KR20170104041A - 시료 검사 방법, 시료 검사 시스템, 및 이들을 이용한 반도체 소자의 검사 방법 - Google Patents
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Abstract
시료 검사 방법은, 시료의 대상 패턴을 포커스하되, 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 포커스 이미지들을 획득하는 것, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 사용하는 것, 및 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 시료 검사 방법, 시료 검사 시스템, 및 이들을 이용한 반도체 소자의 검사 방법에 대한 것이다.
반도체 소자들은 그들의 소형화, 다기능화, 및/또는 낮은 제조 비용 등의 특성들로 인하여 전자 산업에서 널리 사용되고 있다. 반도체 소자들은 포토리소그라피 공정, 식각 공정, 증착 공정, 이온 주입 공정, 및 세정 공정과 같은 다양한 제조 공정들에 의해 제조될 수 있다.
반도체 소자의 상기 제조 공정들을 수행한 후, 검사 공정을 수행하여 반도체 소자를 구성하는 패턴들의 불량 여부를 판별할 수 있다. 이러한 검사 공정을 통하여 상기 제조 공정들의 조건들을 최적화할 수 있고, 반도체 소자들의 불량 여부를 조기에 확인할 수 있다.
반도체 소자의 고집적화 경향에 따라 반도체 소자의 패턴들은 더욱 미세화되고 있으며, 미세화된 패턴들의 디멘전을 측정할 수 있는 보다 높은 신뢰성의 검사 방법 및 검사 시스템이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 검사 시간을 단축할 수 있는 시료 검사 방법 및 검사 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 제조비용을 감소시킬 수 있는 반도체 소자의 검사 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 시료 검사 방법은, 시료의 대상 패턴을 포커스하되, 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 포커스 이미지들을 획득하는 것; 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 사용하는 것; 및 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상패턴의 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도(resolution)를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상패턴의 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 시료 검사 방법은, 상기 대상패턴 이미지를 기준으로 상기 시료로부터 획득되는 이미지의 휘도(brightness) 및 콘트라스트(contrast)를 조절하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것은 상기 대상패턴 이미지가 상기 대상 패턴의 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 대상 패턴을 식별하는 것; 상기 식별된 대상 패턴에 대하여 스캐닝을 수행하여 이미지 데이터를 획득하는 것; 및 상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 포커스 이미지들은 제1 포커스 이미지들일 수 있다. 본 발명에 따른 시료 검사 방법은,
상기 시료의 상기 대상 패턴을 포커스하기 전에 상기 시료의 참조 패턴을 포커스하되, 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 제2 포커스 이미지들을 획득하는 것; 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 참조패턴 이미지로 사용하는 것; 및 상기 참조패턴 이미지를 이용하여 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도(resolution)를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것은 상기 참조패턴 이미지가 상기 참조 패턴의 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 참조 패턴을 식별하는 것; 및 상기 참조 패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 위치 정보를 이용하여 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 시료 검사 시스템은, 시료 상에 형성된 패턴의 이미지를 획득하기 위한 이미지 스캔부; 상기 이미지 스캔부의 초점거리를 제어하되, 상기 패턴에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 포커스 이미지들을 획득하도록 상기 이미지 스캔부를 제어하는 제어부; 및 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 패턴의 패턴 이미지로 저장하고, 상기 패턴 이미지를 이용하여 상기 패턴의 디멘전을 측정하는 데이터 처리부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 패턴 이미지로 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 패턴 이미지로 저장할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 패턴은 참조 패턴 및 대상 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 참조 패턴 및 상기 대상 패턴에 대하여 각각 복수의 제1 포커스 이미지들 및 복수의 제2 포커스 이미지들을 획득하도록 상기 이미지 스캔부를 제어할 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 복수의 제1 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 참조패턴 이미지로 저장하고, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 저장하고, 상기 참조패턴 이미지 및 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상패턴의 디멘전을 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 대상패턴 이미지를 상기 제어부에 제공할 수 있다. 상기 제어부는 상기 대상패턴 이미지를 기준으로 상기 시료로부터 획득되는 이미지의 휘도 및 콘트라스트가 조절되도록 상기 이미지 스캔부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 시료 검사 시스템은, 상기 참조 패턴의 제1 비교대상 이미지, 상기 대상 패턴의 제2 비교대상 이미지, 및 상기 참조 패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 위치 정보를 저장하는 라이브러리를 더 포함할 수 있다. 상기 데이터 처리부는 상기 라이브러리로부터 상기 제1 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 참조패턴 이미지가 상기 제1 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 참조 패턴을 식별할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 참조 패턴을 식별한 후, 상기 라이브러리로부터 상기 위치 정보를 추출할 수 있다. 상기 제어부는 상기 데이터 처리부로부터 제공되는 상기 위치 정보를 이용하여, 상기 이미지 스캔부가 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱되도록 상기 이미지 스캔부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 라이브러리로부터 상기 제2 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 대상패턴 이미지가 상기 제2 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 대상 패턴을 식별할 수 있다. 상기 제어부는 상기 식별된 대상 패턴에 대하여 스캐닝을 수행하여 이미지 데이터를 획득하도록 상기 이미지 스캔부를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는 상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 이미지 스캔부는 주사전자현미경일 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 검사 방법은, 대상 패턴이 형성된 반도체 기판을 제공하는 것; 상기 반도체 기판 상에 이미지 스캔부를 제공하는 것; 상기 이미지 스캔부에 연결된 제어부를 구동하여, 상기 대상 패턴에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하도록 상기 이미지 스캔부를 조절함에 따라 복수의 포커스 이미지들을 획득하는 것; 상기 이미지 스캔부에 연결된 데이터 처리부를 구동하여, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 저장하고, 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것; 및 상기 대상 패턴의 디멘전이 허용범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 이미지 스캔부가 시료에 형성된 패턴에 대하여 포커싱하는 동안, 복수의 포커스 이미지들이 획득될 수 있고, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 패턴 이미지로 사용할 수 있다. 즉, 상기 패턴에 대한 포커싱 후 별도의 스캐닝 없이, 상기 패턴에 대한 포커싱 동안 획득되는 상기 복수의 포커스 이미지들을 재활용함으로써 상기 패턴 이미지가 용이하게 획득될 수 있다. 이에 따라, 상기 패턴을 포함하는 상기 시료의 검사 시간이 단축될 수 있다.
더하여, 본 발명의 개념에 따른 시료 검사 방법 및 시료 검사 시스템을 이용하여 반도체 소자를 검사하는 경우, 반도체 소자의 검사 시간이 단축될 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자의 제조비용이 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시료 검사 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 S200 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 2의 S300 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 2의 S500 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 6는 도 2의 S600 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 1의 이미지 스캔부가 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 개념을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 도 7의 Q부분의 확대도이다.
도 9는 도 1의 이미지 스캔부가 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 획득된 포커스 이미지들을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 이용한 반도체 소자의 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 2의 S200 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 2의 S300 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 2의 S500 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 6는 도 2의 S600 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다.
도 7은 도 1의 이미지 스캔부가 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 개념을 설명하기 위한 개략도이다.
도 8은 도 7의 Q부분의 확대도이다.
도 9는 도 1의 이미지 스캔부가 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 획득된 포커스 이미지들을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 이용한 반도체 소자의 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시료 검사 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 시료 검사 시스템(500)은 이미지 스캔 장치(200) 및 컴퓨터(300)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 스캔 장치(200)는 그 내부에 시료(10)가 제공되는 챔버(100), 및 상기 챔버(100)에 연결되어 상기 시료(10)에 형성된 패턴의 이미지를 획득하기 위한 이미지 스캔부(image scanning unit, 110)를 포함할 수 있다. 상기 챔버(100) 내부에 스테이지(102)가 제공될 수 있고, 상기 시료(10)는 상기 스테이지(102) 상에 로드될 수 있다. 상기 이미지 스캔 장치(200)는 비파괴 검사(non-destructive test)에 사용되는 장비일 수 있다. 일 예로, 상기 이미지 스캔부(110)는 주사전자현미경(Scanning Electon Microscope, SEM)일 수 있고, 상기 챔버(100)는 진공 챔버일 수 있다.
상기 컴퓨터(300)는 상기 시료(10)로부터 다양한 이미지 데이터를 획득하도록 상기 이미지 스캔 장치(200)를 제어할 수 있고, 상기 이미지 스캔 장치(200)에 의해 획득된 상기 이미지 데이터를 처리할 수 있다. 구체적으로, 상기 컴퓨터(300)는 상기 이미지 스캔 장치(200)를 제어하는 제어부(controller, 120), 다양한 데이터를 처리할 수 있는 데이터 처리부(data processing unit, 130), 및 다양한 데이터를 저장할 수 있는 라이브러리(library, 140)를 포함할 수 있다. 상기 라이브러리(140)를 하드디스크 및/또는 비휘발성 반도체 기억 소자(예컨대, 플래쉬 메모리 소자, 상변화 기억 소자, 및/또는 자기 기억 소자 등)을 포함할 수 있다. 상기 제어부(120), 상기 데이터 처리부(130), 및 상기 라이브러리(140)의 구체적인 기능들에 대하여는 후술한다. 상기 컴퓨터(300)는, 도시되지 않았지만, 입출력부(input/output unit) 및 인터페이스부(interface unit)을 더 포함할 수 있다. 상기 입출력부는 키보드(keyboard), 키패드(keypad), 및/또는 디스플레이 장치(display device)를 포함할 수 있다. 상기 이미지 스캔 장치(200)로부터 획득된 상기 이미지 데이터는 상기 인터페이스부를 통해 상기 컴퓨터(300)로 전달될 수 있다. 더하여, 상기 컴퓨터(300)에서 처리된 데이터는 상기 인터페이스부를 통해 상기 이미지 스캔 장치(200)로 전달될 수도 있다. 상기 인터페이스부는 유선 요소, 무선 요소, 및/또는 USB(universal serial bus) 포트 등을 포함할 수 있다. 상기 제어부(120), 상기 데이터 처리부(130), 상기 라이브러리(140), 상기 입출력부, 및 상기 인터페이스부는 데이터 버스(data bus)를 통하여 서로 결합될 수 있다.
상술한 시료 검사 시스템(500)을 이용하여 시료의 검사가 수행될 수 있다. 이하에서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 나타내는 순서도이다. 도 3은 도 2의 S200 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 2의 S300 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다. 도 5는 도 2의 S500 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이고, 도 6는 도 2의 S600 단계를 구체적으로 나타내는 순서도이다. 도 7은 도 1의 이미지 스캔부(110)가 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 개념을 설명하기 위한 개략도이고, 도 8은 도 7의 Q부분의 확대도이다. 도 9는 도 1의 이미지 스캔부(110)가 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 획득된 포커스 이미지들을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 시료(10)가 이미지 스캔 장치(200)의 챔버(100) 내에 제공된 스테이지(102) 상에 로드될 수 있다. 상기 시료(10)는 일 예로, 미세 패턴들이 형성된 기판일 수 있다. 상기 미세 패턴들은 디멘전을 측정하기 위한 대상 패턴(target pattern), 및 상기 대상 패턴으로부터 이격되어 제공되고 상기 대상 패턴의 위치 정보를 제공하기 위한 참조 패턴(reference pattern)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 참조 패턴은 인접하는 다른 미세 패턴들과 구별되는 독특한 형태를 가질 수 있고, 상기 대상 패턴은 반복적으로 형성된 미세 패턴들 중 어느 하나일 수 있다.
상기 이미지 스캔부(110)가 상기 시료(10) 상에 제공되어 상기 시료(10)의 상기 참조 패턴을 포커싱할 수 있다(S100).
이하에서, 먼저, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 시료(10)에 형성된 상기 미세 패턴들에 대하여 포커싱을 수행하는 개념을 설명한다. 상기 포커싱은, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 미세 패턴들(20)이 형성된 상기 시료(10)의 표면(10S)에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 미세 패턴들(20)은 상기 참조 패턴 및/또는 상기 대상 패턴을 포함할 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 대하여 초점을 형성할 수 있고, 이 경우, 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)은 상기 이미지 스캔부(110)로부터 일 초점거리(일 예로, FL3)에 있다고 정의될 수 있다. 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 대하여 초점거리를 변경하는 것은, 상기 초점거리(일 예로, FL3)를 기준으로 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 수직한 방향(일 예로, z방향)을 따라 초점의 위치을 변경함으로써 초점거리를 변경하는 것(즉, FL3->FL1, FL2, 또는 FL4)을 의미할 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)는 각 초점거리(즉, FL1, FL2, FL3, 또는 FL4)에서 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 실질적으로 평행한 방향(일 예로, x 방향 및/또는 y방향)을 따라 스캐닝을 수행할 수 있다. 이에 따라, 각 초점거리에서의 포커스 이미지가 획득될 수 있다.
일 예로, 상기 이미지 스캔부(110)는 주사전자현미경일 수 있고, 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 대하여 전자빔(e)을 방출하여 상기 표면(10S) 상에 초점을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)은 상기 이미지 스캔부(110)로부터 일 초점거리(일 예로, FL3)에 있다고 정의될 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 대하여 x-y 평면에 평행한 방향(일 예로, x방향 및/또는 y방향)을 따라 스캐닝을 수행할 수 있다. 도 1의 상기 제어부(120)를 구동하여 상기 이미지 스캔부(110)의 초점거리가 변경될 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)의 상기 초점거리를 변경하는 것은, 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 대하여 x-y 평면에 수직한 방향(즉, z방향)을 따라 초점의 위치를 변경함으로써 초점거리를 변경하는 것을 의미할 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)가 주사전자현미경인 경우, 상기 이미지 스캔부(110)의 초점거리는, 일 예로, 상기 이미지 스캔부(110) 내에 형성되는 전기장을 제어하여 상기 전자빔(e)을 방향을 제어함으로써 변경될 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)는 변경된 초점거리(FL1, FL2, 또는 FL4)에서 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)에 대하여 x-y 평면에 평행한 방향(일 예로, x방향 및/또는 y방향)을 따라 다시 스캐닝을 수행할 수 있다.
다시 말하면, 상기 시료(10)에 형성된 상기 미세 패턴들(20)을 포커싱하는 것은, 일 초점거리(FL3)를 기준으로 z방향으로 초점거리를 변경하되(FL1, FL2, FL4), 각 초점거리(FL1, FL2, FL3, 또는 FL4)에서 x-y 평면에 평행한 방향으로 스캐닝을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 도 9에 도시된 바와 같이, 초점거리(FL1, FL2, FL3, FL4)에 따른 복수의 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)이 획득될 수 있다. 상기 복수의 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)은 서로 다른 선명도를 가질 수 있고, 상기 복수의 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지(IMG3)가 획득되는 초점거리(FL3)에서 베스트 포커스가 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 참조패턴을 포커싱하는 것은, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 참조패턴이 형성된 상기 시료(10)의 표면에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 참조패턴에 대하여 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)이 획득될 수 있다. 상기 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지(IMG3)가 획득되는 초점거리(FL3)에서 베스트 포커스가 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 상기 참조패턴을 포커싱한 후, 상기 참조 패턴의 참조패턴 이미지가 획득될 수 있다(S200). 상기 참조패턴 이미지를 획득하는 것은, 도 1의 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여 상기 이미지 스캔부(110)로부터 상기 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)을 획득하는 것(S210), 및 상기 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조패턴의 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것(S220)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조패턴의 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지(IMG3)를 상기 참조패턴 이미지로 사용하거나, 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3) 및 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3)보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG4)의 합성 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 상기 데이터 처리부(130)는 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3)를 상기 참조패턴 이미지로 저장하거나, 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3) 및 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3)보다 낮은 선명도를 갖는 상기 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG4)의 상기 합성 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 저장할 수 있다. 이에 따라, 상기 참조패턴 이미지는, 상기 참조패턴에 대한 포커싱 후 별도의 스캐닝 없이, 상기 참조패턴에 대한 포커싱 동안 획득되는 상기 복수의 제1 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)을 재활용함으로써 획득될 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 참조패턴 이미지를 이용하여 상기 참조패턴으로부터 상기 대상패턴에 어드레싱(addressing)할 수 있다(S300). 구체적으로, 도 1의 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여 상기 참조패턴 이미지와 제1 비교대상 이미지를 비교하여 상기 참조패턴이 식별될 수 있다(S310). 상기 제1 비교대상 이미지는 도 1의 상기 라이브러리(140)에 저장된 정보로, 상기 참조패턴의 식별을 위해 사용되는 기준 이미지일 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 상기 라이브러리(140)로부터 상기 제1 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 참조패턴 이미지와 상기 제1 비교대상 이미지가 서로 일치하는지 판단하여 상기 참조패턴을 식별할 수 있다. 이 후, 상기 참조패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 위치 정보를 이용하여 상기 대상패턴에 어드레싱할 수 있다(S320). 상기 참조패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 상기 위치 정보는 상기 라이브러리(140)에 저장된 정보일 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 상기 참조패턴을 식별한 후, 상기 라이브러리(140)로부터 상기 대상패턴의 상기 위치 정보를 추출할 수 있다. 상기 제어부(120)는 상기 데이터 처리부(130)로부터 제공되는 상기 위치 정보를 이용하여, 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱되도록 상기 이미지 스캔부(110)를 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 대상 패턴에 어드레싱된 후, 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 시료(10)의 상기 대상 패턴을 포커싱할 수 있다(S400). 상기 대상패턴을 포커싱하는 것은, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 대상패턴이 형성된 상기 시료(10)의 표면에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 대상패턴에 대하여 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)이 획득될 수 있다. 상기 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지(IMG3)가 획득되는 초점거리(FL3)에서 베스트 포커스가 형성될 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 5를 참조하면, 상기 대상 패턴을 포커싱한 후, 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지가 획득될 수 있다(S500). 상기 대상패턴 이미지를 획득하는 것은, 도 1의 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여 상기 이미지 스캔부(110)로부터 상기 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)을 획득하는 것(S510), 및 상기 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것(S520)을 포함할 수 있다. 상기 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지(IMG3)를 상기 대상패턴 이미지로 사용하거나, 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3) 및 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3)보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG4)의 합성 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 상기 데이터 처리부(130)는 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3)를 상기 대상패턴 이미지로 저장하거나, 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3) 및 상기 베스트 포커스 이미지(IMG3)보다 낮은 선명도를 갖는 상기 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG4)의 상기 합성 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 저장할 수 있다. 이에 따라, 상기 대상패턴 이미지는, 상기 대상 패턴에 대한 포커싱 후 별도의 스캐닝 없이, 상기 대상 패턴에 대한 포커싱 동안 획득되는 상기 복수의 제2 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)을 재활용함으로써 획득될 수 있다.
상기 대상패턴 이미지를 획득하는 것은, 상기 대상패턴 이미지를 기준으로 휘도 및 콘트라스트를 조절하는 것(S530)을 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(120)는 상기 데이터 처리부(130)로부터 제공되는 상기 대상패턴 이미지를 기준으로, 상기 시료(10)로부터 획득되는 이미지의 휘도 및 콘트라스트가 조절되도록 상기 이미지 스캔부(110)를 제어할 수 있다. 일 예로, 상기 이미지 스캔부(110)는 주사전자현미경일 수 있고, 이 경우, 상기 시료(10)로부터 획득되는 이미지의 휘도 및 콘트라스트를 조절하기 위해, 상기 제어부(120)는 상기 이미지 스캔부(110)로부터 상기 시료(10)의 표면으로 입사하는 전자빔(도 7의 e)의 입사각 및/또는 가속전압 등이 조절되도록 상기 이미지 스캔부(110)를 제어할 수 있다.
도 1, 도 2, 및 도 6을 참조하면, 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전이 측정될 수 있다(S600). 먼저, 상기 대상패턴 이미지와 제2 비교대상 이미지를 비교하여 상기 대상패턴이 식별될 수 있다(S610). 상기 제2 비교대상 이미지는 도 1의 상기 라이브러리(140)에 저장된 정보로, 상기 대상 패턴의 식별을 위해 사용되는 기준 이미지일 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 상기 라이브러리(140)로부터 상기 제2 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 대상패턴 이미지와 상기 제2 비교대상 이미지가 서로 일치하는지 판단하여 상기 대상 패턴을 식별할 수 있다. 다음으로, 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 식별된 대상패턴에 대하여 스캐닝을 수행하여 이미지 데이터를 획득할 수 있다(S620). 즉, 상기 데이터 처리부(130)는 상기 대상 패턴의 식별 정보를 상기 제어부(120)로 제공할 수 있고, 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 제어부(120)에 의해 제어되어 상기 식별된 대상패턴에 대하여 스캐닝을 수행할 수 있다. 이 후, 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여 상기 이미지 스캔부(110)로부터 획득된 상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전이 측정될 수 있다(S630). 일 예로, 상기 이미지 스캔부(110)는 주사전자현미경일 수 있고, 이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)으로 전자빔(e)을 입사시킬 수 있다. 상기 이미지 스캔부(110)로부터 획득되는 상기 이미지 데이터는 상기 시료(10)의 상기 표면(10S)으로부터 방출되는 이차전자에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 상기 이미지 데이터 내에 포함된 상기 이차전자에 대한 상기 정보를 이용하여 상기 시료(10)의 상기 표면(10S) 상에 형성된 상기 대상 패턴의 선폭 등 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정할 수 있다. 상기 이미지 데이터를 기준으로 측정된 상기 대상 패턴의 디멘전은 상기 라이브러리(140)에 저장될 수 있고, 상기 컴퓨터(300)의 입출력부를 통해 외부에 표시될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 시료 검사 방법을 이용한 반도체 소자의 검사 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 참조 패턴 및 대상 패턴이 형성된 반도체 기판(10)이 제공될 수 있다(S700). 상기 참조 패턴은 인접하는 패턴들과 구별되는 독특한 형태를 가질 수 있고, 상기 대상 패턴은 상기 반도체 기판(10) 상에 반복적으로 형성된 패턴들 중 어느 하나일 수 있다. 상기 참조 패턴은 상기 대상 패턴으로부터 이격되어 제공되고 상기 대상 패턴의 위치 정보를 제공하기 위한 패턴일 수 있고, 상기 대상패턴은 그 디멘전을 측정하기 위한 패턴일 수 있다. 상기 반도체 기판(10)은 이미지 스캔 장치(200)의 챔버(100) 내부에 제공되는 스테이지(102) 상에 로드될 수 있고, 이에 따라, 상기 반도체 기판(10) 상에 상기 이미지 스캔 장치(200)의 이미지 스캔부(110)가 제공될 수 있다(S710).
상기 이미지 스캔부(110)에 연결된 제어부(120)를 구동하여, 상기 참조 패턴에 대하여 복수의 제1 포커스 이미지들이 획득될 수 있다(S720). 상기 복수의 제1 포커스 이미지들은 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 참조 패턴에 대하여 포커싱을 수행함으로써 획득될 수 있다. 상기 참조 패턴을 포커싱하는 것은, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 참조 패턴이 형성된 상기 반도체 기판(10)의 표면에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 이미지 스캔부(110)에 연결된 데이터 처리부(130)를 구동하여, 상기 참조 패턴의 참조패턴 이미지를 획득하고, 상기 참조패턴 이미지를 이용하여 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱할 수 있다(S730).
상기 참조패턴 이미지를 획득하는 것은, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 이미지 스캔부(110)로부터 상기 복수의 제1 포커스 이미지들을 획득하는 것, 및 상기 복수의 제1 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 상기 데이터 처리부(130)는 상기 복수의 제1 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 저장하거나, 상기 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 저장할 수 있다.
상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것은, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여 상기 참조패턴 이미지와 제1 비교대상 이미지를 비교하고 상기 참조 패턴을 식별하는 것, 및 상기 참조 패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 위치 정보를 이용하여 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것을 포함할 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 라이브러리(140)로부터 상기 대상 패턴의 상기 위치 정보를 추출할 수 있고, 상기 제어부(120)는 상기 데이터 처리부(130)로부터 제공되는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱되도록 상기 이미지 스캔부(110)를 제어할 수 있다.
상기 이미지 스캔부(110)에 연결된 상기 제어부(120)를 구동하여, 상기 대상 패턴에 대하여 복수의 제2 포커스 이미지들이 획득될 수 있다(S740). 상기 복수의 제2 포커스 이미지들은 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 대상 패턴에 대하여 포커싱을 수행함으로써 획득될 수 있다. 상기 대상패턴을 포커싱하는 것은, 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 대상 패턴이 형성된 상기 반도체 기판(10)의 표면에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 이미지 스캔부(110)에 연결된 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여, 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지를 획득하고, 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정할 수 있다(S750).
상기 대상패턴 이미지를 획득하는 것은, 도 5을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 이미지 스캔부(110)로부터 상기 복수의 제2 포커스 이미지들을 획득하는 것, 및 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 상기 데이터 처리부(130)는 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 저장하거나, 상기 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 저장할 수 있다. 상기 대상패턴 이미지를 획득하는 것은, 상기 대상패턴 이미지를 기준으로 휘도 및 콘트라스트를 조절하는 것을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 제어부(120)는 상기 데이터 처리부(130)로부터 제공되는 상기 대상패턴 이미지를 기준으로, 상기 반도체 기판(10)로부터 획득되는 이미지의 휘도 및 콘트라스트가 조절되도록 상기 이미지 스캔부(110)를 제어할 수 있다.
상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것은, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 대상패턴 이미지와 제2 비교대상 이미지를 비교하여 상기 대상 패턴이 식별하는 것, 상기 식별된 대상 패턴에 대하여 스캐닝을 수행하여 이미지 데이터를 획득하는 것, 및 상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 상기 라이브러리(140)로부터 상기 제2 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 대상패턴 이미지와 상기 제2 비교대상 이미지가 서로 일치하는지 판단하여 상기 대상 패턴을 식별할 수 있다. 상기 데이터 처리부(130)는 상기 대상 패턴의 식별 정보를 상기 제어부(120)로 제공할 수 있고, 상기 이미지 스캔부(110)는 상기 제어부(120)에 의해 제어되어 상기 식별된 대상 패턴에 대하여 스캐닝을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 대상 패턴에 대한 상기 이미지 데이터가 획득될 수 있다. 이 후, 상기 데이터 처리부(130)를 구동하여 상기 이미지 스캔부(110)로부터 획득된 상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전이 측정될 수 있다.
상기 대상 패턴의 디멘전이 측정된 후, 상기 반도체 기판(10)은 상기 스테이지(102)로부터 언로드될 수 있다. 이 후, 상기 대상 패턴의 상기 디멘전이 허용범위 내인지 여부가 판단될 수 있다(S760). 상기 대상 패턴의 상기 디멘전이 허용범위 내에 있는 경우, 상기 반도체 기판(10) 상에 반도체 소자를 형성하기 위한 후속 제조공정이 진행될 수 있다(S770). 상기 대상 패턴의 상기 디멘전이 허용범위를 초과하는 경우, 경고가 발생될 수 있다(S780).
본 발명의 개념에 따르면, 상기 이미지 스캔부(110)가 상기 시료(10)에 형성된 상기 참조 패턴(또는 상기 대상 패턴)에 대하여 포커싱하는 동안, 복수의 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)이 획득될 수 있고, 상기 복수의 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4) 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조패턴 이미지(또는 상기 대상패턴 이미지)로 사용할 수 있다. 즉, 상기 참조 패턴(또는 상기 대상 패턴)에 대한 포커싱 후 별도의 스캐닝 없이, 상기 참조 패턴(또는 상기 대상 패턴)에 대한 포커싱 동안 획득되는 상기 복수의 포커스 이미지들(IMG1, IMG2, IMG3, IMG4)을 재활용함으로써 상기 참조패턴 이미지(또는 상기 대상패턴 이미지)가 용이하게 획득될 수 있다. 이에 따라, 상기 참조 패턴 및/또는 상기 대상 패턴을 포함하는 상기 시료(10)의 검사 시간이 단축될 수 있다.
더하여, 본 발명의 개념에 따른 시료 검사 방법 및 시료 검사 시스템을 이용하여 반도체 소자를 검사하는 경우, 반도체 소자의 검사 시간이 단축될 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자의 제조비용이 감소될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
500: 시료 검사 시스템
200: 이미지 스캔 장치
300: 컴퓨터 100: 챔버
102: 스테이지 110: 이미지 스캔부
120: 제어부 130: 데이터 처리부
140: 라이브러리 10: 시료, 반도체 기판
10S: 시료의 표면 20: 미세 패턴들
FL1, FL2, FL3, FL4: 초점거리
IMG1, IMG2, IMG3, IMG4: 포커스 이미지들
300: 컴퓨터 100: 챔버
102: 스테이지 110: 이미지 스캔부
120: 제어부 130: 데이터 처리부
140: 라이브러리 10: 시료, 반도체 기판
10S: 시료의 표면 20: 미세 패턴들
FL1, FL2, FL3, FL4: 초점거리
IMG1, IMG2, IMG3, IMG4: 포커스 이미지들
Claims (20)
- 시료의 대상 패턴을 포커스하되, 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 포커스 이미지들을 획득하는 것;
상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 사용하는 것; 및
상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상패턴의 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도(resolution)를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상패턴의 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 대상패턴 이미지로 사용하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 대상패턴 이미지를 기준으로 상기 시료로부터 획득되는 이미지의 휘도(brightness) 및 콘트라스트(contrast)를 조절하는 것을 더 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것은:
상기 대상패턴 이미지가 상기 대상 패턴의 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 대상 패턴을 식별하는 것;
상기 식별된 대상 패턴에 대하여 스캐닝을 수행하여 이미지 데이터를 획득하는 것; 및
상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 복수의 포커스 이미지들은 제1 포커스 이미지들이고,
상기 시료의 상기 대상 패턴을 포커스하기 전에 상기 시료의 참조 패턴을 포커스하되, 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 제2 포커스 이미지들을 획득하는 것;
상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 참조패턴 이미지로 사용하는 것; 및
상기 참조패턴 이미지를 이용하여 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것을 더 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도(resolution)를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것은, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 참조패턴 이미지로 사용하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것은:
상기 참조패턴 이미지가 상기 참조 패턴의 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 참조 패턴을 식별하는 것; 및
상기 참조 패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 위치 정보를 이용하여 상기 대상 패턴에 어드레싱하는 것을 포함하는 시료 검사 방법. - 시료 상에 형성된 패턴의 이미지를 획득하기 위한 이미지 스캔부;
상기 이미지 스캔부의 초점거리를 제어하되, 상기 패턴에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하여 복수의 포커스 이미지들을 획득하도록 상기 이미지 스캔부를 제어하는 제어부; 및
상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 패턴의 패턴 이미지로 저장하고, 상기 패턴 이미지를 이용하여 상기 패턴의 디멘전을 측정하는 데이터 처리부를 포함하는 시료 검사 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지를 상기 패턴 이미지로 저장하는 시료 검사 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 복수의 포커스 이미지들 중 가장 높은 선명도를 갖는 베스트 포커스 이미지 및 상기 베스트 포커스 이미지보다 낮은 선명도를 갖는 포커스 이미지들의 합성 이미지를 상기 패턴 이미지로 저장하는 시료 검사 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 패턴은 참조 패턴 및 대상 패턴을 포함하고,
상기 제어부는 상기 참조 패턴 및 상기 대상 패턴에 대하여 각각 복수의 제1 포커스 이미지들 및 복수의 제2 포커스 이미지들을 획득하도록 상기 이미지 스캔부를 제어하고,
상기 데이터 처리부는 상기 복수의 제1 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 참조 패턴의 참조패턴 이미지로 저장하고, 상기 복수의 제2 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 저장하고, 상기 참조패턴 이미지 및 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상패턴의 디멘전을 측정하는 시료 검사 시스템. - 청구항 13에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 대상패턴 이미지를 상기 제어부에 제공하고,
상기 제어부는 상기 대상패턴 이미지를 기준으로 상기 시료로부터 획득되는 이미지의 휘도 및 콘트라스트가 조절되도록 상기 이미지 스캔부를 제어하는 시료 검사 시스템. - 청구항 13에 있어서,
상기 참조 패턴의 제1 비교대상 이미지, 상기 대상 패턴의 제2 비교대상 이미지, 및 상기 참조 패턴을 기준으로 한 상기 대상 패턴의 위치 정보를 저장하는 라이브러리를 더 포함하되,
상기 데이터 처리부는 상기 라이브러리로부터 상기 제1 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 참조패턴 이미지가 상기 제1 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 참조 패턴을 식별하는 시료 검사 시스템. - 청구항 15에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 참조 패턴을 식별한 후, 상기 라이브러리로부터 상기 위치 정보를 추출하고,
상기 제어부는 상기 데이터 처리부로부터 제공되는 상기 위치 정보를 이용하여, 상기 이미지 스캔부가 상기 참조 패턴으로부터 상기 대상 패턴에 어드레싱되도록 상기 이미지 스캔부를 제어하는 시료 검사 시스템. - 청구항 15에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 라이브러리로부터 상기 제2 비교대상 이미지를 추출하고, 상기 대상패턴 이미지가 상기 제2 비교대상 이미지와 일치하는지 판단하여 상기 대상 패턴을 식별하고,
상기 제어부는 상기 식별된 대상 패턴에 대하여 스캐닝을 수행하여 이미지 데이터를 획득하도록 상기 이미지 스캔부를 제어하는 시료 검사 시스템. - 청구항 17에 있어서,
상기 데이터 처리부는 상기 이미지 데이터를 기준으로 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 시료 검사 시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 이미지 스캔부는 주사전자현미경인 시료 검사 시스템. - 대상 패턴이 형성된 반도체 기판을 제공하는 것;
상기 반도체 기판 상에 이미지 스캔부를 제공하는 것;
상기 이미지 스캔부에 연결된 제어부를 구동하여, 상기 대상 패턴에 대하여 초점거리를 변경하면서 스캐닝을 수행하도록 상기 이미지 스캔부를 조절함에 따라 복수의 포커스 이미지들을 획득하는 것;
상기 이미지 스캔부에 연결된 데이터 처리부를 구동하여, 상기 복수의 포커스 이미지들 중 적어도 하나를 선택하여 상기 대상 패턴의 대상패턴 이미지로 저장하고, 상기 대상패턴 이미지를 이용하여 상기 대상 패턴의 디멘전을 측정하는 것; 및
상기 대상 패턴의 디멘전이 허용범위를 벗어나는지 여부를 판단하는 것을 포함하는 반도체 소자의 검사 방법.
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|---|---|---|---|
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