있다. 비-일시적 매체의 보편적인 형태들은, 예를 들어 플로피 디스크, 플렉시블 디스크(flexible disk), 하드 디스크, 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive), 자기 테이프, 또는 여하한의 다른 자기 데이터 저장 매체, CD-ROM, 여하한의 다른 광학 데이터 저장 매체, 홀들의 패턴들을 갖는 여하한의 물리적 매체, RAM, PROM, 및 EPROM, FLASH-EPROM 또는 여하한의 다른 플래시 메모리, NVRAM, 캐시, 레지스터, 여하한의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 및 이의 네트워크 버전(networked version)들을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 다음을 포함하는 통상적인 플러드 건 플러딩 프로세스에 비해 소정의 우수한 이점들을 달성할 수 있다. 예를 들어, 플러딩 모드에서 이미징/검사 모드로, 또는 그 역으로 빠른 전환이 가능하다. 불연속 플러드 건을 사용하는 일반적인 프로세스에서, 이미징 모드로 전환하는 것은 몇 분이 걸릴 수 있다. 하지만, 예시적인 실시예들에서, 전환 시간은 1 초 미만은 아니더라도 몇 초로 감소될 수 있다. 따라서, 기계 시간의 1 내지 2 자릿수 절약이 달성될 수 있다.
더 짧은 전환 시간의 이점은 (검사를 시작하기 위해 플러딩 후) 감소된 대기 시간이다. 대기 시간으로 인한 누출된 전하의 양을 감소시킴으로써 검사 감도가 개선될 수 있다. 소정 타입의 적용들은 대기/지연 시간에 민감하고, e-빔 플러딩 생성 충전 조건들은 이들이 방출(누출)되기 전에 오래 지속되지 않을 수 있으므로, 극적인 전환 시간 절약이 더 유용한 적용들을 지원할 수 있다. 추가적으로, 시간 절약은 스루풋을 개선하는 데 유리하다.
통상적인 플러드 건과 비교하여, SEM 칼럼과 같은 하전 입자 빔 시스템의 일차 빔 소스는 훨씬 더 정교한 고유 전자 광학기 능력 및 제어가능성을 가지며, 이는 정밀하게 제어가능한 레벨들 내에서 필요한 빔 전류 밀도, 적용량, 필드 전위 등을 발생시키기 위해 이 능력을 이용함으로써 주요 이점들을 가능하게 한다. 예를 들어, 다양한 에너지 레벨 설정이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플러딩 및 이미징 모두에 사용되는 일차 빔 소스는 100 eV 내지 3000 eV의 범위에서 작동가능하다. 이 범위 내에서, 예를 들어 199 eV 또는 1777 eV의 에너지 레벨이 정밀하게 선택될 수 있다. 플러딩 또는 이미징과 같은 원하는 프로세스를 개별적으로 최적화하기 위해 값들이 선택될 수 있다.
다수 어퍼처들의 사용은 어퍼처를 통과하고 샘플로 진행하도록 타겟 전류의 정밀한 제어를 허용한다. 타겟 전류는 적용 및 원하는 프로세스, 예컨대 플러딩 또는 검사에 따라 제어될 수 있다. 일부 실시예들에서, 검사 기능은 플러딩에 사용되는 동일한 어퍼처를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 플러딩 및 이미징에 사용되는 동일한 어퍼처는 e-빔 검사 툴에 제공되는 가장 작은 어퍼처일 수 있다.
또한, 일부 경우에, 제 1 모드 및 제 2 모드는 먼저 플러딩에 대한 전류 요건들을 만족시키기 위해 단일 건 어퍼처를 공유할 수 있고, 그 후 빔 전류는 집광 렌즈, 대물 렌즈 및 칼럼 어퍼처들의 사용을 조합함으로써 검사에 적절한 레벨로 감소될 수 있다.
중화(neutralization)는 사전-충전 제어의 하나의 적용이다. 일부 실시예들에서, e-빔 검사 전에 웨이퍼 표면의 전하를 소정 레벨로 사전-설정하기 위해 플러딩이 수행된다. 일부 실시예들에서, 웨이퍼의 표면 전하는 웨이퍼에 원하지 않는 전하를 남길 수 있는 이전의 소정 작업들의 영향을 제거하기 위해 중화된다. 다양한 플러딩 조건들에 따라, e-빔 소스의 작동 파라미터들이 유연하게 선택될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따라 플러딩 효율성이 개선될 수 있다. 예를 들어, 통상적인 플러드 건은 수백 마이크로-암페어와 같은 더 높은 전류를 방출할 수 있지만, 더 큰 빔 스폿 크기(예를 들어, 10 mm 이상)로 인해, 불필요한 영역들을 플러딩하지 않으면서 더 작은 영역을 플러딩할 수는 없다. e-빔 검사 기계들에 대해, 관심 영역보다 10 내지 100 배 큰 영역이 너무 큰 빔 스폿 또는 부정확한 위치들 또는 빔 밀도의 불균일로 인해 불필요하게 플러딩될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에 따른 e-빔 검사 툴의 일차 빔 소스에 의해 수행되는 플러딩 방법으로, 플러딩이 검사될 영역에 정확히 제한될 수 있다. 따라서, 증가된 정확성이 작은 영역 플러딩 또는 부분적 웨이퍼를 사용하는 검사 적용들에 대해 시간을 절약할 수 있다.
또한, 전용 제어기 또는 전력 공급기를 갖는 종래의 플러드 건에 비해 비용 절감이 달성될 수 있다. 예를 들어, 예시적인 실시예들은 전용 플러드 건을 위한 전력 공급기 및 별도의 제어기들과 같은 여분의 시스템들에 대한 필요성을 제거할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 2 가지 모드에서 작동하도록 구성되는 하전 입자 빔 소스는 플러딩 및 검사의 2 가지 기능을 위한 단일 제어기를 공유할 수 있다. 따라서, 듀얼 모드 하전 입자 소스를 갖는 시스템이 별도의 전용 플러드 건 및 그 관련 액세서리, 예컨대 그 제어기 등을 포함하는 불필요한 구성요소들을 생략할 수 있다.
실시예들은 다음 항목들을 이용하여 더 설명될 수 있다:
1. 하전 입자 빔 시스템에 있어서,
광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스;
하전 입자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 적어도 하나의 어퍼처; 및
제어기를 포함하고, 이는:
하전 입자 빔이 제 1 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 샘플에 입사하는 하전 입자 빔이 디포커싱되는 제 1 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록;
하전 입자 빔이 제 2 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 샘플에 입사하는 하전 입자 빔이 샘플의 표면에 포커싱되는 제 2 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록; 및
하전 입자 빔 시스템을 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 전환하도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
2. 1 항에 있어서, 제어기는:
제 1 모드에서 샘플의 표면에 제 1 스폿을 형성하도록; 및
제 2 모드에서 샘플의 표면에 제 2 스폿을 형성하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
3. 1 항에 있어서, 제 1 전류 레벨은 제 2 전류 레벨보다 크거나 같은 하전 입자 빔 시스템.
4. 1 항에 있어서, 제 1 전류 레벨은 제 2 전류 레벨보다 큰 하전 입자 빔 시스템.
5. 2 항에 있어서, 제 1 스폿은 제 2 스폿보다 더 디포커싱되는 하전 입자 빔 시스템.
6. 2 항에 있어서, 제어기는:
제 1 스폿 크기를 갖는 제 1 스폿을 형성하도록, 및
제 2 스폿 크기를 갖는 제 2 스폿을 형성하도록 더 구성되고, 제 1 스폿 크기는 제 2 스폿 크기보다 큰 하전 입자 빔 시스템.
7. 1 항에 있어서, 제어기는:
제 1 모드에서 샘플의 표면의 하전 입자 플러딩을 수행하도록; 및
제 2 모드에서 샘플의 하전 입자 빔 검사를 수행하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
8. 1 항에 있어서,
제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처가 형성되어 있는 어퍼처 플레이트 -제 1 어퍼처는 제 2 어퍼처보다 큰 크기를 가짐- ; 및
어퍼처 플레이트의 위치를 조정하도록 구성되는 모터를 더 포함하고,
제어기는:
제 1 모드에서 제 1 어퍼처가 광학 축선과 정렬되도록 어퍼처 플레이트를 이동시키도록, 및
제 2 모드에서 제 2 어퍼처가 광학 축선과 정렬되도록 어퍼처 플레이트를 이동시키도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
9. 1 항에 있어서, 하전 입자 빔 시스템은 스캐닝 전자 현미경이고, 하전 입자 빔은 전자 빔인 하전 입자 빔 시스템.
10. 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 샘플을 검사하는 방법에 있어서,
제 1 전류 레벨에서 샘플에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계 -하전 입자 빔은 샘플의 표면에서 디포커싱됨- ; 및
제 2 전류 레벨에서 샘플에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계 -하전 입자 빔은 샘플의 표면에서 포커싱됨- 를 포함하는 방법.
11. 10 항에 있어서, 제 2 전류 레벨이 제 1 전류 레벨보다 작도록 조정가능한 어퍼처를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 10 항에 있어서,
샘플의 표면의 하전 입자 플러딩을 수행하는 단계; 및
샘플의 하전 입자 빔 검사를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 10 항에 있어서,
제 1 전류 레벨에서 샘플의 표면에 제 1 스폿을 형성하는 단계; 및
제 2 전류 레벨에서 샘플의 표면에 제 2 스폿을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
14. 10 항에 있어서, 제 2 전류 레벨은 제 1 전류 레벨보다 작은 방법.
15. 13 항에 있어서, 제 2 스폿은 제 1 스폿보다 작은 방법.
16. 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체에 있어서,
하전 입자 시스템이:
하전 입자 빔이 제 1 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 샘플에 입사하는 하전 입자 빔이 디포커싱되는 제 1 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 방출기에 명령하는 단계;
제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 전환하도록 하전 입자 시스템에 명령하는 단계;
하전 입자 빔이 제 2 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 샘플에 입사하는 하전 입자 빔이 샘플의 표면에 포커싱되는 제 2 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 방출기에 명령하는 단계
를 포함하는 방법을 수행하게 하도록 하전 입자 시스템의 1 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
17. 16 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 1 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 하전 입자 시스템이:
샘플의 표면에 제 1 스폿을 형성하기 위해 제 1 모드에서 전자 빔을 포커싱하도록 전자기 렌즈에 명령하는 단계; 및
샘플의 표면에 제 2 스폿을 형성하기 위해 제 2 모드에서 전자 빔을 포커싱하도록 전자기 렌즈에 명령하는 단계를 더 수행하게 하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
18. 16 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 1 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 하전 입자 시스템이:
제 1 모드에서 하전 입자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 제 1 어퍼처 홀로부터, 제 2 모드에서 하전 입자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 제 2 어퍼처 홀로 어퍼처를 변경하는 단계를 더 수행하게 하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
19. 16 항에 있어서, 제 1 전류 레벨은 제 2 전류 레벨보다 크거나 같은 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
20. 16 항에 있어서, 제 1 전류 레벨은 제 2 전류 레벨보다 큰 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
21. 17 항에 있어서, 제 1 스폿은 제 2 스폿보다 더 디포커싱되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
22. 17 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 1 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 하전 입자 시스템이:
제 1 스폿 크기를 갖는 제 1 스폿을 형성하는 단계; 및
제 2 스폿 크기를 갖는 제 2 스폿을 형성하는 단계 -제 1 스폿 크기는 제 2 스폿 크기보다 큼- 를 더 수행하게 하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
23. 16 항에 있어서, 하전 입자 시스템의 1 이상의 프로세서에 의해 실행가능한 명령어들의 세트는 하전 입자 시스템이:
제 1 모드에서의 샘플의 표면의 하전-입자 플러딩; 및
제 2 모드에서의 샘플의 하전-입자 검사를 더 수행하게 하도록 구성되는 비-일시적 컴퓨터 판독가능한 매체.
24. 하전 입자 빔 시스템에 있어서,
광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스;
하전 입자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 적어도 하나의 어퍼처;
하전 입자 빔의 포커싱을 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 전자기 렌즈; 및
제어기를 포함하고, 이는:
플러딩 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록;
스캐닝 모드에서 하전 입자 빔을 방출하도록 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록; 및
하전 입자 빔 시스템을 플러딩 모드와 스캐닝 모드 사이에서 전환하도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템.
25. 24 항에 있어서,
적어도 하나의 어퍼처는 제 1 모드 및 제 2 모드에서 제 1 어퍼처 홀로 설정되고;
적어도 하나의 전자기 렌즈는 플러딩 모드와 스캐닝 모드 사이에서 하전 입자 빔의 초점을 변경하는 하전 입자 빔 시스템.
26. 24 항에 있어서, 하전 입자 소스는 하전 입자 빔 툴의 일차 빔인 하전 입자 빔 시스템.
본 발명은 앞서 설명되고 첨부된 도면들에 예시된 정확한 구성에 제한되지 않으며, 그 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 앞선 예시적인 실시예들은 반드시 서로 배타적인 것은 아니며, 서로 조합될 수 있다. 예를 들어, 연속 이동 모드가 제 1 모드와 제 2 모드 사이에서 어퍼처들을 변경시키는 경우에도 구현될 수 있다. 또한, 어퍼처는 원형 홀, 슬릿, 또는 빔이 통과하게 하기에 적절한 여하한의 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 제한되어야 하는 것으로 의도된다.
Claims (15)
- 하전 입자 빔 시스템에 있어서,
광학 축선을 따라 하전 입자 빔을 방출하도록 구성되는 하전 입자 소스;
상기 하전 입자 빔이 통과하게 하도록 구성되는 적어도 하나의 어퍼처(aperture); 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
상기 하전 입자 빔이 제 1 전류 레벨에서 샘플에 입사하고 상기 샘플에 입사하는 하전 입자 빔이 디포커싱(defocus)되는 제 1 모드에서 상기 하전 입자 빔을 방출하도록 상기 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록;
상기 하전 입자 빔이 제 2 전류 레벨에서 상기 샘플에 입사하고 상기 샘플에 입사하는 하전 입자 빔이 상기 샘플의 표면에 포커싱되는 제 2 모드에서 상기 하전 입자 빔을 방출하도록 상기 하전 입자 빔 시스템을 제어하도록; 및
상기 하전 입자 빔 시스템을 상기 제 1 모드와 상기 제 2 모드 사이에서 전환(switch)하도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는:
상기 제 1 모드에서 상기 샘플의 표면에 제 1 스폿(spot)을 형성하도록; 및
상기 제 2 모드에서 상기 샘플의 표면에 제 2 스폿을 형성하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전류 레벨은 상기 제 2 전류 레벨보다 크거나 같은 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전류 레벨은 상기 제 2 전류 레벨보다 큰 하전 입자 빔 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 스폿은 상기 제 2 스폿보다 더 디포커싱되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어기는:
제 1 스폿 크기를 갖는 상기 제 1 스폿을 형성하도록, 및
제 2 스폿 크기를 갖는 상기 제 2 스폿을 형성하도록 더 구성되고, 상기 제 1 스폿 크기는 상기 제 2 스폿 크기보다 큰 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어기는:
상기 제 1 모드에서 상기 샘플의 표면의 하전 입자 플러딩(charged particle flooding)을 수행하도록; 및
상기 제 2 모드에서 상기 샘플의 하전 입자 빔 검사를 수행하도록 더 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
제 1 어퍼처 및 제 2 어퍼처가 형성되어 있는 어퍼처 플레이트 -상기 제 1 어퍼처는 상기 제 2 어퍼처보다 큰 크기를 가짐- ; 및
상기 어퍼처 플레이트의 위치를 조정하도록 구성되는 모터를 더 포함하고,
상기 제어기는:
상기 제 1 어퍼처가 상기 제 1 모드에서 상기 광학 축선과 정렬되도록 상기 어퍼처 플레이트를 이동시키도록, 및
상기 제 2 어퍼처가 상기 제 2 모드에서 상기 광학 축선과 정렬되도록 상기 어퍼처 플레이트를 이동시키도록 구성되는 하전 입자 빔 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 하전 입자 빔 시스템은 스캐닝 전자 현미경이고, 상기 하전 입자 빔은 전자 빔인 하전 입자 빔 시스템. - 하전 입자 빔 시스템을 사용하여 샘플을 검사하는 방법에 있어서,
제 1 전류 레벨에서 상기 샘플에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계 -상기 하전 입자 빔은 상기 샘플의 표면에서 디포커싱됨- ; 및
제 2 전류 레벨에서 상기 샘플에 입사하는 하전 입자 빔을 방출하는 단계 -상기 하전 입자 빔은 상기 샘플의 표면에서 포커싱됨-
를 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 전류 레벨이 상기 제 1 전류 레벨보다 작도록 조정가능한 어퍼처를 조정하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 샘플의 표면의 하전 입자 플러딩을 수행하는 단계; 및
상기 샘플의 하전 입자 빔 검사를 수행하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 전류 레벨에서 상기 샘플의 표면에 제 1 스폿을 형성하는 단계; 및
상기 제 2 전류 레벨에서 상기 샘플의 표면에 제 2 스폿을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 전류 레벨은 상기 제 1 전류 레벨보다 작은 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 스폿은 상기 제 1 스폿보다 작은 방법.
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