KR20080065329A - 초점 위치 결정 방법 - Google Patents

Abstract

초점 위치 결정 방법으로, 샘플을 스테이지 상에 로딩한다. 상기 로딩된 샘플의 상부면에서 검사용 빔을 포커싱하기 위한 위치를 나타내는 위치 좌표들을 설정한다. 상기 위치 좌표들의 포커싱 순번을 설정한다. 상기 포커싱 순번에 해당되는 위치 좌표와 상기 빔을 수직 방향으로 대향하도록 상기 스테이지를 이동시킨다. 상기 빔을 상기 위치 좌표에 포커싱한다. 이로써, 상기 샘플이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

초점 위치 결정 방법{Method of determining focal position}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 위치 결정 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

본 발명은 초점 위치 결정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초점 위치 조정용 샘플을 이용하는 초점 위치 결정 방법에 관한 것이다.

반도체 장치는 실리콘과 같은 반도체 물질로 이루어지는 웨이퍼 표면에 증착, 사진, 식각, 세정, 검사 등과 같은 단위 공정을 반복적으로 수행함으로써 제조된다. 최근에는 반도체 장치들이 고집적화 뿐 아니라, 고성능을 가질 것이 요구되고 있다. 이를 위해서, 미세한 회로 선폭을 가지면서도 충분한 성능을 갖고 우수한 제조 수율을 유지할 수 있도록 하는 상기 각각의 반도체 단위 공정 기술들이 개발되어야 한다.

일반적으로, 반도체 소자는 상기 반도체 소자로 제조할 수 있는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성시킨 후, 상기 소정의 막을 패턴으로 형성시킴으로서 제조될 수 있다. 상기 패턴은 반도체 소자의 특성에 따라 다양하게 설정된 패턴으로 형성시킬 수 있다.

특히, 반도체 소자의 제조 공정에서는 상기 웨이퍼의 패턴이 설정된 패턴으로 정확하게 형성되었는지를 파악하기 위하여 전기적 특성의 검사 또는 패턴의 선폭 등을 측정하는 검사 공정이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.

상기 웨이퍼의 미세 패턴의 선폭을 검사하는 방법으로는 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, 이하 SEM이라 한다.)을 이용하는 검사 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, 상기 SEM을 이용하여 기판의 미세 패턴의 선폭을 측정할 경우, 정확한 초점 위치를 결정해주는 사전 작업이 필수적이다.

하지만, 상기 초점 위치 결정 작업시, 측정하고자 하는 웨이퍼 상에 직접적으로 또는 반복적으로 빔을 주사해야 하므로, 상기 웨이퍼는 심한 손상을 받는다. 이로 인해, 후속에서 측정하고자 하는 웨이퍼의 미세 패턴의 선폭 측정이 부정확하게 수행되므로 검사 공정이 불량해진다. 따라서, 상기 초점 위치 결정 작업시, 상기 웨이퍼를 대신해서 초점 위치를 결정해주는 초점 위치 조정용 샘플을 이용하고 있다.

상기 초점 위치 조정용 샘플을 이용하여 초점 위치를 결정하는 방법에 대하여 간단하게 설명한다. 우선, 상기 초점 위치 조정용 샘플을 스테이지 상에 로딩한 후, 상기 샘플 상에서 최초로 초점을 맞추기 위한 부위를 설정한다. 그리고, 상기 스테이지를 이동시킴으로써, 상기 설정된 부위웨서 초점 위치를 결정한다, 이후, 계속하여 초점 위치를 결정할 때는 상기 최초로 설정된 부위로부터 랜덤(random)하게 이동한 다음, 이동한 위치에서 상기 샘플의 초점 위치를 결정하는 과정을 반복 한다.

하지만, 상기와 같이 최초로 설정된 위치에서 랜덤하게 이동하면서 포커싱이 이루어지므로, 상기 샘플의 특정 위치 범위 내에서 반복적으로 포커싱이 수행되는 문제점이 발생한다. 이로 인해, 상기 샘플이 손상될 뿐 아니라, 손상된 샘플 상에 포커싱이 반복적으로 이루어지므로 정확한 초점 위치를 결정하기가 어렵다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초점 위치 조정용 샘플의 손상을 방지하여, 상기 샘플의 사용 시간을 연장시킬 수 있고, 정확하게 초점 위치를 조정할 수 있는 초점 위치 결정 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 위치 결정 방법으로, 먼저 샘플을 스테이지 상에 로딩한다. 상기 로딩된 샘플의 상부면에서 검사용 빔을 포커싱하기 위한 위치를 나타내는 위치 좌표들을 설정한다. 상기 위치 좌표들의 포커싱 순번을 설정한다. 상기 포커싱 순번에 해당되는 위치 좌표와 상기 빔을 수직 방향으로 대향하도록 상기 스테이지를 이동시킨다. 다음에, 상기 빔을 상기 위치 좌표에 포커싱한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 샘플은 다수개의 칩들을 포함하고, 상기 칩에는 패턴이 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 빔을 상기 위치 좌표에 포커싱하는 단계는, 상기 위치 좌표의 표면으로 상기 빔을 조사하고, 상기 표면으로부터 반사되어 나오는 빔을 수광하고, 상기 수광된 빔량에 따라 상기 스테이지의 위치를 얼라인할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 포커싱 순번에 해당되는 위치 좌표와 상기 빔을 수직 방향으로 대향하도록 상기 스테이지를 이동시키는 단계 및 상기 빔을 상기 위치 좌표에 포커싱하는 단계를 반복하여 수행할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 샘플 상에 위치 좌표들을 설정하고, 상기 설정된 위치 좌표들에 포커싱 순번을 설정함으로써, 상기 포커싱 순번에 따라 상기 샘플의 위치 좌표에 포커싱할 수 있다. 이로 인해, 샘플 상의 특정한 위치 좌표에 반복적으로 포커싱되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 샘플의 손상을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 초점 위치 결정 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 위치 결정 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

도 1을 참조하면, 초점 위치 조정용 샘플을 스테이지 상에 로딩한다.(S110) 상기 샘플은 다수개의 칩들을 포함하고, 상기 칩에는 패턴이 형성될 수 있다.

상기 샘플은 반도체 장치의 제조 공정이 수행되고 있는 중의 기판에 형성되 어 있는 패턴과 상기 기판을 측정 또는 검사하기 위한 빔간의 초점 위치를 결정하기 위하여 제공된다.

즉, 상기 검사를 위한 빔을 상기 기판에 직접 조사하여 포커싱하는 경우에 상기 빔에 의해 기판이 손상될 수 있으므로, 상기 샘플은 측정하고자 하는 기판의 초점 위치를 결정해주기 위하여 제공된다. 여기서, 상기 검사를 위한 빔은 주사 전자 현미경에 포함되는 일렉트론 빔을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 상기 샘플은 후속에서 측정하고자 하는 기판의 초점 위치를 결정해주는 역할을 한다. 따라서, 정확한 초점 위치를 제공하기 위하여, 상기 샘플의 칩에 형성된 패턴은 상기 기판 상에 형성된 패턴과 동일한 패턴으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 샘플이 로딩되어 있는 스테이지의 일 측에는 실질적으로 검사 또는 측정하고자 하는 기판이 로딩되어 있을 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 로딩된 샘플의 상부면에서 검사용 빔을 포커싱하기 위한 위치를 나타내는 위치 좌표들을 설정한다.(S120)

즉, 상기 샘플의 상부면 전체에서 포커싱을 수행하는 것이 아니라, 설정된 위치 좌표에서만 초점의 위치 결정이 이루어지기 위하여 포커싱된다.

상기 위치 좌표들은 상기 샘플에 포함되어 있는 칩들마다 개별적으로 설정되며, 상기 칩에 형성된 패턴 상에 일정한 간격으로 설정될 수 있다. 상기 위치 좌표간의 간격은 샘플의 크기, 칩에 형성된 패턴들의 모양 및 패턴들의 조밀도 등에 의해 다양하게 변화시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 위치 좌표간의 간격이 좁을 경우, 상기 샘플 상에는 포커싱될 수 있는 위치 좌표들의 수가 상대적으로 많아지므로, 샘플의 수명이 연장될 수 있다. 하지만, 좁은 간격을 두고 계속하여 포커싱이 수행되므로 위치 좌표들이 빔에 의해 손상을 입을 수 있다. 이로 인해, 상기 손상된 위치 좌표에서 포커싱하는 경우, 정확한 초점 위치를 결정하기가 어렵다.

또는, 상기 위치 좌표간의 간격이 넓을 경우, 포커싱될 위치 좌표에 인접한 위치 좌표들이 빔에 의해 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 하지만, 포커싱될 수 있는 위치 좌표들의 수가 상대적으로 적어지므로, 샘플의 수명이 감소하게 된다. 이로 인해, 샘플의 교체 시기가 짧아지므로, 경제적 손실이 발생하게 된다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 위치 좌표들의 포커싱 순번을 설정한다.(S130)

상기 포커싱 순번은 상기 위치 좌표간의 인접한 순서에 따라 규칙적으로 설정되거나, 랜덤하게 설정될 수도 있다. 단, 상기 포커싱 순번은 상기 샘플 상에 설정된 위치 좌표들을 모두 이용할 수 있도록 하기 위하여, 하나의 위치 좌표에 중복하여 포커싱이 이루어지지 않도록 설정되어야 한다.

결국, 상기 샘플 상에 위치 좌표들을 설정하고, 상기 설정된 위치 좌표들마다 개별적으로 포커싱 순번을 설정함으로써, 상기 포커싱 순번에 해당되는 위치 좌표에 포커싱할 수 있다.

일반적으로, 초점 위치 조정용 샘플 상에 설정된 위치 좌표들은 특정 위치 좌표들에 반복적으로 포커싱되지 않도록 하기 위하여 좌표 이동 시스템에 따라 위치 좌표가 이동하게 된다. 하지만, 기존의 좌표 이동 시스템은 최초로 설정된 좌표 에서 고정된 범위 내에서 랜덤하게 위치 좌표를 이동시키므로, 특정 패턴의 위치 좌표들에만 반복적으로 포커싱되는 문제점이 발생한다. 이로 인해, 상기 특정 패턴의 영역이 파괴 또는 붕괴 등의 손상을 입게 되므로, 정확한 초점 위치를 결정하기가 어렵다.

또한, 상기 샘플에 포함되어 있는 다수개의 칩들은 균일하게 사용되지 않고, 특정 칩의 위치 좌표들만 반복적으로 포커싱이 된다. 따라서, 상기 다수개의 칩들 중 어느 하나의 칩의 수명이 다하여 다른 칩의 위치 좌표들을 사용해야 할 경우, 작업자가 직접 다른 칩으로 위치 좌표를 옮겨야 하기 때문에, 인력 및 시간이 손실된다.

하지만, 본 발명의 방법에 따르면, 상기 샘플의 특정 위치 좌표들에 반복적으로 포커싱되는 문제점을 해결할 수 있으므로, 상기 샘플이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 패턴이 손상되지 않은 위치 좌표에서 포커싱이 이루어지기 때문에, 정확한 초점 위치를 결정할 수 있다.

또한, 상기 샘플에 포함되어 있는 다수개의 칩들은 상기 포커싱 순번에 따라, 순차적으로 이동되므로 칩들을 교환하기 위한 별도의 인력 및 시간 손실을 줄일 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 포커싱 순번에 해당되는 위치 좌표와 상기 빔을 수직 방향으로 대향하도록 상기 스테이지를 이동시킨다.(S140) 여기서, 상기 스테이지는 좌우로 이동될 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 빔을 상기 위치 좌표에 포커싱한다.(S150)

상기 포커싱 단계를 구체적으로 설명하면, 상기 위치 좌표의 표면으로 상기 빔을 조사하고, 상기 표면으로부터 반사되어 나오는 빔을 수광한다. 다음에, 상기 수광된 빔량에 따라 상기 스테이지를 수직 이동시킴으로써, 초점 위치를 결정한다.

상기와 같은 방법으로 초점 위치를 결정하게 되면, 상기 스테이지 상에 로딩되어 있는 검사 대상 기판과 상기 빔의 초점 위치도 정확하게 결정된다. 그러므로, 상기 빔을 이용하여 상기 스테이지 상에 로딩된 기판의 미세 패턴의 선폭을 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

이후, 상기 스테이지 상에 검사 대상 기판이 새롭게 로딩될 때 마다, 초점 위치를 결정하는 과정을 반복하여 수행하여야 한다. 즉, 상기 로딩된 기판의 각각의 미세 패턴을 측정하는 공정마다, 상기 S140 및 S150 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

이와 같이, 상기 초점 위치를 결정할 때마다, 상기 샘플에서 포커싱되는 위치 좌표가 중복되지 않도록 변경됨으로써, 상기 샘플이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 상기 샘플의 수명을 연장시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 초점 위치 조정용 샘플 상에 위치 좌표를 설정하고, 상기 설정된 좌표에 포커싱 순번을 설정함으로써, 상기 포커싱 순번에 따라 상기 샘플을 포커싱할 수 있다.

따라서, 상기 샘플의 특정 위치 좌표들에 반복적으로 포커싱되는 문제점을 해결할 수 있으므로, 상기 샘플이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 상기 샘플의 수명을 연장시킬 수 있다.

또한, 상기 샘플에 포함되어 있는 다수개의 칩들을 교환하기 위한 별도의 인력 및 시간 손실을 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. i) 샘플을 스테이지 상에 로딩하는 단계;

   ii) 상기 로딩된 샘플의 상부면에서 검사용 빔을 포커싱하기 위한 위치를 나타내는 위치 좌표들을 설정하는 단계;

   iii) 상기 위치 좌표들의 포커싱 순번을 설정하는 단계;

   iv) 상기 포커싱 순번에 해당되는 위치 좌표와 상기 빔을 수직 방향으로 대향하도록 상기 스테이지를 이동시키는 단계; 및

   v) 상기 빔을 상기 위치 좌표에 포커싱하는 단계를 포함하는 초점 위치 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 샘플은 다수개의 칩들을 포함하고, 상기 칩에 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초점 위치 결정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 v)단계는,

   상기 위치 좌표의 표면으로 상기 빔을 조사하는 단계;

   상기 표면으로부터 반사되어 나오는 빔을 수광하는 단계; 및

   상기 수광된 빔량에 따라 상기 스테이지의 위치를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초점 위치 결정 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 iv) 및 v) 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 초점 위치 결정 방법.

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