KR20080072820A

KR20080072820A - 샘플 피치를 이용한 원자 현미경 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080072820A
Application number: KR1020087008572A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 에이. 크니버그; 로히트 제인; 제이슨 알. 오스본; 웨이 야오; 매튜스 티. 크로노우스키; 인고 슈미츠
Original assignee: 비코 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2008-08-07
Also published as: JP5823662B2; US20070075243A1; JP2009510456A; US7429732B2; WO2007041556A2; EP1949086A2; EP1949086A4; CN101300480A; CN101300480B; WO2007041556A3; KR101392044B1; EP1949086B1; SG141182A1

Abstract

바람직한 실시형태들은 5개 이하 라인들, 더욱 바람직하게 2개 라인들의 조사 스캔을 이용하여 샘플 측정들을 수행하여 샘플의 피쳐들의 필드 위치를 정밀하게 정하기 위해 원자 현미경(SPM)을 조작하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이는 조사 스캔이 횡단하는 방향과 수직인 방향에서 피쳐들의 피치와 일치하지 않는, 즉 스캔 방향(X)의 피쳐들의 피치와 일치하지 않는 조사 스캔의 인접 라인들 간의 스텝 거리를 선택함으로써 달성된다. 또한, 스캔의 종횡비는 샘플 처리량을 더욱 향상시키도록 변경될 수 있다.

원자 현미경, 샘플 피쳐, 조사 스캔, 데이터 스캔, 트렌치 캐패시터

Description

샘플 피치를 이용한 원자 현미경 방법 및 장치{SCANNING PROBE MICROSCOPY METHOD AND APPARATUS UTILIZING SAMPLE PITCH}

본 발명은 원자 현미경으로 샘플의 표면 피쳐를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서 보다 구체적으로는 측정 성능을 최적화하기 위해 샘플의 디바이스/피쳐의 필드의 피치(pitch)에 관한 정보를 이용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

여러 프로브-기반 장비들은 샘플의 하나 이상의 특징에 관한 정보를 획득하기 위해 캔틸레버-기반 프로브와 샘플간의 상호작용을 모니터링한다. 원자힘 현미경(AFM)과 같은 원자 현미경(SPM)은 샘플의 하나 이상의 특성들의 국부적인 측정을 위한 전형적으로 예리한 팁(tip)을 이용하는 디바이스이다. 보다 구체적으로 SPM은 전형적으로 샘플과 관련 프로브 어셈블리의 팁 간의 상호작용을 모니터링 함으로써 이러한 소규모 샘플 피쳐들의 표면을 특성화한다. 팁과 샘플간의 상대적인 스캐닝 이동을 제공함으로써 샘플의 특성 영역에 대한 표면 특성 데이터와 기타 샘플-의존 데이터가 획득될 수 있으며 샘플의 대응하는 맵이 생성될 수 있다.

원자힘 현미경은 매우 평이한 종류의 SPM이다. 전형적인 AFM 프로브는 자신의 기저부에서 지지부재에 고정된 매우 작은 캔틸레버를 포함하며 대향측 자유단에 부착된 예리한 프로브 팁을 갖는다. 프로브 팁은 조사될 샘플 표면 근처에 놓여지 거나 혹은 샘플 표면과 직접적인 또는 간헐적인 접촉을 하게 되며 샘플과의 프로브 팁의 상호작용에 따른 캔틸레버의 편향은 매우 민감성 편향 검출기, 예를 들어 Hansma 등의 미국특허 RE 34,489에서 설명된 바와 같은 광학지레(optical lever) 또는 변형 게이지(strain gauge), 커패시턴스 센서 등의 일부 기타 편향 검출기로 측정된다. AFM은 압전 스캐너, 광학지레 편향 검출기, 및 초소형 캔틸레버를 사용함으로써 대기, 액체 혹은 진공에서의 매우 다양한 절연 표면 또는 전도성 표면상에서 원자 레벨까지의 분해능을 획득할 수 있다. 이러한 분해능 및 다기능성으로 인해 AFM은 반도체 제조를 비롯한 생물 연구 범위의 많은 다양한 분야에서 중요한 측정 디바이스이다.

바람직하게, 프로브는 표면에 걸쳐 스캐닝되는데 샘플 지지부재 및/또는 프로브상에서 작용하는 고-분해능 3-축 스캐너를 사용한다. 따라서 장비는 예를 들어 Hansma 등의 미국특허, Elings 등의 미국특허 제 5,226,801호, 및 Elings 등의 미국특허 제 5,412,980호에서 설명된 바와 같은 샘플의 토포그래피 또는 일부 기타 특성을 측정하는 동안에 프로브와 샘플 간의 상대적인 이동을 생성할 수 있다.

AFM은 접촉 모드와 진동 굴곡 모드를 포함하는 다양한 모드에서 동작하도록 설계될 수 있다. 동작의 진동 “굴곡 모드”에서, 캔틸레버는 일반적으로 고정단 주위로 진동한다. 동작의 일 평이한 굴곡 모드는 소위 TappingMode™ AFM 동작(TappingMode™은 현재 특허권자의 상표이다). TappingMode™ AFM에서 팁은 프로브의 캔틸레버의 공진 주파수에서 혹은 공진 주파수 근처에서 굴곡 진동한다. 팁이 샘플 표면과 간헐적인 접촉이거나 직접 접촉인 경우에 진동 진폭은 팁/표면 상호작 용에 의해 결정된다. 전형적으로 이러한 진동의 진폭, 위상 또는 주파수는 피드백 신호를 사용하여 스캐닝 동안 일정하게 유지되는데 피드백 신호는 팁-샘플 상호작용에 따라 발생 된다. 이후에 이 피드백 신호들은 수집 및 저장되어 샘플을 특성화하기 위한 데이터로서 사용된다. 고유의 값비싼 팁을 이용하는 딥 트렌치(DT) 모드로서 알려진 이러한 진동 모드의 일 버전은 본원에서 설명되는 트렌치 캐패시터와 같은 반도체 샘플을 측정하는 때에 사용된다.

전형적인 AFM 시스템이 도 1에서 도시된다. 캔틸레버(15)를 구비한 프로브(14)를 포함하는 프로브 디바이스(12)를 이용하는 AFM(10)은 진동 액츄에이터 혹은 구동기(16)와 결합되는데 진동 액츄에이터 혹은 구동기(16)는 이 경우에 프로브의 공진 주파수에서 혹은 그 근처에서 프로브(14)를 구동하는데 사용된다. 일반적으로 전자 신호는 바람직하게, 자유 진동 진폭(A_O)에서 프로브(14)를 진동시키도록 구동기(16)에 대한 AFM 제어기(20)의 제어하에서 AC 신호원(18)으로부터 인가된다. 주목할 사항으로서 A_O는 예를 들어, 미크론 스케일 내지 나노미터 스케일에 걸친 넓은 범위에서 변화되는데 후자의 범위는 전형적으로 비-접촉 힘 측정에서 사용된다. 실제상으로 이미징 동안에 샘플 표면과의 약한 힘 상호작용에 대해 A_O는 가능한 작아야 하지만 예를 들어 반데르 발스 힘 및/또는 접착력으로 인해 팁이 샘플 표면(22)에 달라붙는 것을 방지할 만큼 충분히 커야 한다. 또한, 프로브(14)는 컴퓨터/제어기(20)에 의해 피드백을 통해 제어되는 적합한 액츄에이터 혹은 스캐너(24)를 사용하여 샘플(22)로 향하도록 그리고 샘플로부터 떨어지도록 작동되어야 한다. 주목할 사항으로 진동 구동기(16)는 스캐너(24) 및 프로브(14)와 결합될 수 있지만 자기-작동 캔틸레버/프로브의 일부로서 프로브(14)의 캔틸레버(15)와 일체형으로 형성될 수도 있다. 게다가, 액츄에이터(24)가 프로브와 결합된 것으로 도시되었지만은 액츄에이터(24)는 X Y Z 액츄에이터로서 3개의 직교 방향으로 샘플(22)을 이동시킬 수 있다.

동작시에 프로브(14)가 진동하여 샘플(22)과 접촉하게 되는 때에 샘플 특성은 프로브(14)의 진동 변화를 검출함으로써 모니터링될 수 있다. 특히, 편향 검출 장치(17)의 빔은 프로브(14)의 후방측으로 지향되며 이후에 4분면 광검출기와 같은 검출기(26)로 반사된다. 빔이 검출기를 가로질러 이동하는 때에 적절한 신호들이 제어기(20)에 전송되며 제어기(20)는 신호들을 처리하여 프로브(14)의 진동 변화를 결정한다. 일반적으로 제어기(20)는 제어 신호들을 발생시켜 팁과 샘플 간에서 일정한 힘을 유지시키는데 전형적으로 프로브(14) 진동의 설정값 특성을 유지시킨다. 예컨대, 제어기(20)는 종종 설정값에서 진동 진폭(A_S)을 유지하는데에, 그리고 일반적으로 팁과 샘플 간에서 일정한 힘을 보증하는데에 사용된다. 다른 방법으로 설정값 위상 혹은 주파수가 사용될 수 있다.

계측 응용이 더욱 큰 처리량을 요구함에 따라 종래의 AFM 측정을 수행하는 때에 개선이 필요하게 되었다. 반도체 산업에서의 웨이퍼 분석이 일 중요한 응용이다. 일반적으로 칩 제조자들은 90 nm 이하의 임계 치수(CD)를 갖는 구조들을 측정할 필요가 있다. 이러한 작은 스케일의 구조들을 분석하는 때에 대응하는 측정은 균일성 제어를 요구하며 큰 용적의 생산 환경을 수용해야 한다. 이와 관련하여 동작 중에 전문 사용자의 작업을 최소화함으로써 일정한 시간 프레임에서 이미징되는 샘플의 개수를 크게 향상시키는 자동화 AFM 영역에서의 일 개선이 있었다. 자동화된 웨이퍼 측정을 수행하는 장비가 바뀌고 있지만 AFM은 예를 들어 고-분해능 다차원(예를 들어, 3차원) 이미징을 수행하는 성능을 제공함으로써 유일한 솔루션을 제공한다. Veeco Instruments에 의해 제공되는 Dimension X 자동화 AFM과 같은 일부 장비들은 200 nm 및 300 nm 자동화 플랫폼을 검증하였다.

이러한 측정을 수행하는데에 사용되는 장비들의 성능을 평가하는 때에 고려되는 2개의 중요한 이슈는 처리량과 반복가능성을 포함한다. 이 경우에 처리량은 시간당 이미징되는 웨이퍼의 개수이고 반복가능성은 동일한 조건하에서 동일한 객체에 대해 수행되는 반복 측정의 편차이다. 제 3 이슈는 다른 조건하에서 동일한 측정을 수행하는 때에 발생하는 편차인 재생가능성과 관련된다. 재생가능성은 웨이퍼의 위치를 정하고 광을 포커싱하는 때에 기법이 조건 변화를 수용할 수 있는지를 결정한다는 점에서 중요하다. 이러한 측정기준을 고려하는 때에, 공지된 시스템은 중요한 제한을 갖는다.

반도체 웨이퍼의 트렌치 깊이 측정과 같은 반도체 계측 실험을 수행하기 위하여 AFM은 전형적으로 초기에 조사 스캔(survey scan)을 수행하고 이후에 데이터 스캔을 수행한다. 조사 스캔은 데이터 스캔이 이루어지는 위치를 설정하도록 웨이퍼의 공중 관측의 역할을 한다. 데이터 스캔은 결과적으로 관심의 대상이 되는 정보(예를 들어, 특성 치수)를 제공한다. 보다 구체적으로 하기에서 더욱 상세히 설 명될 바와 같이, 반도체 웨이퍼는 웨이퍼를 측정하는데 사용되는 툴에 의해 전형적으로 알려지지 않은 위치를 갖는 트렌치와 같은 디바이스/피쳐 필드를 갖는다. 결과적으로 툴은 품질 데이터를 획득하도록 필드와 정렬되어야 하며 이는 종종 조사 스캔으로 달성된다.

반도체 트렌치 캐패시터의 깊이를 측정하는 종래 시스템에서 각 스캔 라인의 길이, 인접 스캔 라인간의 간격(즉, 분해능 또는 밀도), 및 스캔 라인의 개수는 사용자-정의된다. 예컨대, 자동화 AFM은 전형적으로 예를 들어, 32 혹은 48 라인의 다수의 데이터 라인(즉, 고 밀도)을 갖는데 각 라인은 고 분해능 조사 이미지를 획득하도록 설정 영역에 대해 전형적으로 피쳐 피치(pitch)의 적어도 2배의 길이를 갖는다. 전형적으로 피쳐 필드의 피치는 적어도 2개의 성분, 예를 들어 2차원 어레이에 대해 “X" 성분과 ”Y" 성분을 갖는다. 피치는 각 방향에서 피쳐 패턴이 반복되는 거리이다. 스캔의 길이와 높이는 대략 1 미크론 내지 50 미크론 이상의 범위가 될 수 있다.

이후에 패턴 인식 동작은 피쳐 쌍(pair)을 식별하고 이에 따라 데이터 스캔에 대한 중심을 설정하도록 수행된다. 이후, 통상적으로 식별된 트렌치의 중심점 주위에서 지그-재그(즉, 래스터) 스캔을 이용하여 고분해능의 데이터 스캔이 수행된다. 게다가 일부 기법에 따르면 다수의 조사 스캔이 수행될 수 있는데 예컨대, 일 기법은 “X" 방향에서 제 1 조사 스캔(전형적인 ”서치“ 스캔의 일부)을 이용하고 ”Y" 방향에서 제 2 조사 스캔을 수행하여 중심을 설정한다. 전체적으로 이러한 공지된 프로세스들은 다수의 스캔(조사 스캔 및 데이터 스캔)이 이루어지는 경 우에 완료에 있어서 상당량의 시간을 요구하며 이에 따라 처리량과 크게 타협하게 된다. 스캔이 고분해능으로 수행되는 것으로 고려하는 때에 열악한 처리량에 관한 제한만이 악화된다.

주목할 사항으로 다른 결점들은 또한 고분해능의 스캔과 관련된다. 가령 이러한 공지된 기법의 조사 스캔이 고밀도 스캔이기 때문에 스캔은 종종 작은 피쳐 세트, 예를 들어 표면 피쳐(들) 중 하나 혹은 한 쌍의 표면 피쳐에 대해 이루어진다. 이러한 소형 집단은 다소 덜 이상적인 결론을 산출한다. 가령 이해되는 바와 같이 패턴 인식 프로그램은 데이터 집단보다는 크고 우수한 출력을 제공한다. 결과적으로 종래 기술에서 사용되는 비교적 작은 피쳐 세트는 측정 품질에 크게 악영향을 미칠 수 있다. 고밀도 스캔과 관련된 또 다른 결점은 프로브 및 대응하는 팁들이 상당한 마모 이후에 교체될 필요가 있는 상당히 정밀하고 값비싼 콤포넌트라는 것이다. 이러한 고분해능의 스캔을 수행함으로써 팁 수명은 급격하게 감소할 수 있으며 이는 팁이 $ 1000 이상이라는 점을 고려할 때에 중요한 결함이 된다. 또 다른 추가적인 결점은 완료에 있어서 오랜 시간이 걸리는 것으로 예상될 수 있다. 이는 자체적으로 제한이 될 뿐만 아니라 환경 요인에서 문제가 되게 하는 다른 문제점들을 야기한다. 예를 들어 열적 이동이 큰 경우에 측정 반복가능성이 크게 감소되며 측정을 수행하는데에 더욱 많은 시간이 걸리게 된다.

게다가 공지된 기법에서의 추가적인 문제점은 예를 들어, 피쳐의 깊이를 측정하는 때에 일련의 스캔에 걸쳐 획득되는 데이터가 평균화된다는 것이다. 최대 깊이가 종종 결정될 중요 측정 기준인 것으로 주목하면 최대 깊이보다 작은 깊이 측 정이 전형적으로 일련의 스캔의 최대와 함께 “평균화”되는 경우에 이러한 데이터의 평균화는 최대 깊이를 식별하기 위한 시스템 성능을 방해한다. 결과적으로 이러한 방법은 전형적으로 트렌치 깊이를 바람직하지 않게 중요시하지 않게 한다.

결과적으로 자동화 AFM 측정 분야에서 특히 반도체 산업 분야에서 원해지는 것은 측정 성능과 타협함이 없이 넓은 범위의 사용자-선택 스캔 길이에 걸쳐 최소 수량의 라인으로 조사 스캔과 데이터 스캔 모두를 수행할 수 있는(예를 들어, 다수의 피쳐/디바이스를 분석할 수 있는) 방법 및 시스템이다. 따라서 향상된 처리량 및 반복가능성뿐만 아니라 개선된 팁 마모 성능이 필요하다.

바람직한 실시형태들은 샘플의 피쳐 필드를 정확하게 위치시키기 위해 다섯 개(5) 라인 이하의, 더욱 바람직하게는 두 개(2) 라인 이하의 조사 스캔을 수행하는 원자 현미경 장치 및 방법을 제공함으로써 공지된 시스템의 전술한 결함을 극복한다. 이는 조사 스캔이 횡단하는 방향과 수직 방향에서의 피쳐의 피치와 일치하지 않는, 즉 스캔 방향(X_PO)의 피쳐의 피치와 일치하지 않는 조사 스캔의 인접 라인들 간의 스텝 거리(step distance)를 선택함으로써 달성된다. 결과적으로 샘플과 관련된 데이터는 일(1) 분 이내에 종종 5초 이내에 획득되며 샘플 처리량을 크게 향상시킬 수 있다. 게다가 본 발명의 방법과 시스템을 이용하면 측정되는 샘플의 특성 치수는 특성 치수의 1.0%와 1.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3-시그마 동적 반복가능성을 가질 수 있다.

바람직한 실시형태의 제 1 양상에 따르면 샘플의 피쳐들의 필드로부터 데이터를 획득하는 방법은 단지 5개의 조사 스캔 라인을 이용하여 필드의 위치를 정하는 조사 스캔을 수행하는 것을 포함한다. 이후에 데이터 스캔은 조사 스캔에 기초하여 수행되며 피쳐들 중 적어도 하나를 표시하는 데이터를 획득하게 된다.

본 실시형태의 또 다른 양상에서 조사 스캔은 단지 2개의 조사 스캔 라인을 사용하여 피쳐의 필드의 위치를 정한다. 이 경우에 인접 스캔 라인간의 거리는 조사 스캔 라인의 수직 방향에서 피쳐 필드의 피치와 실질적으로 불일치하게 된다.

본 실시형태의 추가적인 양상에서 데이터 스캔으로부터의 이미지의 종횡비는 스캔 라인 방향의 비율 치수가 스캔 라인의 수직 방향의 비율 치수보다 크게 되도록 이루어진다.

본 실시형태의 또 다른 양상에 따르면 데이터 획득 라인간의 거리는 제 1 축을 따른 피쳐 필드의 피치의 적어도 대략 2배와 일치하며 데이터 스캔의 스캔 영역의 중심은 조사 스캔으로부터 결정된다.

본 실시형태의 다른 추가적인 양상에서 결정 단계는 조사 스캔으로부터 획득되는 데이터에 관한 패턴 인식을 이용한다. 바람직하게 이용되는 패턴 인식 알고리즘은 XCALIPER®이다.

또 다른 바람직한 실시형태에 따르면 원자 현미경을 사용하여 트렌치 캐패시터 필드의 적어도 3개의 트렌치 캐패시터 각각으로부터 데이터를 획득하는 방법은 프로브 맞물림으로부터 1.0 분 이내에 된다. 획득 데이터는 트렌치 캐패시터의 특성 치수를 결정하도록 분석되며 이에 의해 특성 치수는 특성 치수의 대략 2.0%와 2.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는다.

본 실시형태의 추가적인 양상에 따르면 데이터는 30초 이내에 획득되며 보다 바람직하게는 5초 이내에 획득된다.

본 실시형태의 또 다른 양상에서 특성 치수는 특성 치수의 1.0%와 1.5 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는다. 상기 방법은 서브-110 nm 노드 트렌치 캐패시터인 트렌치 캐패시터를 분석하는데 특히 유용하다.

본 실시형태의 다른 추가적인 양상에 따르면 획득 단계는 샘플 표면상에 필드를 위치시키기 위해 제 1 축을 따라 조사 스캔을 수행하는 것 및 치수를 측정하기 위해 제 2 축을 따라 데이터 스캔을 수행하는 것을 포함한다. 주목할 사항으로 제 2 축은 제 1 축과 적어도 실질적으로 직교한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서 원자 현미경(SPM)을 조작하는 방법은 캔틸레버를 갖는 프로브를 제공하는 것을 포함하며 프로브와 샘플을 맞물리는 단계들을 포함하는데 여기서 샘플은 스캐닝 방향으로 제 1 피치와 스캐닝 방향의 90도 방향으로 제 2 피치를 갖는 피쳐 필드를 포함한다. 바람직하게 방법은 샘플의 5개 이하의 라인을 따라 샘플의 스캔을 수행하며 5개 이하의 라인의 인접 라인들 간에서 스캔 방향과 실질적으로 수직방향으로 이동시키는 것을 포함한다.

본 실시형태의 추가적인 양상에 따르면 방법은 조사 스캔에 기초하여 데이터 스캔에 대한 중심을 식별하는데 사용된다. 중심은 피쳐 중심점과 적어도 실질적으로 대응하며 여기서 피쳐 중심점은 일반적으로 적어도 하나의 피쳐의 가장 깊은 부분에 대응한다. 본 방법에서 데이터 스캔은 조사 스캔에 기초하여 수행되며 이동 단계는 제 1 피치의 일부의 거리인 샘플과 프로브 간의 상대적인 이동을 제공한다.

본 바람직한 실시형태의 또 다른 양상에서 방법은 굴곡 모드에서 프로브를 진동하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게 굴곡 모드는 딥 트렌치 모드(DT 모드)이다.

또 다른 양상에서 원자 현미경(SPM)은 피쳐 필드를 포함하는 샘플과 상호작용하는 팁(tip) 및 팁과 샘플간에 상대적인 이동을 제공하는 스캐너를 포함한다. SPM은 스캐너로 하여금 조사 스캔을 수행하여 필드를 식별하게 하고 조사 스캔에 기초하여 데이터 스캔을 수행하게 하도록 작동한다. 바람직하게 조사 스캔은 필드의 단지 5 라인을 횡단하며 조사 스캔과 데이터 스캔은 1분 이내에 수행된다.

본 실시형태의 다른 추가적인 양상에 따르면 SPM은 조사 스캔과 데이터 스캔 동안에 획득되는 데이터를 분석하는 컴퓨터를 포함한다. 데이터 스캔 데이터는 피쳐들 중 적어도 하나의 특성 치수를 표시한다. 본 실시형태에서 특성 치수의 측정은 특성 치수의 대략 2.0%와 2.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는다.

본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적, 특징 및 이점들은 하기의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 기술분야의 당업자에게 분명하게 될 것이다. 그러나 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타내는 상세한 설명 및 특정 실시예들은 예시적으로 제공되며 제한적인 것이 아니다. 많은 변경 및 변형들은 본 발명의 정신을 벗어남이 없이 본 발명의 범주 내에서 이루어질 수 있으며 본 발명은 모든 이러한 변형물들을 포함한다.

본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태는 첨부 도면에서 도시되는데 동일한 참조 번호는 도면 전체에서 동일한 부분을 나타낸다.

도 1은 "종래 기술"로 표시되는 원자힘 현미경의 개략적인 블록도이다.

도 2는 예를 들어, 웨이퍼의 파선을 따라 쌍으로 배향된 DRAM 캐패시터인 반도체 피쳐의 필드의 개략적인 상부 평면도이다.

도 3은 바람직한 실시형태에 따른 조사 스캔을 도시하는 도 2와 유사한 개략적인 상부 평면도이다.

도 4는 도 2와 도 3의 트렌치 캐패시터들 중 하나의 상부 평면도이다.

도 5는 도 4의 라인 Q-S를 따른 프로파일들의 개략적인 예시를 제공한다.

도 6은 도 3에서 도시된 조사 스캔으로부터 생성된 트렌치 캐패시터들의 프로파일, 즉 라인 S1과 라인 S3를 따른 프로파일의 개략적인 예시를 제공하고 스캔 라인 S1과 S3와 관련된 프로파일의 부가를 도시한다.

도 7은 도 2의 트렌치 캐패시터들의 필드의 개략적인 상부 평면도이고 바람직한 실시형태에 따라 수행되는 데이터 스캔을 도시한다.

도 8은 도 7의 데이터 스캔으로부터 생성된 트렌치 캐패시터들의 프로파일의 개략적인 예시를 제공한다.

도 9는 바람직한 실시형태의 방법 단계들을 도시하는 흐름도이다.

도 10은 낮은 종횡비 데이터 스캔을 이용하는 바람직한 실시형태에 따른 데이터 스캔의 개략적인 상부 평면도이다.

바람직한 실시형태들은 SPM으로 샘플 측정을 수행하는 것에 관한 것으로서, 특히, 필드의 피치를 이용하여 반도체 샘플들의 피쳐/디바이스의 필드를 측정하는 것이다. 이에 의해, 바람직한 실시형태들은 단지 2개의 스캔 라인 또는 프로파일로 필드의 예비적인 조사 스캔을 수행할 수 있는데, 원하는 만큼의 많은 피쳐를 이미징하기 위한 사용자-선택 길이를 갖는 스캔 프로파일, 전체적으로 향상된 샘플 처리량 및 팁 수명뿐만 아니라 반복가능성을 갖는다. 스캔 프로파일은 일반적으로 국부 영역에서 표면의 하나 이상의 특성들의 측정 어레이로 구성된다. 통상적으로, 스캔 프로파일은 싱글 스캔 라인, 즉 샘플의 일부를 가로질러 선형으로 정렬된 라인을 따라 수행되는 일련의 측정들로 구성된다. 그러나, 스캔 프로파일은 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 이러한 스캔 프로파일들은 필수적으로 동일한 라인에 있지 않은 다수의 샘플 피쳐들과 교차하도록 배열된다. 주목할 사항으로서, 비록 이에 제한되지는 않지만, 본 발명의 기법은 International Technology Roadmap for Semiconductors(ITRS)와 일치하는 피쳐 치수를 갖는 반도체 샘플들을 측정하는 때에 이러한 이점을 제공한다.

먼저 도 2를 참조하면, DRAM 트렌치 캐패시터와 같은 반도체 피쳐들 또는 디바이스들(56)의 피쳐 필드(54)가 그 위에 형성된 기판(52)(예를 들어, 반도체 웨이퍼)를 포함하는 샘플(50)이 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같은 반도체 칩을 제조하는 때에 디바이스들의 일련의 로우들은 반도체 기판(52)의 면적을 효율적으로 이용하도록 2차원의 주기적인 어레이로 배치된다. 전형적으로 각 로우(58)(L0-L3)는 반복되는 쌍(60)의 캐패시터들(56)을 포함하며 인접 로우들의 쌍들(60)은 각기 다른 로우의 디바이스 쌍들(60)이 피쳐들(56)의 칼럼(62)을 정의하도록 오프셋된다. 이 경우에 디바이스들(56)의 4개의 로우들(58)은 인접 로우들로부터 오프셋되는 캐패시터들의 쌍들을 갖는 각기 다른 로우로 도시된다. 주목할 사항으로, 도 2에 도시된 반도체 칩(50) 영역은 피쳐 패턴이 자체적으로 반복되는 "X" 방향의 거리인, X_PO로 표시되는 "X" 방향의 피치를 갖는 피쳐들을 포함한다. 유사하게 필드는 공통 칼럼(62)으로 정렬되는 어레이의 피쳐들(56)의 연속적인 로우들 간의 Y 방향의 거리인, "Y" 방향의 피치(Y_PO)를 정의한다. X 및 Y 피치 값들(X_PO 및 Y_PO)은 전형적으로 웨이퍼 자체의 설계로부터 알려지거나 또는 예를 들어, 테스트 중인 샘플 또는 샘플과 동일한 필드 구성을 갖는 것으로 알려진 다른 샘플의 예비적인 고분해능 AFM 스캔을 수행함으로써 알려진다.

트렌치 캐패시터(56)의 필드(54) 특성(예를 들어, 트렌치 캐패시터(56)의 깊이)를 결정하기 위하여 필드의 조사 스캔이 도 3에 도시된 바와 같이 초기에 수행된다. 수평 스캔 라인(L0-L3)을 도시하는 도 2의 좌표계를 이용하면 조사 스캔은 바람직하게 90도 스캔, 즉 웨이퍼의 원하는 데이터 스캔 방향과 90도에서 수행되는 스캔을 이용하여 수행되는 것임이 우선 주목되어야 한다. 이와 관련하여 스캐너는 90도로 회전될 수 있고 다른 방법으로 샘플은 90도로 회전될 수 있으며 따라서 어느 경우에서든지 조사 스캔은 타원형으로 형성된 트렌치 캐패시터(56)의 주축과 적어도 실질적으로 평행한 방향에서 수행된다.

이와 관련하여 AFM은 우선 AFM 팁(19)(도 1)과 샘플(50)을 맞물리게 하도록 조작되어야 한다. 이것이 수행되는 때에 AFM의 프로브(14)의 팁(19)이 필드(54)에 대해 샘플과 접촉하는 지점(64)은 통상적으로 알려져 있지 않으므로 캐패시터(56)의 필드(54)는 이전에 주목된 바와 같이 위치될 필요가 있다. 중요한 사항으로 관심 대상이 되는 반도체 피쳐가 측정 과정에 걸쳐 일관된 위치에서 측정됨을 보증하기 위해 필드(54)는 일반적으로 절대적인 확실도로 위치되어야 한다. 팁-샘플 맞물림 위치(64)로부터 알고리즘은 AFM 프로브 팁(19)과 샘플(50) 간의 상대적인 이동을 제공하며 이에 따라 표면은 이 경우에 조사 스캔(S1, S2 및 S3)의 3개의 개별적인 세그먼트를 따라 조작의 선택 모드에서 이미징될 수 있다. 주목할 사항으로 조작의 바람직한 모드는 진동 프로브 딥 트렌치(DT) 모드이다. 조사 스캔 동안에 샘플을 이미징하는 때에 조사 데이터는 실질적으로 평행한 세그먼트(S1 및 S2) 동안에 획득되지만 세그먼트(S1 및 S3)와 직교하는 스캔의 단계 부분인 세그먼트(S2) 동안에는 조사 데이터가 획득되지 않는다.

조사 데이터(S1 및 S3)의 2개의 라인들 중 하나가 트렌치 캐패시터(56)의 필드(54)를 식별할 수 있음을 보증하기 위하여 조사 스캔의 세그먼트(S2) 거리는 팁이 조사 스캔 라인들 중 하나에서 측정되는 디바이스들(56) 중 적어도 하나와 상호작용함을 보증하도록 선택된다. 이는 조사 스캔의 세그먼트(S2) 길이가 X 방향 또는 데이터 스캔 방향(도 2)의 디바이스 피치(X_PO)와 일치하지 않는 값(X_PI)으로 설정함으로써 달성된다. 세그먼트(S2)의 수직 거리가 필드의 X 방향의 피치와 일치하지 않도록 하게 함으로써 알고리즘은 프로브가 필드(54)의 피쳐들 중 적어도 하나와 상호작용함을 보증하며 피쳐들의 개수는 세그먼트(S1 및 S3)의 길이에 의존한다. 이와 관련하여 조사 스캔은 세그먼트(S1 및 S3) 동안에 최소 거리, 예를 들어 트렌치 캐패시터의 적어도 2개의 길이 "L" 또는 피치 거리(Y_PO)의 2배에 대응하는 거리를 횡단해야 한다. 이 경우에 적어도 2개의 길이 "L"은 도면들에서 도시된 바와 같이 로우들(58)에서 트렌치 캐패시터들(56)의 쌍들(60)의 오프셋 때문에 요구된다. 하지만 더욱 바람직하게 S1과 S3는 후속 데이터 분석에서 더 큰 조사 집단을 제공하도록 적어도 2개의 트렌치(56)를 횡단할 만큼 충분히 길다(예를 들어, 4개의 길이 "L"). 또한, 이는 조사 스캔이 단지 2개의 라인(S1 및 S3)인 경우에 처리량을 타협함이 없이 달성될 수 있다. 주목할 사항으로 본 설명이 단지 두개(2)의 조사 스캔 라인에 관한 것이지만은 사용자가 원하면 더 많은 조사 스캔 라인들이 이용될 수 있다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 세그먼트(S1)는 타원형으로 형성된 트렌치들(56)의 주축 "A"의 우측으로 일정한 거리로 트렌치(C1 및 C2)를 통과한다. 이와 관련하여 스캔이 트렌치들(56)을 횡단하는 "슬라이스"는 트렌치들의 중심을 식별하는 목적과는 실질적으로 관련이 없다. 보다 구체적으로, 도 4에서 도시된 바와 같이, 트렌치(56)의 조사 스캔 슬라이스는 위치들(Q, R 및 S) 중 임의의 하나에 있게 되며 피쳐들(56)이 전반적인 대칭구조인 경우에, 각 슬라이스는 동일한 중심점을 갖는다. 결과적으로, 각 프로파일은 트렌치의 가장 깊은 부분의 위치에 대한 동일 한 표시를 제공할 것이다. 이는 도 5에서 도시되는데 도 5에서 프로파일들은 다르지만 이들의 중심들은 스캔 방향 또는 "X" 방향에서 공통 위치를 정의한다.

계속적으로 DT 모드의 이미징은 도 6에서 도시된 세그먼트(S1 및 S3) 각각의 프로파일들을 산출한다. 이 시점에서 조사 스캔은 완료되고 알고리즘은 데이터 스캔 중심을 결정하는데 필요한 데이터를 갖는다. 특히 2개의 스캔 라인(S1 및 S3)과 관련된 프로파일들은 초기에 합산되어 도 6에 도시된 프로파일(S1+S3)을 제공한다. 본 발명의 바람직한 알고리즘에서 매사추세츠주 나티크에 소재하는 Cognex Corporation에 의해 제공되는 캘리퍼 비젼 툴로서 알려진 패턴 인식 툴이 이후에 제공된다. 기술분야에서 이해되는 바와 같이 패턴 인식은 스캔 데이터를 비젼 모델로 전환하는 대신에 스캔 데이터에 관한 조작에 의해 직접적으로 대체될 수 있다. 예컨대, 모델 매칭을 시도하는 패턴 인식 소프트웨어 없이 직접적으로 스캔 데이터에 관한 에지(edge)들을 식별하기 위한 조작이 이용될 수 있다. 이 경우에, 캘리퍼 툴은 도 6의 데이터, 즉 세그먼트(S1 및 S3)의 프로파일들의 합산을 프로세싱하여 이 데이터의 패턴들을 인식하고 합산된 프로파일(피쳐 P1 및 P2)에 점수를 부여한다. 캘리퍼 기능은 각 프로파일(F1, F2)에 대해 생성된 점수들을 비교하고 최고 점수를 선택한다. 가령, 트렌치 캐패시터(C1)와 관련된 프로파일(P1)은 피쳐(C2)와 관련된 프로파일(P2)에 대응하는 점수보다 크다. 결과적으로 캘리퍼 기능이 (C1과 관련된) 프로파일(P1)을 식별하는 경우에 캘리퍼 툴은 데이터 스캔 라인(L1)의 디바이스(C1)에 대응하는 중심점(70)의 표시를 복귀한다.

데이터 스캔에 대한 중심점 결정에 있어서 후속 단계는 도 3에서 "SC"로서 도시된 조사 스캔 중심을 결정하는 것이다. 조사 스캔 중심(SC)은 단순히 조사 스캔의 기하학적 중심, 즉 스캔 라인(S1 및 S3)의 중심점을 통과하는 라인과 S2의 중심점을 통과하는 위의 라인과 직교하는 라인의 교차점이다. 알려진 조사 스캔 중심(SC)에 있어서 데이터 스캔 중심은 조사 스캔 중심(SC)을 쌍(60')의 캐패시터(C3) 상의 지점으로 이동시킴으로써 결정될 수 있는데 중심 위치(70)를 통과하는 수평선(데이터 스캔 또는 "X" 방향)은 쌍(60')의 캐패시터(C3) 상의 지점을 통해 연장한다. 결과적인 데이터 스캔 중심(DC)은 도 3에서 도시된다. 보다 구체적으로 XCALIPER® 기능의 출력과 관련된 좌표들에 대응하는 "Y" 위치는 데이터 스캔 중심(DC)을 제공한다. 이 경우에, DC는 도 2 및 3에 도시된 스캔 라인(L1)에 위치된다.

데이터 스캔 중심(DC)을 결정한 이후에, 데이터 스캔이 수행된다. 도 7을 참조하면, 데이터 스캔 중심(DC)은 라인(L1)을 따르며, 이 경우에 트렌치 캐패시터(56) 필드(54)의 라인들(L0 및 L2)을 횡단하는 데이터 스캔에 대한 중심을 제공한다. 조사 스캔과 유사하게, 데이터 스캔은 도 7에 도시된 3개의 세그먼트 또는 데이터 획득 라인(D1, D2 및 D3)을 획득한다. 또한 조사 스캔과 유사하게, 바람직하게 단계 세그먼트(세그먼트 D2) 동안에 데이터가 획득되지 않는다. 전술한 바와 같은 조사 스캔과 후속 패턴 인식 기능들을 수행함으로써, 일반적으로 평행한 스캔 세그먼트(D1 및 D3)는 원하는 바와 같이 라인(L0 및 L2)상에 포함된 트렌치들의 중심(즉, 피쳐 중심점)을 통해 실질적으로 진행하며, 이에 따라 전술한 최대 트렌치 깊이의 표시를 제공한다.

바람직하게, 세그먼트(D2)는 도 2에 도시된 Y 피치(Y_PO)의 2배와 적어도 실질적으로 일치하도록 설정된다. D2를 이러한 거리에 설정함으로써, 트렌치 캐패시터(56)의 대응하는 정렬 로우들(58)(트렌치 캐패시터로부터 오프셋된 로우들과 대조됨), 즉 L0와 L2는 AFM에 의해 횡단되고 이미징된다. 피쳐들에 관해 획득된 데이터에 기초하여, 도 8에 도시된 트렌치 프로파일들이 도시되고 특성 피쳐가 측정될 수 있다. 이 경우에, 조사 스캔이 최대 디바이스 깊이 위치에 실질적으로 대응하는 디바이스들(56)의 중심 표시를 제공하기 때문에, 최대 트렌치 깊이 표시가 쉽게 식별된다.

주목할 사항으로 도 2, 3 및 7에서 도시된 바와 같이, 조사 스캔이 90도 스캔이며 데이터 스캔이 종래의 2차원 AFM 래스터 스캔에 따라 수행될 수 있다. 그러나 조사 스캔과 유사하게 2-라인 조사 스캔을 이용하여 계산된 데이터 중심(DC)이 데이터 스캔으로 하여금 수락가능한 공차 내에서 피쳐들의 중심을 횡단하게 하는 경우에 각 피쳐(56)는 피쳐의 최대 깊이 표시를 제공하도록 단지 일 스캔 라인으로 횡단될 필요가 있다. 주목할 사항으로 공차는 피쳐-의존적(feature-dependent)이며 패턴 인식 소프트웨어는 서브-픽셀 정밀도/반복가능성이다. 게다가 비록 전술한 단계가 연속적으로 발생하는 것으로 설명되었지만은 이들은 필수적으로 진술된 순서로 수행될 필요가 없다. 가령, 사용자가 스캔 크기를 포함하는 조사 스캔 파라메터들을 선택하는 때에 스캔 중심(SC)이 결정될 수 있다.

도 9는 상세하게 전술된 바람직한 알고리즘(90)을 도시한 흐름도이다. 팁과 샘플이 프로브 맞물림 블록(92)에서 서로 맞물려진 이후에(프로브 맞물림은 프로브나 샘플에 손상을 주지 않고서 후속 AFM 측정을 수행하도록 프로브와 샘플을 상대적으로 위치시키는 과정이다), 알고리즘(90)은 블록(94)에서 조사 스캔을 수행한다. 바람직하게 이전에 주목된 바와 같은 조사 스캔은 "단계" 세그먼트(도 3의 S2)가 피치(X_PO)인 것으로 확실하게 함으로써 관심 대상의 샘플상에 피쳐 필드를 효율적으로 위치시키는 2-라인 조사 스캔이다. 이후에 블록(96)에서 조사 스캔 데이터가 프로세싱된다. 바람직하게 이전에 주목된 XCALIPER® 루틴과 같은 패턴 인식 기능은 샘플의 피쳐들을 식별하고 각각에 적절한 점수를 부여하는데에 사용된다. 다른 피쳐들과 관련된 점수에 기초하여 특정 피쳐, 전형적으로 최고 점수를 갖는 피쳐는 필드를 위치시키는 것으로 식별되며 피쳐의 중심 좌표들은 바람직하게 저장된다. 이 단계는 후속 데이터 스캔에 대한 중심점을 위치시키는 것을 용이하게 한다.

식별된 피쳐 및 대응하는 중심 좌표들뿐만 아니라 조사 스캔 센터(SC)를 이용하면 데이터 스캔 센터(DC)는 블록(98)에서 결정된다. 이후에 데이터 스캔이 블록(100)에서 수행된다. 이후에 블록(100)의 결과로서 생성된 프로파일 데이터는 블록(102)에서 샘플의 특성(예를 들어, 특성 치수)을 결정하는데에 사용된다. 주목할 사항으로 팁-샘플이 블록(92)에서 맞물려진 이후에 알고리즘(90)의 나머지 단계들이 일분(1분) 이내에 수행되어 전술한 바와 같이 종래기술에 대해 상당한 처리량 개선을 제공한다. 알고리즘(90)이 완료된 이후에 다른 샘플이 전술한 바와 같이 프로세싱된다.

전술한 AFM 및 방법에 있어서 바람직한 실시형태들은 사용자로 하여금 2-라인 조사 스캔을 이용하게 하여 트렌치 캐패시터들(56)의 필드(54)에 대응하는 "X" 정렬(즉, "X" 방향에서 데이터 스캔을 위한 정렬)을 결정하게 하며 이에 따라 데이터 스캔 라인들(D1 및 D3)(또한, 단계 세그먼트(D2) 동안에 데이터가 획득되지 않는다)은 필드(54)의 대응하는 부분의 디바이스들의 중심라인을 횡단한다. 또한 디바이스들(56)의 중심을 통과함으로써 바람직한 실시형태들에 의해 제공되는 측정이 수락가능한 공차를 위반하지 않는 경우에 비록 피쳐들이 깊이 편차를 가질 수 있지만은 가장 큰 트렌치 깊이 지점은 추정된다.

전체적으로 바람직한 실시형태들은 서브-110 nm ITRS 기술 노드 트렌치 캐패시터들과 같은 현재의 International Technology Roadmap for Semiconductors(ITRS)와 일관되는 치수(트렌치 깊이 등)를 갖는 피쳐/디바이스의 측정을 제공하는 반도체 산업에서의 특정 유용성을 갖는다. 현재 기법에 있어서 특성 치수(예를 들어, 트렌치 깊이)는 특성 치수의 대략 2.0%와 2.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3-σ동적 반복가능성을 갖는데 이는 (예를 들어, 열적 이동 등을 야기할 수 있는) 가변 환경 조건하에서 시스템을 견고하게 하는 것을 돕는 요구되는 조사/데이터 스캔 라인들의 최소 개수에 의해 용이하게 된다. 더욱 바람직하게 동적 반복가능성은 특성 치수의 1.0%와 1.5 nm 중에서 큰 것의 치수보다 작은 것으로 도시된다. 또한, 서브=110 nm ITRS 트렌치 캐패시터들에 관한 특정 응용에서 샘플 처리량은 종래기술 방법에 대해 크게 개선된다. 가령, 종래기술 방법이 프로브-맞물림으로부터 3개(3) 트렌치 캐패시터들에 관한 데이터 획득까지 적어도 1분 이 상이 걸리지만 바람직한 실시형태들은 프로브-샘플 맞물림으로부터 일분(1분) 이내에 전형적으로 5초 이내에 수행된다. 당연하게 본 발명의 알고리즘이 Semi-application에서 유용하지만은 매우 다양한 AFM 응용에서 처리량과 반복가능성의 견지에서 이러한 이점들을 제공한다.

도 10을 참조하면 낮은 종횡비 데이터 스캔은 이전에 도시된(도 7) 데이터 스캔의 종횡비보다 낮은 종횡비를 갖는 데이터 스캔을 산출하는 데이터 스캔 중심을 결정하도록 수행될 수 있다. 이러한 데이터 스캔은 표면(112)을 갖는 샘플(110)을 보다 효율적으로(가령, 더 큰 처리량과 보다 적은 팁 마모) 스캔하도록 이용될 수 있다. 이 경우에 데이터 스캔은 낮은 종횡비 스캔인데 스캔의 "W" 대 높이 "H" 비율(즉, 종횡비)가 도 7에 도시된 스캔의 종횡비보다 훨씬 작기 때문이다. 특히 폭(W)은 이 경우에 높이(H)보다 실질적으로 작다(일반적으로 도 7의 스캔의 종횡비와 대조적이다).

특히 데이터 스캔의 세그먼트(D1') 상의 도 7에 도시된 피쳐들(C5 및 C6) 간의 "데드 타임(dead time)"("데드 타임"은 피쳐가 이미징되지 않는 AFM 데이터 스캔 부분을 지칭하며 전형적으로 피쳐들(56)의 로우들(58)의 오프셋 특성으로 인해 발생한다)에서 이 데드 타임은 도 10에서 도시된 바와 같이 크게 감소될 수 있다. 초기에 (피쳐 C4, C5의 중심을 통과하는) 라인(D1')을 스캔한 이후에 단계(D2')가 수행된다. 단계(D2')는 이전에서와(도 7) 같이 Y 피치(Y_PO)의 2배를 유지하지만 데이터 스캔의 D2' 세그먼트가 횡단 되자마자 트렌치 캐패시터들(C8, C9)은 표 면(112)의 짧은 데드 타임 스캐닝으로 즉 도 10의 데이터 스캔 라인(L0, L2 및 L4)상의 트렌치 캐패시터들(56)의 쌍들(60) 간의 공간을 이미징함이 없이 이미징된다. 일반적으로 데이터 스캔의 단계 세그먼트를 횡단하는데 걸리는 시간(가령, 피드백이 턴 오프될 수 있는 도 10의 D2')은 가령, 도 7의 스캔 라인(D1')을 따라 C5로부터 C6로 횡단하는데 걸리는 시간보다 대개는 실질적으로 작게 됨을 이해함으로써 효율성을 알 수 있다.

발명자들에 의해 예상되는 바와 같은 본 발명의 수행함에 있어서의 최상의 모드가 개시되었지만은 본 발명의 실시는 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 샘플은 대체적인 환경(예를 들어, 가변 매질, 대기 조건 등)에 놓여질 수 있으며 매우 다양한 샘플에 대한 측정을 제공하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 특징들의 다양한 부가물, 변형물 및 재구성물들은 기초를 이루는 발명적 개념의 사상 및 범주 내에서 이루어질 수 있음이 분명하다.

Claims

샘플의 피쳐 필드로부터 데이터를 획득하는 방법으로서,

필드의 위치를 정하도록 조사 스캔을 수행하는 단계, 여기서 상기 조사 스캔은 단지 5개의 조사 스캔 라인들을 사용하여 필드의 위치를 정하며; 및

피쳐들을 표시하는 데이터를 획득하도록 데이터 스캔을 수행하는 단계를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조사 스캔은 단지 2개의 조사 스캔 라인들을 사용하여 피쳐들의 필드 위치를 정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 2 항에 있어서,

인접 조사 스캔 라인들간의 거리는 상기 조사 스캔 라인들과 수직인 방향으로 피쳐 필드의 피치와 실질적으로 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 스캔은 오직 적어도 실질적으로 평행한 데이터 획득 라인들을 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 데이터 스캔으로부터의 이미지의 종횡비는, 상기 스캔 라인 방향의 비율 치수가 상기 스캔 라인과 수직인 방향의 비율 치수보다 크게 되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 조사 스캔은 제 1 축을 따라 수행되며, 상기 데이터 스캔은 상기 제 1 축과 적어도 실질적으로 수직인 제 2 축을 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 데이터 획득 라인간의 거리는 상기 제 1 축을 따른 피쳐 필드의 피치의 적어도 대략 2배인 것을 특징으로 하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 조사 스캔으로부터 데이터 스캔의 스캔 영역의 중심을 결정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 결정 단계는 상기 조사 스캔으로부터 획득되는 데이터에 관한 패턴 인 식을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 데이터 스캔 이전에, 단일 조사 스캔만이 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
원자 현미경을 이용하여 트렌치 캐패시터 필드의 적어도 3개의 트렌치 캐패서터들 각각으로부터 데이터를 획득하는 단계, 상기 데이터 획득 단계는 프로브 맞물림으로부터 1분 이내에 수행되며; 및

상기 트렌치 캐패시터들의 특성 치수를 결정하도록 상기 획득된 데이터를 분석하는 단계를 포함하며,

여기서, 상기 특성 치수는 상기 특성 치수의 대략 2.0%와 2.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서,

데이터는 30초 이내에 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12 항에 있어서,

데이터는 5초 이내에 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 특성 치수는 상기 특성 치수의 1.0%와 1.5 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 트렌치 캐패시터들은 서브-110 nm 노드 트렌치 캐패시터인 것을 특징으로 하는 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 데이터 획득 단계는,

상기 샘플 표면상의 필드의 위치를 정하도록 제 1 축을 따라 조사 스캔을 수행하는 단계; 및

상기 치수를 측정하도록 제 2 축을 따라 데이터 스캔을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 축은 상기 제 1 축과 적어도 실질적으로 수직인 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서,

단일 조사 스캔은 상기 데이터 스캔 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,

상기 조사 스캔으로부터 상기 데이터 스캔의 스캔 영역의 중심을 결정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 조사 스캔은 단지 5개의 스캔 라인들을 사용하여 트렌치 캐패시터들의 필드의 위치를 정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19 항에 있어서,

상기 조사 스캔은 단지 2개의 스캔 라인들을 사용하여 트렌치 캐패시터들의 필드의 위치를 정하는 것을 특징으로 하는 방법.
캔틸레버를 갖는 프로브를 포함하는 원자 현미경(SPM)을 조작하는 방법으로서,

상기 프로브와 샘플을 맞물리는 단계, 상기 샘플은 스캔 방향으로 제 1 피치와 스캔 방향과 90도 방향으로 제 2 피치를 갖는 피쳐들의 필드를 포함하며; 및

상기 샘플의 5개 이하 라인들을 따라 샘플의 조사 스캔을 수행하는 단계를 포함하여 구성되며 상기 수행 단계는 상기 5개 이하 라인들의 인접 라인들 간에서 상기 스캔 방향과 실질적으로 수직으로 상기 프로브와 상기 샘플 간에 상대적인 이동을 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 조사 스캔에 기초하여 데이터 스캔에 대한 중심을 식별하는 단계, 상기 중심은 라인의 피쳐들 중 적어도 하나의 중심점에 대응하며 상기 피쳐 중심점의 중심은 전제적으로 상기 적어도 하나의 피쳐의 가장 깊은 부분에 대응하며;

상기 조사 스캔에 기초하여 상기 데이터 스캔을 수행하는 단계를 더 포함하며;

여기서, 상기 이동 단계는 상기 제 1 피치와 실질적으로 일치하지 않는 상기 제 1 피치의 일부인 상기 샘플과 상기 프로브 간의 상대적인 이동을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 조사 스캔은 상기 데이터 스캔과 90도 각도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서,

굴곡 모드에서 상기 프로브를 진동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 24 항에 있어서,

딥 트렌치 모드에서 상기 프로브를 진동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 식별 단계는 패턴 인식을 이용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서,

상기 수행 단계들은 1분 이내에 완료되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 수행 단계들은 5초 이내에 완료되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 27 항에 있어서,

상기 피쳐들의 적어도 하나의 특성 치수를 결정하는 단계를 더 포함하며 여기서 특성 치수는 상기 특성 치수의 대략 2.0%와 2.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 29 항에 있어서,

상기 피쳐들은 트렌치 캐패시터인 것을 특징으로 하는 방법.
피쳐들의 필드를 포함하는 샘플과 상호작용하는 팁을 갖는 프로브; 및

(a) 조사 스캔을 수행하여 상기 필드의 위치를 정하고, (b) 상기 조사 스캔에 기초하여 데이터 스캔을 수행하도록 상기 팁과 상기 샘플 간의 상대적인 이동을 제공하는 샘플을 포함하여 구성되며,

여기서, 상기 조사 스캔은 단지 5개의 스캔 라인들을 포함하고, 상기 조사 스캔과 데이터 스캔 모두는 1분 이내에 수행되는 것을 특징으로 하는 원자 현미경(SPM).
제 31 항에 있어서,

상기 조사 스캔은 2개의 스캔 라인들을 횡단하는 것을 특징으로 하는 원자 현미경(SPM).
제 31 항에 있어서,

상기 원자 현미경은 상기 조사 스캔과 데이터 스캔들 동안에 획득되는 데이터를 분석하는 컴퓨터를 더 포함하며 상기 데이터 스캔 데이터는 상기 피쳐들 중 적어도 하나의 특성 치수를 표시하고 상기 특성 치수는 상기 특성 치수의 대략 2.0%와 2.0 nm 중에서 큰 것보다 작은 치수의 3 시그마 동적 반복가능성을 갖는 것을 특징으로 하는 원자 현미경(SPM).