SEM (Scanning Electron Microscopy) 이란?

SEM (Scanning Electron Microscopy) 이란?

SEM (Scanning Electron Microscopy, 주사전자현미경)은 전자빔을 기반으로 나노미터(nm) 수준의 고해상도 이미징을 가능케 해주는 장비로, 반도체뿐만 아니라 생명과학, 재료공학 등 다양한 산업 및 연구 분야에서 필수적인 분석 도구로 활용됩니다.
반도체 제조 공정에서 SEM은 패턴 계측과 불량 분석 등 다양한 목적으로 활용됩니다. 특히 In-line 공정에서는 계측 및 검사 목적에 따라 Review-SEM, CD(Critical Dimension)-SEM, eBeam 등으로 구분되며, 각 용도에 최적화된 형태로 설비가 개발되어 운영되고 있습니다.

CD-SEM 이란?

반도체에서 CD (Critical Dimension)는 공정을 통해 만들어지는 패턴의 선폭(Width), 간격(Space), 높이(Height) 등과 같은 다양한 치수를 의미합니다. 반도체 공정에서는 패턴의 CD를 정확하게 측정하고 관리하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해 사용되는 설비 중 하나가 CD-SEM 입니다. CD-SEM은 미세한 패턴의 CD를 정확하게 계측하기 위해 최적화된 설비로 해상도 및 정밀도는 매우 좋은 반면 측정 속도(throughput)가 다른 SEM 설비에 비해 느리다는 특징이 있습니다.

Review-SEM 이란?

Review-SEM은 광학 기반의 불량 검사 후 검출된 불량의 형태를 확인하기 위해 사용됩니다.[SEM Review 란?] 광학 검사에서 검출된 불량의 좌표 정보를 기준으로 해당 좌표에 대한 이미지를 촬영해서 실제로 불량이 있는지, 어떤 형태의 불량인지 등을 확인하는 방식입니다. Review-SEM은 CD-SEM과는 다르게 패턴의 정확한 계측보다는 이미징을 통해 불량의 유무를 확인하는 것을 주 목적으로 하기 때문에, 정확도는 비교적 낮추더라도 속도를 빠르게 하는 방향으로 개발되어 사용됩니다.

eBeam 이란?

eBeam은 전자빔을 기반으로 Wafer의 불량을 검사 하기 위해 개발된 SEM 설비입니다. 광학 기반 검사 설비(BF 등)에 비해서 해상도(Resoultion)가 매우 좋기 때문에 광학으로는 검출할 수 없는 미세한 불량을 검출하기 위해 사용됩니다. 특히, eBeam에서는 방출되는 전자 신호의 명암 차이(Voltage Contrast)를 통해 패턴의 Open이나 Short과 같은 전기적 불량을 검출하는 것이 가능한데 이는, In-line에서 비파괴 방식으로 패턴간 전기적 연결 상태를 확인할 수 있는 방법으로 매우 중요한 검사 기법 중 하나라고 할 수 있습니다. 그러나 광학 검사 설비에 비해 속도가 매우 느리기 때문에 아주 작은 면적만 검사할 수 있다는 한계가 있으며, 이러한 한계점을 극복하기 위해 멀티빔 등 다양한 방향으로 기술 개발이 이루어지고 있습니다.