KR20050063325A - 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법에 관한 것으로, 다양한 경우의 수를 감안하여, 마스크 구조에서에의 산란전자에 의한 임계 영역 측정 파형의 변화를 실험하는 단계와, 상기 실험의 결과인 예상 파형들을 데이터베이스로 저장하는 단계와, 실제 시료인 마스크의 임계 영역을 주사전자현미경을 이용하여 측정하여, 임계 영역 파형을 검출하는 단계와, 상기 임계 영역 파형의 에지를 분리하여, 그 에지와 가장 유사한 형상을 가지는 예상 파형을 데이터베이스로부터 검색하는 단계와, 상기 임계 영역 파형을 검색된 예상 파형으로 대체하는 단계로 이루어진다. 이와 같이 구성된 본 발명은 다양한 경우의 수를 고려하여, 산란 전자에 의한 임계 영역 측정 파형의 왜곡을 모의실험하고 그 결과들을 저장하여, 실제 측정된 임계 영역 측정 파형과 가장 유사한 실험 결과 파형을 찾아, 임계 영역 파형을 그 실험의 결과 파형으로 대체함으로써, 마스크의 차광막 패턴이 보다 미세화 되는 경우에도 정확한 임계 영역을 검출할 수 있는 효과가 있다.

Description

주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법{critical dimension measurement method for mask using scanning electron microscope}

본 발명은 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법에 관한 것으로, 특히 전자 산란에 의한 왜곡을 보정하여 정확한 임계 영역을 측정할 수 있는 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에 사용되는 마스크를 제작한 후, 그 마스크의 품질을 측정하기 위하여 주사전자현미경을 이용하여 마스크의 임계 영역을 측정하고 있다.

마스크는 부도체인 석영 등의 투광 기판과 그 투광 기판의 상부에 위치하는 도체인 금속 차광막을 포함하여 구성된다.

반도체 소자의 집적도가 심화될수록 상기 차광막의 패턴은 크기가 작아지며, 이에 따라 부도체인 투광 기판의 대전과 산란에 의하여 임계 영역을 측정하기가 용이하지 않으며, 이와 같은 종래 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역을 측정하는 장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이 시료(1)에 초점이 조절된 전자빔을 조사하고, 전자검출기(2)를 통해 이차전자를 검출하여, 그 이차전자와 주사속도를 동기화하여 도 2에 도시한 검출파형을 얻어낸다.

상기 주사방향은 전자빔의 이동방향이며, 입사되는 전자는 시료(1)에 수직인 방향으로 주사된다.

즉, 시료(1)에 대해 수직으로 조사하는 전자빔을 일정한 방향으로 이동시켜, 그 조사속도에 대한 이차전자의 검출속도의 변화를 시료(1)의 표면 상태로 인식하게 된다.

그러나, 상기 시료(1)인 마스크는 전자빔의 조사에 의해 이차전자를 발생시킴과 아울러 산란전자를 발생시켜, 도 2에 도시한 파형에서는 정확한 임계 영역을 얻을 수 없게 된다.

이와 같은 산란전자의 영향은 보다 마스크의 차광막 패턴이 미세화 될수록 심화되며, 이에 따라 반도체 장치의 집적도가 심화될수록 종래의 방법으로는 제조된 마스크를 평가할 수 없는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 마스크의 차광막 패턴의 미세화가 심화되는 경우에도 정확한 임계 영역을 검출할 수 있는 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다양한 경우의 수를 감안하여, 마스크 구조에서에의 산란전자에 의한 임계 영역 측정 파형의 변화를 실험하는 단계와, 상기 실험의 결과인 예상 파형들을 데이터베이스로 저장하는 단계와, 실제 시료인 마스크의 임계 영역을 주사전자현미경을 이용하여 측정하여, 임계 영역 파형을 검출하는 단계와, 상기 임계 영역 파형의 에지를 분리하여, 그 에지와 가장 유사한 형상을 가지는 예상 파형을 데이터베이스로부터 검색하는 단계와, 상기 임계 영역 파형을 검색된 예상 파형으로 대체하는 단계로 구성함에 그 특징이 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법의 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 알려진 구조에 대하여 전자의 산란 현상을 모의실험하는 단계(S31)와; 상기의 실험 결과에 따라 다양한 구조에 대한 예상 파형의 데이터베이스를 작성하는 단계(S32)와; 주사전자현미경을 이용하여 시료의 임계 영역의 파형을 검출하는 단계(S33)와; 상기 검출된 임계 영역 파형의 에지를 검출하는 단계(S34)와; 상기 검출된 에지를 상기 데이터베이스에서 찾아 가장 일치되는 구조를 검색하는 단계(S35)와; 가장 일치되는 데이터베이스에 저장된 파형을 실제 검출파형으로 대체하는 단계(S36)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

먼저, S31단계에서 모의실험을 통해 예상 파형을 얻는다.

전자가 물질과 충돌하여 산란하는 현상은 물리적으로 규정되어 있으며, 이러한 산란현상은 몬테 카를로(Monte Carlo) 방법을 사용하여 모의실험할 수 있다.

이와 같은 모의실험 방법은 알려진 구조에 대한 산란 현상을 실험할 수 있는 것으로, 이차전자 검출기의 구조, 시료와의 거리, 입사전자의 전압, 전자빔의 크기 등의 전자주사현미경의 기계적 구조의 정보를 알면 실제와 유사한 예상 파형을 얻을 수 있다.

또한, 반도체 제조에 이용되는 마스크는 상기 설명한 바와 같이 투광기판의 상부에 크롬 또는 몰리브덴 차광막 패턴이 위치하는 것으로, 그 두께와 측면의 경사도가 크게 변화되지 않는 점을 감안하여 충분한 경우의 수에 대한 여러 구조의 마스크를 모의실험하여 다수의 예상 파형을 얻을 수 있다.

또한, 상기 모의실험은 상기 투광기판의 대전(charging) 상태를 고려하여 실험한다.

그 다음, S32단계에서는 상기 다수의 예상 파형을 데이터베이스화하여 저장한다.

이때의 데이터베이스는 실제 검출된 파형과 저장된 모의 파형의 유사도에 따라 검색할 수 있도록 한다.

그 다음, S33단계에서는 주사전자선현미경을 이용하여 실제 마스크의 임계 영역을 측정하여, 그 임계 영역의 파형을 검출한다.

상기 검출한 임계 영역 파형은 산란 전자에 의하여 왜곡되는 부분이 있다.

그 다음, S34단계에서는 상기 검출된 임계 영역 파형에서 에지 부분을 검출한다.

그 다음, S35단계에서는 그 검출한 에지 부분과 가장 유사한 에지를 가지는 예상 파형을 상기 구축한 데이터베이스에서 검색한다.

그 다음, S36단계에서는 검색된 예상 파형을 적용하여 제작된 마스크의 임계 영역에 대한 파형을 획득할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명은 다양한 경우의 수를 고려하여, 산란 전자에 의한 임계 영역 측정 파형의 왜곡을 모의실험하고 그 결과들을 저장하여, 실제 측정된 임계 영역 측정 파형과 가장 유사한 실험 결과 파형을 찾아, 임계 영역 파형을 그 실험의 결과 파형으로 대체함으로써, 마스크의 차광막 패턴이 보다 미세화 되는 경우에도 정확한 임계 영역을 검출할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정원리를 설명한 모식도.

도 2는 종래 주사전자현미경을 이용하여 측정한 마스크 임계 영역의 파형도.

도 3은 본 발명에 따르는 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법의 흐름도.

Claims (2)

1. 다양한 경우의 수를 감안하여, 마스크 구조에서에의 산란전자에 의한 임계 영역 측정 파형의 변화를 실험하는 단계와,

   상기 실험의 결과인 예상 파형들을 데이터베이스로 저장하는 단계와,

   실제 시료인 마스크의 임계 영역을 주사전자현미경을 이용하여 측정하여, 임계 영역 파형을 검출하는 단계와,

   상기 임계 영역 파형의 에지를 분리하여, 그 에지와 가장 유사한 형상을 가지는 예상 파형을 데이터베이스로부터 검색하는 단계와,

   상기 임계 영역 파형을 검색된 예상 파형으로 대체하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 임계 영역 변화를 실험하는 단계는 Monte Carlo법을 이용함과 아울러 마스크의 투광 기판의 대전 상태를 고려하여 실험하는 것을 특징으로 하는 주사전자현미경을 이용한 마스크의 임계 영역 측정방법.