(57)【要約】【課題】ＣＤ測定方法及び測定装置を提供する。【解決手段】測定パターンの画像データを生成する。前記測定パターンは互いに対向する第１及び第２面を備える。前記画像データは前記第１及び前記第２面にそれぞれ対応する第１及び第２辺を備える。前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる。前記編集された画像データ内の前記第１及び第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する。前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と前記第２辺との間の距離を測定する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１面及び第２面を有する測定パターンの画像データを生成し、前記画像データに前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺及び第２辺を設定する段階と、
前記画像データを編集して前記第１辺及び前記第２辺の重畳長さを増加させる段階と、
前記編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する段階と、
前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と前記第２辺との間の距離を測定する段階と、
を含むことを特徴とするＣＤ（critical dimension）測定方法。
【請求項２】
前記第１辺及び前記第２辺は互いに平行であり、少なくとも一部が対向することを特徴とする請求項１記載のＣＤ測定方法。
【請求項３】
前記画像データを編集するとき、
前記画像データを複数の領域に分割する段階と、
前記複数の領域のうち少なくとも１つを移動する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のＣＤ測定方法。
【請求項４】
前記複数の領域は第１領域及び第２領域を含み、前記第１領域は前記第１辺を有し前記第２領域は前記第２辺を有することを特徴とする請求項３記載のＣＤ測定方法。
【請求項５】
前記第１領域は前記第２辺に平行であり、前記第２領域は前記第１辺に平行なことを特徴とする請求項４記載のＣＤ測定方法。
【請求項６】
前記領域のうち少なくとも１つを移動するとき、
前記第１領域または前記第２領域のうちいずれか１つを他の１つに対して平行移動する段階と、
を含むことを特徴とする請求項４記載のＣＤ測定方法。
【請求項７】
前記領域のうち少なくとも１つを移動するとき、
前記第１領域及び前記第２領域を回転移動する段階と、
前記第１領域または前記第２領域のうちいずれか１つを他の１つに対して平行移動する段階と
を含むことを特徴とする請求項４記載のＣＤ測定方法。
【請求項８】
前記距離を測定するとき、
前記測定ウィンドウ内の前記第１辺上に複数の点を選定する段階と、
選定された前記複数の点と前記第２辺との間の最小距離を測定する段階と、
前記最小距離の平均値を算出する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のＣＤ測定方法。
【請求項９】
前記距離を測定するとき、
前記測定ウィンドウ内の前記第１辺上に複数の点を選定する段階と、
前記第２辺上に複数の点を選定し、前記第２辺上の点は前記測定ウィンドウ内の前記第１辺上の１点に対応させる段階と、
前記第２辺上の複数の点と前記第１辺上の対応する点との間の距離を測定する段階と、
測定された前記第２辺上の複数の点と前記第１辺上の対応する点との間の距離の平均値を算出する段階と、
前記平均値をＣＤとして採用する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のＣＤ測定方法。
【請求項１０】
前記第２辺上の複数の点及び前記第１辺上の対応する点は、前記第２辺上の複数の点と前記第１辺上の対応する点との間の距離を測定する間に、走査線に沿って位置することを特徴とする請求項９記載のＣＤ測定方法。
【請求項１１】
前記距離を測定するとき、
前記測定ウィンドウ内の前記第１辺の第１近似直線を算出する段階と、
前記測定ウィンドウ内の前記第２辺の第２近似直線を算出する段階と、
前記第１近似直線と前記第２近似直線との間の最小距離を算出する段階と、
算出された前記最小距離をＣＤとして採用する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載のＣＤ測定方法。
【請求項１２】
測定パターンを有する基板を提供する段階をさらに含み、
前記測定パターンは互いに対向する第１面及び第２面を有し、前記基板の寸法を象徴するＣＤが測定されることを特徴とする請求項１記載のＣＤ測定方法。
【請求項１３】
前記画像データを生成するとき、
前記基板を測定装置に挿入する段階と、
前記測定パターンを整列する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１２記載のＣＤ測定方法。
【請求項１４】
前記測定装置は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）であることを特徴とする請求項１３記載のＣＤ測定方法。
【請求項１５】
第１辺及び第２辺を有する画像データを編集して前記第１及び前記第２辺の重畳長さを増加させる画像編集器を備え、
前記画像データは、少なくとも一部が重畳される第１面及び第２面を有する測定パターンを描いて、前記第１辺は前記第１面を現し、前記第２辺は前記第２面を現すことを特徴とするＣＤ測定装置。
【請求項１６】
前記画像編集器は、前記画像データを複数の領域に分割して、前記複数の領域のうち少なくとも１つを他の１つに対して移動することを特徴とする請求項１５記載のＣＤ測定装置。
【請求項１７】
前記画像データを生成する信号発生器と、
前記画像編集器で編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する測定ウィンドウ発生器と、
前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と前記第２辺との間の距離を測定する演算機器と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のＣＤ測定装置。
【請求項１８】
前記信号発生器は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を含むことを特徴とする請求項１７記載のＣＤ測定装置。
【請求項１９】
前記画像データ及び編集された画像データのうち少なくとも１つを表示するディスプレイをさらに備えることを特徴とする請求項１７記載のＣＤ測定装置。
【請求項２０】
前記画像編集器は、前記画像データを複数の領域に分割し、前記複数の領域のうち少なくとも１つを他の１つに対して回転移動することを特徴とする請求項１５記載のＣＤ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長さ測定方法及び測定装置に関し、特に、半導体素子のＣＤ測定方法及びその測定装置（Method for measuring a critical dimension of a semiconductor device and a related apparatus）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造工程は半導体基板上に薄膜を形成し、前記薄膜を部分的に除去してパターンを形成する工程を含む。前記パターンは半導体素子の特性により設計された大きさ及び間隔を有している。従って、前記パターンの大きさ及び間隔を確認するということは非常に重要なことである。ここで、ＣＤ（critical dimension）は最も小さいパターンの幅または間隔として定義することができる。
【０００３】
前記ＣＤの測定は、走査電子顕微鏡（scanning electron microscope：ＳＥＭ）が幅広く用いられている。前記走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）は半導体基板の指定された位置に電子ビームを走査し、前記半導体基板から放出される２次電子（secondary electron）を検出して画像データを得る。前記画像データを用いて前記パターンの幅または間隔を測定することができる。
【０００４】
図１は、従来の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるＣＤ測定方法を説明するための平面図であり、図２は図１の走査線Ｓ１に沿って前記走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって検出された波形を示す波形図である。
図１を参照すると、ラインパターン１０を備える半導体基板を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）に挿入する。前記ラインパターン１０に対する画像データ５を得る。前記画像データ５は前記ラインパターン１０の第１辺１１及び第２辺１２を含む。前記第１辺１１及び前記第２辺１２を横切るように測定ウィンドウ２０をオーバレイさせる。前記測定ウィンドウ２０は長さＬ１及び幅Ｗ１を設定することができる。
【０００５】
図２を参照すると、前記走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により検出される波形は曲線３０あるいは曲線３５のように現われることができる。すなわち、図１の走査線Ｓ１に沿って前記走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により検出される前記波形は１次水平線３０、２次水平線３５、第１変曲点３１及び第２変曲点３２を有する。前記２次水平線３５は前記ラインパターン１０に対応して表示され、前記第１変曲点３１は前記第１辺１１に対応して表示されており、前記第２変曲点３２は前記第２辺１２に対応して表示される。前記第１変曲点３１と前記第２変曲点３２との間の距離を演算し前記第１辺１１と前記第２辺１２との間のＣＤ値ＣＤ１を測定することができる。
【０００６】
一方、前記第１辺１１及び前記第２辺１２は工程上の加工誤差によって粗い表面を有する場合がある。すなわち、前記走査線Ｓ１により測定される前記ＣＤ値ＣＤ１は前記ラインパターン１０の平均の幅と誤差を示している。これによって、前記測定ウィンドウ２０の設定された幅Ｗ１内に前記走査線Ｓ１を平行移動させて繰り返し測定されたＣＤ値ＣＤ１の平均値を採用するのが測定正確度の側面からは有利となる。したがって、前記測定ウィンドウ２０の幅Ｗ１は大きいほど測定正確度の側面から有利である場合がある。また、前記測定ウィンドウ２０の長さＬ１は前記第１辺１１と前記第２辺１２との間の距離よりも長くなければならない。
【０００７】
図１に示すように、前記第１辺１１及び前記第２辺１２が互いに平行であり、対称構造を有する場合、前記測定ウィンドウ２０の幅Ｗ１は前記測定正確度を確保できる大きさに設定することができる。すなわち、前記測定正確度を高めることができる。しかしながら、半導体基板内には対称構造及び非対称構造を備えるパターンが同時に形成される。前記第１辺１１及び前記第２辺１２が非対称構造を有する場合、前記測定ウィンドウ２０の幅Ｗ１は前記測定正確度を確保できる大きさに設定することが難しくなる。このような場合、前記測定正確度は低下する。
【０００８】
さらに、近来の半導体素子は、斜線方向整列パターン（oblique patterns）のような集積効率を画期的に高めることができる構造を採用する研究が活発に進行されている。したがって、前記測定正確度を確保できる大きさの測定ウィンドウを設定することがますます困難となっている。
一方、ＣＤ測定に関する他の方法が特許文献１に「パターン評価方法、パターン評価装置およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体（Method and device for pattern evaluation, and computer-readable recording medium）」という名称で、三井正（Mitsui Tadashi）によって開示されている。
【０００９】
三井正によれば、パターンの画像データを取得し、この画像データを処理してパターンのエッジ点の座標を検出し、左右のエッジ点同士でエッジ点ペアを組み合わせ、各エッジ点ペアにおけるエッジ点間の距離と、各エッジ点間を結ぶ直線とＸ軸との角度とを算出し、これら距離および角度との分布を表わす距離角度分布図を作成し、この距離角度分布図の特徴点を評価目的に応じて抽出するとしている。
【００１０】
それにもかかわらず、非対称パターンのＣＤ測定の技術は持続的に改善する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−２８８６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明が解決しようとする技術的課題は、上述の従来技術の問題点を改善するためのものとして、非対称パターンを備える半導体素子のＣＤ測定方法を提供することにある。
本発明の他の技術的課題はＣＤ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】
【００１２】
前記技術的課題を達成するために本発明は、ＣＤ（critical dimension）測定方法を提供する。この方法は、測定パターンの画像データを生成することを含む。前記測定パターンは互いに対向する第１及び第２面を備える。前記画像データは前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺及び第２辺を備える。前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる。前記編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する。前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と第２辺との間の距離を測定する。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態において、前記第１辺及び前記第２辺は互いに平行とすることができる。また、前記第１辺及び前記第２辺は少なくとも一部が向い合うことができる。
他の実施形態において、前記画像データを編集することは、前記画像データを複数の領域に分割し前記領域のうち少なくとも１つを移動することを含むことができる。前記領域は第１及び第２領域を含むことができる。前記第１領域は前記第１辺を有し前記第２領域は前記第２辺を有することができる。前記第１領域は前記第２辺に平行であり前記第２領域は前記第１辺に平行とすることができる。前記領域のうち少なくとも１つを移動することは前記第１及び第２領域を回転移動することと、前記第１及び第２領域のうちいずれか１つを他の１つに対して平行移動することを含むことができる。
【００１４】
また、本発明は、半導体素子のＣＤ測定方法を提供する。この方法は、測定パターンを有する基板を提供することを含む。前記測定パターンは互いに対向する第１及び第２面を備える。前記測定パターンの画像データを生成する。前記画像データは前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺及び第２辺を備える。前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる。前記編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する。前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と第２辺との間の距離を測定する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、前記画像データを生成することは、前記基板を測定装置に挿入し、前記測定パターンを整列することを含むことができる。前記測定装置は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）とすることができる。
さらに、本発明は、ＣＤ測定装置を提供する。この装置は、第１辺及び第２辺を有する画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる画像編集器を備える。前記画像データは少なくとも一部が重畳される第１面及び第２面を有する測定パターンを描いて、前記第１辺は前記第１面を示し、前記第２辺は前記第２面を示す。
【００１６】
いくつかの実施形態において、前記ＣＤ測定装置は、信号発生器、画像編集器、測定ウィンドウ発生器及び演算機器を備えることができる。前記信号発生器は、測定パターンの画像データを生成する役割をすることができる。前記測定パターンは互いに対向する第１及び第２面を有する。前記画像データは、前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺及び第２辺を備える。前記画像編集器は前記信号発生器から伝送された前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる役割をすることができる。前記測定ウィンドウ発生器は前記画像編集器から作成された前記編集された画像データ内に測定ウィンドウを設定する役割をすることができる。前記測定ウィンドウは、前記第１辺及び前記第２辺を横切るように設定する。前記演算機器は前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と第２辺との間の距離を測定する役割をすることができる。
【００１７】
他の実施形態において、前記信号発生器は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備えることができる。
さらに他の実施形態において、前記画像編集器は前記画像データを複数の領域に分割し前記領域のうち少なくとも１つを移動する役割をすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によると、測定パターンの画像データを生成する。前記画像データは前記測定パターンの第１辺及び第２辺を備える。前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる。前記編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する。これによって、前記測定ウィンドウの幅は測定正確度の確保できる大きさに設定することができる。続いて、前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と第２辺との間の距離を測定する。結論的に非対称パターンを有する半導体素子のＣＤを正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明はここで説明する実施形態に限られず、他の形態で具体化されることもある。むしろ、ここで紹介される実施形態は開示された発明が完成されていることを示すと共に、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供するものである。明細書全体にわたって同じ参照番号は、同様の構成要素を示す。
【００２０】
図３は、本発明の一実施形態に係るＣＤ測定方法を順次に示すフローチャートである。まず図３を参照して本発明に係るＣＤ測定方法を順に説明する。
図３を参照すると、測定装置に測定パターンを備える基板をローディングする（ステップ１１０）。
前記測定装置は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のように微小パターンの拡大画像が得られる装置とすることができる。前記測定パターンは互いに対向する第１面及び第２面を有することができる。この場合、前記第１面及び前記第２面は部分的に対向することができる。
【００２１】
続いて、前記測定パターンの画像データを生成する（ステップ１２０）。前記画像データを生成する前に前記基板を整列して前記測定パターンの位置を指定することができる。例えば、前記測定パターンの前記第１面及び前記第２面が前記画像データの“行”（row）方向、または“列”（column）方向になるように整列することができる。前記画像データは前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺及び第２辺を備えることができる。
【００２２】
前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる（ステップ１３０）。
具体的に、前記画像データを複数の領域に分割する。前記領域は第１及び第２領域を含む。前記第１領域は前記第１辺を有し前記第２領域は前記第２辺を有する。前記第１領域は前記第２辺に平行であり、前記第２領域は前記第１辺に平行とする。上述したように、前記第１辺及び前記第２辺は互いに平行であるが、部分的に重畳してもよい。この場合、前記第２領域は前記第１辺と前記第２辺との間を前記第１辺に平行に分割することができる。
【００２３】
続いて、前記領域のうち少なくとも１つが移動される。前記第１及び第２領域のうちいずれか１つは、他の１つに対して平行移動することができる。また、前記第１及び第２領域を回転移動してもよい。例えば、前記第２領域を前記第１辺に平行な方向に移動することができる。前記第２領域の平行移動は、前記第１辺及び前記第２辺の重畳長さが最大になるまで実行することができる。
【００２４】
前記編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切る測定ウィンドウを設定する（ステップ１４０）。前記測定ウィンドウは長さ及び幅が設定される。前記測定ウィンドウの長さは、前記第１辺及び前記第２辺を横切るように設定される。前記測定ウィンドウの幅は前記長さに垂直な方向である。また、前記測定ウィンドウの幅は、測定正確度が確保できる大きさに設定することが望ましい。
【００２５】
前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と前記第２辺との間の距離を測定する（ステップ１５０）。ここで、ＣＤは前記第１辺と前記第２辺との間の距離で定義される。
例えば、前記第１辺上における任意の点である第１点と前記第２辺との間の第１最小距離が測定される。前記第１辺上における他の任意の点である第２点と前記第２辺との間の第２最小距離が測定される。同様に、前記第１辺上におけるさらに他の任意の点である第ｎ点と前記第２辺との間の第ｎ最小距離が測定される。前記第１最小距離ないし前記第ｎ最小距離の平均値を算出してＣＤ値として採用する。
【００２６】
他の方法として、前記第１点ないし前記第ｎ点を連結して前記第１辺の第１近似直線を得てもよい。また、前記第２辺の第２近似直線を得てもよい。前記第１近似直線と前記第２近似直線との間の距離を算出してＣＤ値として採用することもできる。
一方、前記測定ウィンドウの幅は測定正確度が確保できる大きさに設定することが好ましい。すなわち、前記測定ウィンドウの幅は大きいほど測定正確度の側面から有利となる。
【００２７】
ところで、従来のＣＤ測定方法の場合、前記画像データ内に前記測定ウィンドウが設定される。前記画像データは部分的に対向する前記第１辺及び前記第２辺を含む。この場合、前記測定ウィンドウの幅は前記測定正確度を確保できる大きさに設定することが大変難しくなる。
一方、本発明の一実施形態に係るＣＤ測定方法は、前記編集された画像データ内に前記測定ウィンドウが設定される。前記編集された画像データは相対的に大きい重畳長さを有する前記第１辺及び前記第２辺を含む。これによって、前記測定ウィンドウの幅は相対的に大きく設定することができる。すなわち、前記測定ウィンドウの幅を前記測定正確度が確保できる大きさに設定することができる。
【００２８】
図４及び図５は、それぞれ従来のＣＤ測定方法及び本発明の一実施形態に係るＣＤ測定方法を説明するための平面図である。次に、図３、図４及び図５を参照して本発明の一実施形態に係るＣＤ測定方法を説明する。
図３及び図４を参照すると、測定装置に測定パターン６０を備える基板をローディングする（ステップ１１０）。
【００２９】
前記測定装置は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のように微小パターンの拡大画像が得られる装置とすることができる。前記測定パターン６０は平面図から見た場合、平行四辺形のように最小二辺が互いに平行な構造となる。前記測定パターン６０は、互いに対向する第１面及び第２面を有する。この場合、前記第１面及び前記第２面は部分的に対向する。
【００３０】
続いて、前記測定パターン６０の画像データ５０を生成する（ステップ１２０）。前記画像データ５０は、前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺６１及び第２辺６２を有する。前記画像データ５０を生成する前に、前記基板を整列して前記測定パターン６０の位置を指定してもよい。図４に示したように、前記測定パターン６０の前記第１辺６１及び前記第２辺６２は、前記画像データ５０の列方向になるように整列される。前記第１辺６１及び前記第２辺６２は互いに平行であり部分的に重畳される。
【００３１】
従来のＣＤ測定方法の場合、前記画像データ５０内に測定ウィンドウ１４２が設定される。前記画像データ５０は、部分的に重畳する前記第１辺６１及び前記第２辺６２を含む。前記測定ウィンドウ１４２は、長さＬ２及び幅Ｗ２を有するように設定される。前記測定ウィンドウ１４２の幅Ｗ２は、前記長さＬ２に垂直な方向となる。前記測定ウィンドウ１４２の長さＬ２は、前記第１辺６１及び前記第２辺６２を横切るように設定される。しかし、前記測定ウィンドウ１４２の幅Ｗ２は、測定正確度を確保できる大きさに設定することが大変難しい。
【００３２】
図３及び図５を参照すると、前記画像データ５０を編集して前記第１辺６１及び第２辺６２の重畳長さを増加させる（ステップ１３０）。
具体的に、前記画像データ５０は、第１領域５１及び第２領域５２に分割される。前記第１領域５１は、前記第１辺６１を有し、前記第２領域５２は前記第２辺６２を有している。前記第１領域５１は前記第２辺６２に平行であり、前記第２領域５２は前記第１辺６１に平行である。上述したように、前記第１辺６１及び前記第２辺６２は互いに平行であるが、部分的に重畳してもよい。この場合、前記第２領域５２は、前記第１辺６１と前記第２辺６２との間を前記第１辺６１に平行に分割することができる。
【００３３】
次に、前記第２領域５２を前記第１辺６１に平行な方向に移動する。図５に示したように、前記第２領域５２を列方向に矢印５５に沿って平行移動する。前記第１領域５１及び第２領域５２は、編集された画像データ５０’を構成する。
前記第２領域５２の平行移動は、前記第１辺６１及び前記第２辺６２の前記重畳長さが最大になるまで実行される。すなわち、前記編集された画像データ５０’は、前記第１辺６１及び前記第２辺６２の重畳長さが最大となる。
【００３４】
前記編集された画像データ５０’内に測定ウィンドウ１４３を設定する（ステップ１４０）。前記測定ウィンドウ１４３には、長さＬ３及び幅Ｗ３が設定される。前記測定ウィンドウ１４３の幅Ｗ３は、前記長さＬ３に垂直な方向である。前記測定ウィンドウ１４３の長さＬ３は、前記第１辺６１及び前記第２辺６２を横切るように設定される。前記測定ウィンドウ１４３の長さＬ３は前記画像データ５０内に設定された前記測定ウィンドウ１４２の長さＬ２と実質的に同じ大きさである。
【００３５】
このように、前記第１辺６１及び前記第２辺６２の重畳長さは、前記編集された画像データ５０’において相対的に大きく形成される。これによって、前記測定ウィンドウ１４３の幅Ｗ３は、前記画像データ５０内に設定された前記測定ウィンドウ１４２の幅Ｗ２よりも大きく設定される。すなわち、前記測定ウィンドウ１４３の幅Ｗ３は、測定正確度を確保できる大きさに設定することができる。
【００３６】
前記測定ウィンドウ１４３内の前記第１辺６１と前記第２辺６２との間の距離を測定する（ステップ１５０）。
例えば、前記第１辺６１上における任意の点である第１点と前記第２辺６２との間の第１最小距離を測定する。前記第１辺６１上における他の任意の点である第２点と前記第２辺６２との間の第２最小距離を測定する。同様に、前記第１辺６１上におけるさらに他の任意の点である第ｎ点と前記第２辺６２との間の第ｎ最小距離を測定する。前記第１最小距離ないし前記第ｎ最小距離の平均値を算出してＣＤ値として採用する。
【００３７】
他の方法として、前記第１点ないし前記第ｎ点を連結して前記第１辺６１の第１近似直線を得てもよい。また、前記第２辺６２の第２近似直線を得てもよい。前記第１近似直線と前記第２近似直線との間の距離を算出してＣＤ値として採用してもよい。
【００３８】
図６及び図７は、それぞれ従来のＣＤ測定方法及び本発明の他の実施形態に係るＣＤ測定方法を説明するための平面図である。次に、図３、図６及び図７を参照して本発明の他の実施形態に係るＣＤ測定方法を説明する。
図３及び図６を参照すると、測定装置に測定パターン８０、８５を備える基板をローディングする（ステップ１１０）。
【００３９】
前記測定装置は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のように微小パターンの拡大画像が得られる装置とすることができる。前記基板はシリコンウエハのような半導体基板である。前記基板上には活性領域８５を画定する素子分離パターン８０が形成される。前記活性領域８５は、平面図で見た場合、斜線方向に整列される。この場合、前記素子分離パターン８０は互いに対向する第１面及び第２面を有する。この場合に、前記第１面及び前記第２面は部分的に対向する。
【００４０】
続いて、前記測定パターン８０、８５の画像データ７０を生成する（ステップ１２０）。前記画像データ７０は、前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺８１及び第２辺８２を有する。前記画像データ７０を生成する前に、前記基板を整列して前記測定パターン８０、８５の位置を指定してもよい。図６に示したように、前記測定パターン８０、８５の前記第１辺８１及び前記第２辺８２が前記画像データ７０の列方向になるように整列される。前記第１辺８１及び前記第２辺８２は互いに平行であり部分的に重畳する。
【００４１】
一方、前記素子分離パターン８０は、絶縁性物質で埋め込んでもよい。この場合、前記素子分離パターン８０は前記活性領域８５の間を電気的に隔離させる役割をする。前記活性領域８５の間の絶縁特性は前記絶縁性物質の誘電率及び前記素子分離パターン８０のＣＤに敏感に応じる。これによって、前記第１辺８１と前記第２辺８２との間の前記ＣＤを確認することは非常に重要である。
【００４２】
しかしながら、従来のＣＤ測定方法の場合、前記画像データ７０内に測定ウィンドウ１４４が設定される。前記画像データ７０は、部分的に重畳される前記第１辺８１及び前記第２辺８２を含む。前記測定ウィンドウ１４４は、長さＬ４及び幅Ｗ４を有するように設定される。前記測定ウィンドウ１４４の幅Ｗ４は、前記長さＬ４に垂直な方向とする。前記測定ウィンドウ１４４の長さＬ４は、前記第１辺８１及び前記第２辺８２を横切るように設定することができる。しかしながら、前記測定ウィンドウ１４４の幅Ｗ４は、測定正確度を確保できる大きさに設定することが大変難しくなる。
【００４３】
図３及び図７を参照すると、前記画像データ７０を編集して前記第１辺８１及び第２辺８２の重畳長さを増加させる（ステップ１３０）。
具体的に、前記画像データ７０を第１領域７１及び第２領域７２に分割する。前記第１領域７１は前記第１辺８１を有し、前記第２領域７２は前記第２辺８２を有する。前記第１領域７１は前記第２辺８２に平行であり、前記第２領域７２は前記第１辺８１に平行である。上述したように、前記第１辺８１及び前記第２辺８２は互いに平行であるが、部分的に重畳してもよい。この場合、前記第２領域７２は、前記第１辺８１と前記第２辺８２との間を前記第１辺８１に平行に分割することができる。
【００４４】
次に、前記第２領域７２を前記第１辺８１に平行な方向に移動する。図７に示したように、前記第２領域７２を列方向に矢印７５に沿って平行移動する。前記第１領域７１及び第２領域７２は、編集された画像データ７０’を構成する。
前記第２領域７２の平行移動は、前記第１辺８１及び前記第２辺８２の前記重畳長さが最大になるまで行われる。すなわち、前記編集された画像データ７０’は、前記第１辺８１及び前記第２辺８２の重畳長さを最大とすることができる。
【００４５】
前記編集された画像データ７０’内に測定ウィンドウ１４５を設定する（ステップ１４０）。前記測定ウィンドウ１４５は、長さＬ５及び幅Ｗ５に設定される。前記測定ウィンドウ１４５の幅Ｗ５は、前記長さＬ５に垂直な方向である。前記測定ウィンドウ１４５の長さＬ５は、前記第１辺８１及び前記第２辺８２を横切るように設定される。前記測定ウィンドウ１４５の長さＬ５は、前記画像データ７０内に設定された前記測定ウィンドウ１４４の長さＬ４と実質的に同じ大きさとすることができる。
【００４６】
しかしながら、前記第１辺８１及び前記第２辺８２の重畳長さは、前記編集された画像データ７０’において相対的に大きく形成される。これによって、前記測定ウィンドウ１４５の幅Ｗ５は、前記画像データ７０内に設定された前記測定ウィンドウ１４４の幅Ｗ４よりも大きく設定することができる。すなわち、前記測定ウィンドウ１４５の幅Ｗ５は測定正確度の確保できる大きさに設定することができる。
【００４７】
前記測定ウィンドウ１４５内の前記第１辺８１と前記第２辺８２との間の距離を測定する（ステップ１５０）。
例えば、前記第１辺８１上における任意の点である第１点と前記第２辺８２との間の第１最小距離を測定する。前記第１辺８１上における他の任意の点である第２点と前記第２辺８２との間の第２最小距離を測定する。同様に、前記第１辺８１上におけるさらに他の任意の点である第ｎ点と前記第２辺８２との間の第ｎ最小距離を測定することができる。前記第１最小距離ないし前記第ｎ最小距離の平均値を算出してＣＤ値として採用する。
【００４８】
他の方法として、前記第１点ないし前記第ｎ点を連結して前記第１辺８１の第１近似直線を得てもよい。また、前記第２辺８２の第２近似直線を得てもよい。前記第１近似直線と前記第２近似直線との間の距離を算出してＣＤ値として採用することもできる。
【００４９】
図８及び図９は、それぞれ従来に係るＣＤ測定方法及び本発明のさらに他の実施形態に係るＣＤ測定方法を説明するための平面図である。次に、図３、図８及び図９を参照して本発明のさらに他の実施形態に係るＣＤ測定方法を説明する。
【００５０】
図３及び図８を参照すると、測定装置に測定パターン９０、９３、９４、９５を備える基板をローディングする（ステップ１１０）。
前記測定装置は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）のように微小パターンの拡大画像が得られる装置とすることができる。前記基板は、シリコンウエハのような半導体基板である。前記基板上にはラインパターン９３、ダミーパターン９４、９５、及びこれらの間を隔離させる絶縁パターン９０が形成されている。前記ダミーパターン９４、９５は平面図から見た場合斜線方向に整列される。この場合、前記絶縁パターン９０は互いに対向する第１面及び第２面を有する。この場合、前記第１面及び前記第２面は部分的に対向する。
【００５１】
続いて、前記測定パターン９０、９３、９４、９５の画像データ８６を生成する（ステップ１２０）。前記画像データ８６は、前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺９１及び第２辺９２を備える。前記画像データ８６を生成する前に、前記基板を整列して前記測定パターン９０、９３、９４、９５の位置を指定してもよい。
【００５２】
しかしながら、従来のＣＤ測定方法の場合、前記画像データ８６内に測定ウィンドウが設定される。前記画像データ８６は、部分的に重畳される前記第１辺９１及び前記第２辺９２を含む。この場合、前記測定ウィンドウを測定正確度が確保できる大きさに設定することは大変難しくなる。
図３及び図９を参照すると、前記画像データ８６を編集して前記第１辺９１及び第２辺９２の重畳長さを増加させる（ステップ１３０）。
【００５３】
具体的に、前記画像データ８６を第１領域８８、第２領域８９及び第３領域８７で分割する。前記第１領域８８は前記第１辺９１を有し、前記第２領域８９は前記第２辺９２を有する。前記第１領域８８は前記第２辺９２に平行であり、前記第２領域８９は前記第１辺９１に平行である。上述したように、前記第１辺９１及び前記第２辺９２は互いに平行であるが部分的に重畳してもよい。この場合、前記第２領域８９は、前記第１辺９１と前記第２辺９２との間を前記第１辺９１に平行に分割する。
【００５４】
次に、前記第１領域８８及び前記第２領域８９を第１矢印９７方向に回転移動する。例えば、前記第１辺９１及び前記第２辺９２が前記画像データ８６の列方向になるように回転移動する。前記第１辺９１及び前記第２辺９２は、互いに平行であり部分的に重畳される。また、前記第２領域８９を前記第１辺９１に平行な方向に移動してもよい。図９に示したように、前記第２領域８９を第２矢印９８に沿って平行移動することができる。前記第１領域８８、第２領域８９及び第３領域８７は、編集された画像データ８６’を構成する。
【００５５】
前記第２領域８９の平行移動は、前記第１辺９１及び前記第２辺９２の前記重畳長さが最大になるまで行われる。すなわち、前記編集された画像データ８６’は、前記第１辺９１及び前記第２辺９２の重畳長さが最大とすることができる。
前記編集された画像データ８６’内に測定ウィンドウ１４７を設定する（ステップ１４０）。前記測定ウィンドウ１４７は、長さＬ７及び幅Ｗ７に設定される。前記測定ウィンドウ１４７の幅Ｗ７は、前記長さＬ７に垂直な方向である。前記測定ウィンドウ１４７の長さＬ７は、前記第１辺９１及び前記第２辺９２を横切るように設定される。前記第１辺９１及び前記第２辺９２の重畳長さは、前記編集された画像データ８６’において相対的に大きく形成される。前記測定ウィンドウ１４７の幅Ｗ７を測定正確度が確保できる大きさに設定することができる。
【００５６】
前記測定ウィンドウ１４７内の前記第１辺９１と前記第２辺９２との間の距離を測定する（ステップ１５０）。
例えば、前記第１辺９１上における任意の点である第１点と前記第２辺９２との間の第１最小距離を測定する。前記第１辺９１上における他の任意の点である第２点と前記第２辺９２との間の第２最小距離を測定する。同様に、前記第１辺９１上におけるさらに他の任意の点である第ｎ点と前記第２辺９２との間の第ｎ最小距離を測定する。前記第１最小距離ないし前記第ｎ最小距離の平均値を算出してＣＤ値として採用する。
【００５７】
他の方法として、前記第１点ないし前記第ｎ点を連結して前記第１辺９１の第１近似直線を得てもよい。また、前記第２辺９２の第２近似直線を得てもよい。前記第１近似直線と前記第２近似直線との間の距離を算出してＣＤ値として採用してもよい。
【００５８】
図１０は本発明の一実施形態に係るＣＤ測定装置を示すブロック図である。
図１０を参照すると、本発明の一実施形態に係るＣＤ測定装置は、信号発生器２２１、画像編集器２３１、測定ウィンドウ発生器２４１及び演算機器２５１を備える。
前記信号発生器２２１は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を備える。前記走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）は、電子銃２２５、電子光学系２２６、検出部２２７、及び制御部２２８を備える。前記電子銃２２５は、電子ビームを発生する役割をする。前記電子光学系２２６は、前記電子銃２２５から発生された電子ビームを半導体基板の指定された位置に走査する役割をする。前記検出部２２７は、前記半導体基板から放出される２次電子を検出して画像データを得る役割をする。前記制御部２２８は、前記電子銃２２５、前記電子光学系２２６及び前記検出部２２７との間の動作を制御する役割をする。
【００５９】
本発明の一実施形態によれば、前記信号発生器２２１は測定パターンの画像データを生成する役割をする。前記測定パターンは、互いに対向する第１及び第２面を備える。この場合、前記画像データは、前記第１面及び前記第２面にそれぞれ対応する第１辺及び第２辺を備える。
前記画像編集器２３１は、前記信号発生器２２１に電気信号的に接続されている。前記画像編集器２３１は前記信号発生器２２１から伝送された前記画像データを編集して前記第１及び第２辺の重畳長さを増加させる役割をする。例えば、前記画像編集器２３１は前記画像データを複数の領域に分割し、前記領域のうち少なくとも１つを移動する役割をする。
【００６０】
前記測定ウィンドウ発生器２４１は、前記画像編集器２３１に電気信号的に接続される。前記測定ウィンドウ発生器２４１は、前記画像編集器２３１から作成された前記編集された画像データ内に測定ウィンドウを設定する役割をする。前記測定ウィンドウは、前記編集された画像データ内の前記第１辺及び前記第２辺を横切るように設定する。
【００６１】
前記演算機器２５１は、前記画像編集器２３１に電気信号的に接続される。前記演算機器２５１は、前記測定ウィンドウ内の前記第１辺と第２辺との間の距離を測定する役割をする。
前記画像編集器２３１には、ディスプレイ２６１を付け加えることができる。前記ディスプレイ２６１は、前記画像データ、前記編集された画像データ及び前記測定ウィンドウを見せる役割をする。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によるＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図２】図１の走査線Ｓ１に沿って走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって検出される波形を示す波形図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＣＤ測定方法を示すフローチャートである。
【図４】従来のＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図６】従来の他のＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図８】従来のさらに他のＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態に係るＣＤ測定方法を説明するための平面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るＣＤ測定装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６３】
７０，７０’：画像データ、７１，７２：第１領域及び第２領域、７５：矢印、８０：素子分離パターン、８１，８２：第１辺及び第２辺、８５：活性領域、１４４，１４５：測定ウィンドウ、Ｌ４，Ｌ５：長さ、Ｗ４，Ｗ５：幅
【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６】
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【図７】
2007155701.tif 000009
【図８】
2007155701.tif 000010
【図９】
2007155701.tif 000011
【図１０】
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