KR100800899B1

KR100800899B1 - Method for measuring critical dimension of a semiconductor wafer

Info

Publication number: KR100800899B1
Application number: KR1020060132590A
Authority: KR
Inventors: 지명성
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-02-04

Abstract

A method for measuring the CD(critical dimension) of a wafer is provided to reduce charging of SEM(scanning electron microscopy) in a wafer by reducing a time interval of the wafer exposed to an electron beam in measuring the CD of the wafer by SEM equipment during a photolithography process. A wafer is loaded(S10). The wafer is aligned(S20). The wafer is transferred to a measure point(S30). The wafer is focus-offset transferred(S40). The CD image of the wafer is captured(S50). The CD is calculated from the image(S60). In focus-offset transferring the wafer, the wafer is transferred to a focus offset inputted in setting up an initial job file so as to be focused.

Description

METHOD FOR MEASURING CRITICAL DIMENSION OF A SEMICONDUCTOR WAFER}

도 1은 종래의 기술에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법을 도시한 흐름도이고,1 is a flowchart illustrating a method for measuring a line width of a wafer according to the prior art;

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for measuring a line width of a wafer according to the present invention.

본 발명은 웨이퍼의 선폭 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토리소그래피 공정에서 SEM 장비로 선폭을 측정시 웨이퍼가 일렉트론 빔(Electron beam)에 노출되는 시간을 최대한 줄임으로써 웨이퍼에 생기는 SEM의 차징(charging)을 감소시켜서 선폭 측정의 장애를 제거하도록 하는 웨이퍼의 선폭 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the width of a wafer, and more particularly, the charging of SEM generated on a wafer by minimizing the time that the wafer is exposed to an electron beam when measuring the width by SEM equipment in a photolithography process ( The present invention relates to a method for measuring the width of a wafer to reduce charging) so as to eliminate obstacles in measuring the width.

일반적으로, 반도체 소자는 포토리소그래피공정, 확산공정, 식각공정, 화학기상증착공정 등 다양한 단위공정을 실시함으로써 제조된다. In general, semiconductor devices are manufactured by performing various unit processes such as a photolithography process, a diffusion process, an etching process, and a chemical vapor deposition process.

이러한 반도체 소자의 제조를 위한 단위공정중 포토리소그래피공정은 대표적인 측정 스텝(measure step)인 선폭(Critical Dimension, CD) 측정시에 SEM(Scanning Electron Microscopy) 장비가 사용된다.In the photolithography process of a unit process for manufacturing such a semiconductor device, SEM (Scanning Electron Microscopy) equipment is used to measure a critical dimension (CD), which is a typical measurement step.

SEM 장비는 2차 전자를 이용하여 시료를 분석하는데, 이를 위해 전자총으로부터 투사되는 일렉트론 빔을 포커싱 유닛들의 조작에 의해 포커싱을 실시하여 측정이나 검사가 필요한 시료에 조사되도록 한다.SEM equipment analyzes a sample using secondary electrons. For this purpose, the electron beam projected from the electron gun is focused by manipulation of the focusing units so that the sample to be measured or inspected is irradiated.

종래의 반도체 소자를 제조하기 위한 포토리소그래피공정에서 SEM 장비를 이용하여 웨이퍼의 선폭을 측정하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of measuring a line width of a wafer using SEM equipment in a photolithography process for manufacturing a conventional semiconductor device is as follows.

도 1은 종래의 기술에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법은 웨이퍼를 로딩하는 단계(S1)와, 웨이퍼를 정렬하는 단계(S2)와, 웨이퍼를 측정 포인트로 이동시키는 단계(S3)와, 포커스를 계측하는 단계(S4)와, 웨이퍼의 선폭 이미지를 캡쳐하는 단계(S5)와, 이미지로부터 선폭을 산출하는 단계(S6)를 포함한다.1 is a flowchart illustrating a method for measuring a line width of a wafer according to the related art. As shown in the drawing, the method for measuring a line width of a wafer according to the related art includes loading a wafer (S1), aligning the wafer (S2), moving the wafer to a measurement point (S3), and focusing. Measuring (S4), capturing a linewidth image of the wafer (S5), and calculating a linewidth from the image (S6).

그러나, 이와 같은 종래의 웨이퍼의 선폭 측정방법은 웨이퍼를 측정 포인트(measure point)에서 포커스를 계측하여 측정(S4)을 하는데, 이러한 포커스 계측을 실행시 일렉트론 빔(electron beam)이 방출되는 상태에서 딜레이(delay)가 발생하므로 포커싱을 오래하면 할수록 SEM 차징(charging)이 심해진다. 즉, SEM으로 웨이퍼의 선폭을 측정시 입사된 전자가 웨이퍼의 막질에 차징되어 선폭 측정의 정확성을 떨어뜨리고, 이러한 막질이 옥사이드(oxide) 계열의 막질인 경우 패턴이 정확히 디파인(define) 되지 않았음에도 선폭 측정에서 확인이 되지 않는 문제점을 가지고 있었다.However, such a conventional method of measuring the width of a wafer measures the wafer by measuring the focus at the measurement point (measure point) and performs the measurement (S4). When performing the focus measurement, a delay is performed in the state in which an electron beam is emitted. As the delay occurs, the longer the focusing, the more severe the SEM charging. In other words, when measuring the line width of the wafer by SEM, the incident electrons are charged to the film quality of the wafer to reduce the accuracy of the line width measurement. In the case where the film quality is an oxide-based film quality, even though the pattern is not precisely defined The linewidth measurement had a problem that was not confirmed.

이러한 일렉트론 차징(electron charging)은 측정하고자 하는 측정 포인 트(measure point)가 일렉트론 빔(electron beam)에 오래 노출되면 될수록 증가하는 현상이 있는데 실제 SEM 장비로 측정시 측정 포인트에서 포커싱하고 측정하거나 포커싱을 하지 않고 메뉴얼로 측정하는 방법 모두 측정에 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 정확성이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.Electron charging is a phenomenon that increases as the measurement point to be measured is exposed to the electron beam for a long time, and focusing, measuring, or focusing at the measurement point when measuring with an actual SEM device. All of the methods of manual measurement without the need for the measurement took a lot of time and had problems of inaccuracy.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 포토리소그래피공정에서 SEM 장비로 선폭을 측정시 웨이퍼가 일렉트론 빔(electron beam)에 노출되는 시간을 최대한 줄임으로써 웨이퍼에 생기는 SEM의 차징(charging)을 감소시켜서 선폭 측정의 장애를 제거하고, 설정된 잡파일(Job-file)에 따른 선별적인 적용 가능으로 SEM 차징이 심한 경우라도 웨이퍼상의 서브(sub) 막질에 대한 정확한 선폭의 측정이 가능하며, 비정상적인 패턴의 탐지능력을 향상시킬 수 있는 웨이퍼의 선폭 측정방법을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to reduce the time that the wafer is exposed to the electron beam when measuring the line width with SEM equipment in the photolithography process. Eliminates obstacles in the measurement of line width by reducing the charging of the cell, and enables selective application according to the set job file, so that accurate measurement of the line width on the sub-film quality on the wafer is possible even in the case of severe SEM charging. This is possible, and to provide a method for measuring the width of the wafer that can improve the ability to detect abnormal patterns.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 포토리소그래피공정에서 SEM(Scanning Electron Microscopy) 장비를 사용하여 웨이퍼의 선폭을 측정하는 방법에 있어서, 웨이퍼를 로딩하는 단계와, 웨이퍼를 정렬하는 단계와, 웨이퍼를 측정 포인트로 이동시키는 단계와, 웨이퍼를 포커스 옵셋 이동시키는 단계와, 웨이퍼의 선폭 이미지를 캡쳐하는 단계와, 이미지로부터 선폭을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for measuring the line width of a wafer using a scanning electron microscopy (SEM) device in a photolithography process, the method comprising: loading a wafer, aligning the wafer, and Moving the to a measurement point, focus shifting the wafer, capturing a linewidth image of the wafer, and calculating a linewidth from the image.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법은 포토리소그래피공정에서 SEM(Scanning Electron Microscopy) 장비를 사용하여 웨이퍼의 선폭을 측정하는 방법으로서, 웨이퍼를 로딩하는 단계(S10)와, 웨이퍼를 정렬하는 단계(S20)와, 웨이퍼를 측정 포인트로 이동시키는 단계(S30)와, 웨이퍼를 포커스 옵셋(focus offset) 이동시키는 단계(S40)와, 웨이퍼의 선폭 이미지를 캡쳐하는 단계(S50)와, 이미지로부터 선폭을 산출하는 단계(S60)를 포함한다. 2 is a flowchart illustrating a method for measuring a line width of a wafer according to the present invention. As shown, the method of measuring the line width of the wafer according to the present invention is a method of measuring the line width of the wafer using a scanning electron microscopy (SEM) apparatus in a photolithography process, the step of loading the wafer (S10) and the wafer Aligning (S20), moving the wafer to a measurement point (S30), moving the wafer to a focus offset (focus offset) (S40), capturing a linewidth image of the wafer (S50), Computing the line width from the image (S60).

웨이퍼를 로딩하는 단계(S10)는 웨이퍼를 웨이퍼트랜스퍼에 의해 스테이지로 로딩시키게 된다. In step S10 of loading the wafer, the wafer is loaded onto the stage by the wafer transfer.

웨이퍼를 정렬하는 단계(S20)는 스테이지로 로딩된 웨이퍼를 정렬시키게 된다.Aligning the wafer (S20) is to align the wafer loaded into the stage.

웨이퍼를 측정 포인트로 이동시키는 단계(S30)는 웨이퍼를 스테이지에서 X축 방향 스테이지 및 Y축 방향 스테이지의 구동에 의해 웨이퍼의 측정하고자 하는 선폭이 위치하는 부위를 측정을 위한 포인트로 이동시킨다. In step S30, the wafer is moved to the measurement point by moving the X-axis and Y-axis stages from the stage to the point for measurement.

웨이퍼를 포커스 옵셋 이동시키는 단계(S40)는 웨이퍼를 포커스되는 정해진 위치로 포커스 옵셋을 위하여 이동시키는 것으로서, 포커스 옵셋은 웨이퍼를 로딩하는 단계(S10) 이전의 초기 잡 파일(job-file) 작성시 입력되는 것이 바람직하다. 따라서, SEM 장비로 선폭을 측정시 웨이퍼에 대한 SEM 차징을 방지하기 위하여 초 기 잡 파일(job-file) 셋 업(set-up)시에 입력한 포커스 옵셋으로 웨이퍼스테이지의 Z축 방향 스테이지를 움직여서 웨이퍼의 포커스를 맞추고 그 값을 저장한다. The step of shifting the focus offset of the wafer (S40) is to move the wafer to a focused position to be focused, and the focus offset is input when the initial job file (job-file) is created before the step of loading the wafer (S10). It is desirable to be. Therefore, in order to prevent the SEM charging of the wafer when measuring the line width with the SEM equipment, the stage in the Z-axis direction of the wafer stage is moved by the focus offset input during the initial job-file set-up. Focus the wafer and save its value.

웨이퍼의 선폭 이미지를 캡쳐하는 단계(S50)는 일렉트론 빔의 집속에 의해 웨이퍼의 선폭 이미지를 획득하게 된다.In the capturing a linewidth image of the wafer (S50), the linewidth image of the wafer is obtained by focusing the electron beam.

이미지로부터 선폭을 측정하는 단계(S60)는 캡쳐된 선폭의 이미지를 영상 처리하여 선폭을 산출하게 된다. In the step S60 of measuring the line width from the image, the line width is calculated by image processing the image of the captured line width.

이와 같은 구조로 이루어진 웨이퍼의 선폭 측정방법의 동작은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the method for measuring the line width of a wafer having such a structure is performed as follows.

웨이퍼가 로딩되어(S10) 정렬을 마치면(S20), 웨이퍼의 선폭을 측정하기 위해 별도로 포커스를 계측하지 않고, 초기 잡 파일(job-file) 작성시 설정되어 있는 측정 포인트로 스테이지가 웨이퍼와 함께 이동(S30)함과 아울러 저장되어 있는 포커스 옵셋으로 바로 스테이지의 Z축 방향 스테이지를 이동시키고(S40), 측정하고자 하는 선폭의 이미지를 캡쳐하여(S50) 캡쳐된 이미지로부터 영상 처리에 의하여 선폭을 산출한다(S60).When the wafer is loaded (S10) and the alignment is completed (S20), the stage moves with the wafer to the measurement point set at the time of initial job-file creation, without measuring the focus separately to measure the line width of the wafer. In addition (S30) and immediately moves the stage in the Z-axis direction to the stored focus offset (S40), and captures the image of the line width to be measured (S50) to calculate the line width from the captured image by image processing (S60).

이와 같이, 별도의 포커스 계측을 하지 않게 됨으로써 웨이퍼에 대한 SEM 차징(charging)이 최소화되고, 포커스 옵셋을 위해 웨이퍼와 함께 스테이지가 정해진 위치에 도달하면(S40) 바로 이미지 캡쳐 단계(S50)를 실시하게 되므로 불필요한 시간적 딜레이(delay)가 없어지므로 웨이퍼에 대한 SEM 차징(charging)을 줄이는데 기여한다.As such, SEM charging for the wafer is minimized by not performing a separate focus measurement, and the image capture step S50 is performed as soon as the stage reaches a predetermined position together with the wafer for focus offset (S40). This eliminates unnecessary time delays, contributing to reducing SEM charging to the wafer.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 포토리소그래피 공정에서 SEM 장비로 선폭을 측정시 웨이퍼가 일렉트론 빔(electron beam)에 노출되는 시간을 최대한 줄임으로써 웨이퍼에 생기는 SEM의 차징(charging)을 감소시켜서 선폭 측정의 장애를 제거하고, 설정된 잡파일(job-file)에 따른 선별적인 적용 가능으로 SEM 차징이 심한 경우라도 웨이퍼상의 서브(sub) 막질에 대한 정확한 선폭의 측정이 가능하며, 비정상적인 패턴의 탐지능력을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, when measuring the line width with SEM equipment in the photolithography process, the charging of the SEM generated on the wafer is reduced by minimizing the time that the wafer is exposed to the electron beam. By eliminating obstacles in the measurement of the line width, and selectively applying it according to the set job file, it is possible to measure the exact line width of the sub-film quality on the wafer even if the SEM charging is severe. It can improve the detection ability.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법은 포토리소그래피 공정에서 SEM 장비로 선폭을 측정시 웨이퍼가 일렉트론 빔(electron beam)에 노출되는 시간을 가능한 줄임으로써 웨이퍼에 생기는 SEM의 차징(charging)을 감소시켜서 선폭 측정의 장애를 제거하고, 설정된 잡파일(job-file)에 따른 선별적인 적용 가능으로 SEM 차징이 심한 경우라도 웨이퍼상의 서브(sub) 막질에 대한 정확한 선폭의 측정이 가능하며, 비정상적인 패턴의 탐지능력을 향상시킬 수 있는 효과를 가지고 있다. As described above, the method for measuring the line width of the wafer according to the present invention is a method of charging the SEM generated on the wafer by reducing the time that the wafer is exposed to the electron beam when measuring the line width with the SEM equipment in the photolithography process. Reduction of the line width measurement by eliminating the), and the selective application according to the set job file (job-file), even in the case of severe SEM charging, it is possible to measure the exact line width on the sub-film quality on the wafer, It has the effect of improving the ability to detect abnormal patterns.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 웨이퍼의 선폭 측정방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the method for measuring the line width of the wafer according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, as claimed in the following claims. Without departing from the gist of the present invention, one of ordinary skill in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims

In the method of measuring the line width of the wafer using a scanning electron microscopy (SEM) equipment in a photolithography process,

Loading the wafer;

Aligning the wafer;

Moving the wafer to a measurement point,

Shifting the wafer a focus offset;

Capturing a linewidth image of the wafer;

Calculating a line width from the image

Line width measurement method of the wafer comprising a.

The method of claim 1,

The focus offset shifting of the wafer may include:

Focusing by shifting the wafer to the focus offset entered during setup of the initial job-file

Line width measurement method of the wafer, characterized in that.