KR101662306B1 - 패턴의 선폭 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 선폭 측정 장치 - Google Patents

패턴의 선폭 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 선폭 측정 장치 Download PDF

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Abstract

패턴의 선폭 측정 방법에 있어서, 대상 패턴으로부터 패턴 이미지를 획득한다. 상기 패턴의 설계 패턴 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정한다. 상기 검출 영역에서 상기 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정한다. 상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 산출한다.

Description

패턴의 선폭 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 선폭 측정 장치{METHOD OF MEASURING CRITICAL DIMENSION OF PATTERN AND APPARATUS FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 본 발명은 패턴의 선폭 측정 방법 및 이를 수행하기 위한 선폭 측정 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기판 상에 형성된 패턴의 선폭을 측정하는 방법 및 이를 수행하기 위한 선폭 측정 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서, 포토리소그래피 공정, 에칭 공정 등에 의하여 형성되는 미세 패턴들을 정밀하게 측정하는 것이 필수적이다. 패턴 형성 공정 전후에 정확한 치수로 미세 패턴이 형성되는 지를 확인하기 위해 전기적 특성 검사 또는 미세 패턴의 선폭 등을 측정한다.
예를 들면, 미세 선폭(CD, critical dimension)을 측정하는 설비로 주사전자현미경(SEM, scanning electron microscope)이 사용될 수 있다. 여기서, 임계 치수(CD)는 반도체 장치의 상호 연결된 라인 사이의 공간적 한계 및 라인 자체의 폭에 대한 규정치로서, 반도체 장치의 제조에 허용되는 두 개의 라인들 사이의 최소 공간 또는 최소 회로 선폭을 의미한다.
종래의 패턴 측정 방법에 있어서, 시료 상에 형성된 패턴의 길이 방향에 대하여 수직하게 전자빔을 주사하여 SEM 이미지를 획득한다. 이어서, 측정 레시피 또는 작업자에 의해 측정 영역(ROI, region of interest)을 설정한 후, 상기 측정 범위 내에서 상기 패턴의 선폭을 측정한다.
그러나, 상기 패턴의 형상이 복잡하거나 미세한 경우, 상기 측정 영역(ROI)을 설정하는 데 복잡한 순서를 필요로 하고 작업자의 숙련 정도에 따라 측정 결과가 일정하지 않게 된다. 따라서, 이러한 선폭의 측정 오류로 인해 검사 공정의 정확성과 수율을 저하시키고 반도체 장치의 생산 원가를 상승시키는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 측정 범위를 정확하고 빠르게 설정하고 높은 정밀도로 패턴의 선폭을 측정할 수 있는 선폭 측정 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 방법을 수행하기 위한 패턴의 선폭 측정 장치를 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예들에 따른 패턴의 선폭 측정 방법에 있어서, 대상 패턴으로부터 패턴 이미지를 획득한다. 상기 패턴의 설계 패턴 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정한다. 상기 검출 영역에서 상기 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정한다. 상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 산출한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 검출 영역을 설정하는 단계는 상기 패턴의 설계 데이터를 이용하여 상기 설계 패턴의 윤곽 및 상기 패턴의 윤곽 사이의 대응 관계를 획득하는 단계, 및 상기 대응 관계를 참조하여 상기 패턴 윤곽의 예상 특이점을 포함하는 상기 검출 영역을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 패턴 윤곽에 대한 상기 최적 변경점을 결정하는 단계는 상기 검출 영역 내에서 상기 패턴의 윤곽을 따라 지정된 위치들에서 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하는 단계, 및 상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽의 특이점을 상기 최적 변경점으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 측정 영역을 설정하는 단계는 상기 최적 변경점을 이용하여 상기 측정 영역의 중심점을 산출하는 단계, 및 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 거리만큼 오프셋된 상기 측정 영역의 폭을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 산출하는 단계는 상기 측정 영역의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하는 단계, 및 상기 좌표값들에 대한 평균값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 패턴 이미지를 획득하는 단계는 상기 패턴 상에 1차 전자를 조사하여 스캐닝하는 단계, 및 상기 패턴으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하여 상기 패턴 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 패턴의 선폭 측정 방법을 컴퓨터가 수행하도록 상기 패턴의 선폭 측정 방법은 컴퓨터 판독가능한 매체에 프로그래밍될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예들에 따른 패턴의 선폭 측정 장치는 윤곽 검출부, 매칭부, 측정 영역 설정부, 측정부를 포함한다. 상기 윤곽 검출부는 대상 패턴의 이미지로부터 상기 패턴의 윤곽을 검출한다. 상기 매칭부는 상기 패턴의 설계 패턴 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정한다. 상기 측정 영역 설정부는 상기 검출 영역에서 상기 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정한다. 상기 측정부는 상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 측정한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 매칭부는 상기 패턴의 설계 데이터를 이용하여 상기 설계 패턴의 윤곽 및 상기 패턴의 윤곽 사이의 대응 관계를 획득하고 상기 패턴 윤곽의 예상 특이점을 포함하는 상기 검출 영역을 설정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 측정 영역 설정부는 상기 검출 영역 내에서 상기 패턴의 윤곽을 따라 지정된 위치들에서 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽의 특이점을 상기 최적 변경점으로 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 측정 영역 설정부는 상기 최적 변경점을 이용하여 상기 측정 영역의 중심점을 산출하고, 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 거리만큼 오프셋된 상기 측정 영역의 폭을 결정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 측정부는 상기 측정 영역의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들에 대한 평균값을 산출할 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에 따른 패턴의 선폭 측정 방법에 있어서, 패턴의 설계 패턴 및 실제 패턴 이미지를 매칭하여 상기 실제 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정할 수 있다. 상기 검출 영역에서 상기 실제 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정할 수 있다. 상기 측정 영역(ROI)에서 상기 실제 패턴의 선폭을 산출할 수 있다.
따라서, 측정 영역(ROI)을 자동으로 정확히 설정하고 높은 정밀도로 패턴의 선폭을 측정할 수 있다. 더욱이, 측정 영역(ROI) 설정에 따른 선폭 측정 결과의 재현성을 향상시키고 미세 패턴 또는 광학 근접 보정된(OPCed) 패턴의 선폭을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 기판 상에 형성된 패턴의 이미지를 나타내는 도면이다.
도 4는 설계 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 도면들이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선폭 측정 장치(100)는 윤곽 검출부(110), 매칭부(120), 메모리(130), 검출 영역(ROI) 설정부(140) 및 선폭 측정부(150)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 윤곽 검출부(110)는 광학 검사 장치(도시되지 않음)로부터 대상 패턴의 이미지 데이터를 제공받고, 상기 이미지 데이터로부터 상기 패턴의 윤곽을 검출할 수 있다. 예를 들면, 상기 광학 검사 장치는 주사전자현미경과 같은 광학 현미경을 포함할 수 있다.
매칭부(120)는 상기 패턴의 설계 패턴 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정할 수 있다. 매칭부(120)는 메모리(130)에 연결된 수 있다. 메모리(130)에는 상기 패턴의 설계 데이터를 저장할 수 있다.
매칭부(120)는 상기 패턴의 설계 데이터를 이용하여 상기 설계 패턴의 윤곽과 상기 패턴 이미지의 윤곽(패턴 윤곽) 사이의 대응 관계를 획득하고, 상기 대응 관계를 참조하여 상기 패턴 윤곽의 예상 특이점을 포함하는 검출 영역(DR, detection region)을 설정할 수 있다.
측정 영역 설정부(140)는 상기 검출 영역에서 상기 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점(TP, turing point)을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI, region of interest)을 설정할 수 있다.
측정 영역 설정부(140)는 상기 검출 영역 내에서 상기 패턴의 윤곽을 따라 지정된 위치들에서 상기 패턴 윤곽을 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽의 특이점을 상기 최적 변경점으로 결정할 수 있다.
측정 영역 설정부(140)는 메모리(130)에 연결될 수 있으며, 메모리(130)에 저장된 측정 영역 설정 레시피에 따라 상기 측정 영역을 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 측정 영역 설정 레시피에 따라, 상기 최적 변경점을 이용하여 상기 측정 영역의 중심점을 산출하고, 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 거리만큼 오프셋된 상기 측정 영역의 폭을 결정할 수 있다.
측정부(150)는 상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 측정할 수 있다. 측정부(150)는 상기 측정 영역의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들에 대한 평균값을 산출할 수 있다.
이하에서는, 도 1의 측정 장치를 이용하여 패턴의 선폭을 측정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 순서도이다. 도 3은 기판 상에 형성된 패턴의 이미지를 나타내는 도면이며, 도 4는 설계 패턴을 나타내는 도면이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 도면들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 대상 패턴으로부터 패턴 이미지(10)를 획득한다(S100).
먼저, 상기 패턴이 형성된 기판을 준비한다. 예를 들면, 상기 기판은 웨이퍼나 레티클과 같은 반도체 기판일 수 있다. 이어서, 주사전자현미경을 이용하여 상기 패턴 상에 1차 전자를 조사하여 스캐닝한 후, 상기 패턴으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하여 상기 패턴의 이미지 데이터를 획득한다.
이 경우에 있어서, 2차 전자는 1차 전자에 의하여 상기 기판의 원자로부터 이온화된 전자이며, 상기 기판의 표면 또는 상기 패턴의 형상에 따라 다른 에너지를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 패턴의 상부면보다는 경사면에서 높은 에너지를 갖는 2차 전자가 생성될 수 있다. 또한, 상기 패턴의 경사면보다는 상기 기판과의 에지 부분에서 높은 에너지를 가지는 2차 전자가 생성될 수 있다.
상기 패턴의 형상에 따라 다른 세기로 방출된 2차 전자가 갖는 에너지 준위에 따라 다른 세기의 전류가 생성된다. 상기 전류는 증폭과정을 거쳐 상기 패턴의 이미지 데이터로 변환된다.
이후, 도 1의 윤곽 검출부(110)는 상기 패턴의 이미지 데이터로부터 상기 패턴의 윤곽을 검출하여 도 3의 패턴 이미지(10)를 획득한다. 여기서, 도 3의 패턴 이미지(10)는 상기 패턴을 도면의 좌측에서 우측으로 스캐닝하여 획득한 실제 패턴 이미지이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 패턴의 설계 데이터 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역(DR)을 설정한다(S110).
구체적으로, 도 1의 매칭부(120)는 메모리(130)로부터 도 4의 설계 패턴을 제공받고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 설계 패턴의 윤곽과 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 설계 패턴의 윤곽 및 상기 패턴 윤곽 사이의 대응 관계를 획득하고 상기 패턴 윤곽의 예상 특이점들(SL1, SR1, SL2, SR2)을 포함하는 검출 영역(DR)을 설정한다.
또한, 예상 특이점들(SL1, SR1, SL2, SR2)은 노광 조건에 따른 SEM에 의한 측정값들의 차이와 같은 공정 바이어스(process bias)를 고려하여 예측될 수 있다.
이에 따라, 상기 설계 패턴의 윤곽 및 상기 패턴 윤곽 사이의 대응 관계를 참조하여 예상 특이점들(SL1, SR1, SL2, SR2)을 포함하는 검출 영역(DR)을 설정한다. 이러한 예상 특이점들(SL1, SR1, SL2, SR2)은 상기 설계 패턴과의 비교를 통하여 예상되는 영역으로, 상기 패턴 윤곽 라인의 접선 방향이 바뀌거나 주위의 윤곽 라인에 비해 특이한 형태를 나타낼 것으로 예상되는 영역일 수 있다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 검출 영역(DR)에서 상기 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점(turning point)을 결정하고(S120), 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정한다(S130).
구체적으로, 검출 영역(DR) 내에서 상기 패턴의 윤곽을 따라 지정된 위치들에서 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽의 특이점을 상기 최적 변경점으로 결정한다.
예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 검출 영역(DR) 내에서 상기 패턴의 길이 방향을 따라 10개의 픽셀 마다 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득할 수 있다. 여기서, 상기 패턴의 좌측 윤곽과 우측 윤곽의 좌표값들을 획득할 수 있다.
이어서, 상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽 라인의 접선 방향이 바뀌거나 주위의 윤곽 라인에 비해 특이한 형태를 나타내는 특이점들을 최적 변경점들로 결정할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 패턴의 좌측 윤곽을 따라 두개의 최적 변경점들(TPL1, TPL2)이 결정되고, 상기 패턴의 우측 윤곽을 따라 두개의 최적 변경점들(TPR1, TPR2)이 결정될 수 있다.
이후, 결정된 최적 변경점들(TPL1, TPR1, TPL2 TPR2)로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정한다.
구체적으로, 상부 최적 변경점들(TPL1, TPR1)과 하부 최적 변경점들(TPL2, TPR2) 사이의 중간값을 측정 영역(ROI)의 중심점(C)으로 산출하고, 최적 변경점들(TPL1, TPR1, TPL2, TPR2)로부터 기 설정된 거리(L)만큼 오프셋된 측정 영역(ROI)의 폭을 결정할 수 있다.
도 8을 다시 참조하면, 측정 영역(ROI)에서 상기 패턴의 선폭을 산출한다(S140). 예를 들면, 측정 영역(ROI)의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들에 대한 평균값을 산출하여 상기 패턴의 선폭을 결정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법에 있어서, 실제 패턴으로부터 패턴 이미지를 획득한 후, 상기 패턴의 설계 패턴 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정할 수 있다. 상기 검출 영역에서 상기 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정할 수 있다. 상기 측정 영역(ROI)에서 상기 패턴의 선폭을 산출할 수 있다.
따라서, 상기 패턴의 선폭을 측정하고자 하는 영역을 자동으로 정확히 설정하고 높은 정밀도로 패턴의 선폭을 측정할 수 있다. 더욱이, 측정 영역(ROI) 설정에 따른 선폭 측정 결과의 재현성을 향상시키고 미세 패턴 또는 광학 근접 보정된(OPCed) 패턴의 선폭을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법의 일련의 단계들은 CD-ROM과 같은 컴퓨터 판독가능한 매체에 프로그래밍될 수 있고, 컴퓨터에 판독되어 실행될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 패턴의 선폭 측정 방법은 이미지 처리 가능한 컴퓨터를 이용하여 실현할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 검출 영역(DR) 내에서 패턴의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 패턴의 좌측 윤곽을 따라 두개의 최적 변경점들(TPL1, TPL2)을 결정하고, 상기 패턴의 우측 윤곽을 따라 두개의 최적 변경점들(TPR1, TPR2)이 결정한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상부 최적 변경점들(TPL1, TPR1)은 서로 다른 스캐닝 라인들에서 비대칭적으로 존재할 수 있다. 또한, 하부 최적 변경점들(TPL2, TPR2)은 서로 다른 스캐닝 라인들에서 비대칭적으로 존재할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상대적으로 가깝게 위치한 상부 최적 변경점(TPR1)과 하부 최적 변경점(TPL2) 사이의 중간값을 측정 영역(ROI)의 중심점(C)으로 산출할 수 있다. 또한, 상대적으로 가깝게 위치한 상부 최적 변경점(TPR1)과 하부 최적 변경점(TPL2)으로부터 기 설정된 거리(L)만큼 오프셋된 측정 영역(ROI)의 폭을 결정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 패턴의 선폭 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 검출 영역(DR) 내에서 패턴의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하고, 상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽의 특이점을 상기 최적 변경점으로 결정한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 패턴의 좌측 윤곽을 따라 하나의 최적 변경점(RPL1)만이 결정될 수 있다. 상기 패턴의 우측 윤곽 라인은 미세하게 변하여 주위의 윤곽 라인에 비해 특이한 형태를 나타내는 특이점들이 발견되지 않을 수 있다.
이 경우에 있어서, 하나의 상부 최적 변경점(TPL1)만을 이용하여 측정 영역(ROI)의 중심점(C)을 산출할 수 있다. 또한, 상부 최적 변경점(TPL1)으로부터 기 설정된 거리(L)만큼 오프셋된 측정 영역(ROI)의 폭을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴의 선폭 측정 방법에 있어서, 패턴의 설계 패턴 및 실제 패턴 이미지를 매칭하여 상기 실제 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정할 수 있다. 상기 검출 영역에서 상기 실제 패턴 윤곽에 대한 최적 변경점을 결정하고 상기 최적 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI)을 설정할 수 있다. 상기 측정 영역(ROI)에서 상기 실제 패턴의 선폭을 산출할 수 있다.
따라서, 측정 영역(ROI)을 자동으로 정확히 설정하고 높은 정밀도로 패턴의 선폭을 측정할 수 있다. 더욱이, 측정 영역(ROI) 설정에 따른 선폭 측정 결과의 재현성을 향상시키고 미세 패턴 또는 광학 근접 보정된(OPCed) 패턴의 선폭을 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 패턴 이미지 100 : 선폭 측정 장치
110 : 윤곽 검출부 120 : 매칭부
130 : 매칭부 140 : 측정 영역 설정부
150 : 측정부

Claims (7)

  1. 대상 패턴으로부터 패턴 이미지를 획득하는 단계;
    상기 패턴의 설계 패턴 및 상기 패턴 이미지를 매칭하여 상기 패턴 이미지 상에서 검출 영역을 설정하는 단계;
    상기 검출 영역에서 패턴 윤곽에 대한 변경점을 결정하고 상기 변경점으로부터 기 설정된 범위 내에서 측정 영역(ROI, region of interest)을 설정하는 단계; 및
    상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 패턴 윤곽에 대한 상기 변경점을 결정하는 단계는
    상기 검출 영역 내에서 상기 패턴의 윤곽을 따라 지정된 위치들에서 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하는 단계; 및
    상기 좌표값들 중에서 상기 패턴 윤곽의 특이점을 상기 변경점으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴의 선폭 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 검출 영역을 설정하는 단계는
    상기 패턴의 설계 데이터를 이용하여 상기 설계 패턴의 윤곽 및 상기 패턴의 윤곽 사이의 대응 관계를 획득하는 단계; 및
    상기 대응 관계를 참조하여 상기 패턴 윤곽의 예상 특이점을 포함하는 상기 검출 영역을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴의 선폭 측정 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 영역을 설정하는 단계는
    상기 변경점을 이용하여 상기 측정 영역의 중심점을 산출하는 단계; 및
    상기 변경점으로부터 기 설정된 거리만큼 오프셋된 상기 측정 영역의 폭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴의 선폭 측정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 영역에서 상기 패턴의 선폭을 산출하는 단계는
    상기 측정 영역의 길이 방향을 따라 상기 패턴 윤곽의 좌표값들을 획득하는 단계; 및
    상기 좌표값들에 대한 평균값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴의 선폭 측정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 이미지를 획득하는 단계는
    상기 패턴 상에 1차 전자를 조사하여 스캐닝하는 단계; 및
    상기 패턴으로부터 방출되는 2차 전자를 검출하여 상기 패턴 이미지를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴의 선폭 측정 방법.
  7. 청구항 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항의 패턴의 선폭 측정 방법을 컴퓨터가 수행하도록 하는 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
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