JP2006038852A

JP2006038852A - 基板整列方法及び装置、これを用いた基板のパターン検査方法及び装置

Info

Publication number: JP2006038852A
Application number: JP2005210437A
Authority: JP
Inventors: Yong-Ju Kim; 容住金; Kwang-Sik Kim; 光植金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2025-07-20
Also published as: US20090226078A1; KR100586032B1; KR20060009533A; JP4643383B2; US20060017927A1

Abstract

【課題】基板整列方法及び装置、これを用いた基板のパターン検査方法及び装置が開示される。
【解決手段】基板整列方法によると、半導体工程が行われた基板上の整列マークから新しいマークイメージを獲得する。新しいマークイメージを工程前の整列マークから予め設定された基準イメージと比較する。比較結果によって、整列マークが基準イメージ又は新しいマークイメージに相応するように基板を整列する。従って、基準イメージを後続整列工程に選択的に使用することができるので、整列時間が大幅短縮される。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板整列方法と装置、これを用いた基板のパターン検査方法及び装置に係り、より詳細には、基板上に形成されたパターン検査のために、基板を整列する方法及び装置、これを用いて前記パターンを検査する方法及び装置に関する。

一般に、半導体装置は、数百の工程を通じて製造される。各工程を通じて半導体基板上には多様なパターンが形成される。このようなパターンは、予め設定された工程条件と相応する特性を有しなければならない。従って、工程条件によって形成されたパターンが、工程条件、例えば、設計された厚さや設計されたＣＤ（ＣｒｉｔｉｃａｌＤｉｍｅｎｓｉｏｎ）に対応した厚さやＣＤを有するかの可否を検査する工程が各製造工程の間に行われる。

特許文献１には、基準パターンを制御部に貯蔵して、基板上のパターンを測定した後、測定されたパターンと基準パターンとを比較して、パターンの不良可否を判別するパターン検査方法が開示されている。

一方、パターンを検査するためには、まず、基板を検査装備のステージ上に正確に整列させなければならない。このために、従来には、第１工程条件によって第１工程を基板に対して実施し、基板上に第１パターンを形成する。基板のスクライブレイン（ｓｃｒｉｂｅｌａｎｅ）に形成された整列マークから第１基準イメージを得る。第１基準イメージは、整列マークから反射された光から得ることができる。第１基準イメージを検査装備に設定する。整列マークが第１基準イメージに相応するように、基板を整列する。その後、第１パターンが第１工程条件に符合するかの可否を検査する。

その後、第２工程条件によって、第２工程を基板に対して実施して、基板上に第２パターンを形成する。第２パターンで覆われた整列マークから第２基準イメージを得る。第１基準イメージを検査装備から削除した後、第２基準イメージを検査装備に設定する。整列マークが第２基準イメージに相応するように、基板を整列する。その後、第２パターンが第２工程条件に符合するかの可否を検査する。

その後、後続工程を通じて、基板上に形成された複数個のパターンに対して、前記したような基板整列工程を行った後、パターンに対する検査を実施する。

前記のような従来のパターン検査方法では、各工程別に別の基準イメージを検査装備に設定しなければならない。後続工程を通じて、整列マーク上にパターンが継続形成されるので、各工程毎に整列マークから反射される光の特性が互いに異なるためである。

しかし、先行工程と後続工程を通じて形成されたパターン間に、膜質、厚さ等に大きな差がない場合が多い。このような場合、工程前の整列マークから反射される光の特性と工程後の整列マークから反射される光の特性間にも大きな差がないことになる。

それにもかかわらず、従来には、各工程別に互いに異なる基準イメージを用いて基板を整列した。これによって、基板を検査するのに所要される時間が長くなるという問題がある。特に、半導体製造工程が数百の工程で構成されることを勘案すると、時間的損失がより相当になる。
韓国特許出願公開第２００１−１０６６３０号公報

本発明の目的は、速い時間内に基板を整列することができる基板整列方法を提供することにある。

又、本発明の他の目的は、前記整列方法を行うのに適合な基板整列装置を提供することにある。

又、本発明の更に他の目的は、前記整列方法を用いて、基板上のパターンを検査するパターン検査方法を提供することにある。

又、本発明の更に他の目的は、前記検査方法を行うのに適合なパターン検査装置を提供することにある。

本発明の一特徴による基板整列方法によると、半導体工程が行われた基板上の整列マークからマークイメージを獲得する。マークイメージを工程前の整列マークから予め設定された基準イメージと比較する。その後、比較結果によって、整列マークが基準イメージ又はマークイメージに相応するように基板を整列する。

本発明の他の特徴による基板のパターン検査方法によると、工程条件によってパターンが形成された基板上の整列マークからマークイメージを獲得する。マークイメージを工程前の整列マークから予め設定された基準イメージと比較する。比較結果によって、整列マークが基準イメージ又はマークイメージに相応するように基板を整列する。その後、パターンが工程条件に一致するかの可否を検査する。

本発明の更に他の特徴による基板整列装置は、半導体工程が行われた基板上の整列マークに関するマークイメージを生成するイメージ生成部を含む。マークイメージと工程前の整列マークと対応する基準イメージがイメージ貯蔵部に貯蔵される。イメージ処理部がマークイメージと基準イメージとを比較して、基準イメージをマークイメージに選択的に交替する。イメージ処理部からの信号によって、基板整列部が、整列マークが基準イメージ又はマークイメージに相応するように基板を整列する。

本発明の更に他の特徴による基板のパターン検査装置は、工程条件による半導体工程を通じてパターンが形成された基板上の整列マークに関するイメージを生成するイメージ生成部を含む。マークイメージと工程前の整列マークと対応する基準イメージがイメージ貯蔵部に貯蔵される。イメージ処理部が、マークイメージと基準イメージとを比較して、基準イメージをマークイメージに選択的に交替する。イメージ処理部からの信号によって、基板整列部が、整列マークが基準イメージ又はマークイメージに相応するように基板を整列する。パターン検査部が、パターンが工程条件と一致するかの可否を検査する。

本発明によると、工程後の整列マークイメージと基準イメージとを比較して、比較結果によって、基準イメージを基板整列基準に選択的に使用することになる。従って、全ての工程毎に新しい基準イメージを用いて、基板を整列しなくても良い。従って、基板を整列するのに所要される時間が大幅短縮され、パターン検査時間も短縮される。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

基板整列装置及び方法
図１は、本発明の好ましい実施形態による基板整列装置を示すブロック図である。

図１を参照すると、本実施形態による基板整列装置１００は、半導体工程が行われた基板のスクライブレインに形成された整列マークに関するマークイメージを生成するイメージ生成部１１０、マークイメージと基準イメージが貯蔵されるイメージ貯蔵部１２０、マークイメージと基準イメージを処理するイメージ処理部１３０、及びイメージ処理部１３０の信号によって、基板を整列する基板整列部１４０を含む。

イメージ生成部１１０は、整列マークに光を照射する発光部１１２、及び整列マークから反射された光を収集する受光部１１４を含む。受光部１１４に収集された反射光は、整列マークに関する情報を有しているので、反射光からマークイメージが得られる。

イメージ生成部１１０から生成されたマークイメージがイメージ貯蔵部１２０に貯蔵される。マークイメージは、工程後の整列マークと対応する。又、基準イメージがイメージ貯蔵部１２０に貯蔵される。基準イメージは、工程前の整列マークと対応する。

イメージ処理部１３０は、比較部１３２と交替部１３４を含む。比較部１３２は、マークイメージを基準イメージと比較する。交替部１３４は、比較部１３２の比較結果に関する信号の伝送を受けて、基準イメージをマークイメージに交替するか、又は、基準イメージをそのまま維持する。

具体的には、マークイメージが基準イメージから設定された許容範囲以内に属することと比較結果が示すと、工程後の整列マークが基準イメージに相応するように、基板を整列しても良い。即ち、新しい基準イメージを使用する必要がない。従って、交替部１３４は、基準イメージをマークイメージに交替しない。一方、マークイメージが基準イメージから設定された許容範囲を外れることと比較結果が示すと、工程後の整列マークが基準イメージに相応するように基板を整列することができない。従って、交替部１３４は、基準イメージをマークイメージに交替して、マークイメージを新しい基準イメージとしてイメージ貯蔵部１２０に貯蔵させる。

基板整列部１４０は、工程後の整列マークが基準イメージ又は新しい基準イメージに相応するように基板を整列する。基板は、整列装備のステージ上に装着されるので、基板整列部４０はステージを移動させることによって、工程後の整列マークが基準イメージ又は新しい基準イメージに相応するように、基板を整列する。

図２は、図１の装置を利用して、基板を整列する方法を順次に示す流れ図である。

図１及び図２を参照すると、段階ＳＴ１１で、第１工程条件によって基板に対して第１工程を行って、第１パターンを基板上に形成する。ここで、第１パターンは、整列マークを少なくとも部分的に覆うことになる。

段階ＳＴ１２で、イメージ生成部１１０で基板のスクライブレインに形成された整列マークに関する第１マークイメージを生成させる。具体的に、発光部１１２から整列マークに光を照射する。整列マークから反射された光が受光部１１４に収集され、第１マークイメージを獲得する。

段階ＳＴ１３で、第１マークイメージを基準イメージとしてイメージ貯蔵部１２０に貯蔵させる。

段階ＳＴ１４で、基板整列部１４０が、整列マークが基準イメージに相応するように基板を整列させる。

その後、段階ＳＴ１５で、第２工程条件によって基板に対して第２工程を行って、第２パターンを基板上に形成する。ここで、第２パターンは、整列マーク上に少なくとも部分的に位置する。

段階ＳＴ１６で、イメージ生成部１１０が第２工程後の整列マークに関する第２マークイメージを生成する。ここで、第１及び第２パターンで覆われた整列マークから反射された光は、第１パターンで覆われた整列マークから反射された光とは異なる特性を有する。従って、第２マークイメージは、第１マークイメージと異なる光特性を示す。

段階ＳＴ１７で、比較部１３２が、第２マークイメージと基準イメージとを比較する。比較部１３２は、第２マークイメージを基準イメージに重畳させて比較することができる。

段階ＳＴ１８で、比較部１３２が、第２マークイメージが基準イメージから設定された許容範囲以内であるかの可否を判別する。ここで、第２マークイメージは、第２工程後の整列マークと対応して、基準イメージは第１工程後の整列マークと対応する。従って、第２マークイメージは、基準イメージと多少異なる。しかし、第２マークイメージが基準イメージと多少異なるが、許容範囲以内であると、基準イメージを使用して基板を整列することが可能である。従って、交替部１３４が基準イメージを第２マークイメージと対応する新しい基準イメージに交替する必要はない。

従って、段階ＳＴ１９で、基板整列部１４０は、第２工程後の整列マークが基準イメージに相応するように、基板を整列する。

反面、第２マークイメージが基準イメージから設定された許容範囲を外れると、基準イメージを利用して基板を整列することができない。従って、段階ＳＴ２０で、交替部１３４は基準イメージを第２マークイメージに交替して、イメージ貯蔵部１２０に第２マークイメージと対応する新しい基準イメージを設定させる。

段階ＳＴ２１で、基板整列部１４０は、第２工程後の整列マークが第２マークイメージに相応するように、基板を整列する。

本実施形態によると、工程毎に基準イメージを常に新しい基準イメージに交替しなくても、基板を整列させることができる。従って、基板を整列するのに所要される時間を大幅短縮させることができる。

パターン検査装置及び方法
図３は、本発明の好ましい実施形態による基板のパターン検査装置を示すブロック図である。

図３を参照すると、本実施形態による基板整列装置２００は、整列マークに関するイメージを生成するイメージ生成部２１０、マークイメージと基準イメージが貯蔵されるイメージ貯蔵部２２０、マークイメージと基準イメージを処理するイメージ処理部２３０、イメージ処理部２３０の信号によって基板を整列する基板整列部２４０、及び整列された基板上のパターンを検査するパターン検査部２５０を含む。

イメージ生成部２１０は、整列マークに光を照射する発光部２１２、及び整列マークから反射された光を収集する受光部２１４を含む。

イメージ処理部２３０は、比較部２３２と交替部２３４とを含む。比較部２３２は、マークイメージを基準イメージと比較する。交替部２３４は、比較部２３２の比較結果に関する信号の伝送を受けて、基準イメージをマークイメージに交替するか、又は基準イメージをそのまま維持する。

基板整列部２４０は、工程後の整列マークが基準イメージ又は新しい基準イメージに相応するように基板を整列する。

パターン検査部２５０は、基板整列部２４０によって整列された基板上のパターンを検査する。具体的に、パターン検査部２５０は、パターンの厚さ、濃度、又はＣＤ等を測定して、設計された厚さ、濃度、又はＣＤと対応するかの可否を検査する。例えば、パターンの濃度と厚さを測定するために、パターン検査部２５０は、パターンに光を照射して、光をパターンに部分的に吸収させる。その後、パターンに吸収されない光をフーリエ変換させて、パターンに吸収された光の吸収スペクトルを検出する。吸収スペクトルから光吸収ピークの高さ及び面積を測定する。その後、光吸収ピークの高さの比を分析して、パターンの濃度を測定する。光吸収ピークの高さと面積を予め設定されたデータと比較して、パターンの厚さを測定する。

図４は、図３の装置を用いて、基板のパターンを検査する方法を順次に示す流れ図である。

図３及び図４を参照すると、段階ＳＴ３１で、第１工程条件によって基板に対して第１工程を行って、第１パターンを基板上に形成する。

段階ＳＴ３２で、イメージ生成部２１０が基板のスクライブレインに形成された整列マークに関する第１マークイメージを生成する。具体的に、発光部２１２から整列マークに光を照射する。整列マークから反射された光が受光部２１４に収集され、第１マークイメージを獲得する。

段階ＳＴ３３で、第１マークイメージを基準イメージとしてイメージ貯蔵部３２０に貯蔵させる。

段階ＳＴ３４で、基板整列部２４０が、整列マークが基準イメージに相応するように基板を整列させる。

段階ＳＴ３５で、パターン検査部２５０が第１パターンの厚さやＣＤ等を測定する。測定された厚さやＣＤが、第１工程条件として設定された厚さやＣＤと対応するかの可否を確認して、第１パターンの不良可否を判定する。

その後、段階ＳＴ３６で、第２工程条件によって基板に対して第２工程を行って、第２パターンを基板上に形成する。

段階ＳＴ３７で、イメージ生成部２１０が第２工程後の整列マークに関する第２マークイメージを生成する。

段階ＳＴ３８で、比較部２３２が第２マークイメージを基準イメージと比較する。比較部２３２は、第２マークイメージを基準イメージに重畳させて比較することができる。

段階ＳＴ３９で、比較部２３２が、第２マークイメージが基準イメージから設定された許容範囲以内であるかの可否を判別する。

段階ＳＴ４０で、第２マークイメージが基準イメージと多少異なるが、許容範囲以内であれば、基板整列部２４０は、第２工程後の整列マークが基準イメージに相応するように基板を整列することになる。

段階ＳＴ４１で、パターン検査部２５０が整列された基板上の第２パターンの厚さやＣＤ等を測定する。測定された厚さやＣＤが第２工程条件として設定された厚さやＣＤと対応するかの可否を確認して、第２パターンの不良可否を判定する。

一方、第２マークイメージが基準イメージから設定された許容範囲を外れると、段階ＳＴ４２で、交替部２３４は、基準イメージを第２マークイメージに交替する。

段階ＳＴ４３で、基板整列部２４０は、第２工程後の整列マークが第２マークイメージに相応するように基板を整列する。

段階ＳＴ４１で、パターン検査部２５０は、整列された基板上の第２パターンが第２工程条件に一致するかの可否を検査して、第２パターンの不良可否を判定する。

本実施形態によると、工程毎に基準イメージを常に新しい基準イメージに交替しなくても、基板を整列させることができる。従って、基板を整列するのに所要される時間を大幅短縮させることができるので、パターン検査時間も短縮される。

本発明によると、工程後の整列マークイメージを基準イメージと比較して、比較結果によって基準イメージを基板整列基準として選択的に使用することになる。従って、全ての工程毎に新しい基準イメージを使用して、基板を整列しなくても良い。従って、基板を整列するのに所要される時間が大幅短縮され、パターン検査時間も短縮される。

以上、本発明の実施形態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れることなく、本発明を修正または変更できる。

本発明の好ましい実施形態による基板整列装置を示すブロック図である。図１の装置を用いて、基板を整列する方法を順次に示す流れ図である。本発明の好ましい実施形態による基板のパターン検査装置を示すブロック図である。図３の装置を用いて、基板のパターンを検査する方法を順次に示す流れ図である。

符号の説明

１１０イメージ生成部
１１２発光部
１１４受光部
１２０イメージ貯蔵部
１３０イメージ処理部
１３２比較部
１３４交替部
１４０基板整列部

Claims

半導体工程が行われた基板上の整列マークからマークイメージを獲得する段階と、
前記マークイメージを前記工程前の整列マークから予め設定された基準イメージと比較する段階と、
前記比較結果によって、前記整列マークが前記基準イメージ又は前記マークイメージに相応するように、前記基板を整列する段階とを含む基板整列方法。
前記基準イメージは、前記整列マークを用いた前記半導体工程前に決定されることを特徴とする請求項１記載の基板整列方法。
前記マークイメージを獲得する段階は、
前記工程後の整列マークに光を照射する段階と、
前記整列マークから反射された光を収集する段階と、
前記収集された光から前記整列マークと対応する前記マークイメージを獲得する段階とを含むことを特徴とする請求項１記載の基板整列方法。
前記比較する段階は、前記マークイメージを前記基準イメージと重畳させて比較することを特徴とする請求項１記載の基板整列方法。
前記基板を整列する段階は、
前記基準イメージを削除する段階と、
前記マークイメージを新たな基準イメージとして設定する段階とを含むことを特徴とする請求項１記載の基板整列方法。
工程条件によってパターンが形成された基板上の整列マークからマークイメージを獲得する段階と、
前記マークイメージを前記工程前の整列マークから予め設定された基準イメージと比較する段階と、
前記比較結果によって、前記整列マークが前記基準イメージ又は前記マークイメージに相応するように前記基板を整列する段階と、
前記パターンが前記工程条件に一致するかの可否を検査する段階と、を含む基板のパターン検査方法。
前記マークイメージを獲得する段階は、
前記工程後の整列マークに光を照射する段階と、
前記整列マークから反射された光を収集する段階と、
前記収集された光から前記整列マークと対応する前記マークイメージを獲得する段階とを含むことを特徴とする請求項６記載の基板のパターン検査方法。
前記マークイメージを前記基準イメージと重畳させて比較することを特徴とする請求項６記載の基板のパターン検査方法。
前記基板を整列する段階は、
前記基準イメージを削除する段階と、
前記マークイメージを新たな基準イメージとして設定する段階とを含むことを特徴とする請求項６記載の基板のパターン検査方法。
半導体工程が行われた基板上の整列マークに関するマークイメージを生成するイメージ生成部と、
前記マークイメージと前記工程前の整列マークと対応する基準イメージが貯蔵されたイメージ貯蔵部と、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較して、比較信号を生成するイメージ処理部と、
前記比較信号によって前記基板を整列する基板整列部とを含む基板整列装置。
前記基準イメージは、前記半導体工程が行われる前の整列マークから決定されることを特徴とする請求項１０記載の基板整列装置。
前記イメージ処理部は、前記比較結果によって前記基準イメージを前記マークイメージに選択的に交替することを特徴とする請求項１０記載の基板整列装置。
前記基板整列部は、前記整列マークが前記基準イメージ又は前記マークイメージと対応するように前記基板を整列させることを特徴とする請求項１０記載の基板整列装置。
前記イメージ生成部は、
前記整列マークに光を照射する発光部と、
前記整列マークから反射された光を収集する受光部と、を含むことを特徴とする請求項１０記載の基板整列装置。
前記イメージ処理部は、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較する比較部と、
前記比較部の比較結果によって、前記基準イメージを前記マークイメージに選択的に交替する交替部とを含むことを特徴とする請求項１０記載の基板整列装置。
工程条件による半導体工程を通じてパターンが形成された基板上の整列マークに関するイメージを生成するイメージ生成部と、
前記マークイメージと前記工程前の整列マークと対応する基準イメージが貯蔵されたイメージ貯蔵部と、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較して、比較信号を生成するイメージ処理部と、
前記比較信号によって基板を整列する基板整列部と、
前記パターンが前記工程条件に符合するかの可否を検査するパターン検査部とを含む基板のパターン検査装置。
前記イメージ生成部は、
前記整列マークに光を照射する発光部と、
前記整列マークから反射された光を収集する受光部とを含むことを特徴とする請求項１６記載の基板のパターン検査装置。
前記イメージ処理部は、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較する比較部と、
前記比較部の比較結果によって、前記基準イメージを前記マークイメージに選択的に交替する交替部とを含むことを特徴とする請求項１６記載の基板のパターン検査装置。
基板上の整列マークから発生されたマークイメージを予め設定された基準イメージと比較する段階と、
前記比較結果によって前記基板を整列させる段階とを含み、
前記マークイメージは、前記基板を含む半導体基板を形成するための半導体工程を行った後に発生され、前記基準イメージは、前記半導体工程を行う前に決定される基板整列方法。
前記整列マークに光を照射する段階と、
前記整列マークから反射された光を収集する段階と、
前記収集された光から前記整列マークと対応する前記マークイメージを獲得する段階とを含むことを特徴とする請求項１９記載の基板整列方法。
前記マークイメージを前記基準イメージと重畳させて比較することを特徴とする請求項１９記載の基板整列方法。
前記基板を整列する段階は、
前記基準イメージを削除する段階と、
前記マークイメージを新たなイメージとして設定する段階とを含むことを特徴とする請求項１９記載の基板整列方法。
半導体装置を製造するための工程条件によって、基板上にパターンを形成する段階と、
前記整列マークからマークイメージを獲得する段階と、
前記マークイメージを前記工程前の整列マークから予め設定された基準イメージと比較する段階と、
前記比較結果によって、前記整列マークが前記基準イメージ又は前記マークイメージに相応するように前記基板を整列する段階と、
前記パターンが前記工程条件に符合するかの可否を検査する段階とを含む基板のパターン検査方法。
半導体工程が行われた基板上の整列マークに関するマークイメージを生成するイメージ生成部と、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較して、比較信号を生成するイメージ処理部と、
前記比較信号によって前記基板を整列する基板整列部とを含む基板整列装置。
前記基板整列部は、前記比較信号によって前記基板を整列させて、前記整列マークを前記基準イメージ又は前記マークイメージと対応させることを特徴とする請求項２４記載の基板整列装置。
前記マークイメージと前記基準イメージが貯蔵されたイメージ貯蔵部を更に含むことを特徴とする請求項２４記載の基板整列装置。
前記イメージ生成部は、
前記整列マークに光を照射する発光部と、
前記整列マークから反射された光を収集する受光部とを含むことを特徴とする請求項２４記載の基板整列装置。
前記イメージ処理部は、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較する比較部と、
前記比較部の比較結果によって、前記基準イメージを前記マークイメージに選択的に交替する交替部とを含むことを特徴とする請求項２４記載の基板整列装置。
半導体工程が行われた基板上の整列マークに関するマークイメージを生成するイメージ生成部と、
前記マークイメージを前記基準イメージと比較して、比較信号を生成するイメージ処理部と、
前記比較信号によって前記基板を整列する基板整列部と、
前記パターンが前記工程条件に符合するかの可否を検査するパターン検査部とを含む基板のパターン検査装置。
イメージ生成部、イメージ貯蔵部、イメージ処理部、及び基板整列部を含み、請求項１の方法によって基板を整列する装置。
イメージ生成部、イメージ処理部、及び基板整列部を含み、請求項１９の方法によって基板を整列する装置。