KR20070068865A - Ｃｄ-ｓｅｍ장비의 매칭방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CD-SEM 장비의 매칭방법에 관한 것으로서, CD-SEM 장비들중에 어느 하나를 기준장비로 선택하는 기준장비선택단계와, 기준장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득하는 이미지로부터 선폭을 측정하는 기준장비측정단계와, CD-SEM 장비들중에 기준장비를 제외한 기타장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득하는 이미지로부터 선폭을 측정하는 기타장비측정단계와, 기준장비와 기타장비 각각이 측정한 선폭의 측정값을 비교하여 기타장비의 선폭 측정값이 기준장비의 선폭 측정값과 일치하기 위한 보정상수를 산출하는 보정상수산출단계와, 기타장비가 선폭을 측정시 보정상수를 대입하여 선폭의 측정값을 얻도록 하는 보정단계를 포함한다. 따라서, 본 발명은 CD-SEM 장비들간에 선폭에 대한 측정값이 작업자의 숙련도나 기타 변수에 무관하게 정확하게 매칭되도록 하고, 이러한 매칭작업이 간편하게 이루어지도록 함으로써 장비 가능률을 향상시키며, 스탠다드 웨이퍼에 대한 의존도를 축소시켜서 스탠다드 웨이퍼의 변형에 대한 영향을 최소화하고, CD-SEM 장비의 재매칭을 용이하고도 정확하게 하는 효과를 가지고 있다.

CD-SEM 장비, 선폭, 스탠다드 웨이퍼, 매칭

Description

ＣＤ-ＳＥＭ장비의 매칭방법{MATCHING METHOD FOR CRITICAL DIMENSION-SCANNING ELECTRON MICROSCOPE SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 CD-SEM 장비의 매칭방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 CD-SEM 장비의 매칭방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 CD-SEM 장비들간에 선폭에 대한 측정값이 작업자의 숙련도나 기타 변수에 무관하게 정확하게 매칭되도록 하고, 이러한 매칭작업이 간편하게 이루어지도록 하는 CD-SEM 장비의 매칭방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하기 위한 공정에 사용되는 CE-SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope) 장비는 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득한 이미지로부터 선폭을 측정하는 방법이다.

이러한 CD-SEM 장비는 반도체 소자의 제조 공정에서 여러 대가 사용되고 있으며, 제조사와 모델을 달리하는 장비들은 물론이고 제조사와 모델이 동일한 장비들간에도 동일 선폭에 대해서 동일한 측정값을 얻기 위해서는 매칭(matching)이 필요하다.

종래의 CD-SEM 장비들간에 동일 선폭에 대한 동일한 측정값을 얻기 위하여 실시되는 매칭방법은 스탠다드 웨이퍼(standard wafer)를 사용하여 CD-SEM 장비마다 스탠다드 웨이퍼상의 선폭을 측정하여 그 측정값이 스탠다드 웨이퍼의 선폭 크기와 일치하도록 이미지의 해상도 등 여러 가지 셋팅값에 변동을 주게 된다.

그러므로, 종래의 CD-SEM 장비간의 매칭방법은 CD-SEM 장비마다 개별적으로 스탠다드 웨이퍼를 통해서 미리 알고 있는 크기의 선폭 측정값과 일치하도록 셋팅함으로써 CD-SEM 장비마다 작업자의 숙련도에 따라 변수가 생길 가능성이 많게 되어 매칭정도에 차이가 발생하며, 이로 인해 CD-SEM 장비들간의 선폭 측정값에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, CD-SEM 장비 각각에 대해서 매칭할 뿐만 아니라 잦은 사용으로 인해 스탠다드 웨이퍼에 대한 의존도가 높아져서 스탠다드 웨이퍼에 변형 발생시 CD-SEM 장비의 정확한 매칭을 어렵게 하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 CD-SEM 장비들간에 선폭에 대한 측정값이 작업자의 숙련도나 기타 변수에 무관하게 정확하게 매칭되도록 하고, 이러한 매칭작업이 간편하게 이루어지도록 함으로써 장비 가능률을 향상시키며, 스탠다드 웨이퍼에 대한 의존도를 축소시켜서 스탠다드 웨이퍼의 변형에 대한 영향을 최소화하고, CD-SEM 장비의 재매칭을 용이하고도 정확하게 하는 CD-SEM 장비의 매칭방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, CD-SEM 장비들간에 선폭의 측정 값이 일치하도록 매칭시키는 방법에 있어서, CD-SEM 장비들중에 어느 하나를 기준장비로 선택하는 기준장비선택단계와, 기준장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득하는 이미지로부터 선폭을 측정하는 기준장비측정단계와, CD-SEM 장비들중에 기준장비를 제외한 기타장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득하는 이미지로부터 선폭을 측정하는 기타장비측정단계와, 기준장비와 기타장비 각각이 측정한 선폭의 측정값을 비교하여 기타장비의 선폭 측정값이 기준장비의 선폭 측정값과 일치하기 위한 보정상수를 산출하는 보정상수산출단계와, 기타장비가 선폭을 측정시 보정상수를 대입하여 선폭의 측정값을 얻도록 하는 보정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 CD-SEM 장비의 매칭방법을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CD-SEM 장비의 매칭방법은 CD-SEM 장비들간에 선폭의 측정값이 일치하도록 매칭시키는 방법으로서, 기준장비를 선택하는 기준장비선택단계(S1)와, 기준장비로 스탠다드 웨이퍼의 선폭에 대한 이미지로부터 선폭을 측정하는 기준장비측정단계(S2)와, CD-SEM 장비들중 기준장비를 제외한 기타장비로 스탠다드 웨이퍼의 선폭에 대한 이미지로부터 선폭을 측정하는 기타장비측정단계(S3)와, 기준장비와 기타장비 각각이 측정한 선폭의 측정값을 비교하여 보정상수를 산출하는 보정상수산출단계(S4)와, 보정상수를 기타장비의 측정값에 대입하여 보정하는 보정단계(S5)를 포함한다.

기준장비선택단계(S1)는 여러 대의 CD-SEM 장비들중에서 어느 하나를 기준장비로 선택하게 되며, CD-SEM 장비들중에서 비교적 정확한 선폭을 측정하는 장비를 기준장비로 선택함이 바람직하다.

기준장비측정단계(S2)는 기준장비를 사용하여 기준이 되는 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 이미지를 획득하고, 획득한 이미지로부터 선폭을 측정하여 측정값을 얻는다.

기타장비측정단계(S3)는 CD-SEM 장비들중에 기준장비를 제외한 기타장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 이미지를 획득하고, 획득한 이미지로부터 선폭을 측정하여 측정값을 얻는다. 이 때, 기타장비는 기준장비와 매칭이 필요한 장비로서 여러 대일 수도 있다.

보정상수산출단계(S4)는 기준장비와 기타장비 각각이 측정한 선폭의 측정값을 서로 비교하여 기타장비의 선폭 측정값이 기준장비의 선폭 측정값과 일치하기 위한 보정상수를 산출한다. 이 때, 기타장비가 다수인 경우 기타장비 각각에 대한 보정상수를 얻게 된다.

보정단계(S5)는 보정상수를 기타장비의 측정값에 대입함으로써 기타장비의 선폭 측정값이 기준장비의 선폭 측정값과 일치하도록 기타장비의 측정값을 보정한다. 보정상수는 기타장비의 선폭 측정값에 곱하게 되거나 나누게 됨으로써 기타장비의 선폭 측정값이 기준장비의 선폭 측정값에 일치되도록 하는 값이며, 보정상수 가 기타장비에서 선폭을 측정하여 값을 산출하는 연산부에 셋팅될 수 있도록 연산부를 구성할 수 있다.

상기의 방법에 의해 기준장비와 기타장비간에 매칭을 완료하였다 하더라도 서로 다른 막질을 가지는 레이어의 선폭 또는 서로 크기를 달리하는 선폭마다 매칭정도에 차이를 가지게 된다. 따라서, 이러한 점을 보완하기 위하여 기준장비측정단계(S2), 기타장비측정단계(S3), 보정상수산출단계(S4) 각각은 실리콘(Silicon), 옥사이드(Oxide), 나이트라이드(Nitride), 메탈(Metal) 등의 서로 다른 막질을 가지는 레이어의 선폭마다 각각 실시하거나 서로 크기를 달리하는 선폭마다 각각 실시함으로써 막질 각각 또는 크기 각각에 대한 선폭의 보정상수를 각각 산출할 수 있으며, 기타장비는 측정하고자 하는 선폭의 막질 또는 크기에 해당하는 보정상수를 대입하여 보정하게 된다(S5).

한편, 기타장비의 셋팅 변동이나 그 밖의 부품 교체 등으로 인해 새로이 실시되는 매칭을 용이하고도 정확하게 하기 위하여 이미지저장단계(S6)와, 재측정단계(S7)와, 이차보정상수산출단계(S8)와, 재보정단계(S9)를 포함한다.

이미지저장단계(S6)는 기타장비측정단계(S3)에서 획득한 이미지를 기준이미지로 저장한다. 이 때, 기타장비가 다수인 경우 각각의 장비별로 저장하게 되며, 또한 기타장비마다 측정하고자 하는 선폭의 막질이나 크기별로 저장하게 된다.

재측정단계(S7)는 기타장비중에서 새로이 매칭이 필요한 장비를 사용하여 기타장비측정단계(S3)에서 사용하였던 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 이미지를 획득하며, 이 이미지로부터 선폭을 재측정하게 된다. 이 때, 기타장비측정단계(S3) 에서와 마찬가지로 선폭이 형성되는 레이어의 막질별 또는 선폭의 크기별로 이미지를 획득하여 각각의 선폭을 재측정할 수 있다.

이차보정상수산출단계(S8)는 새로이 매칭이 필요한 장비에 대하여 재측정단계(S7)에서 측정된 선폭의 재측정값과 이미지저장단계(S6)에서 저장된 이미지로부터 측정되는 선폭의 측정값을 서로 비교하는데, 이 때, 재측정단계(S7)에서 측정된 선폭의 재측정값과 이미지저장단계(S6)에서 저장된 이미지로부터 측정되는 선폭의 측정값을 비교시 동일한 선폭, 즉 동일한 스탠다드 웨이퍼의 선폭별로 비교하되, 선폭이 형성되는 레이어의 막질별 또는 선폭의 크기별로 비교하며, 이로 인해 동일한 선폭마다 새로이 매칭이 필요한 장비의 선폭 재측정값이 저장된 이미지의 선폭 측정값에 일치하기 위한 이차보정상수를 산출한다.

재보정단계(S9)는 기타장비가 선폭을 측정시 보정상수산출단계(S4)에서 산출된 보정상수와 함께 이차보정상수를 대입하도록 함으로써 기타장비가 기준장비와 동일한 측정값을 얻도록 보정한다. 이 때, 기타장비는 선폭을 측정시 해당하는 선폭이 형성되는 레이어의 막질마다 또는 선폭의 크기마다 해당하는 보정상수 및 이차보정상수를 대입하도록 설정함으로써 기준장비의 선폭 측정값과 일치하도록 재보정하게 된다.

이와 같은 CD-SEM 장비의 매칭방법의 작용은 다음과 같이 이루어진다.

CD-SEM 장비들간에 획득한 선폭에 대한 이미지와 이러한 이미지로부터 산출되는 선폭의 측정값을 통해 선택된 기준장비에 대해서 다른 기타장비들이 서로의 측정값을 일치시키도록 보정상수를 사용하여 매칭시킴으로써 종래에서 각각의 CD- SEM 장비를 스탠다드 웨이퍼의 선폭값에 일치하도록 어렵게 조절하는 것과 달리 작업자의 숙련도나 기타 변수에 무관하게 정확하게 매칭되도록 하며, 매칭작업이 간편하게 이루어지도록 하여 장비 가동률을 향상시킨다.

또한, 종래와 달리 스탠다드 웨이퍼에 대한 의존도를 축소시켜서 스탠다드 웨이퍼의 변형에 대한 영향을 최소화하고, 기타장비측정단계(S3)에서 획득한 기타장비의 선폭에 대한 이미지를 저장하여 기타장비의 유지보수나 부품 등의 교체에 따라 새로이 매칭할 때 저장된 이미지를 사용하여 이차보정상수를 산출함으로써 기타장비의 재매칭을 용이하고도 정확하게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 CD-SEM 장비의 매칭방법은 CD-SEM 장비들간에 선폭에 대한 측정값이 작업자의 숙련도나 기타 변수에 무관하게 정확하게 매칭되도록 하고, 이러한 매칭작업이 간편하게 이루어지도록 함으로써 장비 가능률을 향상시키며, 스탠다드 웨이퍼에 대한 의존도를 축소시켜서 스탠다드 웨이퍼의 변형에 대한 영향을 최소화하고, CD-SEM 장비의 재매칭을 용이하고도 정확하게 하는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 CD-SEM 장비의 매칭방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (4)

1. CD-SEM 장비들간에 선폭의 측정값이 일치하도록 매칭시키는 방법에 있어서,

   상기 CD-SEM 장비들중에 어느 하나를 기준장비로 선택하는 기준장비선택단계와,

   상기 기준장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득하는 이미지로부터 상기 선폭을 측정하는 기준장비측정단계와,

   상기 CD-SEM 장비들중에 상기 기준장비를 제외한 기타장비를 사용하여 상기 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 획득하는 이미지로부터 상기 선폭을 측정하는 기타장비측정단계와,

   상기 기준장비와 상기 기타장비 각각이 측정한 상기 선폭의 측정값을 비교하여 상기 기타장비의 선폭 측정값이 상기 기준장비의 선폭 측정값과 일치하기 위한 보정상수를 산출하는 보정상수산출단계와,

   상기 기타장비가 선폭을 측정시 상기 보정상수를 대입하여 선폭의 측정값을 얻도록 하는 보정단계

   를 포함하는 CD-SEM 장비의 매칭방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준장비측정단계, 상기 기타장비측정단계 및 상기 보정상수산출단계 각각은 서로 다른 막질을 가지는 레이어의 선폭마다 각각 실시하는 것

   을 특징으로 하는 CD-SEM 장비의 매칭방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준장비측정단계, 상기 기타장비측정단계 및 상기 보정상수산출단계 각각은 서로 크기를 달리하는 선폭마다 각각 실시하는 것

   을 특징으로 하는 CD-SEM 장비의 매칭방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기타장비측정단계에서 획득한 이미지를 기준이미지로 저장하는 이미지저장단계와,

   상기 기타장비중에서 새로이 매칭이 필요한 장비를 사용하여 스탠다드 웨이퍼의 선폭을 촬영하여 이미지를 획득하여 상기 선폭을 재측정하는 재측정단계와,

   상기 새로이 매칭이 필요한 장비에 대하여 상기 재측정단계에서 측정된 선폭의 재측정값과 상기 이미지저장단계에서 동일한 선폭에 대해 저장된 이미지로부터 측정되는 선폭의 측정값을 서로 비교하여 상기 새로이 매칭이 필요한 장비의 선폭 재측정값이 저장된 이미지의 선폭 측정값에 일치하기 위한 이차보정상수를 산출하는 이차보정상수산출단계와,

   상기 기타장비가 선폭을 측정시 상기 보정상수와 함께 상기 이차보정상수를 대입하여 선폭의 측정값을 얻도록 하는 재보정단계

   를 더 포함하는 CD-SEM 장비의 매칭방법.

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