KR20030011636A - 미소 치수 측정 장치 - Google Patents

Abstract

촬영 장치로부터 출력한 화상 정보를 근거로 상기 측정 대상물의 치수를 측정하는 미소 치수 측정 장치에 있어서, 안정적으로 정확한 측정 작업을 실행할 수 있도록 한다.

측정 장치에 의해서, 사전에 상기 기록된 측정 조건에 따라 측정 대상물을 촬영한 견본 화상 정보를 기록 장치에 기록하고, 기록된 측정 조건에 근거하여 측정 대상물을 측정할 때에 기록된 화상 정보의 표시를 실행한다.

Description

미소 치수 측정 장치{MICROSCOPIC SIZE MEASUREMENT APPARATUS}

본 발명은 반도체 웨이퍼나 해당 반도체 웨이퍼의 가공용 마스크 등에 있어서의 미소 치수를 측정하기 위한 장치에 대한 것으로, 측정 효율을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.

종래의 미소 치수 측정 장치의 블록 구성예에 대하여, 도 1을 이용하여 설명한다. 이 도면에 있어서, 광학 현미경(1)에 의해서 얻어진 시료(2)의 확대 상이 이차원 센서를 이용한 촬영 장치인 TV 카메라(3)로 복수 화상 프레임마다 광전 변환되어 화상 신호로 된다. 그 화상 신호를 측정 제어부(PC : personal computer)(4)에 있어서의 캡쳐 보드(5)에서 디지털 화상 정보로 변환하고, 그 디지털 화상 정보를 캡쳐 보드(5)내의 프레임 메모리에 저장한다. 그리고, 화상 신호에 따라서 저장된 1 프레임의 화상 정보에 있어서의 콘트라스트에 근거하여, 측정 대상물(4)과 측정 대상물의 측정 개소의 치수를 구한다. 이 때, 이 장치를 조작하는 조작자는 측정 제어부(4)가 측정 대상물의 측정 개소에 따라서, 이 측정 장치의 각종 측정 조건, 예컨대 오토 포커스의 속도와 그 동작 범위, 자동 조광 동작의 동작 모드, 화상내의 측정 위치, 측정 대상 휘도 콘트라스트의 스렛시홀더 레벨(문턱값) 등을 설정한다. 또한, 설정 항목이 다양한 경우에는 사전에 설정해 놓은 측정조건의 조합을 나타내는 복수의 측정 리시피(recipe)를 기록 장치인 하드디스크(6)에 기록해 둔다. 그리고, 그 기록된 복수의 측정 리시피, 예컨대 10000종류 정도의 측정 리시피 중에서 그 측정에 가장 적절한 측정 조건의 조합을 나타내는 측정 리시피를 선택한다. 그리고, 그 선택된 측정 리시피의 측정 조건의 조합에 따라서 측정 장치가 설정된 후에 측정 동작이 이루어짐으로써, 치수 측정용으로 가장 알맞은 화상을 얻을 수 있다. 이상과 같이 하여, 시료(2)를 광학 현미경(1)과 TV 카메라(3)로 촬영한 화상 정보가 캡쳐 보드(5)를 거쳐서, 또는 캡쳐 보드(5)와 그 캡쳐 보드(5)로부터 출력된 화상정보를 기록하는 하드디스크(6)을 거쳐서, 모니터(7)상의 카메라 화상 표시 영역(9)에 재생 표시된다.

도 2는 종래의 기술에 의한 모니터(7)의 화면상에 있어서의 상술한 화상 정보를 포함한 측정 화면 표시의 일례를 도시한 것이다. 이 도면에 있어서, 맵 표시 영역(8)에서는 측정 대상물인 웨이퍼를 스캔 촬영했을 때에, 웨이퍼의 어느 위치에서의 측정 결과가 양호한가, 또는 양호하지 않은가를 나타내는 양부(良否) 판정 표시가 도시되어 있다. 이 예에서는 웨이퍼인 시료를 탑재한 현미경(1)의 스테이지를 이동시키면서 TV 카메라(3)로 촬영된 측정 위치의 선폭 패턴을 표시한 것이다.

도 2의 카메라 화상 표시 영역(9)에서는 실시간으로 TV 카메라(3)로 촬영되어 출력된 영상 신호에 근거한 화상 정보가 표시되어 있다. 치수 측정을 위해서 사용하는 커서선(10, 11, 12)이 측정 대상인 콘트라스트의 두드러진 경계를 갖는 도형(13)을 사이에 끼우도록, 또는 그 도형(13)에 중첩되도록 표시되어 있다. 여기서, 웨이퍼 상의 임의의 위치를 측정하는 경우에는 조작자의 조작에 의해서 지정개소의 선폭 패턴 화상이 촬영되는 위치로 현미경(1)의 스테이지를 이동시킨다. 그리고, 도시한 바와 같이 커서선(10, 11, 12)을 표시하도록 설정한 후에 소망하는 치수 측정을 실행한다.

상술한 종래의 기술을 이용한 미소 치수 측정 장치에서는 조작자의 오측정 조작을 초래하기 쉽다고 하는 결점이 있다. 즉, 상술한 측정 조건(오토 포커스, 자동 조광, 화상내 측정 위치, 슬라이스 레벨 등에 따른 조건)의 조합이 각각 설정되어 있는 복수 종류의 측정 리시피, 즉 10000종류의 측정 리시피 중에서 소정의 측정 리시피를 선택하고, 그 선택된 측정 리시피에 따른 설정에 의해서 측정 대상인 웨이퍼내의 지정 개소의 선폭을 측정한다. 여기서, 그 지정 개소의 주변에는 유사한 선폭·형상의 패턴이 다수 존재하는 경우가 있어, 이하에 언급하는 바와 같은 문제가 발생할 우려가 있다.

즉, (1)조작자가 지정 개소를 잘못 선택할 가능성이 높아, 이 때문에 측정 대상이 아닌 부분의 선폭을 측정해 버릴 우려가 있다. (2)비록 지정 개소를 바르게 선택했다고 해도, 측정 조건이 그 지정 개소에 맞지 않는 측정 리시피를 선택할 가능성이 높아, 예컨대 오토 포커스가 맞춰지지 않고, 또한 자동 조광이 맞지 않는 상태로 되어버려 정확한 선폭 등의 치수 측정이 불가능할 우려가 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 제거하여, 안정적이고 정확한 측정 작업을 실행할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서, 측정 대상물을 올려놓는 스테이지를 가지는 현미경과, 해당 현미경으로 확대된 상기 측정 대상물의 확대 상을 촬영하는 촬영 장치와, 상기 측정 대상물에 따른 측정 조건을 기록하는 기록 장치를 가지고, 해당 기록된 측정 조건에 근거하여 상기 촬영 장치로부터 출력한 화상 정보를 근거로 상기 측정 대상물의 치수를 측정하는 미소 치수 측정 장치에 있어서, 사전에 상기 기록된 측정 조건에 따라서 상기 측정 대상물을 촬영하여 얻은 화상 정보를 상기 기록 장치에 기록하고, 상기 기록된 측정 조건에 근거하여 상기 측정 대상물을 측정할 때에 상기 기록된 화상 정보의 표시를 실행하는 것이다.

바람직하게는, 상기 기록된 측정 조건에 근거하여 상기 측정 장치의 각종 설정이 실행되고, 해당 각종 설정 중 적어도 어느 하나의 설정 내용을 다시 변경 설정 가능하게 할 수 있다.

또한, 상기 화상 정보와 상기 측정 조건을 동시에 상기 기록 장치에 기록하는 것이 바람직하다.

그 때문에, 본 발명은 사전에 측정 리시피마다 각 측정 리시피에 따른 측정 조건의 조합으로 그 지정 개소의 견본 화상을 촬영하고, 그 화상을 등록해 둔다. 그렇게 함으로써, 측정 리시피가 선택됨과 동시에 카메라 화상 표시 영역에 나열하여 등록 화상 표시 영역을 마련하고, 거기에 등록해 둔 견본 화상이 표시되도록 한다. 그 때문에, 그 견본 화상을 봄으로써 조작자는 항상 견본 화상과 비교하면서, 측정중인 화상을 확인할 수 있다. 그러한 확인 동작을 동반한 측정 작업이 실행되므로, 잘못하여 지정 개소가 아닌 선폭을 측정하는 일이 없어진다. 또한, 초점 위치에서 자동 조광된 화상을 등록해 둠으로써 사용하고 있는 측정 리시피내의 측정 조건이 바른가의 여부를 판단할 수도 있다.

도 1은 미소 치수 측정 장치의 블록 구성예를 도시하는 도면,

도 2는 종래의 기술에 의한 모니터상의 측정 화면 표시의 일례를 도시하는 도면,

도 3은 본 발명에 의한 측정 화면의 표시예를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 광학 현미경 2 : 시료(측정 대상물)

3 : TV 카메라 4 : 측정 제어부(PC)

5 : 캡쳐 보드 6 : 하드디스크

7 : 모니터 8 : 맵 표시 영역

9 : 카메라 화상 표시 영역

10 : 측정 위치 지정의 기준이 되는 좌측 수직 커서선

11 : 측정 위치 지정의 기준이 되는 우측 수직 커서선

12 : 측정 위치 지정의 기준이 되는 수평 커서선

13 : 콘트라스트 도형 14 : 화상 등록 버튼

15 : 등록 화상 표시란 16 : 등록 화상 표시 영역

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 종래의 미소 치수 측정 장치의 블록도로, 이 도면에 도시하는 미소 치수 측정 장치의 구성은 본 발명을 실현하기 위해서도 마찬가지로 이용되는 것이다. 여기서, 이 도면에 도시하는 미소 치수 측정 장치의 블록 구성 중 종래의 기술에서 설명한 동작과 다른 동작이 되는 것은 사전에 하드디스크(6)에 기록된 복수 측정 리시피 중 선택된 리시피에 대응하는 측정 대상물의 측정 대상 개소가 그 측정 리시피의 측정 조건의 조합을 가지고 촬영하여 얻어진 견본 화상 정보를 그 측정 리시피에 대응시키면서 하드디스크(6)에 기록함과 동시에, 그 기록되어 선택된 측정 조건에 근거하여 다시 동일한 측정 대상물을 측정할 때에는 그 측정 조건에 대응시키면서 기록된 견본 화상 정보의 표시를 실행하도록 한 것이다.

또한, 본 발명에 의한 측정 화면의 표시예를 도 3에 도시하면서, 본 발명의 실시예를 설명한다.

(1)견본 화상의 등록

우선, 상술한 바와 같이 하여 하드디스크(6)에 기록된 복수의 측정 리시피 각각에 대응된 견본 화상 정보를 하드디스크(6)에 기록한다. 즉, 어떤 측정 대상물에 대응하는 측정 조건과 그 조건에서의 견본 화상과의 조합을 결정한다. 그 경우, 그 결정한 측정 조건으로 측정 장치가 그 측정 대상물을 측정했을 때에 TV 카메라(3)에 의해서 촬영하여 얻어진 측정 대상물의 화상 신호를 캡쳐 보드(5)의 프레임 메모리에 저장함과 동시에, 그 저장된 측정 대상물의 화상 신호에 근거하는 화상 정보가 견본 화상 정보로서 도 3의 측정 화면에 표시되는 화상 등록 버튼(14)을 소정의 조작 방법[예컨대, 측정 제어부(4)에 접속된 도시하지 않은 마우스 입력 장치로 화상 등록 버튼(14)에 커서 표시를 맞춘 후 마우스 입력 장치의 클릭 버튼을 클릭하는 조작 방법]으로 조작하면, 캡쳐 보드(5)의 프레임 메모리로부터 하드디스크(6)로 입력되어, 하드디스크(6)에 그 화상 정보가 기록된다. 이상과 같이 하여, 각 측정 리시피마다의 화상 정보 등록, 즉 각 측정 리시피 각각에 대응한 견본 화상 정보가 기록됨으로써 화상 등록이 실행된다.

(2)수동 측정

이상과 같이 하여 화상 등록이 이루어진 후에, 예컨대 수동 측정을 위한 측정 리시피를 이용하여 수동에 의한 선택 조작을 실행하는 경우에 대하여 설명한다. 우선, 측정 대상물의 종류에 따라 함수(function) A 내지 H 중 가장 적절한 함수 기능을 선택하고, 또한 파라미터 번호 1 내지 번호 50 중에서 가장 적절한 파라미터를 선택한다. 여기에서, 함수이란 측정 대상물의 화상 신호의 수평 또는 수직 방향의 휘도파형(輝度波形)의 종류별로 구분되는 기능 분류이다. 그 휘도파형으로서는, 예컨대 투과광에 의한 휘도파형과, 반사광에 의한 휘도파형으로 크게 분류되어 있다. 또한, 파라미터의 종류로서는, 예컨대 에지 검출 방법의 선택, 스렛시 홀더 레벨의 설정, 노이즈 레벨의 설정, 측정 라인 처리 방법의 선택,히스토그램(histogram) 폭의 설정 등이 있다. 현재, 예컨대 [함수 A의 파라미터 번호 20]과 같이 함수과 파라미터의 조합으로 측정 리시피를 선택하는 경우에는 선택한 측정 리시피에 따라 기록된 견본 화상 정보가 모니터(7)의 화면상에 도 3에 도시하는 등록 화상 표시 영역(16)과 같이 표시된다. 이 등록 화상 표시 영역(16)에 표시되는 화상 정보는 측정 리시피를 전환할 때마다, 새롭게 선택한 측정 리시피에 따른 견본 화상 정보가 표시된다.

그렇게 함으로써, 측정 리시피를 선택하여 선택된 측정 조건의 조합으로 측정 장치에 측정을 실행시키는 경우에, 사전에 소정의 측정 조건의 조합인 측정 리시피에 따라 기록되고, 또한 표시된 등록 화상 표시 영역(16)의 견본 화상 정보와, 실제로 측정용으로 TV 카메라(3)로 촬영하고 있는 화상 신호를 근거로 한 화상 정보를 표시하고 있는 카메라 화상 표시 영역(9)의 화상 정보를 조작자가 비교할 수 있다. 그 때문에, 예컨대 그 화상 정보끼리가 거의 동일하면, 바른 측정 리시피를 선택하고 있는 것을 확인할 수 있다. 그 때문에, 조작자는 잘못된 측정 조건의 조합을 이용하여 치수 측정을 실행할 우려가 적어져, 보다 효율적으로 측정 대상물에 대하여 가장 적절한 측정 리시피를 정확하게 센터하고 있는 것을 확인할 수 있으므로, 잘못된 측정을 실행하는 것을 없앨 수 있다.

또한, 측정시에 등록 화상 표시란(5)에서 「등록 화상 표시」를 선택해 두면 상기에서 등록한 견본 화상 정보를 표시하고, 또한 「화상 확대 표시」를 선택하면 등록한 견본 화상 정보를 확대한 화상 정보가 표시된다.

또한, 종래의 기술에서 설명한 맵 표시 영역(8)의 양부 판정 표시를 본 발명의 카메라 화상 표시 영역(9)의 화상 정보 및 견본 화상 정보와 동시에 표시해도 무방하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 측정 조건의 조합인 측정 리시피에 따른 견본이 되는 측정 리시피에 따라, 사전에 기록된 견본 화상 정보를 표시하도록 했으므로, 조작자는 그 견본이 되는 화상 정보 표시와 촬영중의 TV 카메라로부터 출력되는 화상 신호에 근거한 화상 정보 표시를 비교하면서 측정 작업을 실행할 수 있다. 그 때문에, 그 비교에 의해서, 예컨대 측정 리시피의 선택이 측정 대상물에 대하여 잘못된 경우에는 도 3과 같이 등록 화상 표시 영역(16)의 표시와 카메라 화상 표시 영역(9)의 표시가 서로 다른 측정 대상 개소라는 것을 바로 인식할 수 있어, 오측정이라는 것을 알 수 있다. 따라서, 조작자는 잘못된 측정이라는 것을 모르고 측정 데이터를 취득해 버리는 것 같은 작업 미스를 회피할 수 있다.

Claims (3)

1. 측정 대상물을 올려놓는 스테이지를 가지는 현미경과, 이 현미경으로 확대된 상기 측정 대상물의 확대 상을 촬영하는 촬영 장치와, 상기 측정 대상물에 따른 측정 조건을 기록하는 기록 장치를 가지고, 상기 기록된 측정 조건에 근거하여, 상기 촬영 장치로부터 출력한 화상 정보를 근거로 상기 측정 대상물의 치수를 측정하는 미소 치수 측정 장치에 있어서,

   사전에 상기 기록된 측정 조건에 따라 상기 측정 대상물을 촬영하여 얻어진 견본 화상 정보를 상기 기록 장치에 기록하고,

   상기 기록된 측정 조건에 근거하여 상기 측정 대상물을 측정할 때에 상기 기록된 견본 화상 정보의 표시를 실행하는 것을 특징으로 하는

   미소 치수 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기록된 측정 조건에 근거하여 상기 측정 장치의 각종 설정이 실행되고, 상기 각종 설정 중 적어도 어느 하나의 설정 내용을 추가로 변경 설정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는

   미소 치수 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 견본 화상 정보와 상기 측정 조건을 동시에 상기 기록 장치에 기록하는 것을 특징으로 하는

   미소 치수 측정 장치.