KR20080065330A - 샘플의 교체시기 검출 방법 - Google Patents

Abstract

샘플의 교체시기 검출 방법으로, 샘플 이미지를 획득한다. 기 설정된 기준 이미지와 상기 샘플 이미지를 오버랩한다. 상기 기준 이미지 및 샘플 이미지 상의 패턴들의 차이를 비교하여 상기 기준 이미지 및 샘플 이미지의 유사도를 산출한다. 상기 산출된 유사도가 기 설정된 기준도 미만일 경우, 상기 샘플을 교체한다. 이로 인해, 상기 샘플의 손상 정도를 판단함으로써, 상기 샘플의 교체시기를 정확하게 검출할 수 있다.

Description

샘플의 교체시기 검출 방법{Method of detecting replacement time of sample}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 샘플의 교체시기 검출 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

본 발명은 샘플의 교체시기 검출 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초점 위치 조정용 샘플의 교체 여부를 판단하는 샘플의 교체시기 검출 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.

상기 초점 위치 결정 작업 시, 측정하고자 하는 웨이퍼 상에 직접적으로 또는 반복적으로 빔을 주사해야하므로, 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 작업 시, 상기 웨이퍼를 대신해서 초점 위치를 결정해주는 초점 위치 조정용 샘플을 이용하고 있다. 상기 샘플은 포커싱 공정이 반복적으로 수행됨에 따라, 일렉트론빔에 의해 손상을 받게 된다. 이로 인해, 현 작업장에서는 작업자들이 실시간으로 상기 샘플의 손상 여부를 확인함으로써, 상기 샘플을 교체하고 있다.

하지만, 상기 샘플의 교체시기가 정확하게 이루어지지 않을 경우, 손상된 샘 플을 이용하여 초점 위치를 결정하게 되므로, 정확한 초점 위치를 결정하기가 어렵다. 이로 인해, 상기 빔을 이용하여 후속에서 기판의 미세 패턴의 선폭을 검사하는 경우, 정상적인 검사가 이루어지지 않는 등의 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 초점 위치 조정용 샘플의 손상 정도를 판단함으로써, 상기 샘플의 교체시기를 정확하게 검출하는 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플의 교체시기 검출 방법으로, 먼저 샘플 이미지를 획득한다. 기 설정된 기준 이미지와 상기 샘플 이미지를 오버랩한다. 상기 기준 이미지 및 샘플 이미지 상의 패턴들의 차이를 비교하여 상기 기준 이미지 및 샘플 이미지의 유사도(similarity value)를 산출한다. 다음에, 상기 산출된 유사도가 기 설정된 기준도 미만일 경우, 상기 샘플을 교체한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 샘플은 측정하고자 하는 기판의 초점 위치를 결정해주는 샘플로서, 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 샘플 이미지 및 기준 이미지는 주사 전자 현미경을 이용하여 획득할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 초점 위치 조정용 샘플의 이미지와 기 설정된 기준 이미지 상의 패턴들을 비교함으로써, 상기 샘플의 손상 정도를 판단할 수 있다. 이로써, 상기 샘플의 교체시기를 정확하게 검출할 수 있을 뿐 아니라, 작업자들이 실시간으로 샘플의 교체시기를 확인하기 위해 소비하는 시간을 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 샘플의 교체시기 검출 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 샘플의 교체시기 검출 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

도 1을 참조하면, 초점 위치 조정용 샘플의 이미지를 획득한다.(S110)

상기 샘플의 이미지는 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy; SEM)을 이용함으로써, 획득할 수 있다.

상기 샘플은 반도체 장치의 제조 공정이 수행되고 있는 중의 기판에 형성되어 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 위한 샘플로서 제공된다. 여기서, 상기 검사를 위한 빔은 주사 전자 현미경에 포함되는 일렉트론 빔을 포함할 수 있다.

상기 샘플은 다수개의 칩들을 포함하고, 상기 칩에는 패턴들이 형성되어 있다. 상기 샘플의 칩에 형성된 패턴은 상기 기판 상에 형성된 패턴과 동일한 패턴으로 이루어질 수 있다.

상기 도 1을 참조하면, 기 설정된 기준 이미지와 상기 샘플 이미지를 오버랩한다.(S120)

상기 기준 이미지는 포커싱이 이루어지기 전에 패턴에 손상이 없는 샘플을 주사 전자 현미경을 이용함으로써, 획득할 수 있다. 즉, 상기 기준 이미지를 기준으로 하여 후속에서 샘플 이미지의 손상 정도를 판단할 수 있다.

상기 오버랩 단계에서, 상기 샘플 이미지의 손상 여부를 시각적으로 확인할 수 있다. 예를 들어, 상기 샘플이 포커싱 공정에 상대적으로 많이 제공될수록, 상기 샘플 이미지의 패턴의 형상은 일그러지고, 결국에는 패턴이 붕괴 또는 파괴되는 현상이 나타난다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 기준 이미지 및 샘플 이미지의 유사도(similarity value)를 산출한다.(S130)

상기 유사도는 상기 기준 이미지의 패턴 형상을 기준으로 상기 샘플 이미지의 패턴 형상의 손상 정도의 차이를 비교함으로써, 수치적으로 산출할 수 있다. 상기 유사도는 약 0 내지 100%의 유사도 범위를 가질 수 있으며, 상기 범위는 다단계로 나뉠 수 있다. 상기 범위의 수치는 한정되는 것이 아니라, 단지 유사도의 범위를 상대적으로 비교하기 위하여 제공된 것이다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 샘플은 포커싱 공정에 반복적으로 사용될수 록, 주사 전자 현미경의 일렉트론 빔에 의해 반복적으로 손상을 입게 된다. 따라서, 상기 기준 이미지의 패턴 형상을 기준으로 상기 샘플 이미지의 패턴 형상을 비교해보면, 상기 샘플의 손상 정도가 커질수록, 패턴의 붕괴 또는 파괴 정도가 커진다. 즉, 상기 샘플 이미지의 손상 정도가 커질수록, 상기 유사도는 낮아지게 된다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 산출된 유사도가 기 설정된 기준도 미만일 경우, 상기 샘플을 교체한다.(S130)

상기 기준도는 후속에서 측정되는 기판의 패턴의 선폭 등에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판의 패턴의 선폭이 미세할수록, 패턴 측정 검사는 정확하게 수행되어야 하므로, 기준도의 수치가 상대적으로 높아질 수 있다.

상기 샘플의 교체시기를 판단하는 단계를 구체적으로 설명한다. 예를 들어, 상기 유사도의 수치가 기 설정된 기준도 수치 이상일 경우에는, 상기 샘플을 이용하여 초점 위치를 결정한 후, 후속에서 기판 상의 미세 패턴의 선폭을 측정하여도, 정확한 초점 위치를 제공할 수 있다. 따라서, 후속에서 기판의 선폭을 측정하는 검사 공정은 정확하게 수행될 수 있다.

반면, 상기 유사도의 수치가 기 설정된 기준도 수치 미만일 경우에는, 상기 샘플 상의 패턴의 손상 정도가 심하다. 따라서, 상기 샘플을 이용하여 초점 위치를 결정한 후, 후속에서 기판 상의 미세 패턴의 선폭을 측정하면, 부정확한 초점 위치를 제공할 수 있다. 따라서, 정확한 초점 위치에서 패턴의 선폭을 측정하기가 어려우므로, 후속에서 기판의 선폭을 측정하는 검사 공정은 불량하게 수행될 수 있다.

일 예로서, 상기 샘플의 교체시기는 알람(alarm) 장치 또는 표시 장치 등을 통해서, 작업자가 인지할 수 있다.

일반적으로, 초점 위치 조정용 샘플의 교체시기는 작업자가 실시간으로 상기 샘플의 이미지의 손상 여부를 확인한 후, 교체작업이 수행되므로 별도의 인력 및 시간이 손실된다. 또한, 상기 샘플의 교체시기가 정확하게 이루어지질 않을 경우, 상기 샘플의 패턴이 과도한 손상을 입게 된다. 따라서, 상기 손상된 샘플 상에 포커싱 공정이 다시 수행될 경우에는 정확한 초점 위치를 결정하기가 어렵다.

하지만, 전술한 바와 같이, 상기 샘플의 손상 정도를 판단함으로써, 상기 샘플의 교체시기를 검출할 수 있으므로, 별도의 인력 및 시간이 손실되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 후속에서 기판 상의 미세 패턴의 선폭을 측정하는 검사 공정은 더욱 정확하게 수행될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 초점 위치 조정용 샘플의 이미지와 기 설정된 기준 이미지를 비교함으로써, 상기 샘플의 손상 정도를 판단하여 상기 샘플의 교체시기를 검출할 수 있다. 이로 인해, 작업자들이 실시간으로 샘플의 교체시기를 판단하기 위한 시간 손실을 줄일 수 있다.

또한, 후속에서 기판 상의 미세 패턴의 선폭을 측정할 경우, 정확한 초점 위치를 제공할 수 있으므로, 정상적인 검사가 이루어질 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 다양하 게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 샘플 이미지를 획득하는 단계;

   기 설정된 기준 이미지와 상기 샘플 이미지를 오버랩하는 단계;

   상기 기준 이미지 및 샘플 이미지 상의 패턴들의 차이를 비교하여 상기 기준 이미지 및 샘플 이미지의 유사도(similarity value)를 산출하는 단계; 및

   상기 산출된 유사도가 기 설정된 기준도 미만일 경우, 상기 샘플을 교체하는 단계를 포함하는 샘플의 교체시기 검출 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 샘플은 측정하고자 하는 기판의 초점 위치를 결정해주는 것을 특징으로 하는 샘플의 교체시기 검출 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 샘플 이미지 및 기준 이미지는 주사 전자 현미경을 이용하여 획득하는 것을 특징으로 하는 샘플의 교체시기 검출 방법.

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