KR101493048B1 - 반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법 - Google Patents

반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 측정 장치를 제공한다. 상기 반도체 소자 측정 장치는 식각 및 성장되는 CD 영역과 상기 CD 영역과 연결되는 정상 영역으로 이루어지는 전체 영역을 갖는 시료로 전자 빔을 조사하는 빔 출사부; 및 상기 빔 출사부와 전기적으로 연결되며, 상기 시료의 표면으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 상기 전자 빔의 파장에 따라 취득한 이후에 상기 CD 영역과 상기 정상 영역의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위를 선택하여 설정하는 분석부를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 반도체 소자 측정 장치를 사용한 반도체 소자 측정 방법도 제공한다. 따라서, 본 발명은 반도체 소자에 대한 두께 및 물성에 따는 반사도 변화를 최소화하고, 특정 파장을 모니터링 할 수 있도록 파장 범위를 설정하여 반도체 소자의 측정 부분에 대한 CD 값을 정확하게 측정 및 분석할 수 있다.

Description

반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법{APPARATUS FOR MEASURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MEASURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 반도체 소자 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 측정되는 반도체 소자에 대한 두께 및 물성에 따는 반사도 변화를 최소화하고, 특정 파장을 모니터링 할 수 있도록 파장 범위를 설정하여 반도체 소자의 측정 부분에 대한 CD 값을 정확하게 측정 및 분석할 수 있는 반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법에 관한 것이다.
전형적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 증착, 식각, 이온 주입, 노광 및 세정 공정등과 같은 다수의 단위 공정이 선택적 또는 순차적으로 행하여 짐으로써 제조된다.
이와 같이 제조되는 반도체 소자는 웨이퍼 상에 다수로 제조된다. 그리고, 제조된 웨이퍼 상의 반도체 소자들은 측정 장치를 통하여 검사된다.
종래의 반도체 소자 제조 공정에서 웨이퍼 상에 포토 레지스트 패턴을 형성한 이후에, 포토 레지스트 패턴의 ADI(After Develop Inspection) CD(Critical Dimension)을 측정하기 위하여 SEM설비를 사용하여 왔다.
통상적으로, 상기 SEM(Scanning Electron Microscope)을 사용하여 CD를 측정하는 방법은 다음과 같다.
반도체 소자의 하부 구조물의 상부에 일정 구조의 패턴을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성한 이후에, 상기 SEM은 SEM 내에서 패턴으로 전자를 주사하여 상기 형성된 패턴의 CD를 측정한다.
즉, SEM 내에서 패턴을 향하여 전자를 주사하고, 상기 주사된 전자는 다시 패턴 표면으로 튀어 나오게 되고, 상기 튀어 나오는 2차 전자(SE; Secondary Electron)에 의하여 상이 형성됨을 통하여 CD를 측정한다.
그러나, 상기의 SEM을 사용하여 CD를 측정하는 경우에, 차징 이펙트(Charging effect)에 의한 측정의 정확도가 감소되는 문제점이 있다.
종래에는 이를 해결하기 위한 대체 기술로서, 광학(Optic)을 사용한 측정 설비인 OCD를 사용하여 CD를 측정함을 제안하였다. 그러나, 상기 OCD는 시료의 측정면으로 65도로 조사되는 SE 빔을 사용한다. 따라서, 상기 OCD는 상기 SE 빔의 특성 상 반도체 소자의 하부 구조가 복잡해지는 경우에, SE 빔이 스케터링(scattering)되는 문제점을 갖는다.
또한, 종래에는 상기 OCD에 시료의 측정면으로 90도를 이루어 조사되는 SR 빔을 사용하였으나, 이 역시 반도체 소자의 하부 패턴 구조가 복잡한 경우에 상기 패턴으로 인한 신호가 다수로 검출되어, CD 측정에 필요한 신호와의 구별이 어려운 문제점을 갖는다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 SR 빔을 사용하여 반도체 소자에 대한 반사도 값을 측정하는 경우에, 식각 또는 성장된 영역에 의한 반사도 값의 차이를 줄일 수 있는 반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 반도체 소자의 CD 값을 측정하는 경우에, 파장 영역을 설정하여 특정 파장에 대한 CD 값을 측정 및 분석할 수 있는 반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 반도체 소자에 대한 반사도 값의 차이를 이용하여 얻은 CD 값과 SEM을 이용한 CD 값과의 상관 관계를 분석하여 CD값의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 반도체 소자 측정 장치를 제공한다.
상기 반도체 소자 측정 장치는 식각 및 성장되는 CD 영역과 상기 CD 영역과 연결되는 정상 영역으로 이루어지는 전체 영역을 갖는 시료로 전자 빔을 조사하는 빔 출사부; 및 상기 빔 출사부와 전기적으로 연결되며, 상기 시료의 표면으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 상기 전자 빔의 파장에 따라 취득한 이후에 상기 CD 영역과 상기 정상 영역의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위를 선택하여 설정하는 분석부를 포함한다.
여기서, 상기 분석부는 상기 CD 영역에서의 파장에 따르는 제 1반사도 값들을 측정하고, 상기 정상 영역에서의 파장에 따르는 제 2반사도 값들을 측정하고, 상기 측정된 제 1반사도 값들 중 최고의 제 1반사도 값과 상기 측정된 제 2반사도 값들 중 최저의 제 2반사도 값이 포함되는 파장 범위를 선택하여 설정하고,
상기 파장 범위에 포함되는 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들의 차를 통하여 상기 시료에 대한 제 1CD값들을 산출하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 분석부는 SEM과 전기적으로 연결되되, 상기 SEM은 상기 파장 범위에 포함되는 제 2CD값들을 측정하여 상기 분석부로 전송하고, 상기 분석부는 설정되는 파장 범위에 따르는 제 1CD값들과 제 2CD값들을 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 제 1,2CD값들 간을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 최초 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분석부는 상기 파장 범위에 포함되는 파장 구간 별 상기 분산된 제 1,2CD값들을 상기 제 1CD값 또는 제 2CD값 중 어느 하나를 기준으로 평균값들을 산출하여 상기 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 평균값들을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 재차 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분석부는 0 내지 1범위 내에 포함되는 판별 범위(Δt)가 기 설정되고, 상기 최초 산출되는 결정 계수가 상기 판별 범위에 포함되는 경우에, 상기 결정 계수를 재차 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 반도체 소자 측정 방법을 제공한다.
상기 반도체 소자 측정 방법은 식각 및 성장되는 CD 영역과 상기 CD 영역과 연결되는 정상 영역으로 이루어지는 전체 영역을 갖는 시료로 전자 빔을 조사하는 제 1단계; 및 상기 시료의 표면으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 상기 전자 빔의 파장에 따라 취득한 이후에 상기 CD 영역과 상기 정상 영역의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위를 선택하여 설정하는 제 2단계를 포함한다.
여기서, 상기 제 2단계는, 상기 CD영역에서의 파장에 따르는 제 1반사도 값들을 측정하고, 상기 정상 영역에서의 파장에 따르는 제 2반사도 값들을 측정하고, 상기 측정된 제 1반사도 값들 중 최고의 제 1반사도 값과 상기 측정된 제 2반사도 값들 중 최저의 제 2반사도 값이 포함되는 파장 범위를 선택하여 설정하고, 상기 파장 범위에 포함되는 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들의 차를 통하여 상기 시료에 대한 제 1CD값들을 산출하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1CD값들을 산출한 이후에, SEM을 사용하여 상기 파장 범위에 포함되는 제 2CD값들을 측정하고, 상기 설정되는 파장 범위에 따르는 제 1CD값들과 제 2CD값들을 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 제 1,2CD값들 간을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 최초 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 결정 계수를 최초 산출 한 이후에, 상기 파장 범위에 포함되는 파장 구간 별 상기 분산된 제 1,2CD값들을 상기 제 1CD값 또는 제 2CD값 중 어느 하나를 기준으로 평균값들을 산출하여 상기 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 평균값들을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 재차 산출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 최초 산출되는 결정 계수가 0 내지 1범위 내에 포함되는 판별 범위에 포함되는 경우에, 상기 결정 계수를 재차 산출하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 SR 빔을 사용하여 반도체 소자에 대한 반사도 값을 측정하는 경우에, 식각 또는 성장된 영역에 의한 반사도 값의 차이를 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 반도체 소자의 CD 값을 측정하는 경우에, 파장 영역을 설정하여 특정 파장에 대한 CD 값을 측정 및 분석할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 반도체 소자에 대한 반사도 값의 차이를 이용하여 얻은 CD 값과 SEM을 이용한 CD 값과의 상관 관계를 분석하여 CD값의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 소자 측정 장치 및 이를 사용한 반도체 소자 측정 방법을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 반도체 소자 측정 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 반도체 소자 측정 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 3은 도 2의 반도체 소자 측정 방법을 상세하게 보여주는 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 반도체 소자 측정 방법의 다른 예를 보여주는 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 분석부 에서 취득되는 전 파장에서의 반사도 값 변환 그래프이다. 도 6a 및 도 6b는 CD가 서로 다른 반도체 소자의 예들을 보여주는 도면이다. 도 7은 SEM CD와 RCD CD의 상관 관계를 보여주기 위한 일차로 회귀 분석된 그래프이다. 도 8은 본 발명에 따르는 파장 범위 내의 파장 구간 별 반사도 값을 CD로 변환되도록 이차적으로 회귀 분석된 그래프이다.
먼저, 도 2를 참조 하여, 본 발명의 반도체 소자 측정 장치의 구성을 설명하도록 한다.
본 발명의 반도체 소자 측정 장치는 웨이퍼 상에 제조되는 반도체 소자의 CD(Critical Dimension)를 측정할 수 있다. 상기 반도체 소자는 측정 대상에 사용되는 시료(CELL1, CELL2, 도 6a 및 도 6b 참조)일 수 있다. 상기 반도체 소자는 식각(etching) 또는 성장(develop)되는 CD영역(A)과, 상기 CD영역(A)과 연결되는 정상 영역(B, OS1, 식각 또는 성장되지 않은 영역)으로 이루어지는 전체 영역(C)을 포함한다. 상기 정상 영역(B)과 상기 CD 영역(A)은 수 마이크로 미터 간격의 CD가 존재된다.
상기 반도체 소자 측정 장치는 빔 출사부(100)와, 분석부(200)와, 상기 분석부(200)로부터 측정 및 분석되는 결과를 외부로 표시하는 표시부(300)를 구비한다. 여기서, 상기 분석부(200)는 알람 발생부(500)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 빔 출사부(100)는 외부로부터 전원을 인가받아 상기 시료(CELL)로 SR 빔과 같은 전자 빔을 조사할 수 있다. 여기서, 상기 시료(CELL)에는 상기 전자 빔이 조사되는 측정면이 형성된다. 그리고, 상기 전자 빔의 조사 경로와 상기 측정면 은 수직일 이루는 것이 바람직하다.
상기 분석부(200)는 상기 빔 출사부(100)와 전기적으로 연결되고, 인식부(220)와 제어부(210)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 제어부(210)는 전자 빔에 대한 다수의 파장들을 선택할 수 있는 선택부(230)와 연결될 수 있다. 또한, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 선택부(230)는 상기 파장들 중 어느 하나 이상을 선택하여 입력할 수 있는 입력부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 인식부(220)는 상기 시료(CELL)의 표면(또는 측정면)으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 인식하여 상기 제어부(210)로 전송할 수 있다.
상기 제어부(210)는 상기 전자 빔의 파장에 따라 반사도 값을 취득한 이후에 상기 CD 영역(A)과 상기 정상 영역(B)의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위(a, 도 5참조)를 설정할 수 있다.
여기서, 상기 분석부(200)는 상기 인식부(220)에 의하여 상기 CD 영역(A)에서의 파장에 따르는 제 1반사도 값들을 측정하고, 상기 정상 영역(B)에서의 파장에 따르는 제 2반사도 값들을 측정할 수 있다.
그리고, 도 5를 참조 하면, 상기 제어부(210)에 의하여 상기 측정된 제 1반사도 값들 중 최고의 제 1반사도 값과 상기 측정된 제 2반사도 값들 중 최저의 제 2반사도 값이 포함되는 파장 범위(a)를 선택하여 설정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(210)는 상기 파장 범위(a)에 포함되는 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들의 차를 통하여 상기 시료(CELL)에 대한 제 1CD값들을 산출할 수 있다.
이에 더하여, 상기 분석부(200)는 SEM(400)과 전기적으로 연결될 수 있다. 바람직하게는 상기 SEM(400)은 상기 제어부(210)와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 SEM(400)은 상기 파장 범위(a)에 포함되는 제 2CD값들을 측정하여 상기 분석부(200)의 제어부(210)로 전송한다.
그리고, 도 7을 참조 하면, 상기 분석부(200)의 제어부(210)는 설정되는 파장 범위(a)에 따르는 제 1CD값들과 제 2CD값들을 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 제 1,2CD값들 간을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수(R2)를 최초 산출한다.
예컨대, 도 7을 보면 상관 관계식이 Y = -0.2437X + 0.0843이고, 결정 계수가 0.859로 계산됨을 볼 수 있다.`
또한, 도 8을 참조 하면, 상기 분석부(200)의 제어부(210)는 상기 분산된 제 1,2CD값들을 상기 제 1CD값 또는 제 2CD값 중 어느 하나를 기준으로 평균값들을 산출하여 상기 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 평균값들을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수(R2)를 재차 산출할 수 있다.
도 8을 보면, 상관 관계식이 Y = -0.2464X + 84.443이고, 결정 계수가 0.9605로 계산됨을 볼 수 있다. 따라서, 상기 결정 계수가 0.9605인 경우에 1에 가까운 수치를 보임으로써 상관 관계의 유의성이 높은 것으로 판단될 수 있다.
이에 더하여, 상기 분석부(200)는 0 내지 1범위 내에 포함되는 판별 범위(Δt)가 기 설정되고, 상기 최초 산출되는 결정 계수(R2)가 상기 판별 범위(Δt)에 포함되는 경우에, 상기 결정 계수를 재차 산출할 수도 있다.
한편, 표시부(300)는 제어부(210)로부터 설정된 파장 범위(a) 및 상기 산출 되는 결정 계수를 전송 받아 외부로 표시할 있다. 또한, 상기 표시부(300)는 상기 제어부(210)로부터 결정 계수가 판별 범위(Δt)를 벗어나는 경우에 이를 외부로 표시하여 줄 수도 있다.
다음은, 상기와 같은 구성을 갖는 반도체 소자 측정 장치를 사용한 반도체 소자 측정 방법을 설명하도록 한다.
측정 대상물인 시료(CELL)를 준비한다. 여기서, 상기 시료(CELL)는 식각 및 성장되는 CD영역(A)과 상기 CD영역(A)과 연결되는 정상 영역(B)으로 이루어지는 전체 영역(C)을 갖는다.
도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명의 반도체 소자 측정 방법은 식각 및 성장되는 CD 영역(A)과 상기 CD 영역(A)과 연결되는 정상 영역(B)으로 이루어지는 전체 영역(C)을 갖는 시료(CELL)로 전자 빔을 조사하는 제 1단계(S100)를 거치고, 이어, 상기 시료(CELL)의 표면으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 상기 전자 빔의 파장에 따라 취득한 이후에 상기 CD 영역(A)과 상기 정상 영역(B)의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위(a)를 선택하여 설정하는 제 2단계(S200)를 거친다.
이를 상세하게 설명하면, 도 1 및 도 3을 참조 하면, 분석부(200)의 제어부(210)에는 전자 빔의 전 파장이 선택될 수 있다(S110). 여기서, 선택부(230)를 사용하여 제어부(210)로 전기적 신호를 전송하여 전 파장을 선택할 수도 있고, 일정 범위의 파장도 선택할 수도 있다.
이어, 분석부(200)의 제어부(210)는 빔 출사부(100)에 전기적 신호를 전송한다. 상기 빔 출사부(100)는 상기 시료(CELL)의 측정면으로 SR 빔과 같은 전자 빔을 조사할 수 있다(S120). 이때, 상기 전자 빔은 CD영역(A) 및 정상 영역(B)으로 순차적 조사될 수 있다. 그리고, 상기 빔 출사부(100)로부터 조사되는 빔의 조사 경로와 상기 시료(CELL)의 측정면은 서로 직각을 이루는 것이 바람직하다.
여기서, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 빔의 조사 경로와 상기 시료(CELL)의 측정면과 서로 이루는 각도는 상기 빔 출사부(100)에 설치되는 회전 모터(미도시)에 의하여 가변 가능할 수 있다. 여기서, 상기 회전 모터는 상기 제어부(210)와 전기적으로 연결되며 상기 제어부(210)로부터 전기적 신호를 전송 받음과 아울러 기설정되는 회전 각도(빔 조사 경로와 측정면이 이루는 각도)를 이루도록 회전 동작될 수 있다.
여기서, 상기 선택부(230)에 의하여 전 파장이 선택되는 경우에, 상기 제어부(210)는 빔 출사부(100)를 작동시키어 전 파장을 이루는 전자 빔을 조사할 수 있다.
따라서, 상기 빔 출사부(100)는 식각 또는 성장이 이루어진 시료(CELL)의 CD영역(A)의 측정면에 수직을 이루도록 전 파장을 갖는 전자 빔을 조사한다.
그리고, 분석부(200)의 인식부(220)는 상기 CD영역(A)에서 전 파장에 따르는 제 1반사도 값들을 인식 또는 측정한다(S210).
이어, 상기 빔 출사부(100)는 상기 식각 또는 성장이 이루어지지 않은 정상 영역(B)의 측정면에 수직을 이루도록 전 파장을 갖는 전자 빔을 조사한다.
그리고, 상기 분석부(200)의 인식부(220)는 상기 정상 영역(B)에서의 파장에 따르는 제 2반사도 값들을 인식 또는 측정한다(S220).
상기 인식부(220)는 상기 인식된 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들을 제어부(210)로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 제 1,2반사도 값들은 전 파장에 따라 강도의 데이터들로써 표시될 수 있다.
이어, 상기 제어부(210)는 상기 인식부(220)로부터 전송 받은 제 1반사도 값들 중 최고의 제 1반사도 값과 상기 측정된 제 2반사도 값들 중 최저의 제 2반사도 값이 포함되는 파장 범위(a)를 선택하고 이를 설정할 수 있다(S230).
따라서, 시료(CELL)에서의 식각 또는 성장되지 않은 영역(B)에 의한 반사도 최소 영역을 선택함으로써, 본 발명은 시료(CELL)의 포토레지스트 두께 및 물성 변화에 따른 반사도 변화를 최소화할 수 있다. 이에 더하여, CD에 의한 반사도 차이 발생 영역을 설정함으로써 반사도 차이가 발생되는 구간을 설정할 수 있다.
상기와 같이 파장 범위(a)가 설정된 이후에, 상기 제어부(210)는 상기 파장 범위(a)에 포함되는 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들의 차를 통하여 상기 시료(CELL)에 대한 제 1CD값들을 산출할 수 있다(S310).
그리고, 상기 제어부(210)는 상기 제 1CD값들을 산출한 이후에, SEM(400)을 사용하여 상기 파장 범위(a)에 포함되는 제 2CD값들을 측정할 수 있다.
이어, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(210)는 상기 설정되는 파장 범위(a)에 따르는 제 1CD값들과 제 2CD값들을 XY좌표 상에 분산시킨다. 여기서, 상기 X좌표 상을 따르는 데이터는 상기 제 2CD값들일 수 있고, 상기 Y좌표 상을 따르는 데이터는 상기 제 1CD값들일 수 있다.
그리고, 상기 제어부(210)는 상기 분산된 제 1,2CD값들 간을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수(R2)를 최초 산출할 수 있다(S330). 일예로 상기 회귀 분석되는 그래프는 일차 함수의 형태로 표현될 수 있다. 즉, Y=AX+B로 표현될 수 있고, 상기 X는 독립 변수이고, 상기 Y는 X에 따르는 종속 변수이며, 상기 B는 오차항이다.
이때, 상기 제어부(210)는 결정 계수(R2)를 최초로 산출할 수 있다. 여기서, 상기 결정 계수(R2)는 0과 1의 범위 내에서 결정될 수 있고, 1에 가까울수록 두 변수(독립 변수와 종속 변수)간의 상관 관계가 밀접한 의미로 해석될 수 있다.
또한, 상기 제어부(210)는 상기 결정 계수(R2)를 최초 산출 한 이후에, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 XY좌표 상에 분산된 제 1,2CD값들을 상기 제 1CD값 또는 제 2CD값 중 어느 하나를 기준으로 평균값들을 산출(S340)하여 상기 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 평균값들을 서로 회귀 분석하여 Y=AX+B의 관계식을 이룬 뒤에, 결정 계수(R2)를 재차 산출할 수 있다(S350).
여기서, 재차 산출되는 결정 계수(R2)는 0.96으로써 1에 가까운 수치를 이루기 때문에 제 1CD값과 제 2CD값의 상관성이 매우 높음을 의미한다.
한편, 도 4를 참조 하면, 상기 제어부(210)에는 판별 범위(Δt)가 더 설정될 수(S341) 있는데, 이러한 경우에, 상기 제어부(210)는 상기 최초 산출되는 결정 계수(R2)가 0 내지 1범위 내에 포함되는 판별 범위(Δt)에 포함되는 경우에(S342), 상기 결정 계수(R2)를 재차 산출할 수(350) 있도록 할 수도 있다.
따라서, 본 발명에서는 빔 출사부(100)에서 SR 빔을 사용하여 반도체 소자에 대한 반사도 값을 측정하는 경우에, 식각 또는 성장된 영역에 의한 반사도 값의 차이에 의하여 CD값의 오차를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 제어부(210)에 의하여 반도체 소자의 CD값을 측정하는 경우에, 파장 영역을 설정하여 특정 파장에 대한 CD값을 측정 및 분석할 수 있다.
또한, 본 발명의 제어부(210)는 반도체 소자에 대한 반사도 값의 차이를 이용하여 얻은 CD 값과 SEM을 이용한 CD 값과의 상관 관계를 분석하여 CD값의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함은 물론이다.
따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라, 이 특허 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 반도체 소자 측정 장치를 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 반도체 소자 측정 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 도 2의 반도체 소자 측정 방법을 상세하게 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 반도체 소자 측정 방법의 다른 예를 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 분석부에서 취득되는 전 파장에서의 반사도 값 변환 그래프이다.
도 6a 및 도 6b는 CD가 서로 다른 반도체 소자의 예들을 보여주는 도면이다.
도 7은 SEM CD와 RCD CD의 상관 관계를 보여주기 위한 일차로 회귀 분석된 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따르는 파장 범위 내의 파장 구간 별 반사도 값을 CD로 변환되도록 이차적으로 회귀 분석된 그래프이다.
*주요부분에 대한 도면 설명
100 : 빔 출사부
200 : 분석부
210 : 제어부
220 : 인식부
230 : 선택부
300 : 표시부
400 : SEM

Claims (10)

  1. 식각 및 성장되는 CD 영역과 상기 CD 영역과 연결되되, 식각 또는 성장되지 않는 정상 영역으로 이루어지는 전체 영역을 갖는 시료로 전자 빔을 조사하는 빔 출사부; 및
    상기 빔 출사부와 전기적으로 연결되며, 상기 시료의 표면으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 상기 전자 빔의 파장에 따라 취득한 이후에 상기 CD 영역과 상기 정상 영역의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위를 선택하여 설정하는 분석부를 포함하는 반도체 소자 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 CD 영역에서의 파장에 따르는 제 1반사도 값들을 측정하고, 상기 정상 영역에서의 파장에 따르는 제 2반사도 값들을 측정하고, 상기 측정된 제 1반사도 값들 중 최고의 제 1반사도 값과 상기 측정된 제 2반사도 값들 중 최저의 제 2반사도 값이 포함되는 파장 범위를 선택하여 설정하고,
    상기 파장 범위에 포함되는 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들의 차를 통하여 상기 시료에 대한 제 1CD값들을 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 측정 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 분석부는 SEM과 전기적으로 연결되되,
    상기 SEM은 상기 파장 범위에 포함되는 제 2CD값들을 측정하여 상기 분석부로 전송하고,
    상기 분석부는 설정되는 파장 범위에 따르는 제 1CD값들과 제 2CD값들을 XY좌표 상에 분산시키고, 상기 분산된 제 1,2CD값들 간을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 최초 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분석부는 상기 파장 범위에 포함되는 파장 구간 별 상기 분산된 제 1,2CD값들을 상기 제 1CD값 또는 제 2CD값 중 어느 하나를 기준으로 평균값들을 산출하여 상기 XY좌표 상에 분산시키고,
    상기 분산된 평균값들을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 재차 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 분석부는 0 내지 1범위 내에 포함되는 판별 범위가 기 설정되고,
    상기 최초 산출되는 결정 계수가 상기 판별 범위에 포함되는 경우에,
    상기 결정 계수를 재차 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 측정 장치.
  6. 식각 및 성장되는 CD 영역과 상기 CD 영역과 연결되되, 식각 또는 성장되지 않는 정상 영역으로 이루어지는 전체 영역을 갖는 시료로 전자 빔을 조사하는 제 1단계; 및
    상기 시료의 표면으로부터 반사되는 전자 빔으로부터 반사도 값을 상기 전자 빔의 파장에 따라 취득한 이후에 상기 CD 영역과 상기 정상 영역의 사이에서의 반사도 값의 차이가 발생되는 영역의 파장 범위를 선택하여 설정하는 제 2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 분석 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2단계는,
    상기 CD영역에서의 파장에 따르는 제 1반사도 값들을 측정하고,
    상기 정상 영역에서의 파장에 따르는 제 2반사도 값들을 측정하고,
    상기 측정된 제 1반사도 값들 중 최고의 제 1반사도 값과 상기 측정된 제 2반사도 값들 중 최저의 제 2반사도 값이 포함되는 파장 범위를 선택하여 설정하고,
    상기 파장 범위에 포함되는 제 1반사도 값들과 제 2반사도 값들의 차를 통하여 상기 시료에 대한 제 1CD값들을 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 분석 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1CD값들을 산출한 이후에,
    SEM을 사용하여 상기 파장 범위에 포함되는 제 2CD값들을 측정하고,
    상기 설정되는 파장 범위에 따르는 제 1CD값들과 제 2CD값들을 XY좌표 상에 분산시키고,
    상기 분산된 제 1,2CD값들 간을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 최초 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 분석 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 결정 계수를 최초 산출 한 이후에,
    상기 파장 범위에 포함되는 파장 구간 별 상기 분산된 제 1,2CD값들을 상기 제 1CD값 또는 제 2CD값 중 어느 하나를 기준으로 평균값들을 산출하여 상기 XY좌표 상에 분산시키고,
    상기 분산된 평균값들을 서로 회귀 분석하여, 결정 계수를 재차 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 분석 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 최초 산출되는 결정 계수가 0 내지 1범위 내에 포함되는 판별 범위에 포함되는 경우에,
    상기 결정 계수를 재차 산출하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 분석 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6193103B2 (ja) * 2013-12-04 2017-09-06 古河機械金属株式会社 半導体の電気特性の測定装置、半導体の電気特性の測定方法、半導体の電気特性の測定装置の制御装置、およびコンピュータプログラム。

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010029983A (ko) * 1999-09-18 2001-04-16 윤종용 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법
KR20010078097A (ko) * 2000-01-28 2001-08-20 히가시 데쓰로 에칭 깊이 검출 방법
KR20060017931A (ko) * 2004-08-23 2006-02-28 삼성전자주식회사 기판에 형성된 패턴의 검사방법 및 이를 수행하기 위한검사장치
KR20080038837A (ko) * 2006-10-31 2008-05-07 삼성전자주식회사 광학 검사 장치의 초점 위치 보정 방법 및 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031614A (en) 1998-12-02 2000-02-29 Siemens Aktiengesellschaft Measurement system and method for measuring critical dimensions using ellipsometry
US20020190207A1 (en) 2000-09-20 2002-12-19 Ady Levy Methods and systems for determining a characteristic of micro defects on a specimen
US7394554B2 (en) 2003-09-15 2008-07-01 Timbre Technologies, Inc. Selecting a hypothetical profile to use in optical metrology
JP2007218695A (ja) * 2006-02-15 2007-08-30 Tokyo Electron Ltd 基板検査装置および基板検査方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010029983A (ko) * 1999-09-18 2001-04-16 윤종용 반도체 웨이퍼 에칭 상태 계측방법
KR20010078097A (ko) * 2000-01-28 2001-08-20 히가시 데쓰로 에칭 깊이 검출 방법
KR20060017931A (ko) * 2004-08-23 2006-02-28 삼성전자주식회사 기판에 형성된 패턴의 검사방법 및 이를 수행하기 위한검사장치
KR20080038837A (ko) * 2006-10-31 2008-05-07 삼성전자주식회사 광학 검사 장치의 초점 위치 보정 방법 및 장치

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