KR100686443B1 - System and method of measuring pattern in semiconductor device - Google Patents

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Abstract

A system and a method for measuring a pattern in a semiconductor device are provided to determine a pattern error by using an entire image of target patterns as well as a CD(Critical Dimension) of patterns. An image measurement unit(110) measures an entire image of reference patterns and an entire surface of target patterns. A memory member(120) stores the entire image of the reference patterns. A comparison unit(130) compares the entire image of the reference patterns with the entire image of the target patterns. An alarm unit(140) reports a pattern error when the entire image of the reference patterns does not correspond to the entire image of the target patterns within an error rate.

Description

반도체 소자의 패턴 불량 측정 장치 및 그 방법{System and Method of measuring pattern in semiconductor device}Apparatus and method for measuring defects in semiconductor devices {System and Method of measuring pattern in semiconductor device}

도 1은 종래의 반도체 소자의 패턴 측정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.1 is a flowchart for explaining a pattern measuring method of a conventional semiconductor device.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 측정 장치는 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing a pattern measuring apparatus of a semiconductor device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 기준 패턴 이미지와 타겟 패턴 이미지를 비교하는 방법을 설명하기 위한 사진이다.3 is a photograph for explaining a method of comparing a reference pattern image and a target pattern image according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 측정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.4 is a flowchart illustrating a method for measuring a pattern of a semiconductor device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 이미지 측정부 120 : 메모리 부재110: image measuring unit 120: memory member

130 : 비교부 140 : 경고부130: comparison unit 140: warning unit

본 발명은 반도체 소자의 패턴 측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 소자의 패턴의 사이즈 및 이미지를 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring a pattern of a semiconductor device, and more particularly, to a method for measuring the size and image of a pattern of a semiconductor device.

반도체 소자는 수개의 회로 패턴들로 구성된다. 상기 회로 패턴들은 반도체 소자의 집적도와 비례하여 점차 감소되는 추세이다. 특히, 고집적 반도체 소자를 제작하는 데 있어서, 회로 패턴의 CD(critical dimension)를 정확히 측정하는 것이 매우 중요하다.The semiconductor device is composed of several circuit patterns. The circuit patterns are gradually decreasing in proportion to the degree of integration of the semiconductor device. In particular, in manufacturing a highly integrated semiconductor device, it is very important to accurately measure the CD (critical dimension) of the circuit pattern.

일반적으로 반도체 회로 패턴들의 CD는 SEM(scanning electron microscope) 장비에 의해 측정되고 있으며, 이러한 패턴 CD 측정에 의한 패턴 불량을 판정하는 방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하도록 한다. In general, the CD of semiconductor circuit patterns is measured by a scanning electron microscope (SEM) apparatus, and a method of determining a pattern defect by the pattern CD measurement will be described with reference to FIG. 1.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(도시되지 않음)에 형성된 기준 패턴(도시되지 않음)의 CD를 SEM 장비에 의해 측정한 후, 측정된 CD를 메모리부(도시되지 않음)에 저장해 놓는다(S1). 반도체 기판상에 형성된 측정되어질 타켓 패턴(도시되지 않음)의 CD를 SEM 장비에 의해 측정한다(S2). 그리고 나서, 상기 기준 패턴의 CD와 타겟 패턴의 CD를 비교한다음(S3), 기준 패턴의 CD와 타겟 패턴의 CD가 오차 범위안에서 동일하면 패턴 분석을 마치고, 그렇지 않으면 패턴 불량이라 판정한다(S4).Referring to FIG. 1, after measuring a CD of a reference pattern (not shown) formed on a semiconductor substrate (not shown) by SEM equipment, the measured CD is stored in a memory unit (not shown) (S1). . The CD of the target pattern (not shown) to be formed on the semiconductor substrate is measured by SEM equipment (S2). Then, after comparing the CD of the reference pattern and the CD of the target pattern (S3), if the CD of the reference pattern and the CD of the target pattern are the same within the error range, the pattern analysis is finished, otherwise it is determined that the pattern is defective (S4). ).

그런데, 종래의 패턴 측정방법은 단지 CD 크기만 측정하므로, 패턴의 형상 및 프로파일(profile)이 잘못 형성되었더라도 단지 측정된 패턴 부분의 CD가 기준 패턴과 동일한 경우 정상으로 판정된다. 그러므로, 패턴 불량이 발생되었는데도 불구하고 공정을 진행하는 경우가 빈번히 발생되고 있다. However, the conventional pattern measuring method only measures the CD size, so that even if the shape and profile of the pattern are incorrectly formed, it is determined to be normal when the CD of the measured pattern portion is the same as the reference pattern. Therefore, even though a pattern defect has occurred, the process is frequently performed.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 패턴의 형상 및 프로파일을 고려하여 패턴 불량을 판정할 수 있는 반도체 소자의 패턴 측 정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a pattern measuring apparatus and method for a semiconductor device capable of determining a pattern defect in consideration of the shape and profile of the pattern.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 패턴의 전체 이미지를 측정하는 이미지 측정부, 상기 기준이 될 패턴의 이미지를 저장하는 메모리 부재, 상기 기준 패턴의 이미지와 타겟 패턴의 이미지를 비교하는 비교부, 및 상기 기준 패턴의 이미지와 타겟 패턴의 이미지가 오차범위내로 동일하지 않은 경우, 공정자에게 패턴 불량을 통지하는 경고부를 포함한다. In order to achieve the above object of the present invention, the present invention, the image measuring unit for measuring the entire image of the pattern, a memory member for storing the image of the pattern to be the reference, the image of the reference pattern and the image of the target pattern Comparing unit for comparing, and if the image of the reference pattern and the image of the target pattern is not the same within the error range, it includes a warning unit for notifying the operator of the pattern failure.

상기 이미지 측정부는 SEM 장비일 수 있으며, 상기 비교부는 화면 모니터링 방식에 의해 기준 패턴의 이미지와 타켓 패턴의 이미지를 비교할 수 있다.The image measuring unit may be an SEM device, and the comparing unit may compare the image of the reference pattern with the image of the target pattern by a screen monitoring method.

또한, 본 발명의 다른 견지에 따른 반도체 소자의 패턴 불량 측정방법은, 기준 패턴의 이미지를 측정한다음, 상기 측정된 기준 패턴의 이미지를 저장한다. 그후에, 타겟 패턴 이미지를 측정한다음, 상기 측정된 타겟 패턴 이미지와 상기 저장되어 있는 기준 패턴 이미지를 비교한다. 그후, 상기 타겟 패턴 이미지와 기준 패턴 이미지가 오차 범위내로 동일하지 않을 경우 이를 경고한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a method for measuring a pattern defect of a semiconductor device measures an image of a reference pattern and then stores the image of the measured reference pattern. Thereafter, the target pattern image is measured, and then the measured target pattern image is compared with the stored reference pattern image. Thereafter, the target pattern image and the reference pattern image are warned when they are not the same within an error range.

본 발명에 의하면, 패턴 측정 및 분석시 패턴의 CD 만을 측정하지 않고, CD 뿐만 아니라 타겟 패턴 전체의 이미지를 통해 패턴의 불량을 판정한다.  According to the present invention, not only the CD of the pattern is measured during the pattern measurement and analysis, but the defect of the pattern is determined not only through the CD but also through the image of the entire target pattern.

그러므로, CD는 동일하더라도 패턴의 형태 즉, 프로파일 변화되는 것을 실시간 감지할 수 있으며, 이에 따라, 패턴 불량을 정확히 판정할 수 있어, 패턴 불량으로 인한 소자의 불량을 방지할 수 있다.Therefore, even if the CD is the same, the shape of the pattern, that is, the profile change can be sensed in real time. Accordingly, the pattern defect can be accurately determined, thereby preventing the defect of the device due to the pattern defect.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한 다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 측정 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 측정방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다. 2 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for measuring a pattern of a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of each process for explaining a method for measuring a pattern of a semiconductor device according to the present invention.

도 2를 참조하여, 반도체 소자의 패턴 측정 장치는, 패턴의 전체 이미지 및 CD를 측정하는 이미지 측정부(110), 상기 이미지 측정부(110)에 의해 측정된 기준 패턴 이미지 데이터를 저장하는 메모리 부재(120), 상기 메모리 부재(120)에 의해 저장된 기준 패턴 이미지와 상기 이미지 측정부(110)에서 측정된 타겟 패턴 이미지를 서로 비교하는 비교부(130) 및 상기 기준 패턴 이미지와 타겟 패턴 이미지가 오차 범위에서 동일하지 않은 경우 상기 타겟 패턴이 불량으로 형성되었음을 공정자에게 알려주는 경고부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 2, an apparatus for measuring a pattern of a semiconductor device includes an image measuring unit 110 measuring an entire image and a CD of a pattern, and a memory member storing reference pattern image data measured by the image measuring unit 110. 120, the comparison unit 130 comparing the reference pattern image stored by the memory member 120 with the target pattern image measured by the image measuring unit 110 and the reference pattern image and the target pattern image are errors. If it is not the same in the range includes a warning unit 140 for notifying the operator that the target pattern is formed as defective.

여기서, 상기 이미지 측정부(110)는 SEM 장비일 수 있으며, 상기 메모리 부재(120), 비교부(130) 및 경고부(140)는 별도에 장치에 형성되거나, 혹은 상기 SEM 장비 내에 일체로 구비될 수 있다.Here, the image measuring unit 110 may be an SEM device, and the memory member 120, the comparator 130, and the warning unit 140 may be formed in a separate device or may be integrally provided in the SEM device. Can be.

또한, 상기 비교부(130)는 기준 패턴의 이미지와 타겟 패턴의 이미지를 전체 적으로 비교할 수 있도록 화면 모니터링 방식으로 구동된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 화면상에 기준 패턴(Ref. Image)과 타켓 이미지가 한눈에 보여지며, 이러한 화면 모니터링 방식을 통해 기준 패턴과 타겟 패턴의 이미지를 비교할 수 있다. 여기서, 상기 도 3은 노광 포커스(focus)의 변화에 따른 패턴 패턴 프로파일을 보여주는 SEM 사진으로서, 도 3에 의하면 노광 포커스가 점차 증대할수록 패턴의 이미지가 점차 변화되는 것을 보여준다. 예컨대, 기준 패턴의 이미지를 노광 포커스가 -0.1인 경우라고 설정하였을 때, 타겟 패턴들의 이미지와 기준 패턴 이미지의 차이를 정확히 모니터링할 수 있다.In addition, the comparison unit 130 is driven by a screen monitoring method so as to compare the image of the reference pattern and the image of the target pattern as a whole. That is, as shown in FIG. 3, the reference pattern and the target image are shown at a glance on the screen, and the image of the reference pattern and the target pattern may be compared through the screen monitoring method. 3 is a SEM photograph showing a pattern pattern profile according to a change in exposure focus. According to FIG. 3, an image of a pattern is gradually changed as the exposure focus gradually increases. For example, when the image of the reference pattern is set to the case where the exposure focus is -0.1, it is possible to accurately monitor the difference between the image of the target patterns and the reference pattern image.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 패턴 불량 측정 장치의 동작은 다음과 같다.The operation of the pattern defect measuring apparatus of the present invention having such a configuration is as follows.

도 4를 참조하여, 반도체 소자를 구성하는 디바이스 및 레이어별로 세팅되어 있는 CD SEM 잡 파일(job file)상에 기준 패턴의 이미지 및 CD를 이미지 측정부(110)를 이용하여 측정하고, 메모리 부재(120)에 기준 패턴의 이미지를 저장한다(S11). Referring to FIG. 4, the image and the CD of the reference pattern are measured using the image measuring unit 110 on a CD SEM job file set for each device and layer constituting the semiconductor element, and the memory member ( In step 120, an image of a reference pattern is stored.

다음, 해당 디바이스 및 레이어별, 타겟 패턴의 이미지 및 CD를 이미지 측정부(110) 예컨대, 상기 SEM 장비에 의해 측정한다(S12).Next, the image and the CD of the target pattern for each device and layer are measured by the image measuring unit 110, for example, the SEM device (S12).

그후, 미리 저장된 기준 패턴 이미지와 타겟 패턴 이미지가 오차 범위내에서 동일한지 비교한다(S13). 이때, 기준 패턴 이미지와 타겟 패턴 이미지는 상술한 바와 같이 화면 모니터링 방식에 의해 비교할 수 있다. Thereafter, it is compared whether or not the previously stored reference pattern image and the target pattern image are the same within the error range (S13). In this case, the reference pattern image and the target pattern image may be compared by the screen monitoring method as described above.

상기 기준 패턴의 이미지와 타겟 패턴 이미지가 동일한 경우, 패턴들이 정상 적으로 형성되었다고 판정하고, 그렇지 않은 경우 패턴 불량이 발생되었음을 경고부(140)를 통해 공정자에게 알린다(S14). If the image of the reference pattern and the target pattern image is the same, it is determined that the patterns are formed normally, otherwise the controller informs the operator through the warning unit 140 that the pattern failure has occurred (S14).

이에 따라, 공정자는 패턴의 일부분의 CD를 통하여 패턴 불량을 판정하는 것이 아니고, 패턴의 전체 이미지를 통하여 패턴 불량을 판정하므로써, 정확하게 패턴 형태 및 그것의 불량을 감지할 수 있다. Accordingly, the operator can accurately detect the pattern shape and its defects by not determining the pattern defects through the CD of a part of the pattern, but by determining the pattern defects through the entire image of the pattern.

본 실시예에서는 기준 패턴 이미지와 타겟 패턴 이미지의 비교를 화면 모니터링 방식으로 비교하였지만, 이에 국한하지 않고 이미지 전체로 비교하는 방식이면 모두 사용할 수 있음은 물론이다. In the present exemplary embodiment, the comparison between the reference pattern image and the target pattern image is compared by using a screen monitoring method. However, the present invention is not limited thereto.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 패턴 측정 및 분석시 패턴의 CD 만을 측정하지 않고, CD 뿐만 아니라 타겟 패턴 전체의 이미지를 통해 패턴의 불량을 판정한다. As described in detail above, according to the present invention, the pattern defect is determined not only by measuring the CD of the pattern during pattern measurement and analysis, but also through the image of the entire target pattern as well as the CD.

그러므로, CD는 동일하더라도 패턴의 형태 즉, 프로파일 변화되는 것을 실시간 감지할 수 있으며, 이에 따라, 패턴 불량을 정확히 판정할 수 있어, 패턴 불량으로 인한 소자의 불량을 방지할 수 있다. Therefore, even if the CD is the same, the shape of the pattern, that is, the profile change can be sensed in real time. Accordingly, the pattern defect can be accurately determined, thereby preventing the defect of the device due to the pattern defect.

Claims (4)

기준 패턴 및 타겟 패턴의 전체 이미지를 측정하는 이미지 측정부(110);An image measuring unit 110 measuring an entire image of the reference pattern and the target pattern; 상기 기준 패턴의 전체 이미지를 저장하는 메모리 부재(120);A memory member 120 for storing an entire image of the reference pattern; 상기 기준 패턴의 전체 이미지와 상기 타겟 패턴의 전체 이미지를 비교하는 비교부(130); 및A comparison unit 130 for comparing the entire image of the reference pattern with the entire image of the target pattern; And 상기 기준 패턴의 전체 이미지와 타겟 패턴의 전체 이미지가 오차범위내로 동일하지 않은 경우, 패턴 불량을 통지하는 경고부(140);를 포함하는 반도체 소자의 패턴 불량 측정 장치.And a warning unit (140) for notifying a pattern failure when the entire image of the reference pattern and the entire image of the target pattern are not the same within the error range. 제 1 항에 있어서, 상기 이미지 측정부는 SEM(scanning electron microscope)인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 불량 측정 장치. The apparatus of claim 1, wherein the image measuring unit is a scanning electron microscope (SEM). 제 1 항에 있어서, 상기 비교부(130)는 화면을 이용하여 상기 기준 패턴과 상기 타겟 패턴의 전체 이미지가 보여지는 화면 모니터링 방식에 의해 상기 메모리 부재(120)에 저장된 기준 패턴의 전체 이미지와 상기 이미지 측정부(110)에 의해 측정된 타켓 패턴의 전체 이미지를 비교하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 패턴 불량 측정 장치.The display apparatus of claim 1, wherein the comparison unit 130 uses the screen to display the entire image of the reference pattern stored in the memory member 120 and the entire image of the reference pattern and the target pattern. Apparatus for measuring a pattern failure of a semiconductor device, characterized in that to compare the entire image of the target pattern measured by the image measuring unit (110). 기준 패턴의 이미지를 측정하는 단계;Measuring an image of the reference pattern; 상기 측정된 기준 패턴의 이미지를 저장하는 단계;Storing an image of the measured reference pattern; 타겟 패턴 이미지를 측정하는 단계;Measuring a target pattern image; 상기 측정된 타겟 패턴 이미지와 상기 저장되어 있는 기준 패턴 이미지를 비 교하는 단계; 및Comparing the measured target pattern image with the stored reference pattern image; And 상기 타겟 패턴 이미지와 기준 패턴 이미지가 오차 범위내로 동일하지 않을 경우 이를 경고하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 불량 측정방법. And if the target pattern image and the reference pattern image are not the same within the error range, warning the pattern defect of the semiconductor device.
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