KR100239748B1 - Method for measuring accumulation of charge using electronic-microscope - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시료의 전하축적 정도를 확인하여 측정정밀도를 향상시키고 집적회로 제조공정의 신뢰성을 향상시키도록 한 전자현미경의 전하축적 정도 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the degree of charge accumulation of an electron microscope to confirm the degree of charge accumulation of a sample to improve measurement accuracy and to improve the reliability of an integrated circuit fabrication process.
본 발명의 목적은 전자현미경에서 발생하는 시료의 전하축적 정도를 평가하여 측정 정밀도를 향상시키도록 한 전자현미경의 전하축적 정도 측정방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a method for measuring the degree of charge accumulation of an electron microscope to improve the measurement accuracy by evaluating the degree of charge accumulation of a sample generated in the electron microscope.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자현미경의 전하축적 정도 측정방법은 시료의 중앙 일부영역에만 고배율로 전자를 주사한 후 시료의 전영역에 전자를 저배율로 주사하고 두 영역의 밝기 차이를 비교하여 전하축적의 정도를 정확하게 평가하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of measuring charge accumulation degree of an electron microscope according to the present invention scans electrons at a high magnification only in a central portion of a sample, and then scans electrons at a low magnification in all areas of the sample and calculates a difference in brightness between the two areas. In comparison, the degree of charge accumulation is accurately evaluated.
Description
본 발명은 전자현미경의 전하축적에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시료의 전하축적 정도를 확인하여 측정정밀도를 향상시키고 집적회로 제조공정의 신뢰성을 향상시키도록 한 전자현미경의 전하축적 정도 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to the charge accumulation of an electron microscope, and more particularly, to a method of measuring the charge accumulation degree of an electron microscope to improve the measurement accuracy and improve the reliability of an integrated circuit fabrication process by checking the charge accumulation degree of a sample. will be.
일반적으로 사람이 사물을 관찰할 때 약 0.1mm이하의 미세구조는 분석하기 어렵다. 그래서, 보다 작은 것을 확대, 관찰할 때는 확대경이나 광학현미경 같은 보조수단을 이용한다. 하지만, 주로 사용되고 있는 광학현미경은 빛의 파장 때문에 그 확대능력에 한계가 나타나는데, 그것은 약 0.2mm 정도이다. 이러한 한계를 극복하기 위해 개발된 것이 바로 전자현미경이다.In general, when a person observes an object, the microstructure of about 0.1 mm or less is difficult to analyze. Therefore, in order to magnify and observe the smaller, an auxiliary means such as a magnifying glass or an optical microscope is used. However, optical microscopes, which are mainly used, have a limit to their magnification due to the wavelength of light, which is about 0.2 mm. The electron microscope was developed to overcome this limitation.
상기 전자현미경은 관찰시료의 상(image)을 음극선관(CRT)에 형성하기 위해 전자총부에서 전자를 발생시켜 가늘게 포집한 전자선을 시료 위에 주사(scanning)시키고 동시에 상 재생측에서 음극선관내의 전자빔(beam)을 형광면에 주사시키고 양자를 동기시켜 상의 현상을 이룬다. 이때, 시료에 입사된 전자가 그 에너지의 태반이 열발생으로 소실되고 일부가 시료 구성원자를 여기, 전리, 산란되어 여러 가지 신호가 시료로부터 나오며 그중 주로 2차전자(secondary electron)가 검출신호로서 이용된다. 전자현미경으로 시료를 측정할 때, 가전자들에 의한 전하축적(charge-up) 현상이 시료의 표면에서 발생하게 된다.The electron microscope generates electrons in an electron gun section to form an image of an observation sample in a cathode ray tube (CRT), and scans a thinly collected electron beam on a sample. The beam is scanned on the fluorescent surface and the images are synchronized by synchronizing both. At this time, the electrons incident on the sample are lost due to heat generation of the placenta, and some of the sample members excite, ionize and scatter the sample signal, and various signals are emitted from the sample, mainly secondary electrons are used as detection signals. do. When measuring a sample with an electron microscope, a charge-up phenomenon by the home appliances occurs on the surface of the sample.
도 1은 일반적인 전자현미경의 전자총 전압변화에 따른 이차전자 발생율(yield)을 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing a secondary electron generation rate (yield) according to the change in the electron gun voltage of a general electron microscope.
도 1에 도시된 바와 같이, 이차전자 발생율(%)은 전자총 전압(V)이 증가함에 따라 증가하다가 최고점에 도달한 후 감소한다. V1 과 V2의 전압에서는 이차전자 발생율이 '100'이고, V1, V2 사이의 전압에서는 이차전자 발생율이 '100'이상이고, V1 이하 또는 V2 이상의 전압에서는 이차전자 발생율이 '100'이하이다. 발생율이 '100'이상인 전하를 포지티브 전하(positive charge)라고 불리고, 발생율이 '100'이하인 전하를 네거티브 전하(negative charge)라고 불린다.As shown in FIG. 1, the secondary electron generation rate (%) increases as the electron gun voltage (V) increases and decreases after reaching the highest point. The secondary electron generation rate is '100' at the voltages of V1 and V2, the secondary electron generation rate is '100' or more at the voltage between V1 and V2, and the secondary electron generation rate is '100' or less at the voltage of V1 or lower or V2 or higher. Charges with an incidence of 100 or more are called positive charges and charges with an incidence of 100 or less are called negative charges.
상기 전하축적 현상은 시료의 물질 종류와 전자현미경의 조건에 따라 달라지고, 또한 전자현미경의 제조회사와 제조모델명에 따라 그 정도가 약간 다르게 나타나고 있다.The charge accumulation phenomenon varies depending on the material type of the sample and the conditions of the electron microscope, and the degree is slightly different according to the manufacturer and model name of the electron microscope.
상기 전하축적 현상이 있는 상태에서 시료를 관찰하는 것이 어려운데, 특히 상기 전하축적에 가장 민감한 물질인 감광막(photo resist)의 패턴치수를 측정하는 것이 매우 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서, 전하축적 현상이 있는 상태에서 금속배선의 선폭을 결정하는 감광막의 패턴 치수가 원래의 치수와 다르게 측정되기 쉽다.It is difficult to observe the sample in the state of the charge accumulation phenomenon, and in particular, it is known that it is very difficult to measure the pattern dimension of the photoresist, which is the material most sensitive to the charge accumulation. Therefore, the pattern dimension of the photosensitive film which determines the line width of the metal wiring in the state of charge accumulation phenomenon is likely to be measured differently from the original dimension.
이와 같이 전하축적 현상이 발생한 상태에서 측정된 감광막의 패턴치수에 오차가 발생함에도 불구하고 지금까지는 단지 상(image)의 색깔 변화를 육안으로 보고 전하축적 현상의 발생 여부를 평가하여 왔을 뿐이었다.Despite the error in the pattern dimension of the photoresist film measured in the state of the charge accumulation phenomenon, only the color change of the image has been visually evaluated to evaluate the occurrence of the charge accumulation phenomenon.
그러나, 종래에는 전자현미경의 설비 이상으로 인하여 전하축적 정도가 달라짐에도 불구하고 전하축적 정도를 평가하지 못하고 있었다. 그래서, 전하축적 정도가 집적회로 제조공정에 미치는 영향을 평가하기 어려워 전자현미경을 이용한 측정 이후의 다음 공정들의 조건들을 정확하게 정하지 못하였다. 결국, 최종 형성된 패턴의 치수에 오차가 발생하고 심하게는 허용범위 이상의 오차가 발생하여 제품 불량이 자주 발생하기도 하였다.However, conventionally, although the degree of charge accumulation varies due to an abnormality in the facilities of the electron microscope, the degree of charge accumulation has not been evaluated. Therefore, it is difficult to evaluate the effect of the charge accumulation on the integrated circuit fabrication process, so the conditions of the following processes after the measurement using an electron microscope cannot be accurately determined. As a result, an error occurs in the dimension of the final formed pattern, and a bad error occurs more than the allowable range, and product defects frequently occur.
또한, 전자현미경의 제조회사나 제조모델명에 따라 전하축적의 정도가 달라짐에도 불구하고 각각에 대한 전하축적 정도를 평가하지 못하고 있었다. 그래서, 전자현미경의 설비검토가 정확하게 이루어질 수 없었다.In addition, although the degree of charge accumulation varies depending on the manufacturer or model name of the electron microscope, the degree of charge accumulation for each of the electron microscopes cannot be evaluated. Therefore, the equipment review of the electron microscope could not be made accurately.
따라서, 본 발명의 목적은 전자현미경에서 발생하는 시료의 전하축적 정도를 평가하여 측정 정밀도를 향상시키도록 한 전자현미경의 전하축적 정도 평가방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for evaluating the degree of charge accumulation of an electron microscope to improve the measurement accuracy by evaluating the degree of charge accumulation of a sample generated in the electron microscope.
도 1은 일반적인 전자현미경의 전자총 전압변화에 따른 이차전자 발생율(yield)을 나타낸 그래프.1 is a graph showing the secondary electron incidence (yield) according to the change in the electron gun voltage of a typical electron microscope.
도 2는 본 발명에 의한 전자현미경의 전하축적 정도 측정방법에 적용된 시료를 나타낸 단면구조도.Figure 2 is a cross-sectional structural view showing a sample applied to the method of measuring the charge accumulation degree of the electron microscope according to the present invention.
도 3은 도 2의 시료 표면에 상이한 배율로 주사하는 두 영역을 나타낸 평면도.3 is a plan view showing two regions scanned at different magnifications on the sample surface of FIG.
도 4는 도 3의 시료에 대한 네거티브 전하축적을 나타낸 그래프.4 is a graph showing negative charge accumulation for the sample of FIG.
도 5는 도 3의 시료 영역에 대한 포지티브 전하축적을 나타낸 그래프.FIG. 5 is a graph showing positive charge accumulation for the sample region of FIG.
<도면의주요부분에대한부호의설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 기판 3: 감광막 3a: 제 1 영역 3b: 제 2 영역 I1: 제 1 영역의 밝기 I2: 제 2 영역의 밝기DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Substrate 3:
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자현미경의 전하축적 정도 평가방법은 시료의 중앙 일부영역에만 전자를 주사한 후 시료의 전영역에 전자를 주사하고 두 영역의 밝기 차이를 비교하여 전하축적의 정도를 정확하게 평가하는 것을 특징으로 한다.The method of evaluating the charge accumulation degree of the electron microscope according to the present invention for achieving the above object is to scan the electrons only in the central region of the sample, and then to scan the electrons in the entire region of the sample and compare the brightness difference between the two regions It is characterized by accurately assessing the degree of.
이하, 본 발명에 의한 전자현미경의 전하축적 정도 평가방법을 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of evaluating the charge accumulation degree of the electron microscope according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 기판, 예를 들어 세정된 단결정실리콘 기판(1)을 준비한 후 사진공정을 이용하여 기판(1)의 전면에 소정의 막, 예를 들어 소정의 두께, 바람직하게는 10000Å의 두께를 갖는 감광막(3)을 형성하여 시료를 준비한다.First, as shown in FIG. 2, a substrate, for example, a cleaned single
이어서, 전자현미경(도시안됨)을 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이, 감광막(3)의 제 1 영역(3a)을 제 1 배율로 주사한 직후 제 2 영역(3b)을 제 2 배율로 주사한다. 이때, 제 1 영역(3a)이 전하축적된 영역이고 제 2 영역(3b)이 전하축적되지 않은 영역이다.Subsequently, as shown in FIG. 3 using an electron microscope (not shown), the
여기서, 제 1 영역(3a)이 감광막(3)의 중앙 일부영역이고 제 2 영역(3b)이 감광막(3)의 전영역이고, 제 1 배율이 50K의 고배율이고, 제 2 배율이 20-30K의 저배율이다. 그리고, 제 1 영역(3a)의 주사기간을 일정하게 유지하여야 하는데 이는 주사시간의 변동에 따른 전하축적의 변화를 방지하기 위함이다. 또한, 준비된 시료를 일정한 시간내에 측정하여야 하는데 이는 시료의 감광막이 변하는 것을 방지하기 위함이다.Here, the
상기 주사된 제 1 영역(3a)과 제 2 영역(3b)의 밝기에 대한 프로파일이 도 4에 도시된 바와 같이 나타나거나 도 5에 도시된 바와 같이 나타난다.The profiles for the brightness of the scanned
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 영역(3a)의 밝기(I1)가 제 2 영역(3b)의 밝기(I2)보다 큰 값으로 나타나는데 이는 네거티브 전하축적 현상 때문이다. 밝기(I1)에 대한 밝기(I1)와 밝기(I2) 사이의 차이가 크면, 전하축적이 많고 밝기(I1)와 밝기(I2) 사이의 차이가 적으면, 전하축적이 적음을 의미한다.That is, as shown in FIG. 4, the brightness I1 of the
도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 영역(3a)의 밝기(I1)가 제 2 영역(3b)의 밝기(I2)보다 작은 값으로 나타나므로 이는 포지티브 전하축적 현상 때문이다. 밝기(I1)에 대한 밝기(I1)와 밝기(I2) 사이의 차이가 크면, 전하축적이 많고 밝기(I1)와 밝기(I2) 사이의 차이가 적으면, 전하축적이 적음을 의미한다.As shown in FIG. 5, since the brightness I1 of the
따라서, 감광막의 두 영역에 서로 다른 배율로 주사하여 전하축적의 정도를 확인하여 다음의 공정에 미치는 영향을 정확하게 평가할 수 있다.Therefore, scanning the two regions of the photosensitive film at different magnifications to confirm the degree of charge accumulation can accurately evaluate the effect on the following process.
한편, 제 1 영역(3a)이 감광막(3)의 전영역이고 제 2 영역(3b)이 감광막(3)의 중앙 일부영역이고 제 1 배율이 20-30K의 저배율이고, 제 2 배율이 50K의 고배율이어도 무방하다.On the other hand, the
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 전자현미경의 전하축적 정도 평가방법은 기판에 코팅된 감광막의 일부영역과 전체영역에 서로 다른 배율로 주사하고 두 영역의 밝기 차이를 비교하여 전하축적의 정도를 정확하게 확인할 수 있어 측정정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 시료의 전하축적의 변화정도를 정확하게 확인하여 전자현미경의 설비이상을 조기에 발견할 수 있고 또한 집적회로 제조공정을 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, the method for evaluating the charge accumulation degree of the electron microscope according to the present invention is to scan the partial region and the entire region of the photosensitive film coated on the substrate at different magnifications and compare the brightness difference between the two regions to determine the degree of charge accumulation. Accurate confirmation can improve measurement accuracy. Therefore, by accurately confirming the degree of change of the charge accumulation of the sample, it is possible to detect an abnormality in the facilities of the electron microscope early and to improve the reliability of the integrated circuit manufacturing process.
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