KR20020073664A - 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 테스트 패턴(test pattern)을 이용한 인-라인(in-line) SEM에서 박막의 반사율을 측정하여 박막의 두께 조절을 용이하게 하도록 한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법에 관한 것으로서, 웨이퍼상에 형성된 복수개의 메인 칩을 분리하는 스크라이브 레인의 소정 영역에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 두께를 갖는 반사율 측정용 테스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 테스트 패턴이 형성된 웨이퍼를 광 디펙터가 설치된 인-라인 SEM으로 로딩하는 단계와, 상기 인-라인 SEM 내부에서 테스트 패턴위로 반사율 측정용 광 소스를 조사하는 단계와, 상기 테스트 패턴을 통해 상기 광 디펙터로 반사된 광 소스의 양을 광 측정기를 이용하여 측정하는 단계와, 상기 광 측정기에서 측정된 광 소스의 양을 광학 상수를 이용하여 테스트 패턴의 두께를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법{method for reflecting rate thin film at in-line SEM}

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 형성한 테스트 패턴(test pattern)의 반사율을 측정하여 박막의 두께를 결정하도록 한 인-라인(in-line) 주사 전자 현미경(SEM)에서 박막 반사율 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조 공정의 다른 공정에서와 마찬가지로 사진 공정에도 다수의 측정 웨이퍼가 존재하고 있다.

그리고, 사진 공정은 일반적으로 코팅(coating)공정, 노광 공정, 현상 공정, 오버레이 측정의 순서로 공정이 진행되는데, 상기 코팅 공정 및 현상 공정을 수행하는 트랙(track)장비와 노광 공정을 수행하는 스텝퍼(stepper)장비는 인레인(inline)으로 연결된다.

한편, 스텝퍼 장비를 이용한 노광 공정시 실제로 서브-층(sub-layer)의 종류(예를 들면 : 금속, 산화막 등)와 형성되어 있는 서브 패턴(sub pattern)의 종류에 따라 더미 웨이퍼(dummy wafer)(패턴이 형성되어 있지 않은 실리콘웨이퍼)에서 측정한 반사율 결과와 차이가 있게 된다.

기존에는 박막의 반사율을 최소화하기 위하여 더미 웨이퍼에 감광막이나 반사 방지막의 두께를 여러 번 다르게 하여 코팅(coating)하며, 이를 반사율 측정 전용 장비를 이용하여 최소의 반사율을 갖는 감광막이나 반사 방지막의 두께를 결정하였다.

즉, 트랙(track)에서 RPM에 따라 더미 웨이퍼에 감광막 및 반사 방지막을 도포하고, 상기 반사 방지막 및 감광막의 반사율 및 광학 상수(refractive index, thickness) 등을 측정하는 다른 장비로 이동하여 각각 웨이퍼의 반사율 및 두께를 측정한 후, 측정한 데이터 분석으로 공정시 스핀 코터(spin coater)의 RPM 및 박막의 두께를 결정한다.

그러나 상기와 같은 종래의 박막 반사율 측정 방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 스텝퍼 장비를 이용한 노광 공정시 실제로 서브-층의 종류와 형성되어 있는 서브 패턴의 종류에 따라 더미 웨이퍼에서 측정한 반사율 결과와 차이가 있다.

둘째, 트랙 코터에의 RPM 변화에 따라 코팅한 웨이퍼를 반사율 및 두께 측정 장비로 이동함으로서 장비의 효율을 저하시킨다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 테스트 패턴(test pattern)을 이용한 인-라인(in-line) SEM에서 박막의 반사율을 측정하여 박막의 두께 조절을 용이하게 하도록 한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 의한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법을 나타낸 개략도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 웨이퍼 22 : 메인 칩

23 : 스크라이브 레인 24 : 테스트 패턴

25 : 광 디펙터 26 : 광 소스

27 : 광 측정기 28 : 광섬유

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법은 웨이퍼상에 형성된 복수개의 메인 칩을 분리하는 스크라이브 레인의 소정 영역에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 두께를 갖는 반사율 측정용 테스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 테스트 패턴이 형성된 웨이퍼를 광 디펙터가 설치된 인-라인 SEM으로 로딩하는 단계와, 상기 인-라인 SEM 내부에서 테스트 패턴위로 반사율 측정용 광 소스를 조사하는 단계와, 상기 테스트 패턴을 통해 상기 광 디펙터로 반사된 광 소스의 양을 광 측정기를 이용하여 측정하는 단계와, 상기 광 측정기에서 측정된 광 소스의 양을 광학 상수를 이용하여 테스트 패턴의 두께를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 의한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법을 나타낸 개략도이다.

도 1a 및 도 1b에서와 같이, 웨이퍼(21)상에 형성된 복수개의 메인 칩(22)을 분리하는 스크라이브 레인(scribe lane)(23)의 소정 영역에 형성하고자 하는 패턴(도시되지 않음)과 동일한 두께를 갖는 반사율 측정용 테스트 패턴(24)을 형성한다.

이어, 상기 테스트 패턴(24)이 형성된 웨이퍼(21)를 광 디펙터(25)가 설치된 인-라인 SEM(Scanning Electron Microscopy)으로 로딩(loading)한다.

그리고 상기 인-라인 SEM 내부에서 테스트 패턴(24)위로 반사율 측정용 광 소스(26)를 조사한다.

이때 상기 테스트 패턴(24)에 조사된 광 소스(26)는 테스트 패턴(24)에서 반사되어 광 디펙터(25)로 들어간다.

도 1c에서와 같이, 상기 광 디펙터(25)로 반사된 광 소스(26)의 양을 광 측정기(27)를 통해 측정한다.

여기서 상기 광 디펙터(25)와 광 측정기(27)는 광섬유(optical fiber)(28)로 연결되어 있다.

이어, 상기 광 측정기(27)에서 측정된 광 소스(26)의 양을 광학 상수(굴절율, 소멸 계수)를 이용하여 테스트 패턴(24)의 두께를 계산하여 코팅하고자 하는 박막의 최적의 두께를 산출한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 더미 웨이퍼가 아닌 실제 공정을 수행한 웨이퍼를 이용하여 최소의 반사율을 갖는 감광막이나 반사 방지막의 두께를 결정함으로서 공정 마진(margin)을 향상시킬 수 있다.

둘째, 인-라인 SEM에서 인-레인으로 패턴이 형성된 박막의 반사율을 측정함으로서 장비의 효율성을 증가시키고 시간을 절약할 수 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼상에 형성된 복수개의 메인 칩을 분리하는 스크라이브 레인의 소정 영역에 형성하고자 하는 패턴과 동일한 두께를 갖는 반사율 측정용 테스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 테스트 패턴이 형성된 웨이퍼를 광 디펙터가 설치된 인-라인 SEM으로 로딩하는 단계;

   상기 인-라인 SEM 내부에서 테스트 패턴위로 반사율 측정용 광 소스를 조사하는 단계;

   상기 테스트 패턴을 통해 상기 광 디펙터로 반사된 광 소스의 양을 광 측정기를 이용하여 측정하는 단계;

   상기 광 측정기에서 측정된 광 소스의 양을 광학 상수를 이용하여 테스트 패턴의 두께를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 디펙터와 광 측정기는 광섬유로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 인-라인 주사 전자 현미경에서 박막 반사율 측정 방법.