KR100907456B1 - 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법 - Google Patents

반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 제공한다. 상기 측정 및 분석 방법은 측정 프로브를 사용하여 패턴 구조물의 형상 정보를 인식하는 제 1단계와, 제어기와 이송기를 사용하여 상기 패턴 구조물의 상단부에 측정 프로브를 물리적으로 접촉시키고, 상기 패턴 구조물의 접착 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 2단계와, 상기 패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 3단계를 구비함으로써, 일정 형상의 패턴 구조물을 이동시키어 측정 프로브의 단부에 접촉시킴과 아울러 상기 패턴 구조물의 접착 정보 및 붕괴 형상 정보를 용이하게 측정 및 분석할 수 있다.

Description

반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법{MEASUREMENT AND ANALYSIS METHOD OF SEMICONDUCTOR PATTERN STRUCTURE}
본 발명은 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정 형상의 패턴 구조물을 이동시키어 측정 프로브의 단부에 접촉시킴과 아울러 상기 패턴 구조물의 접착 정보 및 붕괴 형상 정보를 용이하게 측정 및 분석할 수 있는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법에 관한 것이다.
전형적으로, 반도체 제조공정은 계속적으로 선폭이 축소됨에 따라 애스펙트비(Aspect ratio)가 증가하고 있다.
이에 따라, 포토레지스트의 두께와 선폭은 패턴 해상력 확보를 위하여 계속 낮아지고 있는 추세이다.
이러한 상황에서 기판에 생기는 패턴 붕괴문제는 노광공정시의 포토레지스트 패턴 형성 뿐 아니라 노광공정 후에 형성된 패턴구조물까지 100 나노 이하의 패턴에서는 매우 심각한 공정 상의 문제이다.
또한, 포토레지스트 및 노광공정 후에 형성된 나노 패턴 구조물의 부착 및 붕괴상태를 모니터하고 최적의 상태에서 공정을 진행하는 것이 필수적이다.
종래에는 웨이퍼 상에 형성되는 패턴 구조물들의 붕괴력과 접착력을 원자 현미경 및 프로브를 사용하여 측정한다.
종래의 측정 방법은 다음과 같다.
원자현미경(atomic force microscope, AFM)를 이용하여 프로브(probe)를 상하로 움직이고, 상기 프로브를 통하여 패턴 구조물에 힘을 가해 패턴 구조물의 접착력 및 붕괴력을 측정한다.
그러나, 종래에는 상기와 같이 일정의 힘을 패턴 구조물에 가하고, 이 패턴 구조물에서의 측정 전후의 패턴 구조물의 상태를 파악하기 위하여 별도의 이미지 분석 작업이 따르는 문제점이 있다.
따라서, 종래의 측정 방법은 상기와 같은 이미지 분석 작업이 별도로 진행되기 때문에, 패턴 구조물에 대한 접착력 및 붕괴력과 같은 정보를 분석하는데에 따르는 시간이 증가되는 문제점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1목적은 패턴 구조물의 접착력과 붕괴력과 같은 정보를 일련의 과정을 통하여 실시간으로 취득하여 분석할 수 있는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제 2목적은 패턴 공정 후 패턴의 물성 파악을 통한 패턴 형성 공 정 확립과 패턴 형성 후 공정에 적합한 패턴 특성을 파악할 수 있는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제 3목적은 패턴 구조물의 특성 분석을 통하여 물리력을 사용하는 세정공정과 같은 반도체 공정의 공정 흐름을 개선할 수 있는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법은 측정 프로브를 사용하여 일정의 이동 경로를 따라 직선 이동되는 이송 플레이트 상에 안착된 패턴 구조물의 형상 정보를 인식하는 제 1단계와, 제어기를 사용하여 상기 패턴 구조물의 상단부에 측정 프로브를 물리적으로 접촉시키고, 상기 패턴 구조물의 상기 이송 플레이트에서의 접착 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 2단계와, 상기 패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 3단계를 포함한다.
여기서, 이송기를 사용하여 상기 이송 플레이트를 이동 경로를 따라 이동시키어 상기 패턴 구조물의 형상 정보와, 상기 접착 정보와, 상기 붕괴 형상 정보를 인식하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1단계는 상기 패턴 구조물을 상기 이송 플레이트의 상면에 안착시키는 안착 단계와, 승강기를 사용하여 상기 이송 플레이트의 상면에 상기 측정 프로브의 단부를 접촉시키어 영점을 조정하는 영점 조정 단계와, 상기 이송 플레이트를 상기 이동 경로를 따라 이동시키는 제 1이동 단계와, 상기 승강기를 사용 하여 상기 측정 프로브의 단부를 상기 이동되는 패턴 구조물의 외면을 따라 이동시키고, 상기 측정 프로브를 사용하여 상기 이송 플레이트의 상면을 기준으로 상기 패턴 구조물의 수직 높이값을 측정하여 상기 형상 정보로 상기 제어기로 전송하는 높이 측정 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2단계는 상기 수직 높이값에서 일정 높이값을 차감하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브의 단부를 상기 승강기를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 1접촉 위치 설정 단계와, 상기 이송 플레이트를 상기 이동된 이동 경로의 역 이동 경로를 따라 이동시키는 제 2이동 단계와, 상기 이동되는 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 상기 측정 프로브의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3단계는 상기 측정 프로브의 단부에 접촉되어 붕괴된 패턴 구조물의 상부에서 상기 측정 프로브의 위치를 설정하는 제 1위치 설정 단계와, 상기 이동 경로를 따라 상기 이송 플레이트를 이동시키는 제 3이동 단계와, 상기 측정 프로브를 사용하여 이동되는 붕괴된 패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 화상 정보로 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 1붕괴 형상 정보 취득 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제 2단계는 상기 승강기를 사용하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 이송 플레이트의 상면에 접촉되도록 위치시키고, 상기 이송 플레이트를 상기 이동된 이동 경로의 역 이동 경로를 따라 이동시키는 제 2’이동 단계와, 상기 수직 높이값에서 일정 높이값을 차감하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브의 단부를 상기 승강기를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 2접촉 위치 설정 단계와, 상기 이동되는 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 상기 측정 프로브의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 2패턴 구조물 정보 측정 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 3단계는 상기 승강기를 사용하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 이송 플레이트의 상면에 접촉되도록 위치시키고, 상기 이동 경로를 따라 상기 이송 플레이트를 이동시키는 제 3’이동 단계와, 상기 측정 프로브를 상기 이동되는 붕괴된 패턴 구조물의 외면을 따라 이동시키어 상기 붕괴된 패턴 구조물의 폭과 높이값을 측정하여 붕괴 형상 정보로 상기 제어기로 전송하는 제 2붕괴 형상 정보 취득 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 이송기를 사용하여 상기 이송 플레이트를 이동 경로를 따라 이동시키어 상기 패턴 구조물의 형상 정보와, 상기 접착 정보와, 상기 붕괴 형상 정보를 인식할 수도 있다.
여기서, 상기 제 1단계는 상기 패턴 구조물을 상기 이송 플레이트의 상면에 안착시키는 안착 단계와, 승강기를 사용하여 상기 이송 플레이트의 상면에 상기 측정 프로브의 단부를 접촉시키어 영점을 조정하는 영점 조정 단계와, 상기 측정 프 로브를 상기 이동 경로를 따라 이동시키는 제 1이동 단계와, 상기 승강기 및 상기 이송기를 사용하여 상기 측정 프로브의 단부를 상기 패턴 구조물의 외면을 따라 이동시키고, 상기 측정 프로브를 사용하여 상기 이송 플레이트의 상면을 기준으로 상기 패턴 구조물의 수직 높이값을 측정하여 상기 형상 정보로 상기 제어기로 전송하는 높이 측정 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 2단계는 상기 수직 높이값에서 일정 높이값을 차감하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브의 단부를 상기 승강기를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 1접촉 위치 설정 단계와, 상기 측정 프로브를 상기 이동된 이동 경로의 역 이동 경로를 따라 이동시키는 제 2이동 단계와, 상기 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 상기 이동되는 측정 프로브의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계를 포함하되, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3단계는 상기 측정 프로브의 단부에 접촉되어 붕괴된 패턴 구조물의 상부에서 상기 측정 프로브의 위치를 설정하는 제 1위치 설정 단계와, 상기 이동 경로를 따라 상기 측정 프로브를 이동시키는 제 3이동 단계와, 상기 측정 프로브를 사용하여 붕괴된 패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 화상 정보로 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 1붕괴 형상 정보 취득 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 2단계는 상기 승강기를 사용하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 이송 플레이트의 상면에 접촉되도록 위치시키고, 상기 측정 프로브를 상기 이동된 이동 경로의 역 이동 경로를 따라 이동시키는 제 2’이동 단계와, 상기 수직 높이값에서 일정 높이값을 차감하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브의 단부를 상기 승강기를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 2접촉 위치 설정 단계와, 상기 패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 상기 이동되는 측정 프로브의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기로 전송하는 제 2패턴 구조물 정보 측정 단계를 포함하되, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 3단계는 상기 승강기를 사용하여 상기 측정 프로브의 단부가 상기 이송 플레이트의 상면에 접촉되도록 위치시키고, 상기 이송기를 사용하여 상기 이동 경로를 따라 상기 이송 플레이트를 이동시키는 제 3’이동 단계와, 상기 측정 프로브를 상기 붕괴된 패턴 구조물의 외면을 따라 이동시키어 상기 붕괴된 패턴 구조물의 폭과 높이값을 측정하여 붕괴 형상 정보로 상기 제어기로 전송하는 제 2붕괴 형상 정보 취득 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 패턴 구조물의 접착력과 붕괴력과 같은 정보를 일련의 과정을 통하여 실시간으로 취득하여 분석할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 패턴 공정 후 패턴의 물성 파악을 통한 패턴 형성 공정 확립과 패턴 형성 후공정에 적합한 패턴 특성을 파악할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 패턴 구조물의 특성 분석을 통하여 물리력을 사용하는 세정공정과 같은 반도체 공정의 공정 흐름을 개선할 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부되는 도면들을 참조로 하여, 본 발명의 실시예에 따르는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1실시예에 따르는 제 1단계를 보여주는 도면이다. 도 1c는 본 발명의 제 1실시예에 따르는 제 1단계의 다른 예를 보여주는 도면이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 2단계를 보여주는 도면이다. 도 3a 및 도 3b은 본 발명의 제 1실시예에 따르는 제 3단계를 보여주는 도면이다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 1단계를 보여주는 도면이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 2단계를 보여주는 도면이다. 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 3단계를 보여주는 도면이다. 도 7은 본 발명에 따르는 패턴 구조물의 접착 정보를 취득하는 경우에 취득된 신호를 보여주는 그래프이다.
본 발명은 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 장치를 구비한다.
상기 측정 및 분석 장치는 상기 본 발명의 실시예에 따르는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 장치는 외부로부터 동력을 전달 받아 그 상면에 패턴 구조물이 안착되고, 일정의 이동 경로를 따라 왕복 직선 이동되는 이송 플레이트와, 상기 이송 플레이트의 상부에 배치되며, 상기 패턴 구조물의 형상 정보를 인식하고, 패턴 구조물의 상단부에 측정 프로브를 물리적으로 접촉시키어 상기 패턴 구조물의 상기 이송 플레이트에서의 접착 정보를 취득 하며, 상기 패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 취득하는 측정 프로브와, 상기 측정 프로브와 연결되며, 상기 측정 프로브를 일정 위치로 승강시키는 승강기와, 상기 측정 프로브와 상기 승강기와 전기적으로 연결되며, 상기 승강기로 전기적 신호를 전송하여 상기 측정 프로브를 상기 패턴 구조물의 상단부에 물리적으로 접촉되는 위치로 승강시키고, 상기 형상 정보와 상기 접착 정보와 상기 붕괴 형상 정보를 전송 받아 저장하는 제어기로 구성된다.
(제 1실시예)
도 1a 내지 도 3b를 참조로 하여, 본 발명의 제 1실시예를 따르는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법을 설명하도록 한다.
먼저, 이송 플레이트(210)의 이동에 의하여 패턴 구조물(50)의 이동 위치가 가변되는 예를 설명하도록 한다.
도 1a 및 도1b를 참조 하면, 측정 프로브(100)를 사용하여 일정의 제 1이동 경로를 따라 직선 이동되는 이송 플레이트(210) 상에 안착된 패턴 구조물(50)의 형상 정보를 인식하는 제 1단계를 거치고, 상기 제어기(400)를 사용하여 상기 패턴 구조물(50)의 상단부에 측정 프로브(100)를 물리적으로 접촉시키고, 상기 패턴 구조물(50)의 상기 이송 플레이트(210)에서의 접착 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 2단계를 거치고, 상기 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 3단계를 거친다.
상기 제 1단계에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 상기 패턴 구조물(50)을 상기 이송 플레이트(210)의 상면에 안착시키 는 안착 단계를 거친다.
도 1a에 도시된 바와 같이 상기 패턴 구조물(50)은 직사각형 형상 또는 원기둥 형상으로 이루어지는 구조물이다.
이어, 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 이송 플레이트(210)의 상면에 상기 측정 프로브(100)의 단부를 접촉시키어 영점을 조정하는 영점 조정 단계를 거친다.
그리고, 상기 이송 플레이트(210)를 화살표 방향을 따르는 제 1이동 경로를 따라 이동시키는 제 1이동 단계를 거친다.
이어, 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 측정 프로브(100)의 단부를 상기 이동되는 패턴 구조물(50)의 외면을 따라 이동시키고, 상기 측정 프로브(100)를 사용하여 상기 이송 플레이트(210)의 상면을 기준으로 상기 패턴 구조물(50)의 수직 높이값(h)을 측정하여 상기 형상 정보로 상기 제어기(400)로 전송하는 높이 측정 단계를 거친다.
따라서, 상기 측정 프로브(100)의 단부는 상기 영점이 조정된 상태에서 상기 패턴 구조물(50)의 외면을 따라 그 상단부를 거쳐 다시 영점 조정이 되는 위치인 이송 플레이트(210)의 상면에 접촉되도록 동작된다.
이에 따라, 상기 수직 높이값(h)은 상기 영점이 조정된 위치에서 상기 패턴 구조물(50)의 상단부 까지의 높이인 'h' 이다.
다음, 상기 제 2단계에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 상기 수직 높이값(h)에서 일정 높이값(d)을 차감하여 상기 측정 프로브(100)의 단부가 상기 패턴 구조물(50)의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브(100)의 단부를 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 1접촉 위치 설정 단계를 거친다.
도 2a에 도시된 바와 같이 상기 접촉 위치는 상기 수직 높이값(h)에서 그 하방을 따르는 일정 거리인 'd' 를 차감한 높이값이다('h-d').
이어, 상기 이송 플레이트(210)를 상기 이동된 제 1이동 경로의 역 이동 경로인 제 2이동 경로를 따라 이동시키는 제 2이동 단계를 거친다.
그리고, 상기 이동되는 패턴 구조물(50)의 상단부에 접촉되는 상기 측정 프로브(100)의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계를 거친다.
여기서, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보이다. 또한, 상기 휨 정보는 측정 프로브(100)의 수직 및 수평 휨 정보를 포함한다.
상기 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계에서는 상기 측정 프로브(100)의 휨 정보와 비틀림 정보를 포함하는 접착 정보가 인식될 수 있다.
여기서, 수직 휨에 대한 성분과 비틀림 정보에 대한 성분에 대한 신호를 힘으로 계산할 수 있다.
상기 힘을 계산하는 방법은 수직 휨 성분의 경우 도 2b에 도시된 움직인 신호를 통해 휜 거리(Δx)를 측정하고, 상기 휜 거리에 측정 프로브의 스프링 상수 (normal spring constant)를 곱하여 계산할 수 있다.
그리고, 상기 비틀림 정보에 대한 성분은 두 가지의 방법으로 계산할 수 있다.
첫째, 측정 프로브(100)의 비틀림 상수(torsional spring constant)에 측정 프로브(100)가 패턴 구조물(50)에 힘을 가하면서 이동한 거리를 곱하여 계산할 수 있다.
여기서, 상기 패턴 구조물(50)에 힘을 가한 이동 거리는 패턴 구조물(50) 또는 측정 프로브(100)를 이송하는 이송기(200)에 가한 전압에 의해 얻을 수 있다.
또한, 제어부(400)에 기설정된 측정 프로브(100)의 속도와 신호의 변화시점부터 변곡점까지의 변위 시간(Δt)의 곱으로 획득할 수 있다.
둘째, 도 7에는 패턴 구조물(50)의 접착 정보를 측정하는 경우에 얻어지는 신호를 보여주고 있다.
도 7을 참조 하면, 힘 변환 상수(force conversion factor)를 측정된 신호의 전압 변위 (ΔV)에 곱하는 방법이다.
다음은, 상기 제 3단계를 설명하도록 한다.
도 3a를 참조 하면, 상기 제 3단계는 상기 측정 프로브(100)의 단부에 접촉되어 붕괴된 패턴 구조물(50)의 상부에서 상기 측정 프로브(100)의 위치를 설정하는 제 1위치 설정 단계를 거친다.
이어, 화살표를 따르는 상기 제 3이동 경로를 따라 상기 이송 플레이트(210)를 이동시키는 제 3이동 단계를 거친다.
그리고, 상기 측정 프로브(100)를 사용하여 이동되는 붕괴된 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상 정보를 화상 정보로 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 1붕괴 형상 정보 취득 단계를 거친다.
이때, 상기 제 1붕괴 형상 정보 취득 단계에서, 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상을 정확히 관찰하기 위해 상기 패턴 구조물(50)을 포함한 일정 영역을 화상 정보로 측정할 수 있다.
또한, 상기 측정 위치를 제어기(400)에 저장하고, 상기 제어기(400)와 SEM 또는 패턴 인식장치와 같은 다른 분석 장비와 전기적으로 연결하고, 상기 제어기(400)로부터 상기 측정 위치를 상기 분석 장비로 전송하여, 상기 분석 장비를 통하여 화상 정보를 분석할 수도 있다.
(제 1실시예의 다른 예)
다음은, 이송기(200)에 의하여 측정 프로브(100)가 이동되어 패턴 구조물(50)과의 상대 위치가 이동 경로를 따라 가변되는 예를 설명하도록 한다.
이때, 본 실시예의 제 1이동 경로는 도 1a에 도시된 제 1이동 경로와 반대 방향을 따를 수 있다.
도 1a를 참조 하면, 이송기(200)에 의하여 일정의 제 1이동 경로를 따라 직선 이동되는 측정 프로브(100)를 사용하여 이송 플레이트(210) 상에 안착된 패턴 구조물(50)의 형상 정보를 인식하는 제 1단계를 거치고, 상기 제어기(400)를 사용하여 상기 패턴 구조물(50)의 상단부에 측정 프로브(100)를 물리적으로 접촉시키고, 상기 패턴 구조물(50)의 상기 이송 플레이트(210)에서의 접착 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 2단계를 거치고, 상기 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 3단계를 거친다.
상기 제 1단계에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 상기 패턴 구조물(50)을 상기 이송 플레이트(210)의 상면에 안착시키는 안착 단계를 거친다.
도 1a에 도시된 바와 같이 상기 패턴 구조물(50)은 직사각형 형상 또는 원기둥 형상으로 이루어지는 구조물이다.
이어, 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 이송 플레이트(210)의 상면에 상기 측정 프로브(100)의 단부를 접촉시키어 영점을 조정하는 영점 조정 단계를 거친다.
그리고, 상기 측정 프로브(100)를 화살표 방향을 따르는 제 1이동 경로를 따라 이동시키는 제 1이동 단계를 거친다.
이어, 상기 승강기(300) 및 이송기(200)를 사용하여 상기 측정 프로브(100)의 단부를 상기 이동되는 패턴 구조물(50)의 외면을 따라 이동시키고, 상기 측정 프로브(100)를 사용하여 상기 이송 플레이트(210)의 상면을 기준으로 상기 패턴 구조물(50)의 수직 높이값(h)을 측정하여 상기 형상 정보로 상기 제어기(400)로 전송하는 높이 측정 단계를 거친다.
따라서, 상기 측정 프로브(100)의 단부는 상기 영점이 조정된 상태에서 상기 패턴 구조물(50)의 외면을 따라 그 상단부를 거쳐 다시 영점 조정이 되는 위치인 이송 플레이트(210)의 상면에 접촉되도록 동작된다.
이에 따라, 상기 수직 높이값(h)은 상기 영점이 조정된 위치에서 상기 패턴 구조물(50)의 상단부 까지의 높이인 'h' 이다.
다음, 상기 제 2단계에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 상기 수직 높이값(h)에서 일정 높이값(d)을 차감하여 상기 측정 프로브(100)의 단부가 상기 패턴 구조물(50)의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브(100)의 단부를 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 1접촉 위치 설정 단계를 거친다.
도 2a에 도시된 바와 같이 상기 접촉 위치는 상기 수직 높이값(h)에서 그 하방을 따르는 일정 거리인 'd' 를 차감한 높이값이다('h-d').
이어, 상기 측정 프로브(100)를 이송기(200)를 사용하여 제 1이동 경로의 역 이동 경로인 제 2이동 경로를 따라 이동시키는 제 2이동 단계를 거친다.
그리고, 상기 이동되는 패턴 구조물(50)의 상단부에 접촉되는 상기 측정 프로브(100)의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계를 거친다.
여기서, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보이다. 또한, 상기 휨 정보는 측정 프로브(100)의 수직 및 수평 휨 정보를 포함한다.
상기 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계에서는 상기 측정 프로브(100)의 휨 정보와 비틀림 정보를 포함하는 접착 정보가 인식될 수 있다.
여기서, 수직 휨에 대한 성분과 비틀림 정보에 대한 성분에 대한 신호를 힘으로 계산할 수 있다.
다음은, 상기 제 3단계를 설명하도록 한다.
도 3a를 참조 하면, 상기 제 3단계는 상기 측정 프로브(100)의 단부에 접촉되어 붕괴된 패턴 구조물(50)의 상부에서 상기 측정 프로브(100)의 위치를 설정하는 제 1위치 설정 단계를 거친다.
이어, 화살표를 따르는 상기 제 3이동 경로를 따라 이송기(200)를 사용하여 상기 측정 프로브(100)를 이동시키는 제 3이동 단계를 거친다.
그리고, 상기 측정 프로브(100)를 사용하여 이동되는 붕괴된 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상 정보를 화상 정보로 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 1붕괴 형상 정보 취득 단계를 거친다.
이때, 상기 제 1붕괴 형상 정보 취득 단계에서, 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상을 정확히 관찰하기 위해 상기 패턴 구조물(50)을 포함한 일정 영역을 화상 정보로 측정할 수 있다.
또한, 상기 측정 위치를 제어기(400)에 저장하고, 상기 제어기(400)와 SEM 또는 패턴 인식장치와 같은 다른 분석 장비와 전기적으로 연결하고, 상기 제어기(400)로부터 상기 측정 위치를 상기 분석 장비로 전송하여, 상기 분석 장비를 통하여 화상 정보를 분석할 수도 있다.
(제 2실시예)
도 4a 및 도 4b를 참조 하면, 측정 프로브(100)를 사용하여 일정의 제 1이동 경로를 따라 직선 이동되는 이송 플레이트(210) 상에 안착된 패턴 구조물(50)의 형상 정보를 인식하는 제 1단계를 거치고, 상기 제어기(400)를 사용하여 상기 패턴 구조물(50)의 상단부에 측정 프로브(100)를 물리적으로 접촉시키고, 상기 패턴 구조물(50)의 상기 이송 플레이트(210)에서의 접착 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 2단계를 거치고, 상기 패턴 구조물(50)의 붕괴 형상 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 3단계를 거친다.
상기 제 1단계에서는 패턴 구조물(50)의 수직 높이값(h)을 취득할 수 있다.
상기 제 1단계는 상기 제 1실시예에서 언급된 바와 동일하기 때문에 이하 설명을 생략하기로 한다.
도 5a 및 도 5b를 참조 하여, 상기 제 2단계를 설명하도록 한다.
먼저, 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 측정 프로브(100)의 단부가 상기 이송 플레이트(210)의 상면에 접촉되도록 위치시키고, 상기 이송 플레이트(210)를 화살표 방향을 따르는 상기 이동된 제 1이동 경로의 역 이동 경로인 제 2이동 경로를 따라 이동시키는 제 2’이동 단계를 거친다.
이어, 상기 수직 높이값(h)에서 일정 높이값(d)을 차감하여 상기 측정 프로브(100)의 단부가 상기 패턴 구조물(50)의 상단부에 접촉되는 접촉 위치를 설정하여 상기 측정 프로브(100)의 단부를 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 접촉 위치에 위치시키는 제 2접촉 위치 설정 단계를 거친다.
그리고, 상기 이동되는 패턴 구조물(50)의 상단부에 접촉되는 상기 측정 프로브(100)의 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 상기 제어기(400)로 전송하는 제 2패턴 구조물 정보 측정 단계를 거친다.
여기서, 상기 접착 정보는 상기 휨 정보와 비틀림 정보이다.
상기 제 1패턴 구조물 정보 측정 단계에서는 상기 측정 프로브(100)의 휨 정보와 비틀림 정보를 포함하는 접착 정보가 인식될 수 있다.
여기서, 수직 휨에 대한 성분과 비틀림 정보에 대한 성분에 대한 신호를 힘 으로 계산할 수 있다.
또한, 상기 힘을 계산하는 방법과, 상기 비틀림 정보를 측정하는 방법은 상기 제 1실시예에서 언급한 바와 실질적으로 동일하기 때문에 이하 설명을 생략하기로 한다.
도 6a 및 도 6b를 참조 하여, 상기 제 3단계를 설명하도록 한다.
먼저, 상기 승강기(300)를 사용하여 상기 측정 프로브(100)의 단부가 상기 이송 플레이트(210)의 상면에 접촉되도록 위치시키고, 상기 제 3이동 경로를 따라 상기 이송 플레이트(210)를 이동시키는 제 3’이동 단계를 거친다.
이어, 상기 측정 프로브(100)를 상기 이동되는 붕괴된 패턴 구조물(50)의 외면을 따라 이동시키어 상기 붕괴된 패턴 구조물(50)의 폭과 높이값을 측정하여 붕괴 형상 정보로 상기 제어기(400)로 전송하는 제 2붕괴 형상 정보 취득 단계를 거친다.
한편, 상기 제 2실시예는 상기 패턴 구조물(50)이 상기 이송기(200)에 의하여 상기 이송 플레이트(210)가 이송됨으로써 상기 이동 경로를 따라 이동되는 예를 설명하였다.
이에 더하여, 제 2실시예에서의 다른 예는 상기 이송기(200)에 의하여 측정 프로브(100)가 상기 이동 경로를 따라 이동됨으로써, 상기 측정 프로브(100)와 상기 패턴 구조물(50)과의 상대 위치가 가변되는 경우를 예로 들 수도 있다.
도 1a 내지 도 6b에 도시된 미설명 부호 'Ps'과'P1'은 이동 경로의 시작 위치치고, 'Pe', 'P2'는 이동 경로의 종단 위치를 나타낸다.
또한, 도 1a 내지 도 6b에 도시된 (a)는 패턴 구조물(50)의 topograph 프로파일이고, (b)는 비틀림 신호이며, 점선은 측정 프로브(100)의 동작 프로파일이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제 1실시예에 따르는 제 1단계를 보여주는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 2단계를 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1실시예에 따르는 제 3단계를 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 1단계를 보여주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 2단계를 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 2실시예에 따르는 제 3단계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따르는 패턴 구조물의 접착 정보를 취득하는 경우에 취득된 신호를 보여주는 그래프이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
50 : 패턴 구조물 200 : 이송기
210 : 이송 스테이지 300 : 승강기
400 : 제어기

Claims (13)

  1. 측정 프로브를 사용하여 이송 플레이트 상에 안착된 패턴 구조물의 형상 정보를 인식하는 제1단계;
    패턴 구조물의 상단부에 측정 프로브를 물리적으로 접촉시켜 패턴 구조물의 접착 정보를 취득하여 제어기로 전송하는 제2단계; 및
    패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 취득하여 제어기로 전송하는 제3단계;
    를 포함하는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는
    패턴 구조물을 이송 플레이트의 상면에 안착시키는 안착 단계와,
    상기 이송 플레이트의 상면에 측정 프로브의 단부를 접촉하여 영점을 조정하는 영점 조정단계와,
    상기 이송 플레이트 또는 측정 프로브를 이동 경로를 따라 이동시키는 제1이동단계와,
    측정 프로브의 단부를 패턴 구조물의 외면을 따라 이동시켜 패턴 구조물의 폭과 수직 높이값(h)를 측정하여 얻어진 형상 정보를 제어기로 전송하는 높이 측정단계
    를 포함하는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는
    패턴 구조물의 상단부에 접촉하는 측정 프로브의 접촉 위치가 패턴 구조물의 수직 높이값(h)에서 일정 높이값(d)이 차감된 높이가 되도록 설정하여 측정 프로브를 접촉 위치로 위치시키는 제1접촉 위치 설정 단계와,
    이송 플레이트 또는 측정 프로브를 이동 경로의 역 이동 경로를 따라 이동시키는 제2이동 단계와,
    패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 측정 프로브의 수직 휨 정보, 수평 휨 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 얻어진 접착 정보를 제어기로 전송하는 제1패턴 구조물 정보 측정 단계
    를 포함하는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는
    붕괴된 패턴 구조물의 상부에 측정 프로브의 위치를 설정하는 제1위치 설정 단계와,
    이동 경로를 따라 이송 플레이트 또는 측정 프로브를 이동시키는 제3이동 단계와,
    붕괴된 패턴 구조물의 붕괴 형상 정보를 화상 정보로 취득하여 얻어진 붕괴 형상 정보를 제어기로 전송하는 제1붕괴 형상 정보 취득 단계
    를 포함하는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는
    측정 프로브의 단부를 이송 플레이트의 상면에 접촉한 후, 상기 이송 플레이트 또는 측정 프로브를 이동 경로의 역 이동 경로를 따라 이동시키는 제2'이동 단계와,
    패턴 구조물에 접촉하는 측정 프로브의 접촉 위치가 패턴 구조물의 수직 높이값(h)에서 일정 높이값(d)이 차감된 높이가 되도록 설정하여 측정 프로브를 접촉 위치로 위치시키는 제2접촉 위치 설정 단계와,
    패턴 구조물의 상단부에 접촉되는 측정 프로브의 수직 휩 정보, 수평 휩 정보 및 비틀림 정보를 취득하여 얻어진 접착 정보를 제어기로 전송하는 제2패턴 구조물 정보 측정 단계
    를 포함하는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는
    측정 프로브의 단부가 이송 플레이트의 상면에 접촉되도록 위치시킨 후, 이동 경로를 따라 이송 플레이트 또는 측정 프로브를 이동시키는 제3'이동 단계와
    측정 프로브의 단부를 붕괴된 패턴 구조물의 외면을 따라 이동시켜 붕괴된 패턴 구조물의 폭과 수직 높이값을 측정하여 얻어진 붕괴 형상 정보를 제어기로 전송하는 제2붕괴 형상 정보 취득 단계
    를 포함하는 반도체 패턴 구조물의 정보 측정 및 분석 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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