KR100558483B1 - Pattern Defect Inspection Method - Google Patents
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Abstract
패턴불량 검사방법을 제공한다. 이 패턴불량 검사방법은 웨이퍼를 스캔하여 웨이퍼에 형성된 소정 패턴의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐단계와, 캡쳐된 이미지를 전송받아 소정 에어리어 단위로 분할하는 이미지 분할 단계와, 분할된 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지를 연산하는 에버리지 연산단계와, 미리 연산된 이상패턴의 그레이 레벨 에버리지와 각 에어리어 별로 연산된 그레이 레벨 에버리지를 비교하는 에버리지 비교단계 및, 상기 비교한 비교값의 차이를 통해 패턴의 양/불량을 판별하는 패턴불량 판별단계를 포함한다. Provides a pattern defect inspection method. This pattern defect inspection method includes an image capture step of scanning a wafer to capture an image of a predetermined pattern formed on the wafer, an image division step of receiving a captured image and dividing the captured image into predetermined area units, and gray level averages for each divided area. An average calculation step of calculating a value, an average comparison step of comparing a gray level average of a previously calculated abnormal pattern with a gray level average calculated for each area, and determining a quantity / badness of the pattern through a difference between the comparison values And pattern defect determination step.
패턴, 검사Pattern check
Description
도 1은 일반적인 패턴불량 검사설비를 개략적으로 도시한 구성도.1 is a schematic view showing a general pattern defect inspection facility.
도 2는 본 발명에 따른 패턴불량 검사방법의 일실시예를 도시한 블럭도. Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of a pattern defect inspection method according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 패턴불량 검사방법의 다른실시예를 도시한 블럭도. Figure 3 is a block diagram showing another embodiment of a pattern defect inspection method according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 웨이퍼 스테이지 120 : 웨이퍼110: wafer stage 120: wafer
130 : 현미경 140 : 이미지 카메라130: microscope 140: image camera
본 발명은 반도체 소자의 제조공정시 공정을 모니터링(Monitoring)하기 위하여 불량을 검출하는 불량 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 불량을 검출할 수 있는 패턴불량 검사방법에 관한 것이다. The present invention relates to a defect inspection method for detecting defects in order to monitor a process during the manufacturing process of a semiconductor device, and more particularly, to a pattern defect inspection method capable of detecting defects on a pattern formed on a wafer. will be.
일반적으로 반도체 소자는 순수 실리콘 웨이퍼(Sillicon wafer)의 상면에 일정 회로패턴을 갖는 박막이 복층으로 적층됨으로써 제조된다. 이에, 반도체 소자의 제조공정시에는 웨이퍼 상에 각 패턴 박막이 적층될 때마다 패턴 박막이 정확히 적층 및 형성되었는지를 모니터링하는 검사공정이 필수적으로 수행되고 있는 실정이 다. 왜냐하면, 이와 같이 적층 및 형성되는 패턴에 불량이 발생될 경우에는 전체적인 반도체 소자의 수율 및 신뢰성에 큰 영향을 받기 때문이다. In general, a semiconductor device is manufactured by stacking a plurality of thin films having a predetermined circuit pattern on an upper surface of a pure silicon wafer. Accordingly, in the manufacturing process of the semiconductor device, an inspection process for monitoring whether the pattern thin films are accurately stacked and formed every time the pattern thin films are stacked on the wafer is essentially performed. This is because, when defects occur in the stacked and formed patterns, the overall yield and reliability of the semiconductor device are greatly affected.
이하, 종래 패턴불량 검사방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 종래에는 동일한 패턴의 두 이미지를 각 픽셀(Pixel)별로 서로 비교한 다음 이 비교한 비교값 차이가 예정된 일정 한계값을 넘어서게 될 경우 패턴불량으로 검출하고 있다. Hereinafter, the conventional pattern defect inspection method will be described in detail. Conventionally, two images of the same pattern are compared with each other for each pixel, and when the difference between the comparison values exceeds a predetermined limit value, it is detected as a pattern defect.
즉, 종래의 패턴불량 검사방법에는 비교되는 패턴에 따라 셀투셀 방식(Cell to cell mode)과 다이투다이 방식(Die to die mode)이 있는데, 셀투셀 방식은 셀 내에서 매우 근접한 패턴끼리 서로 비교함으로써 패턴불량을 검출하고 있으며, 다이투다이 방식은 이웃한 두 다이 사이에서 동일한 곳을 서로 비교함으로써 패턴불량을 검출하고 있다. That is, in the conventional pattern defect inspection method, there are a cell to cell mode and a die to die mode according to the pattern to be compared, and the cell to cell method compares patterns that are very close to each other in a cell. By detecting the pattern defect, the die-to-die method detects the pattern defect by comparing the same places between two neighboring dies.
그러나, 종래 패턴불량 검사방법 중 셀투셀 방식은 매우 근접한 패턴끼리 서로 비교하기 때문에 불량이 매우 미세하게 점진적으로 변화할 경우 및, 불량이 아주 큰 영역으로 발생될 경우에는 불량을 검출하지 못하게 되는 문제점이 발생된다. However, in the conventional pattern defect inspection method, since the cell-to-cell method compares very close patterns with each other, when the defect is changed very finely and when the defect is generated in a very large area, there is a problem that the defect cannot be detected. Is generated.
또한, 종래 패턴불량 검사방법 중 다이투다이 방식은 이웃한 두 다이 사이에서 동일한 곳을 비교하기 때문에 다이 내에서의 변화는 검출하지 못하게 되는 문제점이 발생된다. In addition, since the die-to-die method of the conventional pattern defect inspection method compares the same place between two neighboring dies, there is a problem that the change in the die cannot be detected.
그리고, 이와 같은 종래 방식들은 반도체 패턴의 밀도가 증가함에 따라 불량을 검출하기 위한 광원도 그 파장을 계속적으로 작게 하여야 하는데, 이러한 광원의 파장을 계속 작게 하는데에는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라 기술적 어려움이 따르게 되는 문제점이 발생된다. In addition, as the density of the semiconductor pattern increases, such a conventional method must continuously reduce the wavelength of a light source for detecting defects, which is not only expensive but also requires technical difficulties. The problem arises.
또, 이와 같은 종래 패턴불량 검사방법은 픽셀단위로 패턴불량을 검출하기 때문에 CD(Critical dimension)의 차이, 두께의 차이, 마진(Margin)성 보이드(Void)의 다발 등으로 인한 패턴불량에는 다소 효율적이지 못한 문제점이 발생된다. In addition, since the conventional pattern defect inspection method detects pattern defects on a pixel-by-pixel basis, it is more effective for pattern defects due to differences in CD (Critical dimension), thickness differences, and bundles of marginal voids. This is not a problem.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 불량을 정확히 검출할 수 있는 패턴불량 검사방법을 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a pattern defect inspection method capable of accurately detecting a defect of a pattern formed on a wafer.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 패턴불량 검사방법은 웨이퍼를 스캔(Scan)하여 웨이퍼에 형성된 소정 패턴의 이미지(Image)를 캡쳐(Capture)하는 이미지 캡쳐단계와, 캡쳐된 이미지를 전송받아 소정 에어리어(Area) 단위로 분할하는 이미지 분할 단계와, 분할된 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지(Gray level average)를 연산하는 에버리지 연산단계와, 미리 연산된 이상패턴의 그레이 레벨 에버리지와 각 에어리어 별로 연산된 그레이 레벨 에버리지를 비교하는 에버리지 비교단계 및, 상기 비교한 비교값의 차이를 통해 패턴의 양/불량을 판별하는 패턴불량 판별단계를 포함한다. The pattern defect inspection method of the present invention for realizing such an object includes an image capture step of capturing an image of a predetermined pattern formed on the wafer by scanning a wafer, and receiving the captured image in a predetermined area. An image division step of dividing into (Area) units, an average calculation step of calculating a gray level average for each divided area, a gray level average of a previously calculated abnormal pattern, and a gray level calculated for each area An average comparison step of comparing the average, and a pattern defect determination step of determining the quantity / defect of the pattern through the difference of the comparison comparison value.
이때, 상기 패턴불량 판별단계는 상기 비교한 비교값의 차이가 예정된 일정 한계값을 넘어서게 될 때, 일정 한계값을 넘어서는 소정 에어리어의 패턴을 불량으로 간주하고 검출함이 바람직하다. In this case, the pattern failure determination step, when the difference of the comparison comparison value exceeds a predetermined predetermined threshold value, it is preferable to consider and detect the pattern of the predetermined area exceeding the predetermined threshold value as bad.
한편, 이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 패턴불량 검사방법은 웨이퍼를 스캔하여 웨이퍼에 형성된 소정 패턴의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐단계와, 캡쳐된 이미지를 전송받아 소정 에어리어 단위로 분할하는 이미지 분할 단계와, 분할된 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지를 연산하는 에버리지 연산단계와, 웨이퍼의 전체 이미지에 대한 그레이 레벨 에버리지를 연산한 다음 각 에어리어 별 그레이 레벨 에버리지와 전체 그레이 레벨 에버리지를 비교함으로 패턴의 양/불량을 판별하는 패턴불량 판별단계를 포함할 수 있다. On the other hand, the pattern defect inspection method of the present invention for achieving the above object is an image capture step of capturing an image of a predetermined pattern formed on the wafer by scanning the wafer, and the image segmentation step of receiving the captured image to be divided into a predetermined area unit And an average calculation step of calculating gray level averages for each divided area, and calculating gray level averages for the entire image of the wafer, and then comparing the gray level averages and total gray level averages for each area to determine whether the pattern is good or bad. It may include a pattern defect determination step of determining.
여기에서, 상기 패턴불량 판별단계는 각 에어리어 별 그레이 레벨 에버리지가 전체 그레이 레벨 에버리지의 예정된 임계값 내에 속하게 될 때, 예정된 임계값 내에 속하는 에어리어의 패턴을 불량으로 간주하고 검출함이 바람직하다. Here, in the pattern defect determining step, when the gray level average for each area falls within a predetermined threshold value of the entire gray level average, it is preferable to consider and detect the pattern of the area falling within the predetermined threshold value as bad.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 패턴불량 검사방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a pattern defect inspection method according to the present invention with reference to the drawings in detail.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명 패턴불량 검사방법을 구현하기 위한 일반적인 패턴불량 검사설비의 구성을 개략적으로 설명하면, 패턴불량 검사설비는 웨이퍼(120)가 안착되며 좌우로 왕복이동되는 웨이퍼 스테이지(Wafer stage,110)와, 웨이퍼 스테이지(110)에 안착된 웨이퍼(120)의 패턴을 소정 배율로 확대시켜주는 현미경(130)과, 현미경(130)에 의해 확대된 패턴의 이미지를 캡쳐해주는 이미지 카메라(Image camera,140) 및, 캡쳐된 이미지를 소정 방법에 따라 연산처리해주는 이미지 프로세싱 유닛(Image processing unit,150)으로 구성된다. First, referring to FIG. 1, a configuration of a general pattern defect inspection apparatus for implementing the pattern defect inspection method of the present invention will be described in brief. The pattern defect inspection apparatus includes a wafer stage on which the
따라서, 웨이퍼 스테이지(110)에 웨이퍼(120)가 안착되면, 현미경(130)과 이 미지 카메라(140)는 웨이퍼(120)에 형성된 패턴의 이미지를 캡쳐한다음 이 캡쳐된 데이터(Data)를 이미지 프로세싱 유닛(150)으로 전송하게 되며, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 이와 같이 전송된 데이터에 따라 소정 방법으로 연산처리하여 패턴불량을 판별하게 된다. Accordingly, when the
이하, 이와 같은 패턴불량 검사설비 등을 이용한 패턴불량 검사방법의 일실시예를 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment of a pattern defect inspection method using such a pattern defect inspection apparatus will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2에 도시된 바와 같이, 패턴불량 검사설비는 먼저 웨이퍼 스테이지(110)에 안착된 웨이퍼(120)를 스캔하여 웨이퍼(120)의 상면에 형성된 소정 패턴의 이미지를 캡쳐하게 된다(S10). 이후, 패턴의 이미지가 캡쳐되면, 현미경(130)과 이미지 카메라(140)는 이 캡쳐된 이미지를 이미지 프로세싱 유닛(150)으로 전송하게 되고, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 이와 같이 전송된 이미지를 예정된 소정 에어리어 단위로 분할하게 된다(S30). As shown in FIG. 2, the pattern defect inspection apparatus first scans the
계속하여, 이미지가 소정 에어리어 단위로 분할되면, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지를 연산하게 된다(S50). 이때, 그레이 레벨은 가장 어두운 단계를 '0'으로, 가장 밝은 단계를 '255'로 지정하여 명도를 256단계로 구분한 수치이다. Subsequently, when the image is divided into predetermined area units, the
이후, 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지가 연산완료되면, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 미리 연산된 이상패턴(Ideal pattern)의 그레이 레벨 에버리지와 각 에어리어 별로 연산된 그레이 레벨 에버리지를 비교하게 된다(S70).Thereafter, when the gray level average is calculated for each area, the
이후, 이와 같이 비교한 비교값 차이가 예정된 일정 한계값을 넘어서게 될 경우 이미지 프로세싱 유닛 또는 사용자는 이 일정 한계값을 넘어서는 에어리어의 패턴을 불량으로 간주하고 검출함으로써 패턴불량을 판별하게 된다(S90). Subsequently, when the comparison value difference thus compared exceeds a predetermined predetermined threshold value, the image processing unit or the user determines the pattern defect by considering and detecting a pattern of the area exceeding the predetermined threshold value as a defect (S90).
이하, 도 3을 참조하여 본 발명 패턴불량 검사방법의 다른 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, another embodiment of the pattern defect inspection method of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.
도 3에 도시된 바와 같이, 패턴불량 검사설비는 먼저 웨이퍼 스테이지(110)에 안착된 웨이퍼(120)를 스캔하여 웨이퍼(120)의 상면에 형성된 소정 패턴의 이미지를 캡쳐하게 된다(S10). 이후, 패턴의 이미지가 캡쳐되면, 현미경(130)과 이미지 카메라(140)는 이 캡쳐된 이미지를 이미지 프로세싱 유닛(150)으로 전송하게 되고, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 이와 같이 전송된 이미지를 예정된 소정 에어리어 단위로 분할하게 된다(S30). As shown in FIG. 3, the pattern defect inspection apparatus first scans the
계속하여, 이미지가 소정 에어리어 단위로 분할되면, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지를 연산하게 된다(S50). Subsequently, when the image is divided into predetermined area units, the
이후, 각 에어리어 별로 그레이 레벨 에버리지가 연산완료되면, 이미지 프로세싱 유닛(150)은 각 에어리어 별로 연산된 그레이 레벨 에버리지를 별도의 컴퓨터 스크린(Computer screen,미도시) 상에 웨이퍼(120) 위의 분포형태로 표시하게 된다(S60). Then, when the gray level average is calculated for each area, the
이후, 이미지 프로세싱 유닛(150) 또는 사용자는 전체 웨이퍼(120)에 대한 모든 이미지의 그레이 레벨 에버리지를 연산한 다음 전체 값 중에서 상/하 몇 % 내의 임계값에 속하는 에어리어의 패턴을 불량으로 간주하여 검출함으로써 패턴불량을 판별하게 된다(S80). Thereafter, the
한편, 본 발명의 일실시예 및 다른 실시예에서 사용되는 이미지의 분할 단위 즉, 이미지의 분할 크기는 사용자가 임의로 정할 수도 있고, 각 공정별로 변경할 수도 있다. Meanwhile, the division unit of the image, that is, the division size of the image used in one embodiment and the other embodiment of the present invention may be arbitrarily determined by the user or may be changed for each process.
그리고, 일실시예에서의 패턴불량 검출기준인 일정 한계값과, 다른 실시예에서의 패턴불량 검출기준인 상/하 몇 % 내의 임계값 등은 이미지 불량 크기와 같이 사용자가 임의로 정할 수도 있고, 각 공정별로 다르게 변경할 수도 있다. In addition, the user may arbitrarily set a predetermined threshold value, which is a pattern defect detection criterion in one embodiment, and a threshold value within an upper / lower percentage of the pattern defect detection criterion in another embodiment, such as an image defect size. It can also be changed by process.
여기에서, 본 발명은 특정 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Herein, the present invention has been described with reference to specific embodiments, which are merely exemplary and will be understood by those skilled in the art that various modifications and embodiments may be made therefrom. Therefore, the scope of the present invention should be defined by the appended claims and their equivalents.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴불량 검사방법은 패턴의 이미지를 캡쳐하여 일정 에어리어로 분할한 후 이 에어리어의 그레이 레벨 에버리지를 통하여 패턴불량을 검출하기 때문에 종래 검출하지 못하거나 검출이 용이하지 않았던 매우 미세하게 점진적으로 변화한 불량, 아주 큰 영역으로 발생된 불량, 다이 내에서의 발생된 불량 등을 용이하게 검출할 수 있을 뿐만 아니라 종래 패턴불량검출의 효율이 다소 떨어졌던 CD의 차이, 두께의 차이, 마진성 보이드의 다발 등으로 인한 패턴불량까지도 모두 정확히 검출할 수 있는 효과가 있다. As described above, the pattern defect inspection method according to the present invention can not detect or easily detect the pattern defect through the gray level average of the area after capturing and dividing the image of the pattern into a predetermined area. In addition, it is possible to easily detect defects that have changed very finely and gradually, defects generated in a very large area, and defects generated in a die, as well as the difference in thickness and thickness of the CD, which has decreased efficiency of conventional pattern defect detection. Even the pattern defects due to the difference in the bundle of marginal voids, etc., can all accurately detect the effect.
그리고, 본 발명에 따른 패턴불량 검사방법은 이미지를 캡쳐한 다음 일정 에어리어로 분할하여 패턴불량을 검출하기 때문에 종래 반도체 패턴의 밀도가 증가함 에 따라 광원의 파장을 계속 작게 해야하는 등의 문제점을 미연에 해결해주는 효과가 있다. In addition, since the pattern defect inspection method according to the present invention captures an image and divides it into a predetermined area to detect pattern defects, there is a problem such that the wavelength of the light source must be continuously reduced as the density of the conventional semiconductor pattern is increased. It has the effect of solving.
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