KR100567622B1

KR100567622B1 - 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100567622B1
Application number: KR1020030098501A
Authority: KR
Inventors: 이진우; 이상길; 이병암; 김용완; 조효상; 안병설
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2006-04-04
Anticipated expiration: 2023-12-29
Also published as: KR20050067516A; US20050141761A1; JP2005195581A

Abstract

서로 다른 선폭들을 갖는 복수개의 기준 패턴들을 측정 장치에 설정한다. 복수개의 기준 패턴들과 실제 패턴을 매칭시켜서, 실제 패턴과 대응하는 선폭을 갖는 기준 패턴 하나를 획득한다. 획득된 기준 패턴과 대응하는 실제 패턴을 측정 장치에 인식시킨다. 실제 패턴 상에 기준 패턴을 중첩시킨다. 실제 패턴과 기준 패턴이 일치되도록, 실제 패턴이나 기준 패턴을 이동시킨다. 실제 패턴의 선폭을 측정 장치로 측정한다. 측정 장치가 실제 패턴을 정확하게 인식할 수가 있게 된다. 또한, 획득된 기준 패턴과 실제 패턴을 일치시킨 상태에서 실제 패턴의 선폭을 측정하게 됨으로써, 원하는 위치의 패턴 선폭을 정확하게 측정할 수가 있게 된다.

Description

반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING A CRITICAL DIMENSION OF A PATTERN ON A SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 종래의 패턴 선폭 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 패턴 선폭 측정 장치의 측정부를 나타낸 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 패턴 선폭 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 5는 매칭부가 기준 패턴들과 실제 패턴을 순차적으로 매칭시키는 동작을 나타낸 동작 설명도이다.

도 6a는 기준 패턴을 나타낸 평면도이다.

도 6b는 실제 패턴을 나타낸 평면도이다.

도 6c는 비교부가 기준 패턴과 실제 패턴을 일치시키는 동작을 나타낸 평면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 패턴 선폭 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 패턴 선폭 측정 방법을 순차적으로 나타 낸 흐름도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

100 : 제어부 200 : 매칭부

300 : 비교부 400 : 측정부

본 발명은 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 반도체 소자 상에 형성된 미세 패턴의 선폭(Critical Dimension:CD)을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자는 반도체 기판 상에 소정의 막을 형성한 후, 상기 소정의 막을 패터닝함으로써 제조된다. 상기 패턴은 반도체 소자의 특성에 따라 다른 특성을 갖는다. 한 예로서, 상기 패턴은 반도체 소자의 특성에 따른 선폭을 갖게 된다. 이러한 패턴이 설계시에 설정된 패턴으로 정확하게 형성되었는지를 파악하기 위하여, 반도체 소자의 제조 공정 중에는 패턴의 선폭을 측정하는 공정이 포함된다.

선폭 측정을 위한 장비로는 주로 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope:SEM) 장비가 사용된다. SEM 장비를 이용한 선폭 측정 방법은 전자빔을 반도체 기판 상에 형성된 패턴에 주사하고, 패턴으로부터 방출된 이차전자의 신호를 영상 신호로 변환하여, 패턴의 선폭을 측정하는 방식이다.

SEM 장비는 전자빔을 발생시키는 전자총을 포함한다. 전자총으로부터 발생된 전자빔은 집속렌즈, 편향코일, 대물렌즈 및 셔터의 조리개를 순차적으로 통과하면서 포커싱된다. 포커싱된 전자빔은 반도체 기판 상으로 주사된다. 반도체 기판으로부터 방출된 이차전자들이 검출부에서 검출된다. 검출된 신호는 증폭부에서 증폭된 후 음극선관 내부의 형광면에 주사됨으로써, 반도체 기판 상의 패턴 이미지를 형성하게 된다.

상기와 같은 SEM 장비로 반도체 기판을 반입시킨 후, 반도체 기판을 정렬시킨다. 패턴 선폭이 측정될 반도체 기판 상의 위치를 지정(addressing)한다. 반도체 기판 상에 형성된 실제 패턴을 SEM 장비에 인식(recognizing)시킨다. 이러한 인식 공정은 SEM 장비의 기준 패턴(reference pattern)을 반도체 기판에 형성된 실제 패턴(actual pattern) 상에 중첩시켜서, 양측 패턴이 일치하는지의 여부에 따라 이루어진다. 실제 패턴이 인식되면, 실제 패턴의 선폭을 상기된 방법에 따라 측정한다. 실제 패턴 선폭의 측정이 완료되면, 반도체 기판을 SEM 장비로부터 반출시킨다.

기준 패턴을 실제 패턴 상에 중첩시킬 때, 실제 패턴은 선행 공정 불량이 아님에도 불구하고 기준 패턴과 일치되지 않을 경우가 있다. 한 예로서, 실제 패턴이 기준 패턴과 미세하게 어긋나게 배치될 수도 있다.

이러한 경우, SEM 장비는 실제 패턴을 인식하지 못하기 때문에, SEM 장비는 다시 세팅될 때까지 정지된다. 따라서, SEM 장비의 가동율이 저하되는 문제가 있다.

반면에, SEM 장비가 실제 패턴을 인식하더라도, 실제 패턴은 기준 패턴과 어 긋난 위치에 배치되어 있는 관계로, SEM 장비는 측정하려는 위치가 아닌 다른 위치의 패턴 선폭을 측정하게 된다. 따라서, SEM 장비는 원하는 측정 데이터가 아닌 오류 데이터를 출력하게 되는 문제가 있다. 오류 데이터는 설계 허용 범위 내의 선폭을 갖는 실제 패턴을 불량으로 판정하거나 또는 설계 허용 범위를 벗어난 선폭을 갖는 실제 패턴을 정상으로 판정하는 요인으로 작용하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 종래의 패턴 선폭 측정 방법이 대한민국 공개특허 2002-7998호에 개시되어 있다. 도 1은 상기 공개공보에 개시된 종래의 패턴 선폭 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 1을 참조로, 단계 ST에서, SEM 장비가 제 1 위치설정 신호를 출력한다. 단계 ST2에서, 스테이지를 이동시켜 반도체 기판의 위치를 정렬시킨다. 단계 ST3에서 SEM 장비를 저배율로 설정시킨 후, 단계 ST4에서 저배율 패턴의 화상 데이터를 획득한다. 단계 ST5에서, 저배율 패턴의 화상 데이터로부터 저배율 패턴의 에지 선분 데이터를 획득한다. 단계 ST6에서, 저배율 패턴의 화상 데이터로부터 CAD 선분 데이터를 획득한다. 단계 ST7에서, 에지 선분 데이터와 CAD 선분 데이터에 따른 2개의 이미지를 매칭시켜서, 어긋난 양을 연산한다. 단계 ST8에서, 연산된 어긋난 양에 따른 제 2 위치보정 신호를 이용해 스테이지의 위치를 이동시킨다.

상기된 종래의 패턴 선폭 측정 방법은 실제 패턴의 선분 데이터와 기준 패턴의 데이터인 SEM 장비의 CAD 선분 데이터를 중첩시킨 후, 어긋난 양에 따라 실제 패턴의 위치를 조정함으로써, SEM 장비가 실제 패턴을 인식할 수는 있게 된다.

그러나, 종래의 패턴 선폭 측정 방법은 기준 패턴 하나만을 이용해서 실제 패턴을 인식하기 때문에, 공정 조건 변화에 따라 선폭이 달라지는 여러 실제 패턴에 적용될 수가 없다. 하나의 반도체 기판 상에 형성된 복수개의 실제 패턴들은 공정 조건 변화에 따라 미세하지만 서로 다른 선폭을 갖게 된다. 이러한 서로 다른 선폭들을 갖는 실제 패턴들을 하나의 기준 패턴만으로 인식할 경우에는, SEM 장비가 실제 패턴의 인식에 실패하는 경우가 많이 발생된다.

본 발명의 제 1 목적은 미세하게 서로 다른 선폭을 갖는 실제 패턴들을 정확하게 인식하여, 실제 패턴의 선폭 측정에 오류가 발생되지 않도록 할 수 있는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제 2 목적은 실제 패턴의 선폭을 정확하게 측정할 수 있는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 방법에 있어서, 서로 다른 선폭들을 갖는 복수개의 기준 패턴들을 측정 장치에 설정한다. 복수개의 기준 패턴들과 실제 패턴을 매칭시켜서, 실제 패턴과 대응하는 선폭을 갖는 기준 패턴 하나를 획득한다. 획득된 기준 패턴과 대응하는 실제 패턴을 측정 장치에 인식시킨다. 실제 패턴 상에 기준 패턴을 중첩시킨다. 실제 패턴과 기준 패턴이 일치되도록, 실제 패턴이나 기준 패턴을 이동시킨다. 실제 패턴의 선폭을 측정 장치로 측정한다.

본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정 장치는 서로 다른 선폭들을 갖는 복수개의 기준 패턴들이 설정되는 제어부를 포함한다. 매칭부가 복수개의 기준 패턴들과 실제 패턴을 매칭시켜서, 실제 패턴과 대응하는 기준 패턴 하나를 제어부에 설정시킨다. 제어부는 설정된 기준 패턴에 따라 실제 패턴을 인식하게 된다. 비교부가 실제 패턴 상에 기준 패턴을 중첩시켜서, 실제 패턴과 기준 패턴이 일치하는지 여부를 비교한다. 실제 패턴과 기준 패턴이 불일치하면, 비교부는 실제 패턴과 기준 패턴이 일치되도록 실제 패턴이나 기준 패턴을 이동시키는 신호를 제어부로 전송한다. 측정부가 실제 패턴의 선폭을 측정한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 서로 다른 선폭을 갖는 기준 패턴들을 측정 설비에 설정하고, 이 중에서 실제 패턴의 선폭과 대응하는 기준 패턴을 이용해서 실제 패턴을 인식하게 된다. 따라서, 측정 설비가 실제 패턴을 정확하게 인식할 수가 있게 된다. 또한, 획득된 기준 패턴과 실제 패턴을 일치시킨 상태에서 실제 패턴의 선폭을 측정하게 됨으로써, 원하는 위치의 패턴 선폭을 정확하게 측정할 수가 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

실시예 1

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 3은 본 발명에 따른 패턴 선폭 측정 장치의 측정부를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 패턴 선폭 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 5는 매칭부가 기준 패턴들과 실제 패턴을 순차적으로 매칭시키는 동작을 나타낸 설명도이며, 도 6a는 기준 패턴을 나타낸 사진이고, 도 6b는 실제 패턴을 나타낸 사진이며, 도 6c는 비교부가 기준 패턴과 실제 패턴을 일치시키는 동작을 나타낸 사진이다.

도 2를 참조로, 본 실시예 1에 따른 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 장치는 제어부(100), 매칭부(200), 비교부(300) 및 측정부(400)를 포함한다.

제어부(100)는 측정 장치의 동작을 전반적으로 제어한다. 도 2 및 도 5를 참조로, 반도체 기판 상에 형성된 실제 패턴(AP)과 대략 유사한 형상을 갖는 메인 기준 패턴(RP0)이 제어부(100)에 입력된다. 또한, 메인 기준 패턴(RP0)과 유사한 형상을 갖는 제 1 내지 제 5 보조 기준 패턴(RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)들도 제어부(100)에 입력된다. 한 예로서, 메인 기준 패턴(RP0)이 십자 형상을 갖는다면, 제 1 내지 제 5 보조 기준 패턴(RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)들은 메인 기준 패턴(RP0)의 십자 형상보다 약간 크거나 작은 십자 형상을 갖는다. 이와 같이, 제어부(100)에는 메인 기준 패턴(RP0)과 제 1 내지 제 5 보조 기준 패턴(RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)들이 설정된다.

매칭부(200)는 제어부(100)에 설정된 메인 기준 패턴(RP0)과 제 1 내지 제 5 보조 기준 패턴(RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)들을 실제 패턴(AP)과 순차적으로 매칭시킨다. 매칭부(200)는 메인 기준 패턴(RP0)이 실제 패턴(AP)과 실질적으로 일치하는 형상을 가진다면, 메인 기준 패턴(RP0)을 선정한다. 반면에, 메인 기준 패턴(RP0)이 실제 패턴(AP)과 일치하지 않으면, 매칭부(200)는 제 1 내지 제 5 보조 기준 패 턴(RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)들 중 실제 패턴(AP)과 가장 유사한 형상을 갖는 어느 하나의 보조 기준 패턴, 본 실시예에서는 제 5 보조 기준 패턴(RP5)을 선정한다. 선정된 기준 패턴은 제어부(100)에 설정된다. 제어부(100)는 매칭부(200)의 매칭 결과에 따라 설정된 제 5 보조 기준 패턴(RP5)과 대응하는 실제 패턴(AP)을 선폭 측정 대상체로서 인식하게 된다.

이와 같이, 본 실시예 1에서는 제어부(100)에 복수개의 기준 패턴(RP0,RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)을 설정하고, 이 중에서 실제 패턴(AP)과 가장 유사한 형상을 갖는 기준 패턴(RP)을 이용해서 제어부(100)가 실제 패턴(AP)을 인식하도록 한다. 따라서, 실제 패턴(AP)이 공정 조건의 변경 등으로 인하여 메인 기준 패턴(RP0)과 약간의 차이가 나는 형상을 가져도, 실제 패턴(AP)과 가장 유사한 형상을 갖는 보조 기준 패턴을 이용해서 제어부(100)의 실제 패턴(AP) 인식이 가능하게 된다. 그러므로, 측정 장치를 다시 세팅하지 않고도, 측정 공정을 계속 수행할 수가 있게 된다.

비교부(300)는 선정된 기준 패턴(RP)을 실제 패턴(AP) 상에 중첩시켜서, 기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)이 일치하는지 여부를 비교한다. 비교부(300)는 비교 결과를 제어부(100)로 전송한다.

제어부(100)는 비교부(300)로부터의 전송 신호에 따라 기준 패턴(RP) 또는 실제 패턴(AP)의 위치를 이동시켜서, 기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)이 정확하게 일치되도록 한다.

도 6a를 참조로, 기준 패턴(RP)은 선폭 d를 두고 배열된 제 1 및 제 2 패턴(P1,P2)를 갖는다. 도 6b를 참조로, 실제 패턴(AP)은 기준 패턴(RP)의 선폭과 동일한 선폭 d를 두고 배열된 제 3 및 제 4 패턴(P3,P4)를 갖는다. 실제 패턴(AP)의 제 3 및 제 4 패턴(P3,P4) 상에 기준 패턴(RP)의 제 1 및 제 2 패턴(P1,P2)이 정확하게 중첩되어야 하는데, 기준 패턴(RP)의 제 1 및 제 2 패턴(P1,P2) 위치보다 실제 패턴(AP)의 제 3 및 제 4 패턴(P3,P4)은 우측으로 약간 치우쳐 있다. 비교부(300)는 기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP) 간의 어긋난 거리를 감지하여, 감지 신호를 제어부(100)로 전송한다. 제어부(100)는 도 6c와 같이, 기준 패턴(RP)을 우측으로 이동시키거나 또는 실제 패턴(AP)을 좌측으로 이동시킴으로써, 기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)을 일치시킨다.

기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)이 정확하게 정렬되면, 제어부(100)는 측정부(400)로 측정 명령 신호를 전송한다. 측정부(400)는 실제 패턴(AP)의 선폭 d를 측정하게 된다.

도 3에 측정부의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 3을 참조로, 실제 패턴(AP)이 형성된 반도체 기판 상에 전자총(402), 집속 렌즈(404), 제 1 편향 코일(422), 대물 렌즈(406) 및 조리개(408)를 갖는 셔터(410)가 위로부터 아래로 순차적으로 배치된다. 전자총(402)에서 발생된 전자빔은 집속 렌즈(404)를 통과하면서 집속된다. 집속된 전자빔은 편향 코일(422), 대물 렌즈(406) 및 셔터(410)의 조리개(408)를 순차적으로 통과하면서 포커싱된다. 포커싱된 전자빔은 반도체 기판 상에 주사되어, 반도체 기판의 실제 패턴(AP)으로부터 이차전자들이 방출된다.

검출기(412)가 방출된 이차전자들을 검출한다. 검출 신호는 증폭기(414)에 의해 증폭된 후, 제 2 편향 코일(416)을 통과해서 음극선관(418)으로 전송되어, 음극선관(418)에 실제 패턴(AP)의 형상과 대응하는 영상 이미지가 형성된다. 한편, 주사 회로(420)가 제 1 및 제 2 편향 코일(422,416)을 제어하여, 전자빔의 편향각을 조절하게 된다.

도 4를 참조로, 단계 ST11에서, 실제 패턴(AP)이 형성된 반도체 기판을 측정 장치에 반입시킨 후, 스테이지 상에 안치시킨다.

단계 ST12에서, 서로 다른 선폭을 갖는 복수개의 기준 패턴(RP0,RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)을 제어부(100)에 설정한다. 복수개의 기준 패턴(RP0,RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)은 실제 패턴(AP)의 형상과 대략 유사한 형상을 갖는다.

단계 ST13에서, 매칭부(300)가 각 기준 패턴(RP0,RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)을 순차적으로 실제 패턴(AP)과 매칭시킨다.

단계 ST14에서, 매칭부(300)는 기준 패턴(RP0,RP1,RP2,RP3,RP4,RP5)들 중에서 실제 패턴(AP)의 형상과 가장 유사한 형상을 갖는 어느 하나의 패턴, 본 실시예에서는 제 5 기준 패턴(RP5)을 선정한다. 매칭부(300)는 선정된 제 5 기준 패턴(RP5)을 제어부(100)에 설정시킨다.

단계 ST15에서, 제어부(100)는 제 5 기준 패턴(RP5)과 대응하는 형상을 갖는 실제 패턴(AP)을 선폭 측정 대상체로서 인식한다. 즉, 제어부(100)는 제 5 기준 패 턴(RP5)에 관한 정보를 갖고 있으므로, 이러한 정보에 따라 실제 패턴(AP)을 인식하게 된다.

단계 ST16에서, 반도체 기판 상의 선폭 측정이 실시되는 위치를 제어부(100)에 어드레싱한다.

단계 ST17에서, 비교부(300)가 실제 패턴(AP) 상에 제 5 기준 패턴(RP5)을 중첩시킨다. 비교부(300)는 단계 ST18에서, 실제 패턴(AP)과 제 5 기준 패턴(RP5)이 일치하는지 여부를 비교한다.

실제 패턴(AP)과 제 5 기준 패턴(RP5)이 일치하지 않으면, 단계 ST19에서, 비교부(300)는 패턴의 불일치 신호를 제어부(100)로 전송한다. 제어부(100)는 불일치 신호에 따라 실제 패턴(AP) 또는 제 5 기준 패턴(RP5)을 이동시켜서, 실제 패턴(AP)과 제 5 기준 패턴(RP5)을 일치시킨다.

실제 패턴(AP)과 제 5 기준 패턴(RP5)이 일치되면, 단계 ST20에서, 제어부(100)는 측정부(400)로 측정 명령 신호를 전달한다. 측정부(400)는 실제 패턴(AP)의 선폭을 측정한다.

실제 패턴(AP)과 제 5 기준 패턴(RP5)이 일치하면, 단계 ST20에서, 제어부(100)는 바로 측정부(400)로 측정 명령 신호를 전달한다. 측정부(400)는 실제 패턴(AP)의 선폭을 측정한다.

실시예 2

도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 패턴 선폭 측정 장치를 나타낸 블럭도이고, 도 8은 본 발명의 실시예 2에 따른 패턴 선폭 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참조로, 본 실시예 2에 따른 측정 장치는 제어부(100a), 비교부(300a) 및 측정부(400a)를 포함한다.

제어부(100a)는 측정 장치의 동작을 전반적으로 제어한다. 반도체 기판 상에 형성된 실제 패턴(AP)과 대응하는 형상을 갖는 기준 패턴(RP)이 제어부(100a)에 입력된다.

비교부(300a)는 기준 패턴(RP)을 실제 패턴(AP) 상에 중첩시켜서, 기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)이 일치하는지 여부를 비교한다. 비교부(300a)는 비교 결과를 제어부(100a)로 전송한다.

제어부(100a)는 비교부(300a)로부터의 전송 신호에 따라 기준 패턴(RP) 또는 실제 패턴(AP)의 위치를 이동시켜서, 기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)이 정확하게 일치되도록 한다.

기준 패턴(RP)과 실제 패턴(AP)이 정확하게 정렬되면, 제어부(100)는 측정부(400a)로 측정 명령 신호를 전송한다. 측정부(400a)는 실제 패턴(AP)의 선폭을 측정하게 된다.

도 8을 참조로, 본 실시예 2에 따른 패턴 선폭 측정 방법을 상세히 설명한다.

단계 ST21에서, 실제 패턴(AP)이 형성된 반도체 기판을 측정 장치에 반입시킨 후, 스테이지 상에 안치시킨다.

단계 ST22에서, 반도체 기판 상의 선폭 측정이 실시되는 위치를 제어부(100a)에 어드레싱한다.

단계 ST23에서, 비교부(300a)가 실제 패턴(AP) 상에 기준 패턴(RP)을 중첩시킨다. 비교부(300a)는 단계 ST24에서, 실제 패턴(AP)과 기준 패턴(RP)이 일치하는지 여부를 비교한다.

실제 패턴(AP)과 기준 패턴(RP)이 일치하지 않으면, 단계 ST25에서, 비교부(300a)는 패턴의 불일치 신호를 제어부(100a)로 전송한다. 제어부(100a)는 불일치 신호에 따라 실제 패턴(AP) 또는 기준 패턴(RP)을 이동시켜서, 실제 패턴(AP)과 기준 패턴(RP)을 일치시킨다.

실제 패턴(AP)과 기준 패턴(RP)이 일치되면, 단계 ST26에서, 제어부(100a)는 측정부(400a)로 측정 명령 신호를 전달한다. 측정부(400a)는 실제 패턴(AP)의 선폭을 측정한다.

실제 패턴(AP)과 기준 패턴(RP)이 일치하면, 단계 ST26에서, 제어부(100a)는 바로 측정부(400a)로 측정 명령 신호를 전달한다. 측정부(400a)는 실제 패턴(AP)의 선폭을 측정한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 복수개의 기준 패턴들 중에서 실제 패턴과 가장 유사한 형상을 갖는 기준 패턴을 선정하고, 선정된 기준 패턴을 이용해서 실제 패턴을 인식하게 된다. 따라서, 측정 장치가 실제 패턴을 정확하게 인식할 수가 있게 된다.

또한, 선정된 기준 패턴이 실제 패턴과 일치하는지를 비교하고, 비교 결과에 따라 기준 패턴 또는 실제 패턴을 이동시켜, 기준 패턴과 실제 패턴이 정확하게 일치되도록 한다. 이와 같이 기준 패턴에 정렬된 실제 패턴의 선폭을 측정하게 되므로, 원하는 위치의 패턴의 선폭을 정확하게 측정할 수가 있고 오류 측정 데이터를 발생시키지도 않게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

반도체 기판 상에 형성된 실제 패턴과 유사한 형상을 가지면서 서로 다른 선폭들을 갖는 복수개의 기준 패턴들을 설정하는 단계;

상기 복수개의 기준 패턴들을 상기 실제 패턴과 매칭시키는 단계;

상기 실제 패턴과 대응하는 선폭을 갖는 하나의 기준 패턴을 선정하는 단계;

상기 선정된 기준 패턴에 따라 상기 실제 패턴을 인식하는 단계;

상기 실제 패턴 상에 상기 선정된 기준 패턴을 중첩시켜서, 상기 실제 패턴과 상기 선정된 기준 패턴의 일치 여부를 비교하는 단계;

상기 실제 패턴 또는 상기 선정된 기준 패턴을 이동시켜서, 상기 실제 패턴과 상기 선정된 기준 패턴을 일치시키는 단계; 및

상기 실제 패턴의 선폭을 측정하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 인식 단계 후에, 상기 반도체 기판 상의 측정 위치를 어드레싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 측정 단계는

상기 실제 패턴 상으로 전자빔을 주사하는 단계;

상기 실제 패턴으로부터 방출된 이차전자들을 검출하여, 상기 검출된 신호로부터 상기 실제 패턴의 선폭과 대응하는 영상 신호를 획득하는 단계;

상기 영상 신호로부터 상기 선폭을 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 방법.
반도체 기판 상에 형성된 실제 패턴과 유사한 형상을 가지면서 서로 다른 선폭을 갖는 복수개의 기준 패턴들을 상기 실제 패턴과 순차적으로 매칭시켜서, 상기 실제 패턴과 대응하는 선폭을 갖는 하나의 기준 패턴을 선정하는 매칭부;

상기 실제 패턴 상에 상기 매칭부에서 선정한 상기 기준 패턴을 중첩시켜서, 상기 실제 패턴과 상기 선정된 기준 패턴의 일치 여부를 비교하는 비교부;

상기 선정된 기준 패턴에 따라 상기 실제 패턴을 인식하고, 상기 비교부로부터 비교된 신호를 전송받아 상기 실제 패턴 또는 상기 선정된 기준 패턴을 이동시켜서 상기 실제 패턴과 상기 선정된 기준 패턴을 일치시키는 제어부; 및

상기 제어부의 측정 명령 신호에 따라 상기 실제 패턴의 선폭을 측정하는 측정부를 포함하는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 장치.
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제 5 항에 있어서, 상기 측정부는 주사전자현미경을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 선폭 측정 장치.