표본표면을 검사하기 위한 방법 및 장치 document_id A220623051129

상기와 같은 방법은 예를 들어 전자빔(electron beam)과 같이 평행한 하전입자를 이용하여, 반도체 웨이퍼 및 마스크(mask)와 같은 다른 타입의 표본(specimen)들을 검사하기 위한 방법 및 장치를 개시하고 있는 예를 들어 미국특허공보 US 6 465 783로부터 공지되어진다. 복수의 하전입자 빔 이미터를 포함하는 이미터 어레이(emitter array)는 실질적으로 평행한 방향을 따라서 전파되는 복수의 일차빔(primary beam)을 발생한다. 일차빔은 투사렌즈(projection lens)를 통해서 동시에 통과해서, 빔(beam)이 표본의 표면 상의 각각의 위치상으로 집중되어지도록 하고 따라서 각각의 위치가 후방산란(backscattered)되거나 또는 이차 전자, 예를 들어 이차공정(secondary process)에 의해서 발생된 전자를 방출하도록 된다. 후방산란 되거나 또는 이차 전자들은 다중 검출기 유닛(multiple detector unit)을 포함하는 이차전자 어레이에 의해서 수집(collect)되고 검출(detect)된다. 각각의 검출기 유닛은 반도체 웨이퍼 또는 다른 형태의 표본의 표면으로부터 정보를 얻도록, 각각의 위치로부터 방출되는 이차전자를 수집하고 검출한다. 집적회로를 제조하는 동안, 다양한 단계에서 기판(substrate)의 결점을 검사하는 것이 필요하다. 검사도구(inspection tool)는 반도체 제조공정에서 수율(yield)을 증가시키기 위해 필수적이다. 검사장치의 요구사항은 장래의 증가되는 민감도(sensitivity)를 지시하고 있는 국제적으로 인식된 문헌들에서 규정되어진다. 광학현미경(optical microscopy)의 해상도 한계를 실무적으로 겪지 않는 잘 공지된 검사방법은 반도체 산업분야에서 생성된 웨이퍼를 검사하도록 스캐닝 전자빔(scanning electron beam)을 이용하는 검사기법이다. 통상적인 전자빔 검사 장치에 있어서, 샘플(sample)에 걸친 래스터 스캔(raster scan)은 단일의 포커스된 전자 프로브(probe)로써 수행되어진다. 전자 프로브(electron probe)로써 방사(irradiation)시에, 전자 검출기(electron detector)로써 계속해서 검출되어질 수 있는 입사(incidence)의 지점으로부터 기판은 후방산란된 전자 및 이차 전자를 발산하며, 어떠한 결함의 존재라도 후방산란 되거나 또는 이차 전자의 결과적인 패턴(pattern)으로부터 결정되어질 수 있다. 전자 검출기는 전자를 수집하는 신틸레이터(scintillator), 광자(photon)를 가이드 하기 위한 광 가이드(light guide) 그리고 광자 검출기(photon detector)를 일반적으로 포함한다. 이러한 단일 전자 빔 시스템의 해상도 성능은 광학 기법(optical technique)보다 우수하지만, 웨이퍼 마다 오랜 스캐닝 시간은 매우 낮은 처리량의 결과로 된다. 동일한 전류를 유지하는 동안 더 빠른 스캐닝(scanning)은 신호-대-노이즈 비율에서 금지적인 감소(decrease)에 이르게 되기 때문에, 더 높은 생산성은 전류를 증가시킴에 의해서만 얻어질 수 있다. 그러나, 전자빔에서의 쿨롱작용(Coulomb interaction)(전자의 상호반발)은 최소로 가능한 프로브의 크기를 증가시키기 때문에, 전류의 증가는 해상도의 비용 증가로 된다. 따라서, 스캐닝 프로브에서 전류의 양은 제한되어지며, 따라서 전자빔 시스템의 스캐닝 속도를 바람직하지 못한 값으로 감소시킨다. 결과적으로, 단일 전자빔(single electron beam)을 가진 기법은 반도체 산업분야에서 생산 레벨 검사에 비실용적이다. 대신에, 이러한 것은 더 높은 해상도에서 검사되어져야만 하는 단일의 결함(defect)의 보완적인 결함 검사를 위해서 사용되어진다. 최소 신호-대-노이즈 비율이 요구되어지는 조건으로부터, 검사기법의 생산성(productivity)은 해상도를 유지하는 동안 검출되어질 수 있는 전류에 비례적인 것을 알 수 있다. 따라서 단일 빔 검사 장치의 생산성은, 예를 들어 미국특허공보 US 6 645 783호에서 개시된 바와 같이, 평행한 다중 전자빔을 사용함에 의해서 증가되어질 수 있다. 간단하게, 열 개의 빔(beam)을 가진 장치는 생산성을 열배 및 그 이상 증가시킨다. 실무적인 어려움에도 불구하고, 만일 기판의 풋프린트(footprint)(300mm 웨이퍼)가 가능한 많은 개별적인 빔(beam)으로 채워진다면, 다중 빔 시스템(multi beam system)의 생산성(productivity)은 가장 높게 된다. 실용적인 시스템을 위해서, 검사필드(inspection field)는 300 mm보다 상당히 더 작아야만 한다. 더 작은 필드(field)는 예를 들어 단일 다이(single die)와 같은 웨이퍼의 작은 영역에 걸쳐서 완전한 생산성 강화를 사용하는 가능성을 준다. 더 큰 필드(filed)는 일부의 빔(beam)이 검사 공정 효율성에서 사용되어지지 않는 원치않는 부작용(side effect)으로 유도된다. 따라서, 동일한 개수의 빔을 가진 두 개의 서로 다른 다중 빔 시스템 사이에서 선택하고자 할 때, 더 작은 풋프린트(footprint)를 가진 것이 선호되는 시스템이다. 이러한 시스템에 있어서, 다양한 검출기 사이의 크로스 토크(cross talk)가 무시되어질 수 있도록 하는 방식으로 각각의 빔(beam)이 그 자체의 전자 검출기(electron detector)를 가지는 것이 중요하다. 다중성(multiplicity)을 제한하는 요인(factor)들 중 하나는 전자 검출기의 크기와 그리고 특히 다수의 일차빔의 경우에, 이차 전자빔 내에 포함되는 전자적 정보를 전달하는 전기수단(electrical means)이다.