KR100395117B1 - 다른 마스크 검사장치를 독립적으로 설치하지 않고 전자빔 노광장치를 사용하여 마스크를 검사할 수 있는 마스크 검사장치 및 마스크 검사방법 - Google Patents

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Abstract

마스크검사방법은 단계 (a), (b), (c) 및 (d)을 포함한다. 단계(a)는 웨이퍼를 패터닝하기 위해 사용된 전자빔노광장치에 마스크를 제공하는 것을 포함한다. 단계(b)는 전자들을 전자빔노광장치로부터 마스크로 방출하는 것을 포함한다. 단계(c)는 방출된 전자들 중 마스크를 통과하는 전자를 검출하는 것을 포함한다. 단계(d)는 결함마스크를 단계(c)의 검출결과에 근거하여 검출하는 것을 포함한다.

Description

다른 마스크검사장치를 독립적으로 설치하지 않고 전자빔노광장치를 사용하여 마스크를 검사할 수 있는 마스크검사장치 및 마스크검사방법{Mask inspecting apparatus and mask inspecting method which can inspect mask by using electron beam exposure system without independently mounting another mask inspecting apparatus}
본 발명은 패턴전사를 전자빔을 사용하여 수행하는 전자빔노광장치에 사용되는 마스크의 결함을 검사하는 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.
종래에, 레이저광을 마스크에 방출하고, 그 투과광 또는 반사광을 통해 생성된 패턴과 기준패턴을 비교하여 마스크의 결함을 검출하는 방법이, 전자빔노광장치에 사용되는 마스크의 패턴을 검사하는 방법으로서 잘 알려져 있었다.
그러나, 최근 전자빔노광장치에 사용된 스텐실마스크 또는 멤브레인(membrane)마스크의 결함이 검사될 때, 레이저광은 멤브레인을 통해 투과되지 않는다. 그러므로, 반사광을 사용하는 것 외에는 방법이 없다. 레이저광의 반사광을 사용하고 그 때 결함을 검사하는 것은 쉽다. 그러나, 멤브레인마스크의 산란중금속의 막두께가 전형적으로 얇다. 그래서, 이는 레이저광의 파장 이하이다. 이것은 검출이 불가능하다는 우려를 초래할 수도 있다.
이 때문에, 멤브레인마스크의 결함검사방법은 전자빔을 사용하여 멤브레인마스크의 결함을 검사하는 투과형 전자현미경(TEM)을 사용한다. 이 TEM에서, 도 1의 개략적인 구성에서 보여진 것처럼, 마스크(M) 위에 탑재된 전자총(51)에 의해 방출된 전자빔(EB)은, 전자렌즈(53, 54)를 포함하는 광방출계(52)에 의해 집속되어 마스크(M)로 방출된다. 마스크(M)를 통해 투과된 전자빔은 Cu재료로 된 개구(55)를 통과하여 전자검출기(56)에 의해 검출된다. 마스크(M)의 패턴은 전자검출기(56)에 의해 검출된 전류값에 근거하여 검출된다. 마스크(M)의 검출된 패턴이 기준패턴과 비교되어 마스크(M)의 결함을 검사한다. 전자빔의 사용은 스텐실마스크 또는 멤브레인마스크의 결함이 검출될 수 있게 한다. 그런 기법은, 특히 멤브레인마스크 또는 스텐실마스크를 특별히 설명하지 않았지만, 예를 들면, 일본공개특허공보 평4-361544호에 개시되어 있다.
마스크의 결함을 검사하기 위한 종래의 장치는 마스크검사 전용 장치로서 구성된다. 이 때문에, 반도체장치의 제조공장은 반도체장치의 제조장치와는 별도로 마스크검사장치의 설비를 필요로 한다. 이는 반도체장치의 제조장치를 제조공장에 설비하는 공간 이외에 마스크검사장치를 설비하는 공간의 확보를 필요로 한다. 또한, 이 유형의 마스크검사장치는, 전자빔을 마스크로 방출하기 위한 전자총 또는광방출계로서 전자빔노광장치의 구성과 유사한 구성을 필요로 한다. 이것은 마스크검사장치가 더 커지고 비싸게 되는 문제점을 초래한다.
또한, 종래의 마스크 결함검사에서, 전자검출기는 마스크를 통해 투과된 전자빔을 검출하여 마스크의 패턴을 검출한다. 그런 다음, 검출된 패턴은 기준패턴과 비교된다. 그러므로, 마스크결함검사의 신뢰도에 문제가 생기게 된다는 우려가 있을 수도 있다. 즉, 검출된 패턴은, 검출된 패턴이 미세한 영역단위로 이진값들로 변환되는 신호들로 만들어진다. 검출된 패턴의 미세한 검출영역의 이진신호는 기준패턴의 미세한 검출영역에 대응하는 영역의 이진신호와 비교된다. 따라서, 신호들 둘 다가 서로 일치하지 않는 부분은 마스크의 결함으로서 판단된다. 그러나, 이 경우, 검출된 패턴의 미세한 영역들의 각각이 이진값으로 변환될 때 에러가 기준레벨에서 일어나게 되면, 검출된 패턴의 미세한 영역들 각각이 이진값으로 변환되는 이진값 자체의 신뢰도가 저하되어, 결함검사의 신뢰도의 저하를 초래한다.
일본공개특허공보 소63-38149호는 후술한 바와 같이 패턴결함검사기를 개시한다. 패턴결함검사기에는, 하나 이상의 장방형 패턴들이 형성되는 기판에 주사하기 위한 기기, 주사동작으로 기판으로부터 발생하는 신호를 검출하기 위한 기기, 검출된 신호를 처리하여 이진정보를 얻기 위한 기기, 이진정보를 복수개의 장방형 패턴정보로 변환하기 위한 기기, 장방형 패턴정보를 축적하기 위한 기기, 및 장방형 패턴정보를 장방형 패턴정보에 대응하는 표준데이터와 비교하기 위한 기기가 제공된다.
본 발명은 전술한 문제점들을 고려하여 달성된다. 그러므로, 본 발명의 목적은 마스크를 전자빔노광장치를 사용하여 검사하고, 따라서 다른 마스크검사장치의 독립적인 설치에 대한 요구를 상쇄할 수 있는 마스크검사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 마스크의 결함검사에서의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 마스크검사방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 양태를 달성하기 위해, 마스크검사방법은,
(a) 웨이퍼를 패터닝하기 위해 사용된 전자빔노광장치에 마스크를 제공하는 단계;
(b) 전자들을 전자빔노광장치로부터 마스크로 방출하는 단계;
(c) 방출된 전자들 중 마스크를 통과하는 전자를 검출하는 단계; 및
(d) 마스크를 단계(c)의 검출결과에 근거하여 결함검사하는 단계를 포함한다.
이 경우, 단계(b)는 전자빔노광장치로부터 방출된 전자들이 웨이퍼로 방출되지 않도록 수행된다.
이 경우에도, 마스크검사방법은, 마스크가 단계(d)의 결과로서 결함을 갖지 않을 때, 전자빔노광장치를 사용한 패터닝을 위해 마스크를 통해 웨이퍼에 노광을 수행하는 단계(e)를 더 포함한다.
이 경우에도, 단계(b)에서 전자들은 단계(e)가 수행되는 방식으로 전자빔노광장치로부터 방출된다.
이 경우, 마스크검사방법은, (f) 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 제공하는 단계; 및 (g) 기준패턴데이터의 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함된 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하는 단계를 더 포함하고,
단계(d)는 단계(c)의 검출결과 및 면적율에 근거하여 마스크를 결함검사하는 단계를 포함한다.
이 경우에도, 단계(c)는 마스크를 통과하는 전자의 세기를 검출하는 단계를 포함하고,
마스크검사방법은,
(h) 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 제공하는 단계; 및
(i) 기준패턴데이터의 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함된 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하는 단계를 더 포함하고, 단계(d)는 전자의 세기 및 면적율에 근거하여 마스크를 결함검사하는 단계를 포함한다.
이 경우에도, 마스크검사방법은, (j) 전자의 세기 및 기준패턴간의 관계를 나타내는 보정값을 산출하는 단계를 더 포함하고,
단계(d)는 전자의 세기 및 보정값과 면적율에 근거하여 마스크를 결함검사하는 단계를 포함한다.
이 경우, 단계(c)는 전자검출기에 의해 수행되고, 전자검출기는, 마스크를 통과하는 전자가 웨이퍼의 위치로 방출되지 않도록 전자검출기가 웨이퍼의 위치를커버하는 위치에서부터, 마스크를 통과하는 전자가 웨이퍼의 위치로 방출되도록 전자검출기가 웨이퍼의 위치를 커버하지 않는 다른 위치로 자동적으로 이동할 수 있다.
이 경우에도, 단계(c)는, 마스크를 통과하는 전자를 검출하여 전자가 전자검출기에 입력될 때 전자검출기에서의 위치 및 입력된 전자의 세기를 검출하는 단계를 포함한다.
이 경우에도, 전자검출기는 어레이형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함한다.
이 경우, 전자검출기는 격자형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함한다.
이 경우에도, 마스크검사방법은, (k) 전자검출기 및 마스크 간의 위치에 복수개의 홀들을 갖는 마이크로채널판(MCP)을 제공하는 단계; 및 (l) 전압을 MCP에 인가하는 단계를 더 포함하고,
단계(c)는, 전자가 MCP에 인가될 때 MCP에서의 위치 및 입력된 전자의 세기를 검출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태를 달성하기 위해, 마스크검사장치는, 웨이퍼를 마스크로 패터닝하기 위해 사용되고, 전자들을 마스크로 방출하는 전자빔노광장치; 방출된 전자들 중 마스크를 통과하는 전자를 검출하는 전자검출기; 및 전자검출기에 의한 검출결과에 근거하여 마스크를 결함검사하는 검사부를 포함한다.
이 경우, 전자검출기가 마스크를 통과하는 전자를 검출할 때, 전자빔노광장치로부터 방출된 전자들은 웨이퍼에 방출되지 않는다.
이 경우에도, 전자빔노광장치는, 마스크가 검사부에 의한 검사결과로서 결함을 갖지 않을 때 패터닝을 위해 마스크를 통한 웨이퍼로의 노광을 수행한다.
이 경우에도, 전자검출기는 마스크를 통과하는 전자를 검출하고, 전자빔노광장치는 패터닝하기 위해 마스크를 통한 웨이퍼로의 노광을 수행하는 방식으로 전자들을 방출한다.
이 경우, 검사부는 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 저장하고, 기준패턴데이터의 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함되는 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하고,
검사부는 전자검출기에 의한 검출결과 및 면적율에 근거하여 마스크를 결함검사한다.
이 경우에도, 전자검출기는 마스크를 통과하는 전자의 세기를 검출하며, 검사부는 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 저장하고, 기준패턴데이터의 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함되는 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하고, 검사부는 전자의 세기 및 면적율에 근거하여 마스크의 결함을 검사한다.
이 경우에도, 검사부는 전자의 세기 및 기준패턴간의 관계를 나타내는 보정값을 산출하고, 검사부는 전자의 세기 및 보정값과 면적율에 근거하여 마스크를 결함검사한다.
이 경우, 전자검출기는, 마스크를 통과하는 전자가 웨이퍼의 위치로 방출되지 않도록 전자검출기가 웨이퍼의 위치를 커버하는 위치에서부터, 마스크를 통과하는 전자가 웨이퍼의 위치로 방출되도록 전자검출기가 웨이퍼의 위치를 커버하지 않는 다른 위치로 자동적으로 이동할 수 있다.
이 경우에도, 전자검출기는, 전자가 전자검출기에 입력될 때 전자검출기에서의 위치 및 입력된 전자의 세기를 검출하기 위해 마스크를 통과하는 전자를 검출한다.
이 경우에도, 전자검출기는 어레이형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함한다.
이 경우, 전자검출기는 격자형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함한다.
이 경우에도, 마스크검사장치는 전자검출기 및 마스크 간의 위치에 있는 복수개의 홀들을 가지고, 전압이 인가되는 마이크로채널판(MCP)을 더 포함하고, MCP는 전자가 MCP에 입력될 때 MCP내에서의 위치 및 입력된 전자의 세기를 검출한다.
도 1은 종래의 마스크검사장치의 도식적인 구성을 보여주는 정면도;
도 2는 본 발명의 실시예의 마스크검사장치의 도식적인 구성을 보여주는 정면도;
도 3은 도 2의 마스크검사장치의 도식적인 구성의 사시도;
도 4a는 도 2의 마스크검사장치에 포함된 전자검출기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 4b는 도 2의 마스크검사장치에 포함된 전자검출기의 구성을 보여주는 단면도;
도 5는 도 2의 마스크검사장치에 포함된 전자검출기의 각 다이오드에서의 전류검출동작을 설명하는 개념도;
도 6은 본 발명의 실시예의 마스크검사방법의 알고리즘을 보여주는 순서도; 및
도 7a는 도 2의 마스크검사장치에 포함된 전자검출기의 다른 실시예를 보여주는 사시도이고, 도 7b는 도 2의 마스크검사장치에 사용된 마이크로채널판(MCP)를 보여주는 사시도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전자빔노광장치 2 : 마스크검사장치
11 : 전자총 12 : 광방출계
13, 14, 17, 18 : 전자렌즈 16 : 광영상화계
15 : 블랭킹개구 20 : 전자검출기
31 : 위치제어기 32 : 메모리
33 : 면적율산출기 34 : 결함판단부
40 : 마이크로채널판(MCP) M : 마스크
본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 이하 설명될 것이다.
도 2는 이 실시예의 마스크검사장치를 보여주는 측면도이다. 도 3은 이 실시예의 마스크검사장치를 보여주는 사시도이다. 이 실시예의 마스크검사장치(2)는 산란전자들을 통해 묘화하기 위한 전자빔노광장치(1)에 의해 구성된다.
마스크검사장치(2)는 산란마스크(M)의 결함을 검사한다. 산란마스크(M)는 웨이퍼(W)로의 전사에 필요한 패턴을 가진다.
마스크검사장치(2)에는, 전자빔을 방출하기 위한 전자총(11), 전자렌즈(13, 14), 블랭킹개구(15), 전자렌즈(17, 18) 및 후방초점면개구(19)가 제공된다.
전자렌즈(13, 14) 및 블랭킹개구(15)는 광방출계(12)내에 포함된다. 전자렌즈(17, 18) 및 후방초점면개구(19)는 광영상화계(16)에 포함된다.
전자렌즈들(13, 14)은 전자총(11)에 의해 방출된 전자빔들(EB)을 집속시틴다. 블랭킹개구(15)는 전자빔들의 속(flux)을 필요한 모양으로 변환한다. 전자렌즈들(17, 18)은 산란마스크(M)에 의해 산란되는 전자빔들(EB)을 웨이퍼(W)에 투사하여 전사하는 데 사용된다.
마스크결함을 검사하기 위한 전자검출기(20)는 산란마스크(M) 바로 아래에 장착된다. 패턴이 웨이퍼(W)에 전사될 때, 전자검출기(20)는, 전자빔(EB)을 노광하기 위한 통상의 동작이 수행될 수 있도록 전자빔노광장치(1)로부터 분리된다. 한편, 전자검출기(20)는 마스크(M)의 결함검사시에 전자빔노광장치(1)내에 장착된다.
그런데, 로딩메카니즘(21)이, 전자검출기(20)가 전자빔노광장치(1)내에 장착되고 분리될 수 있도록 장착된다. 그러나, 그것의 상세한 설명은 여기서 생략한다. 게다가, 컴퓨터(30)가 마스크(M)의 결함이 검사되도록 전자빔노광장치(1, 마스크검사장치(2))에 연결된다.
여기서, 이미 알려진 멤브레인마스크 또는 스텐실마스크가 산란마스크(M)로서 사용된다. 멤브레인마스크에서는, 산란체로서 역할을 하며 높은 원자번호 및 고밀도를 갖는 패턴이, 낮은 원자번호 및 저밀도를 갖는 재료로 만들어진 멤브레인막상에 형성된다. 전자들의 산란도들 간의 차이는 빔대비를 확보하는데 사용된다. 스텐실마스크는, 스텐실마스크의 패턴부분이 실리콘 등과 같은 두꺼운 막을 갖는재료로 만들어진다는 점에서 멤브레인마스크와는 약간 다르다. 그러나, 스텐실마스크는 기본적으로는 멤브레인마스크의 구성과 유사한 구성을 갖는다.
마스크(M)는 마스크스테이지(미도시)를 통해 편평한 표면(XY)의 방향으로 이동될 수 있다. 그래서, 마스크(M)의 전체 패턴은, 편평한 표면(XY)의 방향으로 이동되면서 웨이퍼(W)에 전사된다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼스테이지(미도시)상에 유사하게 배치되고, 마스크스테이지와 동기하여 편평한 표면(XY)의 방향으로 이동될 수 있다.
도 4a에 보여진 것처럼, 전자검출기(20)는, 상하의 두 층들에 각각 배열되고 박막실리콘으로 만들어진 다이오드들(210, 220)이 어레이형태로 배열되도록 구성된다. 도 4b에 보여진 것처럼, 하층의 다이오드들(210) 및 상층의 다이오드들(220)에서는, 장방형으로 되어 X방향 및 Y방향으로 각각 연장하는 복수개의 N형불순물층들(212, 222)이 P형박막실리콘(211, 221)의 표면부분상에 서로 평행하게 각각 배열된다. 또한, 하층의 다이오드들(210) 및 상층의 다이오드들(220)에서는, 트랜지스터들 등으로 각각 이루어진 증폭기들(213, 223)이 각각의 N형불순물층들(212, 222) 길이방향들로 양단에 각각 형성된다.
역바이어스가, 전류가 흐르지 않는 정상(steady)상태가 유지되도록 P형박막실리콘(211, 221) 및 N형불순물층들(212, 222)간에 인가된다. 그런 다음, 홀들에 기인한 전류 및 각각의 다이오드들(210, 220)의 N형불순물층들(212, 222)에 들어오는 전자들에 의해 생성된 2차전지들이 각각의 증폭기들(213, 223)에 의해 증폭되어 전류값들이 검출된다. 또한, 컴퓨터(30)는 입력된 전자들의 위치들을 검출하도록이 전류값들을 사용하여 마스크결함을 검사한다.
즉, 도 3에서, 컴퓨터(30)에는 기록디스크 등과 같은 메모리(32), 위치제어기(31), 면적율산출기(33) 및 결함판단부(34)가 제공된다.
위치제어기(31)는 마스크(M)가 적어도 위치되는 마스크스테이지(미도시됨)의 편평한 표면상의 XY방향들로의 이동위치를 제어한다.
면적율산출기(33)는, 블랭킹개구(15)에 의해 한정되는 마스크(M)의 개구영역, 즉 검사영역의 패턴에 대응하는 패턴데이터를 위치제어기(31)에 의해 제어되는 XY위치의 정보에 따라 메모리(32)로부터 읽어낸다. 그런 다음, 패턴데이터의 면적율, 즉 마스크의 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 "면적율"을 산출한다. 산출된 면적율은, 결함판단부(34)가 결함판단을 수행할 때의 기준데이터이다.
결함판단부(34)는 산출된 면적율을 전자검출기(20)의 증폭기들(213, 223)의 각각에 의해 증폭된 전류의 측정된 결과인 전류값과 비교한다. 따라서, 마스크의 흰색결함(패턴영역의 누락) 및 검정결함(초과패턴)을 비교결과에 따라 판단한다.
전술한 구성을 갖는 전자빔노광장치(1)를 사용하는 마스크검사장치(2)가 이하 설명될 것이다.
우선, 마스크가 통상적으로 전사되기 전에, 전자검출기(20)는, 도 2 및 도 3에 보여진 것처럼, 전자빔노광장치(1)내의 마스크(M) 바로 아래의 부분에 장착된다.
다음, 패턴전사의 경우와 유사하게, 광방출계(12)는, 전자총(11)에 의해 방출된 전자빔을 전자빔노광장치(1)내에 설치된 마스크(M)에 방출한다. 여기서, 전술한 바와 같이, 멤브레인마스크상의 패턴부분은 중금속으로 만들어지고, 스텐실마스크의 패턴부분은 실리콘 등과 같이 두꺼운 막을 갖는 재료로 만들어진다. 그래서, 멤브레인마스크 또는 스텐실마스크의 패턴부분으로 방출된 전자들은 복수 횟수 큰 각도로 산란된다. 그래서, 패턴부분에 방출되는 전자들이 전자검출기(20) 밖으로 산란되는 가능성이 높다. 또는, 패턴부분으로 방출된 전자들이 전자검출기(20)에 일시적으로 입력되더라도, 입력된 전자들과 동일한 각도로 산란되는 전자들의 수가 상대적으로 적다. 그러므로, 신호는 검출될 수 없을 정도로 매우 미약하다. 패턴을 갖지 않는 부분, 즉 패턴부분 이외의 부분으로 방출된 전자들이 마스크(M)를 통해 투과되어 전자검출기(20)의 각각의 다이오드들(210, 220)에 입력된다. 개개의 다이오드들(210, 220)에 입력된 전자빔들은 재료인 실리콘원자들을 일정한 확률로 여기시켜 2차전지들 및 홀들을 생성한다.
이 2차원자들 및 홀들은, 도 5의 다이오드(210)의 개념도에서 보여진 것처럼, 다이오드(210, P형실리콘(211) 및 N형불순물층들(212))에 인가되는 전계에 의해 증폭기들(213)을 향해 이동된다. 이 때, 실리콘다이오드(210)는 일정한 저항을 가지므로, 저항은 전류가 일정한 비율로 감쇠되게 한다. 전자의 입력위치는 다이오드들(210)의 양측들상의 증폭기들(213)로부터 읽어낸 전류에 근거하여 감쇠율을 측정함으로써 명기될 수 있다. 더욱이, 전자의 세기는 전류값에 근거하여 명기될 수 있다. 그런데, 명기된 입력위치가 하층다이오드들(210)의 경우 X방향으로의 위치이고, 상층다이오드들(220)의 경우 Y방향의 위치이다. 그러므로, 그런 위치들에 대한 전체 고려로 인해, 전자검출기(20)의 편평한 표면(XY)상의 위치가 명기될 수있다.
전술한 바와 같이 명기된 전자의 위치 및 세기가 마스크의 결함을 판단하는 컴퓨터(30)에 입력된다.
도 6은 마스크 결함을 판단하는 알고리즘을 보여주는 흐름도이다. 우선, 컴퓨터(30)는 마스크(M)의 검사를 위해 목표로 정해진 검사영역이 광방출계(12)의 블랭킹개구(15)에 대응하게 위치되도록 마스크스테이지를 제어한다 (단계S101). 따라서, 전자총(11)에 의해 방출된 다음 블랭킹개구(15)의 개공을 통해 투과되는 전자빔이 마스크(M) 패턴의 검사영역으로 방출된다(단계S102). 그래서, 마스크(M)를 통해 투과된 전자빔은 전자검출기(20)에 입력된다. 전술한 바와 같이, 전자빔의 입력위치가 전자검출기(20)의 증폭기들에 의해 출력된 전류에 따라 명기된다. 또한, 전자빔의 세기는 측정된 전류값에 근거하여 명기된다.
한편, 컴퓨터(30)는 마스크(M)의 패턴데이터를 마스크(M)의 패턴데이터의 정보를 검사대상으로서 저장하는 메모리(32)로부터 읽어낸다(단계S104). 그런 다음, 블랭킹개구(15)의 개공과 동일한 면적을 갖는 영역이, 마스크(M)의 검사영역의 XY위치에 근거하여, 메쉬로 분할되어 설정된다(단계S105). 그 후, 면적율산출기(33)는 설정영역의 패턴데이터에 근거하여 마스크의 면적율을 산출한다(단계S106). 이 면적율은, 전술한 바와 같이, 마스크영역의 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비율을 의미한다.
다음, 결함판단부(34)는, 단계S103에서 검출된 전자빔의 입력위치를 단계S105에 설정된 마스크(M)의 영역과 서로 관련시킨 다음, 단계S106에서 산출된면적율을 단계S103에서 측정된 전류값과 비교하여(단계S107), 비교결과에 따라 마스크(M)의 흰색결함 및 검정결함을 판단한다(단계S108).
그런데, 이 비교에서, 각각의 값들의 단위들을 제외한 숫자들만이 비교된다(단계S107). 그래서, 「면적율= 전류값」인 경우가 결함 없음으로 판단되며, 「면적율> 전류값」인 경우가 검정결함으로서 판단되고, 「면적율<전류값」인 경우가 흰색결함으로서 판단된다(단계S108).
판단이 마스크검사를 위해 목표로 정해진 모든 영역들에 대해 반복하여 수행된 다음, 마스크검사가 완료된다(단계S109, 단계S110).
여기서, 면적율 및 전류값 간의 비교에서는, 마스크가 어떤 결함도 갖지 않는다는 사실이 미리 알려진 마스크를 사용하고, 전자세기 및 패턴의 유무간의 관계를 표시하는 보정값을 산출하는 것이 바람직하다.
이 보정값은 예를 들어 전류값에 가산된다. 그런 다음, 보정값이 전류값에 가산된 값은, 전술한 경우와 유사하게 면적율과 비교된다. 그래서, 전류값의 검출에러의 영향을 상쇄하여 결함의 판단정확도를 향상시킬 수 있다.
마스크의 결함검사는 이 방식으로 얻어질 수 있다. 그래서, 전자검출기(20)가 전자빔노광장치(1)내에 장착된다면, 전자빔노광장치(1)는 마스크검사장치(2)로서 그 원상태로 구성될 수 있다. 따라서, 반도체장치 제조공장은 독립적인 장치로서 마스크검사장치를 구성할 필요가 없다. 그래서, 이것은 설비공간을 줄이고 반도체장치 제조설비의 전체 비용을 절감하는 데 유리하다.
전자빔노광장치(1)에 설정된 마스크(M)는, 마스크검사의 완료 후 웨이퍼(W)에 대한 노광에 그 원상태로 사용될 수 있다. 그러므로, 마스크(M)의 장치들 간의 이동에 의해 야기된 처리시간의 손실을 감소시킬 수도 있다.
더욱이, 마스크(M)의 검사시에, 마스크(M)의 패턴데이터에 근거하여 결정된 면적율이 전자검출기(20)에 의해 얻어진 전류값과 비교된다. 그러므로, 데이터가 이진값으로 변환될 때 기준레벨의 에러로 인한 신뢰도의 저하를 방지할 수 있다.
더구나, 표면의 영향만이 고려될 수 있는 반사전자 또는 반사광 대신에, 에너지감쇠율이 막두께에 의존하여 달라지는 투과전자가 사용된다. 그러므로, 외관이 검사될 수 없는 전자산란에 기여하는 값들(마스크(M)의 막두께 등)의 영향을 고려할 수 있다.
실리콘으로 만들어진 다이오드들이 XY방향들로 각각 배열되는 도 7a에 보여진 것 같은 전자검출기(20A)의 격자유형이, 실시예에 사용된 전자검출기(20)의 변화로서 사용될 수 있다. 이 경우, 어떤 다이오드가 어떤 정도 세기의 전자들로 조사되는 지에 관한 정보가 X방향에서 검출된 전류 및 Y방향에서 검출된 전류에 근거하여 검출될 수 있다. 그러므로, 2차원위치 및 전류위치가 검출정보에 근거하여 검출될 수 있다.
또한, 도 7b에 보여진 것처럼, 전압이 인가되는 많은 홀들을 갖는 실리콘판의 마이크로채널판(MCP, 40)이, 마스크(M) 바로 아래 위치 및 전자검출기(20 또는20A) 사이에 장착된다. MCP(40)는 위치검출기로서 사용된다. 또한, 이 경우, 전자가 입력되는 홀 및 입력된 전자의 세기에 대한 정보를 검출할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크검사장치에서, 마스크검사를 위해 마스크를 통해 투과된 전자빔을 검출하는 전자검출기는, 마스크가 설치된 전자빔노광장치내의 마스크 바로 아래 부분 내에 장착되거나 그로부터 분리될 수 있다. 그러므로, 전자검출기가 전자빔노광장치내에 장착된다면, 전자빔노광장치는 마스크검사장치로서 원상태로 구성될 수 있다.
그러므로, 전자빔노광장치에 독립하게 마스크검사장치를 구성할 필요가 없다. 그래서, 반도체장치의 제조공장 등에서의 설비공간을 줄이고, 반도체장치 제조설비의 전체 비용을 절감하는 데 유리하다. 또한, 전자빔노광장치에 설치된 마스크는, 마스크검사의 완료 후 웨이퍼에 대한 노광에 그 원상태로 사용될 수 있다. 그러므로, 마스크의 장치들 간의 이동에 의해 야기된 처리시간의 손실을 감소시킬 수도 있다.
더욱이, 본 발명의 마스크검사방법은, 검사를 위해 목표된 마스크의 패턴데이터에 근거하여 결정된 면적율을 마스크를 통해 투과된 전자빔을 검출하기 위한 전자검출기에 의해 얻어진 전류값과 비교한다. 그러므로, 데이터가 이진값으로 변환될 때 기준레벨의 에러에 의한 신뢰도의 저하를 방지할 수 있다. 더욱이, 마스크의 결함이 고정밀도와 고신뢰도로 검사될 수 있다.

Claims (24)

  1. (a) 웨이퍼를 패터닝하기 위해 사용된 전자빔노광장치에 마스크를 제공하는 단계;
    (b) 전자들을 상기 전자빔노광장치로부터 상기 마스크로 방출하는 단계;
    (c) 상기 방출된 전자들 중 상기 마스크를 통과하는 전자를 검출하는 단계;
    (d) 상기 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 제공하는 단계;
    (e) 상기 기준패턴데이터의 상기 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함된 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하는 단계; 및
    (f) 상기 마스크를 상기 단계(c)의 검출결과 및 상기 단계(e)의 면적율에 근거하여 결함검사하는 단계를 포함하는 마스크검사방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계(b)는, 상기 전자빔노광장치로부터 방출된 상기 전자들이 상기 웨이퍼로 방출되지 않도록 수행되는 마스크검사방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 마스크가 상기 단계(d)의 결과로서 결함을 갖지 않을 때, 상기 전자빔노광장치를 사용한 패터닝을 위해 상기 마스크를 통해 상기 웨이퍼에 노광을 수행하는 단계(e)를 더 포함하는 마스크검사방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단계(b)에서 상기 전자들은 상기 단계(e)가 수행되는 방식으로 상기 전자빔노광장치로부터 방출되는 마스크검사방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계(c)는 상기 마스크를 통과하는 상기 전자의 세기를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 마스크검사방법은,
    (h) 상기 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 제공하는 단계; 및
    (i) 상기 기준패턴데이터의 상기 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함된 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단계(d)는 상기 전자의 상기 세기 및 상기 면적율에 근거하여 상기 마스크를 상기 결함검사하는 단계를 포함하는 마스크검사방법.
  7. 제6항에 있어서,
    (j) 상기 전자의 상기 세기 및 상기 기준패턴간의 관계를 나타내는 보정값을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단계(d)는 상기 전자의 상기 세기 및 상기 보정값과 상기 면적율에 근거하여 상기 마스크를 상기 결함검사하는 단계를 포함하는 마스크검사방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계(c)는 전자검출기에 의해 수행되고,
    상기 전자검출기는, 상기 마스크를 통과하는 상기 전자가 상기 웨이퍼의 상기 위치로 방출되지 않도록 상기 전자검출기가 상기 웨이퍼의 위치를 커버하는 위치로에서부터, 상기 마스크를 통과하는 상기 전자가 상기 웨이퍼의 상기 위치로 방출되도록 상기 전자검출기가 상기 웨이퍼의 상기 위치를 커버하지 않는 다른 위치로 자동적으로 이동할 수 있는 마스크검사방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 단계(c)는, 상기 마스크를 통과하는 상기 전자를 검출하여 상기 전자가 상기 전자검출기에 입력될 때 상기 전자검출기에서의 위치 및 상기 입력된 전자의 세기를 검출하는 단계를 포함하는 마스크검사방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전자검출기는 어레이형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함하는 마스크검사방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 전자검출기는 격자형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함하는 마스크검사방법.
  12. 제8항에 있어서,
    (k) 상기 전자검출기 및 상기 마스크 간의 위치에 복수개의 홀들을 갖는 마이크로채널판(MCP)을 제공하는 단계; 및
    (l) 전압을 상기 MCP에 인가하는 단계를 더 포함하고,
    상기 단계(c)는, 상기 전자가 상기 MCP에 인가될 때 상기 MCP에서의 위치 및 상기 입력된 전자의 세기를 검출하는 단계를 포함하는 마스크검사방법.
  13. 웨이퍼를 마스크로 패터닝하기 위해 사용되고, 전자들을 상기 마스크로 방출하는 전자빔노광장치;
    상기 방출된 전자들 중 상기 마스크를 통과하는 전자를 검출하는 전자검출기; 및
    상기 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 저장하고, 상기 기준패턴데이터의 상기 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함되는 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하고, 상기 전자검출기에 의한 검출결과 및 상기 면적율에 근거하여 상기 마스크를 결함검사하는 검사부를 포함하는 마스크검사장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전자검출기가 상기 마스크를 통과하는 상기 전자를 검출할 때, 상기 전자빔노광장치로부터 방출된 상기 전자들은 상기 웨이퍼에 방출되지 않는 마스크검사장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 전자빔노광장치는, 상기 마스크가 상기 검사부에 의한 검사결과로서 결함을 갖지 않을 때 패터닝을 위해 상기 마스크를 통한 상기 웨이퍼로의 노광을 수행하는 마스크검사장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전자검출기는 상기 마스크를 통과하는 상기 전자를 검출하고, 상기 전자빔노광장치는 패터닝하기 위해 상기 마스크를 통한 상기 웨이퍼로의 상기 노광을 수행하는 방식으로 상기 전자들을 방출하는 마스크검사장치.
  17. 삭제
  18. 제13항에 있어서, 상기 전자검출기는 상기 마스크를 통과하는 상기 전자의 세기를 검출하며,
    상기 검사부는 상기 마스크의 기준패턴을 나타내는 기준패턴데이터를 저장하고, 상기 기준패턴데이터의 상기 마스크의 검사영역에 대응하는 부분데이터에 포함되는 흰색패턴에 대한 검정패턴의 비를 의미하는 면적율을 산출하고,
    상기 검사부는 상기 전자의 상기 세기 및 상기 면적율에 근거하여 상기 마스크의 결함을 검사하는 마스크검사장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 검사부는 상기 전자의 상기 세기 및 상기 기준패턴간의 관계를 나타내는 보정값을 산출하고,
    상기 검사부는 상기 전자의 상기 세기 및 상기 보정값과 상기 면적율에 근거하여 상기 마스크를 상기 결함검사하는 마스크검사장치.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자검출기는, 상기 마스크를 통과하는 상기 전자가 상기 웨이퍼의 상기 위치로 방출되지 않도록 상기 전자검출기가 상기 웨이퍼의 위치를 커버하는 위치에서부터, 상기 마스크를 통과하는 상기 전자가 상기 웨이퍼의 상기 위치로 방출되도록 상기 전자검출기가 상기 웨이퍼의 상기 위치를 커버하지 않는 다른 위치로 자동적으로 이동할 수 있는 마스크검사장치.
  21. 제13항에 있어서, 상기 전자검출기는, 상기 전자가 상기 전자검출기에 입력될 때 상기 전자검출기에서의 위치 및 상기 입력된 전자의 세기를 검출하기 위해 상기 마스크를 통과하는 상기 전자를 검출하는 마스크검사장치.
  22. 제13항에 있어서, 상기 전자검출기는 어레이형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함하는 마스크검사장치.
  23. 제13항에 있어서, 상기 전자검출기는 격자형태로 배열된 복수개의 다이오드들을 포함하는 마스크검사장치.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 전자검출기 및 상기 마스크 간의 위치에 있는 복수개의 홀들을 가지고, 전압이 인가되는 마이크로채널판(MCP)을 더 포함하고,
    상기 MCP는 상기 전자가 상기 MCP에 입력될 때 상기 MCP내에서의 위치 및 상기 입력된 전자의 세기를 검출하는 마스크검사장치.
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