KR20090070983A

KR20090070983A - 원통형 ｃｄ표준 웨이퍼를 이용한 ｃｄ측정 방법

Info

Publication number: KR20090070983A
Application number: KR1020070139164A
Authority: KR
Inventors: 조경선
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-01

Abstract

본 발명은 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD 측정 기술에 관한 것으로, CD-SEM 장비에 X방향 및 Y방향으로 일정한 간격의 패턴이 형성된 원통형 CD 표준 웨이퍼를 투입하여 로딩하고, 로딩된 원통형 CD 표준 웨이퍼의 패턴 중 하나의 패턴을 포인트로 하여 X방향으로 CD를 측정하며, X방향 측정 시에 동일한 포인트로 Y방향에 대한 CD를 측정하고, X방향 및 Y방향 CD 측정치를 이용하여 CD-SEM 장비에 대한 교정을 수행하는 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 표준 웨이퍼를 단 한번 로딩으로 동일한 지점을 정확하고 신속하게 측정하여 CD-SEM 장비 교정을 기존방식 보다 더욱 정밀하게 수행할 수 있다.

표준 웨이퍼, CD(critical dimension), CD-SEM

Description

원통형 ＣＤ표준 웨이퍼를 이용한 ＣＤ측정 방법{METHOD FOR MEASURING OF CYLINDRICAL BY USING CYLINDRICAL CRITICAL DIMENSION STANDARD WAFER}

본 발명은 임계 크기(Critical Dimension, 이하 CD라 한다) 표준 웨이퍼(standard wafer)에 관한 것으로서, 특히 CD-SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope) 장비의 교정(Calibration)시 원통형 CD 표준 웨이퍼(standrd wafer)를 이용함으로써, 표준 웨이퍼의 회전 없이 X방향과 Y방향을 동일한 포인트(point)에서 동시에 측정을 수행하는데 적합한 원통형 CD 표준 웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정에서 패터닝 작업 시에 형성되는 해당 패턴의 CD를 측정하기 위하여 CD-SEM 장비를 사용하고 있으며, 해당 패턴의 CD를 정확하게 유지하기 위해서는 CD-SEM 장비를 양호한 상태로 유지 보수할 필요가 있다.

종래에는 CD-SEM 장비를 모니터링하는 경우에 라인형 표준 웨이퍼를 사용하거나 참조 웨이퍼(reference wafer)를 사용하여 동일한 패턴의 동일 포인트를 측정하여 CD값을 모니터링 함으로써, CD-SEM 장비의 이상여부를 모니터링하고 측정값에 변화가 생긴 경우에는 이에 대한 교정을 실시한다. 이와 같이 종래의 CD-SEM 장비 교정방법은 라인형 CD 표준 웨이퍼를 사용하여 CD 라인의 X방향과 Y방향을 측정한 후 결과에 따라 장비 교정을 실시한다.

도 1은 종래 기술에 따른 라인형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD-SEM 장비의 교정 방식을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, (A)에 도시한 바와 같이 일정한 간격을 가진 라인형 포토레지스트 패턴(102)을 포함하는 라인형 CD 표준 웨이퍼(100)를 이용하여 X방향을 측정하고, 이후 Y방향을 측정하기 위해서는 라인형 CD 표준 웨이퍼(100)를 180도 회전시킨 후, 측정하게 된다. 이러한 라인형 CD 표준 웨이퍼(100)의 단면은 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이 일정한 간격을 가진 라인형 포토레지스트 패턴(102)을 형성하고 있으며, 이러한 패턴(102) 표면을 이용하여 CD 측정을 수행하게 된다.

그러므로 X방향과 Y방향 측정시에는 라인형 CD 표준 웨이퍼(100)를 회전하여 사용하여야 되기 때문에 동일한 포인트에서의 측정은 어렵게 된다.

상기한 바와 같이 동작하는 종래 기술에 의한 CD-SEM 장비의 교정 방식에 있어서는, X방향을 측정한 후, 다시 Y방향을 측정하기 위해서는 표준 웨이퍼를 180도 회전시켜야 하며, X방향을 측정한 후 동일한 포인트를 Y방향으로 측정할 때 웨이퍼가 회전됨으로 인하여 동일한 측정 포인트를 찾지 못한다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은, CD-SEM 장비의 교정 시 CD 표준 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼를 회전시키지 않고, X방향과 Y방향을 동일한 포인트에서 동시에 측정할 수 있는 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD 측정 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, CD-SEM 장비의 교정 시 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용하여 표준 웨이퍼의 회전 없이 X방향과 Y방향을 동일한 포인트에서 동시에 측정을 수행할 수 있는 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD 측정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예 방법은, CD-SEM 장비에 X방향 및 Y방향으로 일정한 간격의 패턴이 형성된 원통형 CD 표준 웨이퍼를 투입하여 로딩하는 단계; 상기 로딩된 원통형 CD 표준 웨이퍼의 패턴 중 하나의 패턴을 포인트로 하여 X방향으로 CD를 측정하는 단계; 상기 X방향 측정 시에 동일한 포인트로 Y방향에 대한 CD를 측정하는 단계; 및 상기 X방향 및 Y방향 CD 측정치를 이용하여 CD-SEM　 장비에 대한 교정을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명에 있어서, 개시되는 발명 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, 표준 웨이퍼를 단 한번 로딩(Loading)으로 동일한 지점을 정확하고 신속하게 측정하여 CD-SEM 장비 교정을 기존방식 보다 더욱 정밀하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명은 CD-SEM 장비의 교정시 웨이퍼를 회전시키지 않고, X방향과 Y방향을 동일한 포인트에서 동시에 측정할 수 있는 CD 표준 웨이퍼를 구현하기 위한 것으로서, CD 측정을 위한 패턴을 원통형으로 생성한 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용하여 표준 웨이퍼의 회전 없이 X방향과 Y방향을 동일한 포인트에서 동시에 측정을 수행하는 것이다.

이때 CD-SEM 장비에서 CD 표준 웨이퍼를 이용하여 CD를 측정하는 방식은, 우선 CD-SEM 장비에서 전자를 CD 표준 웨이퍼의 패턴을 향해 주사시키고, 상기 주사된 전자는 다시 패턴 표면으로부터 되튀어 나오게 되는데, 상기 되튀어 나오는 방 출전자(secondary electron)에 의해 상이 형성되는 것으로 CD를 측정하게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD-SEM 장비의 교정 방식을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, (A)에 도시한 바와 같이 X 방향과 Y방향으로 간격이 일정한 원형 포토레지스트 패턴(202)을 포함하는 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)가 CD-SEM 장비에 투입되면, 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)에 대한 로딩을 수행한다.

CD-SEM 장비에서는 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)의 원형 포토레지스트 패턴(202) 중 하나의 패턴을 선택하여 이를 포인트로 하여 X방향을 측정하고, 이후 X방향 측정 시와 동일한 포인트를 이용하여 Y방향을 측정하게 된다.

그러므로 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)를 이용하여 CD 측정을 수행하는 경우에는 단 한번을 로딩을 수행하여, X방향과 Y방향에 대한 CD 측정을 수행하게 되며, 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)의 회전을 수행하지 않고도 X방향의 측정 후 Y방향에 대한 측정을 바로 수행하는 것이 가능하다.

이러한 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)의 단면은 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이 좌우 일정한 간격을 가진 원통형의 포토레지스트 패턴(202)을 형성하고 있으며, 이러한 패턴(202)의 표면을 이용하여 CD 측정을 수행하게 된다. 이는 도 1의 (B)와 동일한 단면으로 구성되나, 도 1의 표준 웨이퍼는 X방향의 측정 후 표준 웨이퍼를 회전시키고, 다시 로딩하여 Y방향에 대해 측정을 수행하나, 도 2의 원통형 CD 표준 웨이퍼(200)는 회전없이 단 한번의 로딩으로 X방향 및 Y방향의 측정을 가능하게 한 다.

이후 X방향 및 Y방향 CD 측정치는 주기적으로 저장되며, 측정치에 변동이 발생하는 경우, CD-SEM　 장비에 대한 교정을 수행하여 정확한 CD 측정을 수행할 수 있도록 유지시킨다.

도 3a 내지 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 CD 표준 웨이퍼의 공정 단계를 나타낸 공정 순서도이다.

도 3a를 참조하면, 반도체 실리콘 기판(300) 상에 포토레지스트(302)를 증착하고, X방향 Y방향으로 일정한 간격을 갖는 4개의 원형 패턴이 형성되도록 식각공정으로 패터닝을 수행한다. 이에 도 3b에 도시한 바와 같이 상부면에서 보면, X방향 Y방향으로 일정한 간격을 갖는 4개의 원형 패턴(302)이 형성됨을 알 수 있으며, 전체적으로 는 원통형 패턴의 CD 표준 웨이퍼를 형성하는 것이다. 다만, 사각형 모양의 식각공정을 수행하는 경우에는 패턴 형성 시 직육면체의 패턴을 형성하는 것도 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 CD-SEM 장비의 교정시 웨이퍼를 회전시키지 않고, X방향과 Y방향을 동일한 포인트에서 동시에 측정할 수 있는 CD 표준 웨이퍼를 구현하기 위한 것으로서, CD 구조를 원통형으로 생성한 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용하여 표준 웨이퍼의 회전 없이 X방향과 Y방향을 동일한 포인트에서 동시에 측정을 수행한다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이 다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 라인형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD-SEM 장비의 교정 방식을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD-SEM 장비의 교정 방식을 도시한 도면,

도 3a 내지 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 CD 표준 웨이퍼의 공정 단계를 나타낸 공정 순서도.

Claims

CD-SEM 장비에 X방향 및 Y방향으로 일정한 간격의 패턴이 형성된 원통형 임계크기(CD) 표준 웨이퍼를 투입하여 로딩하는 단계;

상기 로딩된 원통형 CD 표준 웨이퍼의 패턴 중 하나의 패턴을 포인트로 하여 X방향으로 CD를 측정하는 단계;

상기 X방향 측정 시에 동일한 포인트로 Y방향에 대한 CD를 측정하는 단계; 및

상기 X방향 및 Y방향 CD 측정치를 이용하여 CD-SEM 장비에 대한 교정을 수행하는 단계

를 포함하는 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD 측정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 원통형 CD 표준 웨이퍼는,

반도체 기판상에 증착된 포토레지스트를 식각공정으로 패터닝을 수행하여 X방향 및 Y방향으로 일정한 간격의 적어도 4개의 원통형 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD 측정 방법.
제 2항에 있어서,

상기 패턴은,

직육면체 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 CD 표준 웨이퍼를 이용한 CD 측정 방법.