(57)【要約】【課題】実際パターンの線幅測定に誤謬が発生しないようにする半導体素子のパターン線幅測定方法及び装置を提供する。【解決手段】互いに異なる線幅を有する複数の基準パターンを測定装置に設定し、複数の基準パターンと実際パターンをマッチングして（ＳＴ１３）、実際パターンに対応する線幅の基準パターン一つを選択する（ＳＴ１４）。選択された基準パターンに対応する実際パターンを測定装置に認識させる（ＳＴ１５）。実際パターン上に基準パターンを重畳させる（ＳＴ１７）。実際パターンと基準パターンが一致するように、実際パターンや基準パターンを移動させる（ＳＴ１８、１９）。実際パターンの線幅を測定装置で測定する（ＳＴ２０）。測定装置が実際パターンを正確に認識可能になる。【選択図】図４
2005195581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された実際パターン上に基準パターンを重畳させ、前記実際パターンと基準パターンの一致可否を比較する段階と、
前記比較の結果、実際パターンと基準パターンが一致していない場合に、前記実際パターン又は基準パターンを移動させ、前記実際パターンと基準パターンを一致させる段階と、
前記実際パターンの線幅を測定する段階と、を含むことを特徴とする半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項２】
前記実際パターン上に基準パターンを重畳させる前に、
互いに異なる線幅を有する複数の予備基準パターンを設定する段階と、
前記複数の予備基準パターンを前記実際パターンとマッチングさせる段階と、
前記マッチングの結果から、前記複数の予備基準パターンのなかから前記実際パターンに対応する線幅を有する一つを基準パターンとして選択する段階と、
前記選択された基準パターンによって前記実際パターンを認識する段階と、を更に含むことを特徴とする請求項１記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項３】
前記予備基準パターンは、前記実際パターンと類似な形状を有することを特徴とする請求項２記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項４】
前記予備基準パターンは、メイン基準パターン、及び前記メイン基準パターンより大きい及び／又は小さい補助基準パターンを含むことを特徴とする請求項３記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項５】
前記認識する段階の後、前記半導体基板上の測定位置をアドレシングする段階を更に含むことを特徴とする請求項２記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項６】
前記測定する段階は、
前記実際パターン上に電子ビームを走査する段階と、
前記実際パターンから放出された二次電子を検出して、前記検出された二次電子から前記実際パターンの線幅に対応する画像信号を取得する段階と、
前記画像信号から前記線幅を演算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項７】
互いに異なる線幅を有する予備基準パターンを設定する段階と、
前記予備基準パターンを基板上の実際パターンと比較する段階と、
前記比較の結果、前記予備基準パターンのうち、前記実際パターンに対応する線幅を有する基準パターンを選択する段階と、
前記選択された基準パターンを用いて前記実際パターンを認識する段階と、
前記基準パターンを前記実際パターンに重畳させる段階と、
前記実際パターンと前記基準パターンを比較して、前記実際パターンが前記基準パターンと一致するかを判断する段階と、
前記比較の結果に応じて、前記実際パターン又は基準パターンを移動させる段階と、
前記実際パターンの線幅を測定する段階と、を含むことを特徴とする半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項８】
前記予備基準パターンは、前記実際パターンと類似な形状を有することを特徴とする請求項７記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項９】
前記予備基準パターンは、メイン基準パターン、及び前記メイン基準パターンより大きい及び／又は小さい補助基準パターンを含むことを特徴とする請求項８記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項１０】
前記実際パターンを認識する段階の後、前記基板上に測定の位置をアドレシングする段階を更に含むことを特徴とする請求項７記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項１１】
前記測定する段階は、
前記実際パターン上に電子ビームを走査する段階と、
前記実際パターンから放出された二次電子を検出して、前記検出された二次電子から前記実際パターンの線幅に対応する画像信号を取得する段階と、
前記画像信号から前記線幅を演算する段階と、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項１２】
互いに異なる線幅を有する予備基準パターンを設定する段階と、
前記予備基準パターンを基板上の実際パターンと比較する段階と、
前記比較の結果、前記予備基準パターンのうち、前記実際パターンに対応する線幅を有する基準パターンを選択する段階と、
前記選択された基準パターンを用いて前記実際パターンを用いて前記実際パターンを認識する段階と、
前記基準パターンを前記実際パターンに重畳させる段階と、
前記実際パターンと前記基準パターンを比較して、前記実際パターンが前記基準パターンと一致するかを判断する段階と、
前記比較結果に応じて前記実際パターン又は基準パターンを移動させる段階と、
前記実際パターン上に電子ビームを走査する段階と、
前記実際パターンから放出された二次電子を検出して、前記検出された二次電子から前記実際パターンの線幅に対応する画像信号を取得する段階と、
前記画像信号から前記線幅を演算する段階と、を含むことを特徴とする半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項１３】
前記予備基準パターンは、前記実際パターンと類似な形状を有することを特徴とする請求項１２記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項１４】
前記予備基準パターンは、メイン基準パターン、及び前記メイン基準パターンより大きい及び／又は小さい補助基準パターンを含むことを特徴とする請求項１３記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【請求項１５】
前記実際パターンを認識する段階の後に、前記基板上に測定の位置をアドレシングする段階を更に含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
実際パターンを基準パターンと比較して、前記実際パターンと基準パターンの一致可否を判断する比較部と、
前記比較部から比較された信号の伝送を受け、比較結果に応じて前記実際パターン又は基準パターンを移動させて前記実際パターンと基準パターンを一致させる制御部と、
前記制御部の測定命令信号によって前記実際パターンの線幅を測定する測定部と、を含むことを特徴とする半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項１７】
前記比較部は、前記実際パターンに対応する形状を有する前記基準パターンを基準上に形成された前記実際パターン上に重畳させることを特徴とする請求項１６記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項１８】
前記基準パターンは、前記実際パターンと類似な形状を有しながら、互いに異なる線幅を有する複数の予備基準パターンを含むことを特徴とする請求項１６記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項１９】
前記複数の予備基準パターンを前記実際パターンと順次マッチングして、前記実際パターンに対応する線幅を有する一つの基準パターンを選択するマッチング部を更に含むことを特徴とする請求項１８記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２０】
前記マッチング部によって選択された一つの基準パターンによって前記制御部が前記実際パターンを認識することを特徴とする請求項１６記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２１】
前記比較部は、前記実際パターンを前記基準パターンに整列させるための誤整列信号を前記制御部に伝送することを特徴とする請求項１６記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２２】
前記測定部は、走査電子顕微鏡を含むことを特徴とする請求項１６記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２３】
前記走査電子顕微鏡は、電子銃、集束レンズ、第１偏向コイル、対物レンズ及びシャッターを含むことを特徴とする請求項２２記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２４】
前記電子銃は、集束された電子ビームを発生させ、前記集束された電子ビームは、前記第１偏向コイル、前記対物レンズ及び前記シャッター内の絞りを通過しながらフォーカシングされることを特徴とする請求項２３記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２５】
前記フォーカシングされた電子ビームが前記基板上に走査されることを特徴とする請求項２４記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２６】
前記測定部は、
前記実際パターンから放出された二次電子を探知する探知部と、
前記探知部からの信号を増幅し、前記増幅された信号を第２偏心コイルを通じて陰極線管に伝送して前記陰極線管上に実際パターンに対応するイメージを形成させる増幅部と、
前記電子ビームの角度を調整するために、前記第１偏心コイル及び第２偏心コイルを制御する制御回路を更に含むことを特徴とする請求項２２記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２７】
複数の予備基準パターンを実際パターンと順次比較して、前記予備基準パターンのうち、前記実際パターンに対応する線幅を有する基準パターンを選択するマッチング部と、
前記選択された基準パターンを実際パターンと比較して、前記実際パターンと基準パターンの一致可否を判断する比較部と、
前記比較部から比較された信号の伝送を受け、比較結果に応じて前記実際パターン又は基準パターンを移動させて前記実際パターンと基準パターンを一致させる制御部と、
前記制御部の測定命令の信号によって前記実際パターンの線幅を測定する測定部と、を含むことを特徴とする半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２８】
前記比較部は、前記実際パターンに対応する形状を有する前記基準パターンを基板上に形成された前記実際パターン上に重畳させることを特徴とする請求項２７記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項２９】
前記選択された基準パターンは、前記実際パターンと類似な形状を有し、互いに異なる線幅を有する複数の予備基準パターンを含むことを特徴とする請求項２７記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項３０】
前記選択された基準パターンによって前記制御部が前記実際パターンを認識することを特徴とする請求項２７記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項３１】
前記比較部は、前記実際パターンを前記基準パターンに整列させるための誤整列信号を前記制御部に伝送することを特徴とする請求項１６記載の半導体素子のパターン線幅測定装置。
【請求項３２】
半導体素子のパターン線幅を測定することを特徴とする請求項１、７、１２のうちいずれか一つに記載の半導体素子のパターン線幅測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子のパターン線幅測定方法及びその装置に係わり、より具体的には半導体素子上に形成された微細パターンの線幅（ＣＤ）を測定する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体素子は、半導体基板上に所定の膜を形成した後、前記所定の膜をパターニングすることで製造される。前記パターンは、半導体素子の性質によって異なる特性を有する。一例として、前記パターンは半導体素子の特性に必要な線幅を有する。このようなパターンが設計の時に設定されたパターンに正確に形成されたかを把握するために、半導体素子の製造工程のなかには、パターンの線幅を測定する工程が含まれる。
【０００３】
線幅の測定のための装備としては、主に走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）が用いられる。ＳＥＭを用いた線幅の測定方法は、電子ビームを半導体基板上に形成されたパターンに走査し、パターンから放出された二次電子の信号を画像信号に変換して、パターンの線幅を測定する方式である。
【０００４】
ＳＥＭは、電子ビームを発生させる電子銃を含む。電子銃から発生された電子ビームは、集束レンズ、偏向コイル、対物レンズ及びシャッターの絞りを順次通過しながらフォーカシングされる。フォーカシングされた電子ビームは、半導体基板上に走査される。半導体基板から放出された二次電子が検出部で検出される。検出された信号は、増幅部で増幅された後、陰極線管の内部の蛍光面に走査されることによって、半導体基板上のパターンイメージを形成するようになる。
【０００５】
前記のようなＳＥＭに半導体基板を搬入させた後、半導体基板を所定位置に整列（アライメント）させる。パターン線幅が測定される半導体基板上の位置を指定（ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）する。半導体基板上に形成された実際パターンをＳＥＭに認識（ｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ）させる。このような認識工程は、ＳＥＭの基準パターン（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｐａｔｔｅｒｎ）を半導体基板に形成された実際パターン（ａｃｔｕａｌ  ｐａｔｔｅｒｎ）上に重畳させ、両側パターンの一致可否によって行われる。実際パターンが認識されると、実際パターンの線幅を前記の方法によって測定する。実際パターンの線幅の測定が完了すると、半導体基板をＳＥＭから搬出させる。
【０００６】
基準パターンを実際パターン上に重畳させるとき、実際パターンは先行工程の不良ではないことにもかかわらず、基準パターンと一致しない場合がある。一例として、実際パターンが基準パターンと微細にずれて配置される場合である。
【０００７】
このような場合、ＳＥＭは実際パターンを認識できないので、ＳＥＭは再びセッティングされるまで停止される。したがって、ＳＥＭの可動率が低下する問題点がある。
【０００８】
反面、ＳＥＭが実際パターンを認識しても、実際パターンは基準パターンとずれる位置に配置されているため、ＳＥＭは測定しようとする位置ではない異なる位置のパターン線幅を測定するようになる。したがって、ＳＥＭは望ましい測定データではない誤謬データを出力することになる問題点がある。誤謬データは、設計許容の範囲内の線幅を有する実際パターンを不良に判定したり、あるいは設計許容の範囲から外れた線幅を有する実際パターンを正常と判定する要因として作用するようになる。
【０００９】
前記のような問題点を解消するための従来のパターン線幅の測定方法が参考文献１に開示されている。図１は、前記公開公報に開示された従来のパターン線幅の測定方法を順次に示した流れ図である。
【００１０】
図１を参照にして、段階ＳＴ１で、ＳＥＭが第１位置信号を出力する。段階ＳＴ２で、ステージを移動させて半導体基板の位置を整列させる。段階ＳＴ３で、ＳＥＭを低倍率に設定させた後、段階ＳＴ４で低倍率パターンの画像データを取得する。段階ＳＴ５で、低倍率パターンの画像データから低倍率パターンのエッジ線分データを取得する。段階ＳＴ６で、低倍率パターンの画像データからＣＡＤ線分データを取得する。段階ＳＴ７で、エッジ線分データとＣＡＤ線分データによる二つのイメージをマッチングさせ、ずれる量を演算する。段階ＳＴ８で、演算されたずれた量による第２位置信号を用いてステージの位置を移動させる。
【００１１】
前記の従来のパターン線幅の測定方法は、実際パターンの線分データと基準パターンのデータであるＳＥＭのＣＡＤ線分データを重畳させた後、ずれた量によって実際パターンの位置を調整することによって、ＳＥＭが実際パターンを認識可能になる。
【００１２】
しかし、従来のパターン線幅の測定方法は、基準パターン一つのみを用いて実際パターンを認識するため、工程条件の変化によって線幅が異なるようになる多数の実際パターンに適用することができない。一枚の半導体基板上に形成された複数の実際パターンは工程条件の変化によって微細であるが互いに異なる線幅を有するようになる。このように互いに異なる線幅を有する実際パターンを一つの基準パターンのみに認識する場合には、ＳＥＭが実際パターンの認識に失敗する場合が多く発生される。
【特許文献１】大韓民国公開特許２００２−７９９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の第１目的は、微細に互いに異なる線幅を有する実際パターンを正確に認識して、実際パターンの線幅測定に誤謬が発生しないようにする半導体素子のパターン線幅の測定方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の第２目的は、実際パターンの線幅を正確に測定することができる半導体素子のパターン線幅の測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の特徴による半導体素子のパターン線幅測定方法によると、半導体基板上に形成された実際パターン上に基準パターンを重畳させ、実際パターンと基準パターンの一致可否を比較する。比較の結果、実際パターンと基準パターンが一致していない場合に実際パターン又は基準パターンを一致させて、実際パターンと基準パターンを一致させる。実際パターンの線幅を測定する。
【００１６】
本発明の他の実施例による半導体素子のパターン線幅測定方法によると、互いに異なる線幅を有する予備基準パターンを設定する。予備基準パターンを基板上の実際パターンと比較する。予備基準パターンのうち、実際パターンに対応する線幅を有する基準パターンを選択する。選択された基準パターンを用いて実際パターンを認識する。基準パターンを実際パターンに重畳させる。実際パターンと基準パターンを比較して、実際パターンが基準パターンと一致するかを判断する。比較結果によって、実際パターン又は基準パターンを移動させる。実際パターンの線幅を測定する。
【００１７】
本発明のまた他の実施例による半導体素子をパターン線幅測定方法によると、互いに異なる線幅を有する予備基準パターンを設定する。予備基準パターンを基板上の実際パターンと比較する。予備基準パターンのうち、前記実際パターンに対応する線幅を有する基準パターンを選択する。選択された基準パターンを用いて前記実際パターンを認識する。基準パターンを実際パターンに重畳させる。実際パターンと基準パターンを比較して、実際パターンが基準パターンと一致するかを判断する。比較の結果によって、前記実際パターン又は基準パターンを移動させる。実際パターン上に電子ビームを走査する。実際パターンから放出された二次電子を検出して、検出された二次電子から実際パターンの線幅に対応する画像信号を取得する。画像信号から線幅を演算する。
【００１８】
本発明のまた他の実施例による半導体素子のパターン線幅測定装置は、実際パターンを基準パターンと比較して、前記実際パターンと基準パターンの一致可否を判断する比較部を含む。制御部は、比較部から比較された信号の伝送を受け、実際パターン又は基準パターンを移動させて実際パターンと基準パターンを一致させる。測定部は、制御部の測定命令の信号によって実際パターンの線幅を測定する。
【００１９】
本発明のまた他の実施例による半導体素子のパターン線幅測定装置は、複数の予備基準パターンを実際パターンと順次比較して、予備基準パターンのなかから実際パターンに対応する線幅を有する基準パターンを選択するマッチング部を含む。比較部は選択された基準パターンを実際パターンと比較して、実際パターンと基準パターンの一致可否を判断する。制御部は、比較部から比較された信号の伝送を受けて、実際パターン又は基準パターンを移動させて実際パターンと基準パターンを一致させる。測定部が制御部の測定命令の信号によって実際パターンの線幅を測定する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、互いに異なる線幅を有する予備基準パターンを測定設備に設定し、このなかで実際パターンの線幅に対応する基準パターンを利用して実際パターンを認識するようになる。したがって、測定設備が実際パターンを正確に認識できるようになる。また、取得された基準パターンと実際パターンを一致させた状態で実際パターンの線幅を測定するようになるので、希望する位置の線幅を正確に測定可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【００２２】
実施例１
図２は、本発明の実施例１による半導体素子のパターン線幅の測定装置を示したブロック図であり、図３は、本発明によるパターン線幅の測定装置の測定部を示した斜視図であり、図４は、図２に示した装置を用いてパターンの線幅を測定する方法を順次に示した流れ図であり、図５は、マッチング部が基準パターンと実際パターンを順次マッチングする動作を示した説明図であり、図６は、基準パターンを示した写真であり、図７は、実際パターンを示した写真であり、図８は、比較部が基準パターンと実際パターンを一致させる動作を示した写真である。
【００２３】
図２を参照して、本実施例１による半導体素子のパターン線幅の測定装置は、制御部１００、マッチング部２００、比較部３００及び測定部４００を含む。
【００２４】
制御部１００は、測定装置の動作を全般的に制御する。図２及び図５を参照して、半導体基板上に形成された実際パターンＡＰと類似な形状を有するメイン基準パターンＲＰ０が制御部１００に入力される。また、メイン基準パターンＲＰ０と類似な形状を有する第１補助基準パターン乃至第５補助基準パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５も制御部１００に入力される。メイン基準パターンＲＰ０、第１補助基準パターン乃至第５補助基準パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５は予備基準パターンに該当する。一例として、メイン基準パターンＲＰ０が十字形状を有すると、第１補助基準パターン乃至第５補助基準パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５は、メイン基準パターンＲＰ０の十字形状より若干大きかったり、あるいは小さいかったりする十字形状を有する。
【００２５】
マッチング部２００は、制御部１００に設定されたメイン基準パターンＲＰ０と第１補助基準パターン乃至第５補助基準パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５を実際パターンＡＰと順次マッチングさせる。マッチング部２００は、メイン基準パターンＲＰ０が実際パターンＡＰと実質的に一致する形状を有すると、メイン基準パターンＲＰ０を基準パターンＲＰとして選択する。反面、メイン基準パターンＲＰ０が実際パターンＡＰと一致しない場合、マッチング部２００は第１補助基準パターン乃至第５補助基準パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５のうち、実際パターンＡＰと一番類似な形状を有するいずれか一つの補助基準パターンを基準パターンＲＰに選択する。ここではたとえば、第５補助基準パターンＲＰ５が基準パターンＲＰに選択されるとする。選択された補助基準パターンは、制御部１００に設定される。制御部１００は、マッチング部２００のマッチング結果によって設定された第５補助基準パターンＲＰ５に対応する実際パターンＡＰを線幅測定の対象体として認識するようになる。
【００２６】
このように、本実施例１では、制御部１００に複数の補助基準パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５を設定し、このなかで実際パターンＡＰと一番類似な形状を有する補助基準パターンを基準パターンＲＰとして用いて制御部１００が実際パターンＡＰを認識するようにする。したがって、実際パターンＡＰが工程条件の変更などによってメイン基準パターンＲＰ０と若干の差がある形状を有しても、実際パターンＡＰと一番類似な形状を有する補助基準パターンを用いて制御部１００の実際パターンＡＰの認識が可能になる。したがって、測定装置を再びセッティングしなくても、測定工程を継続遂行することができる。
【００２７】
比較部３００は、選択された基準パターンＲＰを実際パターンＡＰ上に重畳させ、基準パターンＲＰと実際パターンＡＰの一致可否を比較する。比較部３００は、比較結果を制御部１００に伝送する。
【００２８】
制御部１００は、比較部３００からの伝送信号により、比較結果に応じて基準パターンＲＰ又は実際パターンＡＰの位置を移動させる。すなわち、実際パターンと基準パターンが一致している場合にはそのまま測定を行える状態であるが、比較の結果、実際パターンと基準パターンが一致していない場合には、正確な測定ができないので、基準パターンＲＰ又は実際パターンＡＰの位置を移動させて、基準パターンＲＰと実際パターンＡＰが正確に一致するようにする。
【００２９】
図６を参照にして、基準パターンＲＰは、線幅ｄをおいて配列された第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２を有する。図７を参照にして、実際パターンＡＰは基準パターンＲＰの線幅と同じ線幅ｄをおいて配列された第３パターンＰ３及び第４パターンＰ４を有する。実際パターンＡＰの第３パターンＰ３及び第４パターンＰ４上に基準パターンＲＰの第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２が正確に重畳すべきなのに、基準パターンＲＰの第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２の位置より実際パターンＡＰの第３パターンＰ３及び第４パターンＰ４は右側に若干偏っている。比較部３００は、基準パターンＲＰと実際パターンＡＰとのずれた距離を感知して、感知信号を制御部１００に伝送する。制御部１００は図８のように、基準パターンＲＰを右側に移動させたり、又は実際パターンＡＰを左側に移動させることで、基準パターンＲＰと実際パターンＡＰを一致させる。
【００３０】
基準パターンＲＰと実際パターンＡＰが正確に整列されると、制御部１００は測定部４００に測定命令信号を伝送する。測定部４００は、実際パターンＡＰの線幅ｄを測定するようになる。
【００３１】
図３に測定部の概略的な斜視図が示されている。図３を参照にして、実際パターンＡＰが形成された半導体基板上に電子銃４０２、集束レンズ４０４、第１偏向コイル４２２、対物レンズ４０６及び絞り４０８を有するシャッター４１０が上から下に順次配置される。電子銃４０２から発生された電子ビームは集束レンズ４０４を通過しながら集束される。集束された電子ビームは、第１偏向コイル４２２、対物レンズ４０６及びシャッター４１０の絞り４０８を順次通過しながらフォーカシングされる。フォーカシングされた電子ビームは、半導体基板上に走査され、半導体基板の実際パターンＡＰから二次電子が放出される。
【００３２】
検出器４１２が放出された二次電子を検出する。検出信号は、増幅器４１４によって増幅された後、第２偏向コイル４１６を通過して陰極線管４１８に伝送され、陰極線管４１８に実際パターンＡＰの形状に対応する画像イメージが形成される。一方、制御回路４２０が第１偏向コイル４２２及び第２偏向コイル４１６を制御して、電子ビームの偏向角を調節するようになる。
【００３３】
図４は、図２に示された装置を用いてパターンの線幅を測定する方法を順次に示した流れ図である。
【００３４】
図４を参照にして、段階ＳＴ１１で、実際パターンＡＰが形成された半導体基板を測定装置に搬入させた後、ステージ上に載置する。
【００３５】
段階ＳＴ１２で、互いに異なる線幅を有する複数の予備基準パターンＲＰ０、ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５を制御部１００に設定する。複数の予備基準パターンＲＰ０、ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５は実際パターンＡＰの形状と類似な形状を有する。
【００３６】
段階ＳＴ１３で、マッチング部３００が各予備基準パターンＲＰ０、ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５を順次に実際パターンＡＰとマッチングする。
【００３７】
段階ＳＴ１４で、マッチング部３００は、予備基準パターンＲＰ０、ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３、ＲＰ４、ＲＰ５のなかで、実際パターンＡＰの形状と一番類似な形状を有するいずれかのパターン、すなわち、前記マッチングの結果から前記複数の予備基準パターンのなかから前記実際パターンに対応する線幅を有する一つを基準パターンとして選択する。ここではたとえば第５基準パターンＲＰ５を基準パターンＲＰに選択する。
【００３８】
マッチング部３００は、選択された第５基準パターンＲＰ５を制御部１００に設定する。
【００３９】
段階ＳＴ１５で、制御部１００は、第５基準パターンＲＰ５に対応する形状を有する実際パターンＡＰを線幅測定対象体として認識する。すなわち、制御部１００は、第５基準パターンＲＰ５に関する情報を有してしるので、このような情報によって実際パターンＡＰを認識するようになる。
【００４０】
段階ＳＴ１６で、半導体基板上の線幅の測定が実施される位置を制御部１００にアドレシングする。
【００４１】
段階ＳＴ１７で、比較部３００が実際パターンＡＰ上に第５基準パターンＲＰ５を重畳させる。比較部３００は、段階ＳＴ１８で、実際パターンＡＰと第５基準パターンＲＰ５の一致可否を比較する。
【００４２】
実際パターンＡＰと第５基準パターンＲＰ５が一致しないと、段階ＳＴ１９で、比較部３００はパターンの不一致信号を制御部１００に伝送する。制御部１００は不一致信号によって実際パターンＡＰ又は第５基準パターンＲＰ５を移動させ、実際パターンＡＰと第５基準パターンＲＰ５を一致させる。
【００４３】
実際パターンＡＰと第５基準パターンＲＰ５が一致されると、段階ＳＴ２０で、制御部１００は測定部４００に測定命令信号を伝達する。測定部４００は、実際パターンＡＰの線幅を測定する。
【００４４】
実施例２
図９は、本発明の実施例２によるパターン線幅測定装置を示したブロック図であり、図１０は、図９に示した装置を用いてパターンの線幅を測定する方法を順次に示した流れ図である。
【００４５】
図９を参照して、本実施例２による測定装置は、制御部１００ａ、比較部３００ａ及び測定部４００ａを含む。
【００４６】
制御部１００ａは、測定装置の動作を全般的に制御する。半導体基板上に形成された実際パターンＡＰに対応する形状を有する基準パターンＲＰが制御部１００ａに入力される。
【００４７】
比較部３００ａは、基準パターンＲＰを実際パターンＡＰ上に重畳させ、基準パターンＲＰと実際パターンＡＰの一致可否を比較する。比較部３００ａは比較結果を制御部１００ａに伝送する。
【００４８】
制御部１００ａは、比較部３００ａからの伝送信号によって基準パターンＲＰ又は実際パターンＡＰの位置を移動させ、基準パターンＲＰと実際パターンＡＰが正確に一致するようにする。
【００４９】
基準パターンＲＰと実際パターンＡＰが正確に整列されると、制御部１００は、測定部４００ａに測定命令信号を伝送する。測定部４００ａは実際パターンＡＰの線幅を測定するようになる。
【００５０】
図１０を参照にして、本実施例２によるパターン線幅の測定方法を詳細に説明する。
【００５１】
段階ＳＴ２１で、実際パターンＡＰが形成された半導体基板を測定装置に搬入させた後、ステージ上に装置する。
【００５２】
段階ＳＴ２２で、半導体基板上の線幅の測定が実施される位置を制御部１００ａにアドレシングする。
【００５３】
段階ＳＴ２３で、比較部３００ａが実際パターンＡＰ上に基準パターンＲＰを重畳させる。比較部３００ａは段階ＳＴ２４で、実際パターンＡＰと基準パターンＲＰの一致可否を比較する。
【００５４】
実際パターンＡＰと基準パターンＲＰが一致しないと、段階ＳＴ２５で、比較部３００ａはパターンの不一致信号を制御部１００ａに伝送する。制御部１００ａは不一致信号によって実際パターンＡＰ又は基準パターンＲＰを移動させ、実際パターンＡＰと基準パターンＲＰを一致させる。
【００５５】
実際パターンＡＰと基準パターンＲＰが一致されると、段階ＳＴ２６で、制御部１００ａは測定部４００ａに測定命令信号を伝達する。測定部４００ａは、実際パターンＡＰの線幅を測定する。
【００５６】
前述したように本発明によると、複数の予備基準パターンのなかで実際パターンと一番類似な形状を有する基準パターンを選択し、選択された基準パターンを用いて実際パターンを認識するようになる。したがって、測定装置が実際パターンを正確に認識可能になる。
【００５７】
また、選択された基準パターンが実際パターンと一致するかを比較して、比較結果によって基準パターン又は実際パターンを移動させ、基準パターンと実際パターンが正確に一致するようにする。このように基準パターンに整列された実際パターンの線幅を測定するようになるので、希望する位置のパターンの線幅を正確に測定することができ、誤謬測定データを発生しないようになる。
【００５８】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正又は変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来のパターン線幅測定方法を順次に示した流れ図である。
【図２】本発明の実施例１による半導体素子のパターン線幅測定装置を示したブロック図である。
【図３】本発明によるパターン線幅測定装置の測定部を示した斜視図である。
【図４】図２に示した装置を用いてパターンの線幅を測定する方法を順次に示した流れ図である。
【図５】マッチング部が基準パターンと実際パターンを順次マッチングする動作を示した動作説明図である。
【図６】基準パターンを示した平面図である。
【図７】実際パターンを示した平面図である。
【図８】比較部が基準パターンと実際パターンを一致させる動作を示した平面図である。
【図９】本発明の実施例２によるパターン線幅測定装置を示したブロック図である。
【図１０】図９に示した装置を用いてパターンの線幅を測定する方法を順次に示した流れ図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００…制御部、
２００…マッチング部、
３００…比較部、
４００…測定部、
４０２…電子銃、
４０４…集束レンズ、
４０６…対物レンズ、
４０８…絞り、
４１０…シャッター、
４１２…検出器、
４１４…増幅器、
４１６…第２偏向コイル、
４１８…陰極線管、
４２０…制御回路、
４２２…第１偏向コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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