KR100963450B1 - 하전입자 반응성 레지스트를 검사하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

패턴을 스캐닝하는 장치 및 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 (i) 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계, 및 (ii) 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계를 포함한다. 패턴은 빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중의 하나의 특성이 변한다. 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 하전전자빔의 직경보다 더 크다. 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 각각은 복수의 연속 샘플들을 포함할 수도 있으며, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로의 거리는 그 인접하는 샘플들 간의 거리보다 더 클 수도 있다. 스캔 경로들의 위치는 측정 사이에 특히, 측정 세션 사이에서 변경될 수 있다. 하전입자빔은 타원형 단면을 가질 수도 있다.
하전입자빔, 반응성 레지스트

Description

하전입자 반응성 레지스트를 검사하는 시스템 및 방법{A SYSTEM AND METHOD FOR INSPECTING CHARGED PARTICLE RESPONSIVE RESIST}
관련출원
본 출원은 2002년 2월 4일 출원된, 발명의 명칭이 "A system and method for reducing resist layer shrinkage resulting from charged particle beam"인 미국 가출원번호 제60/354,260호를 우선권으로 주장한다.
기술분야
본 발명은 회로제조 동안에 반도체 웨이퍼들을 검사하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 하전입자빔들에 반응하는 저항성 재료 (resistive material) 를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
배경기술
집적회로는 다층을 포함하는 매우 복잡한 디바이스이다. 그 각각의 층은 도전성 재료 및/또는 절연성 재료를 포함할 수도 있지만, 다른 층들은 반도체 재료들을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 이러한 여러 재료들은 집적회로의 예상되는 기능성에 따라서 패턴내에서 정렬된다. 또한, 이 패턴들은 집적회로들의 제조 프로세스를 반영한다.
집적회로는 복잡한 다중 스테이지 제조 프로세스들에 의해 제조된다. 이들 다중 스테이지 프로세스 동안, 저항성 재료는 (i) 기판/층 상에 증착되고 (ii) 포토리소그래피 프로세스에 의해 노광된 다음, (iii) 이후 에칭될 몇몇 영역들을 한정하는 패턴을 생성하도록 현상된다.
통상적으로, 저항성 재료들은 소정의 협소 범위의 주파수 (파장) 의 광에 반응성있는 것과 같은 것으로 선택된다. 통상적으로 이용되는 저항성 재료는 ArF 광원으로부터 방사되는 193 nm 광에 반응성을 갖는다. 이러한 저항성 재료를 193nm 레지스트 (resist) 라 한다.
제조 스테이지들 동안 및 연속적인 제조 스테이지들 사이의 양방에서, 집적회로를 검사하기 위해, 제조 프로세스와의 조합 (이때의 검사를 "인라인 (in line)" 검사기술이라 함) 또는 조합 이외 (이때의 검사를 "오프라인 (off line)" 검사기술이라 함) 의 여러 검사 및 불량 분석 기술이 개발되어 왔다. 당해기술분야에는, 하전입자빔 검사 툴 및 리뷰 툴뿐만 아니라 여러 광학 검사 툴이, 예컨대, Applied Materials Inc. (Santa Clara, California) 사에서 제조한 VeraSEMTM, ComplussTM 및 SEMVisionTM 툴이 알려져 있다.
제조 불량들은 집적회로의 전기적 특성에 영향을 줄 수 있다. 이들 불량들 중 몇몇은 요구되는 치수의 패턴으로부터 원하지 않는 편차를 발생시킨다. "임계 치수 (critical dimension)" 는 2 개의 패턴 라인들 간의 거리 또는 패터닝된 라인의 폭을 의미한다.
검사 프로세스의 목적들 중 하나는 피검사 웨이퍼가 이들 임계 치수로부터의 편차들을 포함하는지의 여부를 결정하는 것이다. 통상적으로, 이러한 검사는 상기 편차들을 측정하는데 요구되는 고해상도을 제공하는 하전입자빔 이미징에 의해 수행된다.
또한, 여러 저항성 재료들은 스캐닝 전자 현미경 (SEM) 이미징 동안에 방사되는 전자 빔들과 같은 하전입자빔들에 반응성을 가진다. 예를 들면, 193nm 레지스트는 전자빔과의 상호작용의 결과로서 수축된다. 이러한 수축은 양자효과 (화학결합의 끊어짐 (breaking)) 및 국부적인 가열효과에 의해 발생된다. 따라서, SEM 이미징은 반도체 상에 새겨지는 패턴에서의 원하지 않는 변화량을 발생시킨다.
발명의 개요
본 발명은 상기 이미징 및 측정의 원하지 않는 부작용을 감소시키면서 하전입자 이미징을 가능하게 하는 여러 스캐닝 방식들을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 레지스트 수축은 전자 빔과 저항성 재료 간의 상호작용으로부터 발생하는 이미징 전하 밀도의 감소에 의해 줄어든다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제 1 스캐닝 방식은 다중 병렬 스캔 경로들을 따라서 전자빔으로 스캐닝하는 단계를 포함하며, 2 개의 인접한 스캔 경로들 간의 거리는 전자빔의 직경보다 휠씬 더 크다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 스캐닝 경로들은 스캐닝 윈도우 내에 포함된다. 스캐닝 윈도우들은 서로 이격되어 있으며 라인 폭 편차의 스펙트럼 분석에 응답하여 규정될 수 있다. 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 스캐닝 윈도우 내의 인접한 스캔 경로들 간의 공간은 상기 라인 폭 편차의 높은 공간주파수 성분에 응답한다. 즉, 라인을 따른 샘플링은 라인을 따른 라인 편차 (라인 조도 (line roughness)) 를 만족시켜, 위신호 효과 (aliasing effects) 에 의한 정확성의 손실을 발생시킬 수 있는 조도 정보를 손실하지 않고 라인 편차의 결정을 용이하게 해야 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 스캐닝 윈도우의 폭은 라인 폭 편차의 낮은 공간 주파수 성분에 응답한다.
많은 스캐닝 디바이스에서, 스캐닝 경로들은 픽셀들을 규정하는데, 그 각각의 스캔 경로는 다수의 샘플들을 포함하며, 각각의 샘플은 픽셀로서 규정된다. 이러한 픽셀은 2 개의 인접한 스캔 경로들 간의 거리와 실질적으로 동일한 거리를 가지며, 전자 빔이 2 개의 연속 샘플들 사이를 통과하는 거리에 대응하는 폭을 가진다. 따라서, 2개의 인접한 스캔 경로들 간의 거리가, 전자 빔이 2 개의 연속 샘플들 사이를 통과하는 거리보다 더 큰 경우, 픽셀은 직사각형이다.
따라서, 직사각형 픽셀들을 가진 저항성 재료를 스캔하는 것은 스캔 방향과 직교하는 방향으로 전자빔 플럭스를 감소시켜, 이에 따라 수축을 감소시킨다. 직사각형 픽셀들은 이미지를 제공하도록 추가로 정렬될 수도 있다.
따라서, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 (i) 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계로서, 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중 하나의 특성이 변하는, 단계, (ii) 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계로서, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 하전 전자 빔의 직경보다 큰, 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법을 추가로 제공하는데, 이 방법은 (i) 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계로서, 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중 하나의 특성이 변하는, 단계, (ii) 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계로서, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 각각은 복수의 연속 샘플들을 포함하며 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 인접한 샘플들 간의 거리보다 큰, 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 인접한 스캔 경로들 간의 거리는 SEM 이미징 프로세스 동안에 변경된다. 따라서, 패턴이 재이미징되는 경우, 전자빔은 이전 전자 빔들과 동일한 트랙을 따르지 않는다. 직사각형 픽셀 내에서의 상이한 빔 포지셔닝에 의해, 측정 리비지트 (re-visit) 의 경우에 수축이 감소된다.
또한, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 (i) 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계로서, 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들중 하나의 특성이 변하는, 단계, (ii) 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계; 및 (iii) 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리를 변경하여 하전입자빔을 지향시키는 단계들을 반복하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 전자빔은 (바람직하게는, 소정의 픽셀의 한계 내에서) 디포커싱 (defocused) 된다. 이러한 디포커싱은 저항성 층과 상호작용하는 비교적 큰 스폿을 발생시킨다.
따라서, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법을 제공하는데, 이 방법은 (i) 제 1 스캔 경로를 따라 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계로서, 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중 하나의 특성이 변하고, 하전입자빔은 타원형 단면을 가지는, 상기 지향시키는 단계, 및 (ii) 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치를 제공하는데, 이 장치는 하전입자빔을 생성하는 수단, 및 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 수단을 포함한다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중의 하나의 특성이 변한다. 이 지향시키는 수단은 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 동작이 추가로 가능하며, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 하전전자 빔의 직경보다 크다.
또한, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치를 제공하는데, 이 장치는 하전입자빔을 생성하는 수단; 및 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 수단을 포함한다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중 하나의 특성이 변한다. 이 지향시키는 수단은 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 동작이 추가로 가능하다. 제 1 및 제 2 스캔 경로 각각은 복수의 연속 샘플들을 포함하며 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 인접한 샘플들 간의 거리보다 크다.
또한, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치를 제공하는데, 이 장치는 하전입자빔을 생성하는 수단, 및 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 수단을 포함한다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중의 하나의 특성이 변한다. 이 지향시키는 수단은 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 동작이 추가로 가능하며 또한, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로의 위치를 변경하고 하전입자빔을 지향시키는 단계들을 반복하는 동작이 가능하다.
또한, 본 발명은 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치를 제공한다. 이 장치는 타원형 단면을 가진 하전입자빔을 생성하는 수단, 및 제 1 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 수단을 포함한다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중의 하나의 특성이 변한다. 또한, 이 수단은 제 2 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 동작이 추가로 가능하다.
이들 실시형태의 적어도 몇몇은 조합될 수 있다. 예를 들면, 스캐닝은 리비지트를 위하여 직사각형 픽셀 내의 상이한 빔 위치들에서 수행될 수 있고, 및/또는 빔의 디포커싱이 2 개의 직사각형 픽셀들의 폭을 커버하는 스폿을 발생시킬 수도 있다.
도면의 간단한 설명
본 발명을 이해시키고 본 발명이 어떠한 방법으로 실제 수행되는지를 보여주기 위하여, 바람직한 실시형태들을, 도면을 통하여 예를 들어 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 스캐닝 전자현미경의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 피검사 웨이퍼의 일부분의 개략도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 도 2 의 부분의 일부 라인의 라인폭의 스펙트럼 표현의 개략도이다.
도 4 내지 6 은 본 발명의 실시형태들에 따른 여러 스캐닝 방식을 나타낸다.
도 7 내지 10 은 본 발명의 실시형태들에 따른 하전입자 반응성 레지스트를 이미징하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
발명의 상세한 설명
이하, 스텝 앤 리피트 타입 SEM 을 포함한 SEM 과 같은 하전입자 현미경에 관하여 설명하며, 이 현미경에서 웨이퍼는 웨이퍼의 영역 (상기 영역은 SEM 의 시계에 의해 규정됨) 을 스캐닝하고 웨이퍼와 SEM 간의 이동을 기계적으로 도입하여 또 다른 영역의 스캐닝을 용이하게 하는 단계들의 반복에 의해 스캐닝된다. 또한, 상기 이동은 렌즈, 디플렉터 등과 같은 여러 정전기 및/또는 자기 엘리먼트들에 의해 유도되는 정전기장 및/또는 자기장에 의해 실시될 수도 있다. 또 다른 하전입자들 또는 심지어 광자 (photon) 들도 전압 콘트라스트를 검출하는데 이용될 수 있다. 또한, 본 발명은 SEM 과 웨이퍼 간의 실질적으로 일정한 이동을 도입함으로써 실시될 수 있다. 이 이동은 선형이동 및/또는 심지어 회전이동, 및/또는 이들 이동의 조합일 수도 있다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 구성된 SEM (10) 이 도시되어 있다. SEM (10) 은 가속 전원 (14) 으로 개략적으로 도시된 가속 전압과 같은 여러 전압을 인가받는 전자 건 (12), 제 1 전자 렌즈 (16), 자기-정전기 대물렌즈 (18), 검출기 (20), 제어기/프로세서 (22) 및 스테이지 (24) 를 포함한다. 렌즈 (16 및 18) 는 제어기/프로세서 (22) 에 의해 제어되어, 하전입자빔을 포커싱하고 지향하며 스캐닝한다. 또한, 이들은 당해기술분야에 알려진 방법으로 하전입자빔을 형상화하는 동작이 가능할 수 있다. 각각의 상기 구성요소들/유닛들은 당해기술분야에 잘 알려져 있기 때문에 그에 대한 상세한 설명은 필요하지 않다. 간략히 설명하면, SEM (10) 은 (특히, 전자 건 (12) 과 전원 (14) 에 의해) 하전입자빔을 생성하는 동작이 가능하여, 빔을 (스테이지 (24) 상에 배치될 수 있는 웨이퍼 (30) 와 같은) 표본상으로 지향하고 포커싱한 다음, 하전입자빔을 스캐닝한다.
도 2 를 참조하면, 웨이퍼 (30) 의 부분 (40) 이 도시되어 있다. 부분 (40) 은 얼라인먼트 십자형상 (alignment cross-shaped) 타겟 (42) 및 다수의 수직 라인 (44-50) 을 포함한다. 일부 라인 (44) 의 폭 뿐만 아니라 라인들 간의 거리들은 후술할 방식들 중 하나의 방식에 의해 측정될 수 있다. 통상적으로, 일부 라인의 폭이 측정되기 전에, 그 일부 라인이 위치결정되어야 한다. 상기 위치결정은 미리 대략적으로 알려져 있는 반면, 타겟 (42) 은 일부 라인을 위치시키는 것을 보조한다. 편리하게는, 위치를 결정하는 것은 부분 (40) 의 낮은 해상도의 이미지를 생성하는 것을 포함한다. 예를 들면, 부분 (40) 은 0.5 × 0.5 micron2 픽셀들의 480 × 480 픽셀들로 이미징될 수도 있는 반면, 임계 치수 측정 픽셀 치수 폭은 약 수 나노미터 (nanometers) 정도이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 일 양태에 따른, 라인 (44) 과 라인폭 편차 (또한, 라인 폭 조도라고도 함) 의 스펙트럼 표현이 더욱 자세하게 도시되어 있다. 상기 스펙트럼 표현은, 고속 푸리에 변환 (Fast Fourier Transform) 에 의해 라인 (44) 의 (개개의 수직 위치들로부터) 다수의 라인 폭 측정값들을 변환함으로써 생성될 수도 있지만, 상기 변환을 구현하기 위한 다른 수단 (교차 상관 기술 (cross correlation techniques) 과 같은) 이 적용될 수도 있다.
라인 (44) 의 폭은 다중 측정 (60(j, k); 여기서, k 는 측정 세션을 식별하는 양의 정수이며, j 는 1 과 J 사이의 범위를 가지며, J 는 여러 정확성, 신호 대 잡음비 및/또는 일관성 필요조건 (consistency requirements) 에 따라 규정될 수 있는 소정의 값임) 에 의해 측정된다. 스캔 라인들의 수는 사용자에 의해 규정될 수도 있고 수개의 라인 내지 심지어 수천개의 라인 사이의 범위에 있을 수 있다. 라인들의 수는 스캐닝 윈도우의 거리와, 2 개의 인접한 스캔 라인들 간의 수직 변위 간의 비에 의해 정의된다. 또한, 스캔 경로 당 픽셀들의 수 또한 변경될 수 있다. 통상적인 스캔 라인은 240 내지 960 픽셀들을 포함한다.
곡선 (70) 은 라인 폭 조도의 스펙트럼 표현을 나타낸 것으로, 낮은 공간 주파수 (Dlow) 성분 (78) 과 높은 공간주파수 (Dhigh) 성분 (74) 과 같은 많은 공간 주파수 성분들을 포함하는 반면, 각각의 성분들은 상당한 양의 스펙트럼 에너지를 포함한다. 높은 공간주파수 성분 (74) 은 인접한 스캔 경로들 간의 거리를 규정하는 반면, 낮은 공간주파수 성분 (78) 은 스캐닝 윈도우 (80) 의 폭을 규정하여, 반복적인 임계 치수 측정들을 가능하게 한다.
많은 경우, (임계값 (72) 과 같은) 높은 공간주파수 임계값이 제공된다. 이는 제조 프로세스 한계값 및 더욱 구체적인 한계 능력을 표현할 수도 있어, 매우 높은 공간주파수 주파수 라인폭 편차를 보상한다. 따라서, 임계값 이상의 주파수들은 무시된다. 통상적으로, 높은 공간주파수 임계값은 약 50 나노미터로 설정되지만, 이후의 제조 기술들은 이 임계값을 감소시킬 것으로 기대된다.
제 1 실시형태
도 4 를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시형태가 도시되어 있다. 라인 (44) 의 섹션은 경로 (60(1,1)-60(3,1)) 와 같은 수평 스캔 경로에 의해 스캔된다. 스캔 경로 (60(1, 1)) 의 연속 픽셀들 (61(1,1, 1)-61(1, 1,m)) 간의 수평 변위는 스캔 경로 (60(1,1)) 와 인접 스캔 경로 (60(2,1)) 간의 수직 변위보다 작다. 즉, 픽셀 (61(1,1,1)) 과 같은 각각의 픽셀들은 직사각형이며, 픽셀 (61(1,1,1)) 의 폭 (WD) 은 대략 1 나노미터 또는 수 나노미터 길이보다 작을 수 있는 반면, 그 길이 (L (높이)) 는 심지어 수백 나노미터를 초과할 수도 있다. 또 다른 픽셀들도 도시되어 있다.
통상적으로, 픽셀들의 폭 (WD) 은 필요한 SEM 해상도에 응답하여 정의된다. 이는 빔 스폿 직경과 실질적으로 동일할 수 있다. 픽셀 길이는 소정의 수축 감소 레벨 (L에 반비례함), 라인 폭 조도 스펙트럼 및 특히, 낮은 주파수 성분과 같은 여러 팩터들 및 그 외의 팩터들에 응답할 수 있다. 통상적으로, 픽셀폭 (WD) 은 약 수 나노미터 정도인 반면, 그 높이는 약 25 나노미터 내지 수 마이크론일 수도 있다.
라인 폭 편차들을 트래킹하기 위해서는, 2 개의 연속 스캔 경로들 간의 거리 (픽셀 폭) 가 라인 (라인 조도) 에 따른 라인 편차, 및 특히 높은 공간 주파수 성분 (74) 에 응답해야 한다. 높은 공간 주파수 성분 (74) 의 공간주파수를 Dhigh 로 표기한 경우, 각각의 픽셀의 길이는 Dhigh/2 이하가 된다. 픽셀의 폭은 시스템의 필요한 해상도에 응답하여 정의된다.
본 발명의 양태에 따르면, 스캔 경로들은 스캐닝 윈도우 (90) 와 같은 스캐닝 윈도우 내에 포함된다. 스캐닝 윈도우의 높이는 낮은 공간 주파수 성분 (78) 의 공간주파수 (Dlow) 에 응답한다. 임계 치수측정의 반복가능성은 낮은 공간주파수 성분 (78) 의 공간주파수와 실질적으로 동일하거나 더 큰 폭을 선택함으로써 증가된다.
도 7 및 도 8 을 참조하면, 본 발명의 양태에 따른 방법 120 과 140 이 도시되어 있다. 방법 120 은 피검사 패턴을 위치시키는 단계 122 에 의해 개시되는데, 그 치수들 중 하나가 측정되는 것이 편리하다. 상술한 예를 참조하면, 라인 (44) 의 섹션 (45) 이 라인 (44) 의 폭을 측정하기 위하여 검사된다.
단계 122 에 후속하여, 제 1 스캔 경로 (60(1,1)) 와 같은 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계 124 가 수행된다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중 하나의 특성이 변한다. 상술한 예시적인 도면들을 참조하면, SEM (10) 은 하전입자빔을 웨이퍼 (30) 를 향하여 지향하여, 스캔 경로 (60(1,1)) 를 따라 라인 (44) 의 섹션 (45) 과 상호작용한다. 스캔 경로 (60(1,1)) 는 또 다른 라인 부분 (40) 과도 추가로 상호작용한다. 특성의 변경은 라인 (44) 을 형성하는 레지스트의 수축이다.
단계 124 에 후속하여, 하전입자빔과 레지스트 간의 상호작용의 결과로서 스캐터링되는 (scattered) 전자들을 수집한 다음 그 검출된 전자를 프로세싱하여 폭 측정값을 제공하는 단계 126 가 수행된다.
단계 126 에 후속하여, 제 2 스캔 경로와 같은 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계 128 가 수행된다. 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 하전전자빔의 직경보다 더 크다. 상술한 예시적인 도면을 참조하면, SEM (10) 은 웨이퍼 (30) 를 향하여 하전입자빔을 지향하여 스캔 경로 (60(2,1)) 를 따라 라인 (44) 의 섹션 (45) 과 상호작용시킨다. 이 하전입자빔의 직경은 약 3 나노미터인 반면, 스캔 경로 (60(1,1)) 와 (60(2,1)) 간의 거리는 약 25 나노미터 정도이다. 이들 값은 본 발명의 범위를 초과하지 않고 변경될 수 있다.
단계 128 에 후속하여, 하전입자빔과 레지스트 간의 상호작용의 결과로서 스캐터링되는 전자들을 수집한 다음 그 검출된 전자들을 프로세싱하여 또 다른 폭 측정값을 제공하는 단계 130 가 수행된다.
단계 124 내지 130 은 여러 번 (스캐닝 윈도우 당 수백 내지 수천 회) 반복될 수 있으며 그 폭 측정값들이 (통상적인 통계분석을 적용하여) 프로세싱되어,하나 이상의 임계 측정결과들이 제공될 수 있다.
도 8 에 도시된 방법 140 은 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로가 다수의 연속샘플들을 포함함으로써 특징화되는 점을 제외하고는 방법 120 과 유사하며, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 인접한 샘플들 간의 거리보다 더 크다 (반면, 방법 120 에 따르면, 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 하전전자 빔의 직경보다 더 크다). 따라서, 이러한 차이점은 단계 128 과 148 에서 설명된다. 스캔 경로들 간의 거리는 약 25 나노미터인 반면, 연속 샘플들 간의 거리는 약 1.5 나노미터이다. 이들 값은 본 발명의 범위를 초과하지 않고 변경될 수 있다.
제 2 실시형태
패턴의 섹션은 이에 한정되지 않지만 이전 측정의 불량, 측정 정확성의 증가와 같은 여러 이유로, 정밀성 테스트 등을 수행함으로써 재검사될 수 있다. 상기 반복은 상기 섹션의 수축 효과를 강화시킬 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 스캔 경로들의 위치는 검사 세션들 간에서 변경된다. 검사 세션은 임계 치수 표시를 제공하도록 프로세싱되는 복수의 검사들을 포함한다. 예시적인 검사 세션은 단일 스캐닝 윈도우의 측정들을 포함할 수 있다. 제 2 실시형태에 따르면, 스캐닝 윈도우가 오버랩하는 경우에도, 스캔 경로들 간의 위치는 한 스캔 경로와 또 다른 스캔 경로에서 서로 상이하다.
스캔 경로들의 위치의 변경 또는 심지어 스캐닝 윈도우의 위치의 변경은 소정의 패턴에 응답할 수도 있지만, 랜덤하게 또는 준 랜덤하게 될 수도 있다. 소정의 패턴은 스캔 경로들 간의 소정의 수직 시프트를 도입할 수 있는 반면, 준 랜덤 및/또는 랜덤 방식은 여러 시프트들을 제공할 수 있다.
도 5 를 참조하면, 3 개의 별도의 측정 세션 동안에 스캐닝되는 3 개의 스캔 경로 (60(1,1), 60(1,2) 및 60(1,3)) 및 몇몇 대응 픽셀들 (61(1,1,1), -61(1,1,6), 61(1,2,7), -61(1,2,12) 및 61(1,3,13), -61(1,3,18)) 이 도시되어 있다. 스캔 경로 (60(1,1)) 는 제 1 측정 세션 동안에 수행될 수 있는 반면, 스캔 경로 (60(1,2)) 는 제 2 측정 세션 동안에 수행되며 스캔 경로 (60(1,3)) 는 제 3 측정 세션 동안에 수행된다. 스캔 경로 (60(1,2) 및 60(1,3)) 는 별도의 위치에서 하전입자들이 라인 (44) 과 상호작용하게 하여, 그 반복적 세션 측정들이 동일 피검사 세션의 추가 수축을 발생시키지 않는다.
도 9 를 참조하면, 본 발명의 양태에 따른 방법 160 이 도시되어 있다. 방법 160 동안, 스캔 경로들의 위치들은 측정값들 간에 그리고 특히, 측정 세션들 간에 변경될 수 있다.
방법 160 은 피검사 패턴을 위치시키는 단계 162 에 의해 개시되며, 그 치수들 중 하나를 측정하는 것이 편리하다. 상술한 예를 참조하면, 라인 (44) 의 섹션 (45) 이 라인 (44) 의 폭을 측정하기 위하여 검사된다.
단계 162 에 후속하여, 스캔 경로 (60(1,1)) 와 같은 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계 164 가 수행된다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중 하나의 특성이 변한다. 상술한 도면들을 참조하면, SEM (10) 은 웨이퍼 (30) 를 향하여 하전입자빔을 지향하여, 스캔 경로 (60(1,1)) 를 따라 라인 (44) 의 섹션 (45) 과 상호작용한다. 스캔 경로 (60(1,1)) 는 또 다른 라인들 부분 (40) 과 추가로 상호작용한다. 그 특성의 변경은 라인 (44) 을 형성하는 레지스트의 수축이다.
단계 164 에 후속하여, 하전입자빔과 레지스트 간의 상호작용의 결과로서 스캐터링되는 전자들을 수집한 다음 그 검출된 전자들을 프로세싱하여 폭 측정값들을 제공하는 단계 166 이 수행된다.
단계 166 에 후속하여, 제 2 스캔 경로 (60(2,1)) 와 같은 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계 168 가 수행된다. 제 1 스캔 경로와 제 2 스캔 경로 간의 거리는 하전입자빔의 직경보다 더 크다. 상술한 도면들을 참조하면, SEM (10) 은 웨이퍼 (30) 를 향하여 하전입자빔을 지향하여, 스캔 경로 (60(2,1)) 를 따라 라인 (44) 의 섹션 (45) 과 상호작용한다. 하전입자빔의 직경은 약 3 나노미터인 반면, 스캔 경로 (60(1,1)) 와 (60(2,1)) 간의 거리는 약 25 나노미터이다. 이들 값은 본 발명의 범위를 초과하지 않고 변경될 수 있다.
단계 168 에 후속하여, 하전입자빔과 레지스트 간의 상호작용의 결과로서 스캐터링되는 전자들을 수집한 다음, 그 검출된 전자들을 프로세싱하여 또 다른 폭 측정값들을 제공하는 단계 170 가 수행된다.
단계 170 에 후속하여, 측정세션이 종료되었는지를 결정하는 단계 172 가 수행된다. 측정세션이 종료되지 않은 경우, 단계 172 에 후속하여 단계 164 가 수행된다. 단계 164 내지 170 는 여러번 (심지어 스캐닝 윈도우 당 수백회 내지 수천회 까지) 반복될 수 있으며, 그들의 폭 측정값은 (통상적인 통계 분석을 적용함으로써) 프로세싱되어, 하나 이상의 임계 측정 결과들이 제공된다. 측정 세션이 종료하고 (설명하지는 않지만) 실질적으로 동일한 세션을 다시 재검사할 필요가 있는 경우, 단계 172 에 후속하여, 스캔 경로들의 위치들을 변경하는 단계 174 가 수행된 다음 단계 164 로 건너뛴다. 스캔 경로들의 위치들은 측정을 반복하는 것과 같은 이후의 이용을 위하여 기억될 수 있다. 또한, 스캔 경로들의 위치들은 측정세션들과는 무관하게 변경될 수 있으며, 이러한 경우, 이 방법은 스캔 경로들의 위치를 변경할 때를 결정하여 스캐닝 단계들을 반복해야 한다.
제 3 실시형태
많은 경우, 시스템 해상도는 라인폭 조도 대역폭보다 휠씬 더 작다. 상기 별도의 필요조건들에 응답하여 하전입자빔을 형상화함으로써 시스템 성능을 감소시키지 않고 더 낮은 하전입자빔 밀도가 달성될 수도 있다.
즉, 원형 빔을 대신하여 타원형 빔이 웨이퍼를 향하여 지향될 수 있다. 예를 들면, 도 6 을 참조하면, 픽셀 (61(1,1,1)) 의 폭이 약 3 나노미터이고 픽셀의 길이가 약 25 나노미터인 것으로 가정하면, 빔 (99) 은 약 25 나노미터의 장축과 약 3 나노미터의 단축을 가진 타원형으로 형상화될 수 있다.
타원형 빔은 축, 및 특히 자오면 비점수차 (meridional astigmatism) 를 도입함으로써 또는 억제하지 않음으로써 생성될 수 있다.
도 10 을 참조하면, 본 발명의 일 양태에 따른 방법 180 이 도시되어 있다. 방법 180 은 피검사 패턴을 위치시키는 단계 182 에 의해 개시되는데, 그 치수들중 하나의 치수를 측정하는 것이 편리하다. 이전 예를 참조하면, 라인 (44) 의 섹션 (45) 이 라인 (44) 의 폭을 측정하기 위하여 검사된다.
단계 182 에 후속하여, 제 1 스캔 경로 (60(1,1)) 와 같은 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계 184 가 수행된다. 이 빔은 직사각형 픽셀 형상을 따라서 형상화된다. 편리하게는, 빔은 실질적으로 피검사 패턴 축을 따라서 장축을 가지며, 실질적으로 피검사 패턴과 직교하여 단축을 갖는 타원형으로 형상화된다. 패턴은 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 그 특성들 중의 하나의 특성이 변한다. 상술한 예시적인 도면들을 참조하면, SEM (10) 은 웨이퍼 (30) 를 향하여 하전입자빔을 지향하여 스캔 경로 (60(1,1)) 를 따라 라인 (44) 의 섹션 (45) 과 상호작용한다. 스캔 경로 (60(1,1)) 는 또 다른 라인들 부분 (40) 과 추가로 상호작용한다. 그 특성의 변경은 라인 (44) 을 형성하는 레지스트의 수축이다. 라인 (44) 은 수직으로 되어 그 패턴 축으로 된다.
단계 184 에 후속하여, 하전입자빔과 레지스트 간의 상호작용의 결과로서 스캐터링되는 전자들을 수집한 다음 그 검출된 전자들을 프로세싱하여 폭 측정값을 제공하는 단계 186 가 수행된다.
단계 186 에 후속하여, 제 2 스캔 경로와 같은 스캔 경로를 따라서 하전입자빔을 패턴과 상호작용하도록 지향시키는 단계 188 이 수행된다.
단계 188 에 후속하여, 하전입자빔과 레지스트 간의 상호작용의 결과로서 스캐터링되는 전자들을 수집한 다음 그 검출된 전자들을 프로세싱하여 또 다른 폭 측 정값을 제공하는 단계 190 가 수행된다.
단계 184 내지 190 는 여러 번 (심지어 스캐닝 윈도우 당 수백 내지 수천 회) 반복될 수 있으며 그 폭 측정값들이 (통상적인 통계분석을 적용하여) 프로세싱되어,하나 이상의 임계 측정결과들이 제공될 수 있다.

Claims (32)

  1. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법으로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 방법은,
    제 1 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계; 및
    제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계로서, 상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 상기 하전입자빔의 직경 이상인, 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계를 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴은 실질적으로 레지스트로 형성되어 있는, 패턴 스캐닝 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하전입자빔은 전자빔인, 패턴 스캐닝 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴과의 상호작용으로부터 발생하는 하전입자들을 수집하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 수집된 하전입자들을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 상기 패턴의 임계 치수의 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴을 위치시키는 예비 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  8. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법으로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 방법은,
    제 1 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계; 및
    제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로의 각각은 복수의 연속 샘플들을 포함하며, 상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 인접한 샘플들 간의 거리 이상인, 패턴 스캐닝 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴은 실질적으로 레지스트로 형성되어 있는, 패턴 스캐닝 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 하전입자빔은 전자빔인, 패턴 스캐닝 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴과의 상호작용으로부터 발생하는 하전입자들을 수집하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수집된 하전입자들을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 상기 패턴의 임계 치수의 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴을 위치시키는 예비 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  15. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법으로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 방법은,
    제 1 측정 세션 동안, 제 1 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계;
    제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계로서, 상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 상기 하전입자빔의 직경 이상인, 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계; 및
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로의 위치를 변경하고 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계들을 반복하는 단계를 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 패턴은 실질적으로 레지스트로 형성되어 있는, 패턴 스캐닝 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 하전입자빔은 전자빔인, 패턴 스캐닝 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 패턴과의 상호작용으로부터 발생하는 하전입자들을 수집하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 수집된 하전입자들을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 상기 패턴의 임계 치수의 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 패턴을 위치시키는 예비 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  22. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 방법으로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 방법은,
    제 1 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계로서, 상기 하전입자빔은 타원형 단면을 갖고 상기 타원형 단면은 길이 'L' 의 장축을 갖는, 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계; 및
    제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 단계를 포함하고,
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 'L' 이상인, 패턴 스캐닝 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 패턴은 실질적으로 레지스트로 형성되어 있는, 패턴 스캐닝 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 하전입자빔은 전자빔인, 패턴 스캐닝 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 패턴과의 상호작용으로부터 발생하는 하전입자들을 수집하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 수집된 하전입자들을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 프로세싱하는 단계는 상기 패턴의 임계 치수의 표시를 제공하는 단계를 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 패턴을 위치시키는 예비 단계를 더 포함하는, 패턴 스캐닝 방법.
  29. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 장치는,
    상기 하전입자빔을 생성하는 수단; 및
    제 1 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 수단을 포함하며,
    상기 지향시키는 수단은 제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 동작이 추가로 가능하며,
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 상기 하전입자빔의 직경 이상인, 패턴 스캐닝 장치.
  30. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 장치는,
    상기 하전입자빔을 생성하는 수단; 및
    제 1 스캔 경로 및 제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 수단으로서, 상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로의 각각은 복수의 연속 샘플들을 포함하는, 상기 하전입자빔을 지향시키는 수단을 포함하며,
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 이떤 곳에서도 인접한 샘플들 간의 거리 이상인, 보다 더 큰, 패턴 스캐닝 장치.
  31. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 장치는,
    상기 하전입자빔을 생성하는 수단; 및
    제 1 측정 세션 동안, 제 1 스캔 경로 및 제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 수단을 포함하며,
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 상기 하전입자빔의 직경 이상이고,
    상기 지향시키는 수단은, 상기 하전입자빔을 지향시키는 것을 반복하는 경우 상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로의 위치를 변경하는 동작이 추가로 가능한, 패턴 스캐닝 장치.
  32. 하전입자빔으로 패턴을 스캐닝하는 장치로서, 상기 패턴은 상기 하전입자빔과의 상호작용의 결과로서 수축하고, 상기 장치는,
    타원형 단면을 가진 하전입자빔을 생성하는 수단으로서, 상기 타원형 단면은 길이 'L' 의 장축을 갖는, 상기 하전입자빔을 생성하는 수단; 및
    제 1 스캔 경로 및 제 2 스캔 경로를 따라서 상기 패턴과 상호작용하도록 상기 하전입자빔을 지향시키는 수단을 포함하고,
    상기 제 1 스캔 경로와 상기 제 2 스캔 경로 간의 이격 거리는 어떤 곳에서도 상기 'L' 이상인, 패턴 스캐닝 장치.
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