KR930005569B1 - 패턴 인식 방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

패턴 인식 방법

제1도는, 종래의 패턴 인식 방법에 의하여 패턴폭을 측정하는 레지스트막의 단면도.

제2도는, 본 발명의 실시예의 패턴 인식 방법에 사용하는 장치의 개략적인 구성을 나타낸 설명도.

제3도는, 제2도의 실시예에 있어서의 패턴 인식방법의 광정을 나타낸 설명도.

제4a도는, 제2도의 실시예에서 얻어진 빛의 강도 프로파일(Profile) 곡선의 설명도.

제4b도는, 빛의 강도 프로파일 곡선의 다른예를 나타낸 설명도.

제5도는, 제2도의 실시예에 측정한 패턴폭의 값과 전자 현미경으로 측정한 패턴폭의 값의 관계를 나타낸 특성도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 기판 2 : 얹어놓는데

3 : 2차원 카메라 4 : 광원

5 : 화상 분석장치 11 : 레지스트 막

11a : 측벽부

본 발명은, 패턴 인식 방법에 관한 것이다.

근년에 와서, 패턴 인식에 관한 기술은, 급속한 진보를 이루고 있다. 이 패턴 인식 기술은, 문자나 도형의 읽어내기, 물품의 형상의 인식, 물품의 치수측정등의 광범위한 분야에서 이용되고 있다.

예를들면, 반도체 장치의 제조 분야에서는, 반도체 웨이퍼 위에 형성된 레이지스트 막의 선폭(線幅)의 측정 등에 이러한 패턴 인식 기술이 이용되고 있다.

이와같은 레지스트 막의 선폭의 측정은, 예를들면 다음과 같이 행하여 진다.

우선, 반도체 웨이퍼에 빛을 조사한다.

그 다음에, 조사한 빛의 반사광을 2차원 카메라 등으로 촬상한다.

이 반사광의 강도와 좌표에 관한 화상 정보를 얻는다.

이 경우에, 레지스트막(11)의 단면의 형상은, 예를들면 제1도에 나타낸 바와같아.

즉, 레지스트막(11)의 측벽부(11)는, 완만하게 바깥쪽으로 넓어지고 있다.

따라서, 레지스트막(11)의 에지부에서 빛의 간섭등이 발생한다.

즉, 레지스트막(11)의 에지부에서 간섭등을 일으킨 빛에 의한 신호는, 노이즈를 띄우고 변동한다.

이로인하여, 레지스트막(11)의 선폭의 산출은, 레지스트막(11)부분에서의 빛의 강도의 값과, 레지스트막(11) 바로 아래의 기판 부분에서의 빛의 강도의 값과의 중간인 빛의 강도 값을 나타낸 부분을 기준으로 하여 행하고 있다.

그러나, 반도체 장치의 제조분야에서는, 접적도의 향상이 행하여 지고 있다.

예를들면, 집적회로를 구성하는 배선 패턴은, 1㎛ 이하로 미세화 되는 경향에 있다.

이에 대하여, 종래의 패턴인식 방법은, 상기와 같이 빛의 간섭등에 의한 오차를 완전하게 배제할수가 없다.

그 결과, 종래의 방법에서는, 상기에서 설명한 바와같은 미소한 선폭을 정확하게 측정할수가 없다.

또한, 레지스트막(11)의 선폭을 측정하는 경우에는, 기판과 접촉하고 있는 레지스트막(11)의 바닥부에서의 선폭(최저값)을 구하는 것이 중요하다.

그러나, 종래의 방법에서는, 레지스트막(11)의 경사진 측면에서 반사한 빛의 강도의 평균값에 의하여 최저값으로서의 선폭을 산출하고 있다.

그 결과, 레지스트 막(11)의 패턴이 변화하면, 종래 방법에서 실제로 측정된 레지스트 막(11)의 선폭값과, 실제의 최저값에 의한 선폭값과의 차이가 커지게 된다.

이러한 문제를 해소하기 위하여, 전자현미경(SEM)을 사용하여 미세한 레지스트막(11)의 선폭을 측정하는 일이 행하여 지고 있다.

그러나, 이 경우에, 대형의 전자현미경을 필요로하게 된다.

또한, 선폭을 측정하는 것에 대단히 많은 노력과 시간을 필요로 하는 문제가 있으므로, 대량생산이 어렵다.

본 발명의 목적은, 미소한 레지스트막등의 선폭을 소위 최저값으로, 광학식의 장치를 사용하여, 자동적이고도 정확하게 측정할수가 있는 패턴인식 방법을 제공하는데에 있다.

즉, 본 발명은, 피 측정패턴을 가로로 절단하도록, 빛을 주사하는 공정과, 상기 주사광의 반사광을 수광하여 전기적인 빛의 강도신호로 변환하는 공정과, 상기의 주사한 피측정 패턴위의 위치를 가로축으로 하고, 또한, 상기 빛의 강도 신호의 빛의 강도를 세로축으로 한 좌표에, 상기의 반사광의 빛의 강도와 상기 피측정 패턴위에 위치에 대한 빛의 강도 프로파일(Profile) 곡선을 만드는 공정과, 이 빛의 강도 프로파일 곡선의 상승하는 부분과 하강하는 부분 사이의 패턴폭 값(X) 및 이 패턴 폭값(X)에 대응한 빛의 강도 값(Y)의 적어도 3조 이상을 상기한 빛의 강도 프로파일 곡선에서 얻는 공정과, 상기 패턴폭값(X) 및 상기한 빛의 강도값(Y)의 3조 이상의 값을 사용하여, 다음 일반식(Ⅰ) 중의 계수 a 및 b의 가장 적정한 값(a₁, b₁)을 최소 2자승법에 의하여 구하는 공정과, 상기한 가장 적정한 값(a₁, b₁)을 계수로 갖는 다음 일반식 (Ⅱ)에서 상기한 피 측정 패턴의 상기 조사광이 주사한 영역에 대응한 부분이 패턴폭 값(X₁)을 산출하는 공정을 구비하는 패턴인식 방법이다.

y=d/{1+aㆍexp(-bx)} (Ⅰ)

y₁=d/{1+a₁ㆍexp(-b₁x₁)} (Ⅱ)

다만, 일반식(Ⅰ), (Ⅱ)중 d는, 미리 설정한 정수이다.

여기에서, 본 발명은, 예를들면 반도체 기판위에 형성된 레지스트막등의 미세한 패턴으로 이루어지는 피측정 패턴의 패턴폭의 측정에 적용할수가 있는 것이다.

반사광을 수광하여 전기적인 빛의 강도신호 변환하는 수단으로서는, 촬상장치 예를들면 CCD와 같은 고체 촬상소자 등으로 이루어지는 2차원 카메라를 사용 할수가 있다.

빛의 강도 프로파일곡선을 만드는 수단으로서는, 예를들면 화상 분석 장치를 사용할수가 있다.

패턴폭값(X₁)을 산출하기 위한 식으로서는, 패턴폭값(X) 및 이것에 대응한 빛의 강도 값(Y)의 데이타수를 n개 (n

3)로 한 경우에, 다음식(Ⅲ)을 사용할 수가 있다.

y=a1x^n-2+a2x^n-3…+c (Ⅲ)

본 발명 방법에 의하면, 다음식(Ⅰ)을 사용하는 경우에는, 빛의 강도 프로파일 곡선에서 얻은 3조 이상의 패턴 폭 값(X) 및 빛의 강도값(Y)을 사용하여, 식(Ⅰ)중의 계수(a), (b)의 가장 적정한 값(a₁), (b₁)을 최소 2자승법에 의하여 구한다.

이 가장 적정한 값(a₁), (b₁)의 계수를 갖는 다음식(Ⅱ)에서, 피측정 패턴의 패턴폭을 산출한다.

y=d/{1+aㆍexp(-bx)} (Ⅰ)

y₁=d/{1+a₁ㆍexp(-b₁x₁)} (Ⅱ)

또한, 상기 식(Ⅲ)을 사용하는 경우에, 예를들면 패턴폭값(X) 및 이것에 대응한 빛의 강도값 (Y)의 데이타수를 4개로하면, 다음 식(Ⅴ)중의 계수 a1, a2 및 c의 가장 적정한 값(a1₁, a2₁, c₁)을 최소 2자승법으로 구하고, 이 계수(a1₁, a2₁, c₁)를 갖는 다음식 (Ⅵ)에 의하여 패턴폭값(X₁)을 산출한다.

y=a1x²+a2x¹+c (Ⅴ)

y₁=a1₁x1²+a1x1¹+c₁(Ⅵ)

이와같이 본 발명에서는, 최소 2자승법으로 결정한 계수를 갖는 식(Ⅱ), (Ⅳ) 및 (Ⅵ)에서 피측정 패턴의 패턴폭값(X₁)을 산출한다.

그 결과, 피측정 패턴의 애지부에서의 빛의 간섭등에 의한 노이즈에 어떠한 영향도 받지 않고, 패턴 폭값(X₁)을 소위 최저값으로 정확하고도 용이하게 얻을수가 있다.

[실시예]

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

이 실시예는, 본 발명의 패턴인식 방법을, 반도체 기판위에 형성된 레지스트막의 선폭의 측정에 적용한 것이다.

제2도중 (1)은, 얹어놓는데 (2)위에 얹어진 반도체 기판이다.

반도체 기판(1)의 윗쪽에는, 반도체 기판(1)이 표면과 대향 하도록하여, 2차원 카메라(3)와 공원(4)이 배치되어 있다.

2차원 카메라(3)는, 예를들면 고체 촬상소자로 형성되어 있다.

2차원 카메라(3)는, 화상 분석장치(5)에 전기적으로 접속되어 있다.

광원(4)으로서는, 통상적으로 사용되는 광원램프 또는 레이저 광원을 사용할수가 있다.

그리고, 이 실시예에서는, 상기한 구성의 장치를 사용하여 제3도에 나타낸 바와같이, 반도체 기판(1)위에 형성된 레지스트막의 선폭의 측정을 행한다.

즉, 우선, 광원(4)으로 부터 레지스트막위에 빛을 주사하면서 조사한다.

즉, 빛의 조사는, 반도체 기판(1)이 표면의 한쪽에서 레지스트막을 가로로 절단하여 반도체 기판(1)의 표면의 다른쪽에 이르도록 주사하여 행한다.

이 조사광의 주사는, 광원(4)을 도시하지 아니한 구동기구에 의하여, 반도체 기판(1)에 대하여 이동 시키므로써 행하여도 좋다.

또는, 반도체 기판(1)을 얹어놓은 얹어놓는데(2)를 광원(4)에 대하여 이동시키므로써, 조사광의 주사를 행하여도 좋다.

다음으로, 레지스트 막위에 반사한 반사광을 2차원 카메라(3)로 좆아서 수광한다.

2차원 카메라(3)에서는, 수광한 광신호를 전기적인 빛의 강도 신호로 변환한다(제3도의 (a) 참조).

2차원 카메라(3)는, 얻어진 빛의 강도신호를 화상분석장치(5)에 공급한다(제3도의 (b) 참조).

화상분석장치(5)는, 예를들면 제4도에 나타난 바와같이, 빛이 조사하면서 조사한 레지스트막위의 위치를 가로축으로 하고, 또한 빛의 강도신호의 빛의 강도를 세로축으로한 좌표위에, 반사광의 빛의 강도를 레지스트 막위의 위치마다 플로트(Plot)하여, 빛의 강도 프로파일 곡선(P)을 만든다.

다음에, 이와같이 하여 얻은 빛의 강도 프로파일 곡선(P)의 상승하는 부분(Pu)과 하강하는 부분(Pd) 사이의 패턴폭값(X₁), (X₂), (X₃) 및 패턴폭값(X₁), (X₂), (X₃)에 대승한 빛의 강도값(Y₁), (Y₂), (Y₃)을, 빛의 강도 프로파일 곡선(P)에서 예를들면 3조를 선택한다(제3도의 (c) 참조).

이 패턴폭값 (X₁), (X₂), (X₃) 및 빛의 강도값 (Y₁), (Y₂), (Y₃)의 선택은, 빛의 간섭등을 일으키기 쉽고, 레지스트막의 반도체기판(1) 표면에 근접한 에지부를 회피한 상승하는 부(Pu) 및 하강하는 부분(Pd) 중에서 행한다.

그 다음에, 선택한 패턴폭값 (X₁), (X₂), (X₃) 및 빛의 강도값 (Y₁), (Y₂), (Y₃)을 다음식 (Ⅰ)에 대입한다.

y=d/{1+aㆍexp(-bx)} (Ⅰ)

이 결과, 얻어지는 식(Ⅰ)의 계수 (a), (b)의 3가지 종류의 값(a₁)(a₂)(a₃), (b₁)(b₂)(b₃)을 사용하여, 최소 2지승법에 의하여, 가장적정한 계수로하여, 예를들면 a₁, b₁을 결정한다.

여기에서, d는, 이미 설정된 정수이다.

이 실시예에서는, 레지스트막 형성시의 마스크 치수의 2배의 값을 사용한다.

일반적으로는, 설계시의 레지스트막의 치수등에 따라 적절하게 설정한다.

다음에, 가장 적정한 계수값(a₁, b₁)을 갖는 다음식(Ⅱ)을 결정한다(제3도의 (d) 참조).

y₁=d/{1+a₁ㆍexp(-b₁x₁)} (Ⅱ)

계속해서, 식(Ⅱ)의 y₁에 y₁=0, 또는 y₁=1등의 빛의 강도 프로파일 곡선(P)의 임계 빛의 강도신호를 대입한다(제3도의 (e) 참조).

이 대입처리후에 얻어진 식을 사용하여, 연산에 의하여 레지스트막의 선폭을 산출한다.

이와같이 하여 산출한 레지스트막의 선폭값을 세로측쪽에 플로트하고, 전자현미경(SEM)을 사용하여 동일의 레지스트막에 대하여 측정한 선폭값을 가로측에 플로트한 바, 제5도에 나타낸 상관 특성국선이 얻어졌다.

이 상관 특성곡선에서 명백한 바와같이, 실시예의 방법에서 얻은 레지스트막의 선폭값은, 전자현미경으로 측정한 선폭값과 대략 같은 정밀도를 갖고 있으며, 소위 최저값을 정확하게 측정하고 있는 것이 판명되었다.

또한, 실시예에서 사용한 식(Ⅰ)에 대신하여 다음식(Ⅲ)을 사용하여, 실시예와 마찬가지로 패턴폭 값(X) 및 이것에 대응한 빛의 강도값(Y)의 데이타수를 제4b도에 나타낸 바와같이, n개 (n

3)선택하고, 최소 2자승법에 의하여 결정한 가장 적정한 계수(a1₁), (a2₁)…c₁를 갖는 다음식(Ⅳ)을 결정하여, 이 식(Ⅳ)에서도 마찬가지로 레지스트 막의 선폭값을, 최저값으로 또한, 정확하게 산출할수가 있다.

y=a1x^n-2+a2x^n-3…c (Ⅲ)

y=a1x₁x₁ ^n-2+a2₁x₁ ^n-3…c₁(Ⅳ)

상기한 실시예에서는 레지스트 패턴의 선폭 측정에 적용한 예에 대하여 설명하였으나, 패턴인식이라면 문자인식 세포 패턴 인식등의 선분의 인식에 적용할수 있는 것은 설명할 필요도 없는 것이다.

Claims (10)

1. 기판상의 피측정 패턴을 가로로 절단 하도록 빛을 주사하는 공정과, 상기 주사광의 반사광을 수광하여 전기적인 빛의 강도 신호로 변환하는 공정과, 상기 주사한 피측정 패턴위치의 위치를 가로축으로 하고, 또한, 상기 빛의 강도신호의 광 강도를 세로축으로한 좌표에, 상기 반사광의 빛의 강도와 상기 피측정 패턴위의 위치에 대한 빛의 강도 프로파일 곡선을 만드는 공정과, 이 빛의 강도 프로파일 곡선의 상승하는 부분과 하강하는 부분 사이의 패턴폭 값(X) 및 이 패턴폭값(X)에 대응한 빛의 강도값(Y)의 적어도 3세트 이상을 상기 빛의 강도 프로파일 곡선에서 얻는 공정과, 상기 패턴폭 값(X) 및 상기 빛의 강도값 (Y)의 3세트 이상의 값을 사용하여, 다음 일반식(Ⅰ)중의 계수 a 및 b의 가장 적정한 값(a₁, b₁)을 최소 2자승법에 의하여 구하는 공정과, 상기 가장 적정한 값(a₁, b₁)을 계수로 갖는 다음 일반식 (Ⅱ)에서 상기 피측정 패턴의 사이 조사광이 주사된 영역에 대응한 부분이 패턴폭 값(X₁)을 산출하는 공정을 구비하는 패턴 인식 방법.

   y=d/{1+aㆍexp(-bx)} (Ⅰ)

   y₁=d/{1+a₁ㆍexp(-b₁x₁)} (Ⅱ)

   다만, 일반식(Ⅰ), (Ⅱ)중 d는, 미리 설정한 정수.
2. 제1항에 있어서, 기판은 반도체 기판(1)이며, 피측정 패턴은 이 반도체 기판(1)위의 미세한 패턴인 패턴 인식 방법.
3. 제1항에 있어서, 반사광을 수광하여 전기적인 빛의 강도 신호로 변환하는 공정은 2차원 카메라(3)에 의하는 것인 패턴인식 방법.
4. 제3항에 있어서, 2차원 카메라(3)가 고체 촬상 소자인 패턴 인식 방법.
5. 제1항에 있어서, 빛의 강도 프로파일 곡선을 만드는 공정은 화상분석 장치(5)에 의하는 것인 패턴 인식방법.
6. 기판상의 피측정 패턴을 가로로 절단하도록 빛을 주사하는 공정과, 상기 주사광의 반사광을 수광하여 전기적인 빛의 강도 신호로 변환하는 공정과, 상기 주사한 피 측정패턴위의 위치를 가로축으로 하고, 또한, 상기 빛의 강도 신호의 광 강도를 세로축으로한 좌표에, 상기 반사광의 빛의 강도와 상기 피측정 패턴위의 위치에 대한 빛의 강도 프로파일 곡선을 만드는 공정과, 이 빛의 강도 프로파일 곡선의 상승하는 부분과 하강하는 부분 사이의 패턴폭 값 (X) 및 이 패턴폭값(X)에 대응한 빛의 강도값(Y)의 적어도 3세트 이상을 상기 빛의 강도 프로파일 곡선에서 얻는 공정과, 상기 패턴폭 값(X) 및 상기 빛의 강도값 (Y)의 3세트 이상의 값을 사용하여, 다음 일반식(Ⅲ)중의 계수 a₁, a₂, …an 및 c의 가장 적정한 값(a1₁, a2₁, …an_n및 c₁)을 최소 2자승법으로 구하는 공정과, 상기 가장 적정한 값(a1₁, a2₁, …an_n및 c₁)을 계수로 갖는 일반식 (Ⅳ)에서 피측정 패턴의 패턴폭 값(X₂)을 산출 공정을 구비하는 것인 패턴 인식 방법.

   y=a1x^n-2+a2x^n-3…c (Ⅲ)

   y=a1x₁x₁ ^n-2+a2₁x₁ ^n-3…c₁(Ⅳ)
7. 제6항에 있어서, 피측정 패턴은 이 반도체 기판(1)위의 미세한 패턴인 패턴 인식 방법.
8. 제6항에 있어서, 반사광을 수광하여 전기적인 빛의 강도 신호로 변환하는 공정은 2차원 카메라 (3)에 의하는 것인 패턴 인식 방법.
9. 제8항에 있어서, 2차원 카메라(3)가 고체 촬상 소자인 패턴 인식 방법.
10. 제6항에 있어서, 빛의 강도 프로파일 곡선을 만드는 공정은 화상분석 장치(5)에 의하는 것인 패턴 인식 방법.

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