KR20000020460A - Method for measuring height of pattern using in-line scanning electron microscope - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선폭 측정시 동시에 높이 측정이 가능하도록 하는 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope, and more particularly, to a method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope to allow height measurement at the same time when measuring the line width.
통상 반도체소자 제조공정은 사진공정, 식각공정 및 증착공정 등 많은 공정을 수행되어 이루어진다.In general, a semiconductor device manufacturing process is performed by performing a number of processes such as a photo process, an etching process, and a deposition process.
상기 반도체소자 제조공정이 수행된 후에는 각각의 공정에 대하여 검사공정들이 진행된다. 상기 검사공정의 하나가 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 선폭(CD : Critical Dimention) 및 높이(Height)의 측정이다.After the semiconductor device fabrication process is performed, inspection processes are performed for each process. One of the inspection steps is the measurement of the line width (CD) and the height (Height) of the pattern formed on the wafer.
현재 반도체소자의 상기 선폭 및 높이 측정은 주사전자현미경(SEM : Scanning Electron Microscope)을 사용하고 있으며, 상기 주사전자현미경은 측정하고자하는 대상에 따라 선폭 측정용으로 인라인(In-Line) 주사전자현미경과 높이 측정용으로 버티컬(Vertical) 주사전자현미경으로 나눌 수 있다.Currently, the line width and height of semiconductor devices are measured using a scanning electron microscope (SEM), and the scanning electron microscope is measured using an in-line scanning electron microscope for line width measurement according to a target to be measured. It can be divided into vertical scanning electron microscope for height measurement.
상기 주사전자현미경은 일정한 에너지를 갖는 전자빔을 웨이퍼상에 조사시켜 상기 웨이퍼상의 측정하고자하는 패턴내의 원자와 탄성 또는 비탄성 충돌을 하여 발생되는 여러 전자 신호중 2차 전자만을 이용하여 패턴을 이미지화하여 패턴표면을 관찰한다.The scanning electron microscope irradiates an electron beam having a constant energy on the wafer to image the pattern by imaging the pattern using only secondary electrons among the various electron signals generated by elastic or inelastic collision with atoms in the pattern to be measured on the wafer. Observe.
상기 인라인 주사전자현미경은 펩(Fab)내에 설치되어 있어 실지 공정이 진행된 웨이퍼를 이용하여 펩내에서 상기 웨이퍼의 손상없이 직접 패턴의 선폭을 측정할 수 있다. 반면에 상기 버티컬 주사전자현미경은 펩외부의 소정의 작업실에 설치되어 있으며, 웨이퍼상의 측정하고자하는 패턴부위를 절단하여 단면을 측정하여 높이를 측정한다.The inline scanning electron microscope is installed in a fab so that the line width of the pattern can be directly measured without damaging the wafer in the bp using a wafer having a practical process. On the other hand, the vertical scanning electron microscope is installed in a predetermined work room outside the pep, and the pattern area to be measured on the wafer is cut to measure the height by measuring the cross section.
따라서, 상기와 같이 공정진행 후, 패턴의 선폭과 높이를 측정하기 위해서는 인라인 주사전자현미경으로 선폭을 측정하고, 웨이퍼를 외부로 이동시켜 상기 웨이퍼를 절단하여 버티컬 주사전자현미경 사용하여 패턴의 높이를 측정함으로서, 공정시간이 지연되는 문제점이 있었다. 또한, 상기 웨이퍼의 절단시 인라인 주사전자현미경에서 측정된 패턴부위를 정확히 절단하는 것이 이루어지지 않아 상기 패턴의 상기 두 주사전자현미경의 데이터 매칭이 어려운 문제점과 상기 웨이퍼의 절단으로 인한 생상원가가 증가되는 문제점이 있었다.Therefore, after the process proceeds as described above, in order to measure the line width and height of the pattern, the line width is measured by an inline scanning electron microscope, the wafer is moved outside to cut the wafer, and the height of the pattern is measured by using a vertical scanning electron microscope. By doing so, there was a problem that the process time is delayed. In addition, it is difficult to accurately cut the pattern portion measured by the in-line scanning electron microscope when cutting the wafer, which makes it difficult to match data between the two scanning electron microscopes of the pattern and increases the production cost due to cutting the wafer. There was a problem.
본 발명의 목적은, 웨이퍼에상에 형성된 패턴의 높이를 비파괴적으로 측정이 가능하도록하는 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope which enables nondestructive measurement of the height of the pattern formed on the wafer.
도1은 본 발명에 의한 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법의 일 실시예를 나타내는 공정순서도이다.1 is a process flowchart showing an embodiment of a method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope according to the present invention.
도2는 본 발명에 의한 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법의 다른 일 실시예를 나타내는 공정순서도이다.2 is a process flowchart showing another embodiment of the method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope according to the present invention.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법은 소정의 두께를 갖으며, 웨이퍼의 소정부분을 노출시키는 기준패턴이 형성된 기준웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 기준웨이퍼를 인라인 주사전자현미경의 공정챔버에 투입하는 단계, 상기 기준패턴의 상부에 포커스를 맞추어 이때의 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정하는 제 1 전류측정 단계, 상기 기준웨이퍼의 노출된 부분에 포커스를 맞추어 이때의 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정하는 제 2 전류측정 단계, 상기 제 1 전류측정 단계로부터 측정된 전류와 제 2 전류측정 단계로부터 측정된 전류의 변화량을 이용하여 상기 전류의 변화량과 패턴의 두께와의 상관관계를 도출해내는 단계, 임의의 두께를 갖으며, 웨이퍼의 소정부분을 노출시키는 소자패턴이 형성된 분석웨이퍼를 인라인 주사전자현미경의 공정챔버에 투입하는 단계, 상기 소자패턴의 상부 및 웨이퍼의 노출된 부분에 포커스를 맞추어 이때의 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정하여 상기 전류의 변화량을 계산하는 단계 및 상기 계산된 전류의 변화량과 상기 상관관계를 이용하여 소자패턴의 높이를 계산하는 단계를 구비하여 이루어진다.Method for measuring the height of the pattern using the in-line scanning electron microscope according to the present invention for achieving the above object has a predetermined thickness, manufacturing a reference wafer having a reference pattern for exposing a predetermined portion of the wafer, the reference wafer To the process chamber of the inline scanning electron microscope, the first current measuring step of measuring the current flowing through the objective lens at this time by focusing on the upper portion of the reference pattern, and focusing on the exposed portion of the reference wafer The second current measuring step of measuring the current flowing through the objective lens of the second current measuring step, and the change amount of the current and the thickness of the pattern by using the change amount of the current measured from the second current measuring step Derivation of steps, random Injecting an analytical wafer having a thickness and forming an element pattern to expose a predetermined portion of the wafer into a process chamber of an inline scanning electron microscope, focusing on the upper portion of the element pattern and the exposed portion of the wafer at this time Calculating a change amount of the current by measuring a current flowing in the and calculating a height of a device pattern by using the correlation with the calculated change amount of the current.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법은 소자패턴이 형성된 분석웨이퍼를 인라인 주사전자현미경의 공정챔버에 투입하여 웨이퍼 스테이지에 안착시키는 단계, 상기 소자패턴의 상부에 포커스를 맞추는 제 1 포커싱 단계, 상기 제 1 포커싱을 유지한 후, 워킹디스턴트를 변화시켜 상기 소자패턴의 하부의 서브면에 포커스를 맞추는 제 2 포커싱 단계 및 상기 제 2 포커싱시 상기 워킹디스턴트의 이동거리를 측정하여 상기 소자패턴의 높이를 측정하는 단계를 구비하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a height of a pattern using an inline scanning electron microscope according to the present invention, by placing an analysis wafer having an element pattern in a process chamber of an inline scanning electron microscope, and seating the wafer on the wafer stage. A first focusing step of focusing on an upper portion of the second focusing step, a second focusing step of focusing on a sub-surface of the lower portion of the device pattern by changing a working descent after maintaining the first focusing, and the walking during the second focusing And measuring the height of the device pattern by measuring the moving distance of the destination.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
도1은 본 발명에 의한 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법의 일 실시예를 나타내는 공정순서도이다.1 is a process flowchart showing an embodiment of a method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope according to the present invention.
도1에서 보는 바와 같이, 먼저 기준웨이퍼를 제조하는 단계로서, 소정의 두께를 갖으며, 웨이퍼의 소정부분을 노출시키는 기준패턴이 형성된 기준웨이퍼를 제조한다. 이때 상기 기준패턴은 포토레지스트 패턴일 수 있으며, 또는 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 식각 수행된 산화막, 질화막 또는 금속막 패턴일 수 있다.As shown in FIG. 1, first, as a step of manufacturing a reference wafer, a reference wafer having a predetermined thickness and having a reference pattern exposing a predetermined portion of the wafer is manufactured. In this case, the reference pattern may be a photoresist pattern, or may be an oxide film, a nitride film, or a metal film pattern etched using the photoresist pattern as an etching mask.
계속해서 상기 기준웨이퍼를 공정챔버에 투입하는 단계로서, 상기 기준웨이퍼를 인라인 주사전자현미경의 공정챔버에 투입한다.Subsequently, the reference wafer is put into the process chamber, and the reference wafer is put into the process chamber of the inline scanning electron microscope.
계속해서 상기 기준패턴의 상부에 포커스를 맞추어 이때의 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정하는 제 1 전류측정 단계로서, 상기 기준패턴을 측정하고자하는 임의의 배율로 조정한 후, 상기 기준패턴의 상부를 최상의 포커스로 맞춘다. 이때 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정한다.Subsequently, a first current measuring step of measuring a current flowing through the objective lens at this time by focusing on an upper portion of the reference pattern, adjusting the reference pattern at an arbitrary magnification, and then adjusting an upper portion of the reference pattern to the best. Focus on it. At this time, the current flowing through the objective lens is measured.
계속해서 상기 기준웨이퍼의 노출된 부분에 포커스를 맞추어 이때의 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정하는 제 2 전류측정 단계로서, 상기 기준패턴을 상기 제 1 전류측정시의 동일한 배율로 조정한 후, 상기 기준웨이퍼의 노출된 부분에 최상의 포커스로 맞춘다. 이때 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정한다.A second current measurement step of measuring a current flowing through the objective lens at this time by focusing on an exposed portion of the reference wafer; adjusting the reference pattern to the same magnification during the first current measurement, and then The best focus is on the exposed part of the wafer. At this time, the current flowing through the objective lens is measured.
계속해서 대물렌즈에 흐르는 전류의 변화량과 패턴의 두께와의 상관관계를 도출해내는 단계로서, 상기 제 1 전류측정 단계로부터 측정된 전류와 제 2 전류측정 단계로부터 측정된 전류의 변화량을 이용하여 상기 전류의 변화량과 패턴의 두께와의 상관관계를 도출해낸다. 즉, 상기 상관관계는 상기 전류의 변화량과 패턴의 두께에 대한 방정식으로 상기 전류의 변화량을 미지수로 한다.Continually deriving a correlation between the variation of the current flowing through the objective lens and the thickness of the pattern, using the variation of the current measured from the first current measuring step and the current measured from the second current measuring step; The correlation between the variation of and the thickness of the pattern is derived. That is, the correlation is an equation for the change amount of the current and the thickness of the pattern, and the change amount of the current is unknown.
계속해서 임의의 두께를 갖으며, 웨이퍼의 소정부분을 노출시키는 소자패턴이 형성된 분석웨이퍼를 인라인 주사전자현미경의 공정챔버에 투입한다.Subsequently, an analysis wafer having an arbitrary thickness and formed with an element pattern exposing a predetermined portion of the wafer is introduced into the process chamber of the inline scanning electron microscope.
계속해서 상기 소자패턴의 상부 및 웨이퍼의 노출된 부분에 포커스를 맞추어 이때 대물렌즈에 흐르는 전류를 측정하여 상기 전류의 변화량을 계산한다. 상기 전류 측정시 소자패턴의 측정배율은 상기 기준웨이퍼에 대한 전류측정시와 동일한것이 바람직하다.Subsequently, focusing on the upper part of the device pattern and the exposed part of the wafer, the current flowing through the objective lens is measured to calculate the change amount of the current. In the current measurement, the measurement magnification of the device pattern is preferably the same as that of the current measurement with respect to the reference wafer.
계속해서 상기 계산된 전류의 변화량과 상기 상관관계를 이용하여 소자패턴의 높이를 계산하는 단계로서, 상기 분석웨이퍼에 대한 전류의 변화량값을 상기 상관관계에 대입하여 상기 소자패턴의 높이를 구한다.Subsequently, the height of the device pattern is calculated using the calculated change amount of the current and the correlation, and the height of the device pattern is obtained by substituting the change amount of the current for the analysis wafer into the correlation.
도2는 본 발명에 의한 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴의 높이 측정방법의 다른 일 실시예를 나타내는 공정순서도이다.2 is a process flowchart showing another embodiment of the method for measuring the height of a pattern using an inline scanning electron microscope according to the present invention.
도2에서 보는 바와 같이, 먼저 소자패턴이 형성된 분석웨이퍼를 인라인 주사전자현미경의 공정챔버에 투입하여 웨이퍼 스테이지에 안착시킨다.As shown in FIG. 2, an analysis wafer having a device pattern formed thereon is first placed in a process chamber of an inline scanning electron microscope and placed on a wafer stage.
계속해서 상기 소자패턴의 상부에 포커스를 맞추는 제 1 포커싱 단계로서, 상기 분석웨이퍼상에 형성된 임의의 소자패턴을 측정하고자하는 임의의 배율로 조정한 후, 포커싱한다.Subsequently, as a first focusing step of focusing on the upper portion of the element pattern, an arbitrary element pattern formed on the analysis wafer is adjusted to an arbitrary magnification to be measured and then focused.
계속해서 상기 소자패턴의 하부의 서브면에 포커스를 맞추는 제 2 포커싱 단계로서, 상기 제 1 포커싱에서 맞춘 상기 소자패턴의 상부의 포커스를 유지하면서 워킹디스턴트를 변화시켜 상기 소자패턴의 하부의 서브면에 상기 제 1 포커싱시 적용한 배율로 조정한 후, 포커싱한다.Subsequently, a second focusing step of focusing on the sub-surface of the lower part of the device pattern, wherein the working descent is changed while maintaining the focus of the upper part of the device pattern aligned in the first focusing. After adjusting to the magnification applied during the first focusing, focusing is performed.
계속해서 상기 소자패턴의 높이를 측정하는 단계로서, 상기 제 2 포커싱시 상기 워킹디스턴트의 이동거리를 측정하여 상기 소자패턴의 높이를 측정한다.Subsequently, the height of the device pattern is measured. The height of the device pattern is measured by measuring the moving distance of the working director during the second focusing.
즉, 상기 워킹디스턴트의 이동거리가 상기 소자패턴의 높이를 의미한다.In other words, the moving distance of the working director means the height of the device pattern.
따라서, 상기 인라인 주사전자현미경을 이용한 패턴 높이 측정방법을 사용함으로서 펩내에서 공정이 진행된 후, 곧바로 패턴의 선폭과 높이를 동시에 측정하여 공정시간 지연을 방지함은 물론 높이 측정시 웨이퍼의 절단하지 않음으로서 원가절감을 할 수 있다.Therefore, by using the pattern height measuring method using the in-line scanning electron microscope, after the process is carried out in the Pep, immediately measure the line width and height of the pattern at the same time to prevent the process time delay as well as not cutting the wafer during height measurement Cost reduction
따라서, 선폭 및 높이를 동시에 측정함으로서 공정의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that can increase the efficiency of the process by measuring the line width and height at the same time.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
Claims (2)
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| KR100455559B1 (en) * | 2001-07-18 | 2004-11-06 | 프로모스 테크놀로지즈 인코포레이티드 | Method and system for in-line monitoring process performance using measurable equipment signals |
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1998
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| KR100455559B1 (en) * | 2001-07-18 | 2004-11-06 | 프로모스 테크놀로지즈 인코포레이티드 | Method and system for in-line monitoring process performance using measurable equipment signals |
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