KR100598096B1 - 패턴 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

패턴 검사 장치 및 검사 방법 Download PDF

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Abstract

패턴 검사 장치 및 검사 방법을 제공한다. 이 장치는, 샘플 다이 및 대상 다이의 영상 데이터를 취득하는 영상 입력 장치(image sensor)와, 영상 입력 장치에서 취득된 영상 데이터를 저장하는 외부 기억 장치(external memory)와, 데이터를 압축(compress)하는 부호기(encoder)와, 압축된 데이터로부터 원본 데이터를 복원(decompress)하는 복호기(decoder)와, 샘플 다이의 압축된 영상 데이터를 저장하는 내부 기억 장치(internal memory)와, 복수의 샘플 다이의 영상 데이터를 처리하여 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 연산 장치(arithmetic module)와 압축된 레퍼런스 영상 데이터를 저장하는 레퍼런스 기억 장치(reference storage) 및 대상 다이의 영상 데이터와 레퍼런스 영상 데이터를 비교하여 대상 다이의 패턴 결함 데이터를 추출하는 비교기(comparison module)를 포함한다. 본 발명은 복수개의 다이를 샘플링 하고, 각 샘플 다이의 영상 데이터를 취득하여 압축하고, 압축된 샘플 다이의 영상 데이터들을 블록 단위로 처리하여 레퍼런스 데이터를 추출한다. 레퍼런스 영상 데이터를 대상 다이의 영상 데이터와 비교하여 결함 데이터를 추출한다.

Description

패턴 검사 장치 및 검사 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INSPECTION OF PATTERNS}
도 1은 다이 투 다이 방식의 전수검사 방법을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 방법의 레퍼런스 영상 데이터 설정 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 방법의 대상 다이 검사 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 샘플 다이의 영상 데이터를 압축하는 것 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 압축된 샘플 다이의 영상 데이터들로 부터 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상 다이의 검사 절차를 나타낸 도면이다.
본 발명은 웨이퍼에 형성된 패턴을 검사하는 장치 및 검사 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로 웨이퍼 상에 반복적으로 형성된 복수개의 다이를 검사 하여 패턴 결함의 위치를 판별하는 장치 및 그 검사 방법에 과한 것이다.
웨이퍼는 집적회로소자가 반복적으로 프린터된 복수개의 다이들을 포함한다. 집적회로소자는 복잡한 공정으로 통하여 제조되는데, 이 공정들에는 집적회로소자의 패턴들이 정확하게 형성되었는지를 검사하는 단계가 포함되어 있다. 웨이퍼 상의 다이들의 패턴의 정확도를 검사하기 위하여 전수검사(total inspection)가 수행된다. 일반적으로 검사 대상 다이를 인접한 다이들과 비교함으로써 웨이퍼 전체의 다이들을 검사하는 방법( 다이 투 다이 방식)이 전수검사에 적용된다.
도 1은 다이 투 다이 방식의 전수검사 방법을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도이다.
도시된 것과 같이, 웨이퍼는 2차원적으로 구획된 복수개의 다이들을 포함하고 있다. 다이 투 다이 방식에서 결함의 위치를 검사하기 위해서 대상 다이(1)를 양측의 다이들(2, 3)을 기준 다이들로 선택하여 두개의 기준 다이와 대상 다이(1)를 비교한다. 웨이퍼의 가장자리의 다이는 불완전한 형태를 가질 수 있고, 일 방향으로 인접하는 다이가 존재하지 않기 때문에 인접한 다이(5)와 그 다음 다이(6)를 기준 다이로 선택한다. 대상 다이(4)의 소정 위치에서 패턴이 기준 다이 가운데 적 어도 하나와 동일하다면 그 위치는 결함이 없는 것으로 판단한다. 따라서, 기준 다이의 동일 위치에 동일한 불량이 발생한 경우 그 위치에서 대상 다이의 패턴이 정상임에도 불구하고 결함으로 판단할 수 있다. 또한, 대상 다이와 기준 다이 중 하나가 동일 위치에 불량이 발생한 경우에도 대상 다이의 패턴이 정상으로 판단할 수도 있다. 또한, 웨이퍼 가장자리의 다이는 불완전한 형태를 가지기 때문에 가장자리 다이 다음의 다이(5)를 검사하는 경우 가장자리 다이의 패턴이 불완전하기 때문에 그 다음 다이(6)가 결함을 가지면 대상 다이는 정상이더라도 결함으로 판단한다.
이 같은 문제로 인하여, 인접한 다이를 기준 다이로 선택하여 대상 다이를 검사하는 다이 투 다이 방식은 웨이퍼 상에 불연속적으로 발생된 결함을 판단하는데는 유용하지만 연속적 결함을 검출해내지 못하는 문제를 가진다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴의 결함을 정확하게 판별할 수 있는 패턴 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 인접한 다이에 영향을 받지 않고 대상 다이의 패턴을 정확하게 검사할 수 있는 패턴 검사 장치 및 검사 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 대상 다이의 결함을 정확하게 판별할 수 있는 레퍼런스 값을 추출하는 패턴 검사 장치 및 그 레퍼런스 값을 이용하여 대상 다이들의 결함을 검사하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 샘플 다이로 부터 레퍼런스 영상 데이터를 추출하여 대상 다이의 영상 데이터와 비교하여 결함을 검출하는 장치를 제공한다. 이 장치는, 샘플 다이 및 대상 다이의 영상 데이터를 취득하는 영상 입력 장치(image sensor)와, 상기 영상 입력 장치에서 취득된 영상 데이터를 저장하는 외부 기억 장치(external memory)와, 데이터를 압축(compress)하는 부호기(encoder)와, 압축된 데이터로부터 원본 데이터를 복원(decompress)하는 복호기(decoder)와, 샘플 다이의 압축된 영상 데이터를 저장하는 내부 기억 장치(internal memory)와, 복수의 샘플 다이의 영상 데이터를 처리하여 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 연산 장치(arithmetic module)와 압축된 레퍼런스 영상 데이터를 저장하는 레퍼런스 기억 장치(reference storage) 및 대상 다이의 영상 데이터와 상기 레퍼런스 영상 데이터를 비교하여 대상 다이의 패턴 결함 데이터를 추출하는 비교기(comparison module)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 영상 입력 장치에서 취득된 영상 데이터는 위치 정보 및 영상 정보가 내재된 2차원적 픽셀들로 구성될 수 있다. 상기 부호기, 상기 복호기, 상기 연산 장치 및 상기 비교기는 영상 데이터를 2차원적 블록들로 분할하여 블록 단위로 처리할 수 있다. 상기 영상 입력 장치는 상기 다이의 영상을 2차원적으로 분할된 픽셀들로 구성된 영상 데이터로 변환하여 취득할 수 있다. 상기 내부 기억 장치는 복수의 샘플 다이의 영상 데이터를 동시에 저장할 수 있는데, 상기 영상 데이터를 압축하여 저장함으로써 저장 용량 및 처리 시간을 단축할 수 있다. 상기 연산 장치는 2차원적 블록들로 분할된 각 샘플 다이의 영상 데이터로 부터 선택된 동일 좌표값을 갖는 블록 데이터들을 처리하여 블록 단위로 레퍼런스 영상 데이터를 추출할 수 있다. 상기 비교기는 2차원적 블록들로 분할된 대상 다이의 영상 데이터와 레퍼런스 영상 데이터로 부터 선택된 동일 좌표값을 갖는 블록 데이터를 비교하여 블록 단위로 상기 대상 다이의 패턴 결함 데이터를 추출할 수 있다.
이 장치는 결함 데이터를 저장하는 결과 기억 장치 및 결함 데이터를 출력하는 출력 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 결과 기억 장치는 압축된 결함 데이터를 저장하고, 상기 출력 장치는 상기 비교기로 부터 추출된 결함 데이터를 출력하거나, 상기 결과 기억 장치에 저장된 압축된 결함 데이터를 복원하여 출력할 수 있다. 상기 결과 기억 장치는 각 다이의 결함 데이터를 저장할 뿐만 아니라, 웨이퍼 전체 다이의 결함 데이터로 구성된 웨이퍼의 결함 맵을 저장할 수 있고, 상기 출력 장치 또한 웨이퍼의 결함 맵을 출력할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 복수의 샘플 다이로 부터 레퍼런스 영상 데이터를 추출하여 대상 다이의 영상 데이터와 비교하여 결함을 검출하는 방법을 제공한다. 이 방법은 복수개의 다이를 샘플링 하고, 각 샘플 다이의 영상 데이터를 취득하여 압축하는 것을 포함한다. 압축된 샘플 다이의 영상 데이터들을 각각 복수의 블록들로 구분하여 압축된 영상 데이터들을 블록 단위로 처리하여 레퍼런스 데이터를 추출한다. 검사 대상 다이의 영상 데이터를 취득한다. 상기 대상 다이의 영상 데이터를 상기 레퍼런스 영상 데이터와 비교하여 상기 대상 다이의 결함 데이터를 추출한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 샘플 다이는 검사 대상 다이와 동일 웨이퍼에서 선택할 수 있다. 또한, 상기 레퍼런스 데이터를 저장하여 복수의 웨이퍼의 다이들을 검사할 수도 있다. 상기 영상 데이터는 2차원 배열된 복수개의 픽셀들로 구성된다. 각각의 픽셀은 위치 정보 및 영상 정보를 내재하고 있다. 대상 다이의 결함 데이터는 상기 대상 다이의 영상 데이터 및 상기 레퍼런스 영상 데이터들을 복수의 블록들로 구분하고, 블록 단위로 비교하여 추출할 수 있다.
구체적으로, 상기 샘플 다이의 영상 데이터를 압축하는 단계는 선택된 샘플 다이의 2차원 영상 데이터를 취득하고, 상기 영상 데이터를 복수개의 블록들로 구분하여 블록 단위로 압축한다. 상기 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 단계는 샘플 다이들의 압축된 영상 데이터를 각각 n개의 블록들로 구분하고 각각의 영상 데이터에서 n번째 블록을 선택하는 것을 포함한다. 선택된 n번째 블록들을 복원하고, 복원된 n번째 블록들을 처리하여 n번째 블록의 레퍼런스 데이터를 추출한다.
각각의 블록들은 2차원 배열된 m개의 픽셀들로 구성될 수 있다. n번째 블록들을 처리하기 위하여 n번째 블록들의 각각에서 m번째 픽셀을 선택하고, m번째 픽셀들의 영상 정보를 비교하여 m번째 레퍼런스 픽셀 데이터를 추출한다. 레퍼런스 픽셀 데이터는 n개의 픽셀들 가운데 중간값을 선택하여 정의할 수 있다. 이 과정을 m회 반복하여 m개의 레퍼런스 픽셀 데이터를 재구성하여 n번째 블록의 레퍼런스 데이터로 정의할 수 있다. 상기 각 블록의 레퍼런스 데이터 추출과정을 n회 반복하여 n개의 블록의 레퍼런스 데이터를 추출하고 이를 재구성하여 레퍼런스 영상 데이터를 정의할 수 있다.
상기 결함 데이터는 대상 다이의 영상 데이터 및 레퍼런스 영상 데이터를 n개의 블록으로 구분하여 블록 단위로 추출할 수 있다. 먼저 대상 다이의 영상 데이터 및 레퍼런스 영상 데이터에서 n번째 블록을 선택한다. 선택된 n번째 블록을 비교하여 n번째 블록의 결함 데이터를 추출한다. 이 과정을 n회 반복하여 n개의 블록의 결함 데이터를 추출하여 대상 다이의 결함 데이터를 구성할 수 있다.
각 블록의 결함 데이터를 추출하기 위하여 대상 다이의 영상 데이터 및 레퍼런스 영상 데이터의 각각의 n번째 블록에서 m번째 픽셀을 선택한다. m번째 픽셀들의 영상 정보를 비교하여 결함을 판단한다. 이 과정을 m개의 픽셀에 모두 적용하여 n번째 블록의 판단 결과를 재구성하여 상기 n번째 블록의 결함 데이터를 추출할 수 있다. 레퍼런스 영상 데이터의 픽셀의 영상 정보의 문턱치를 설정하고, 대상 다이의 픽셀의 영상 정보가 문턱치 내에 포함되는 픽셀은 무결함으로 판단하고, 상기 문턱치를 벗어나는 픽셀은 결함으로 판단할 수 있다. 본 발명에서 영상 정보는 다이에 조사된 빛의 반사광의 강도일 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 장치를 나타낸 블록도 이다.
도 2를 참조하면, 이 장치는 웨이퍼에 구분된 다이의 영상 정보를 취득하는 영상 입력 장치(50)와, 상기 취득된 영상 정보를 저장하는 외부 기억 장치(52)와, 데이터를 압축하는 부호기(encoder; 54)와, 압축(compress)된 데이터를 복원(decompress)하는 복호기(decoder; 58)와, 레퍼런스 영상 정보를 저장하는 레퍼런스 기억 장치(62)와, 검사 대상 다이의 영상 정보와 상기 레퍼런스 영상 정보를 비교하는 비교기(64)를 포함한다. 이 장치는 복수의 샘플 다이에서 레퍼런스 영상 정보를 추출하는 절차(procedure)에서 활성화되는 내부 기억 장치(56) 및 연산 장치(60)를 더 포함한다. 상기 연산 장치(60) 및 상기 비교기(64)는 동일 프로세서에 내재되어 있을 수 있다. 또한, 이 장치는 검출된 결함 정보를 출력하는 출력 장치(68)와 결함 정보를 저장하는 결과 기억 장치(66)를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 입력 장치(50)는 다이의 영상 데이터가 내재된 복수개의 2차원적 픽셀들을 취득한다. 각 픽셀은 다이 상의 위치 정보와, 그 위치의 영상 정보를 내재하고 있다. 상기 픽셀의 사이즈가 작을 수록 패턴의 정확도를 더욱 정밀하게 검사할 수 있다. 예컨대, 상기 픽셀 사이즈는 측정하고자 하는 집적회로 소자의 최소 피치 사이즈에 비례하여 축소되는 것이 바람직하다. 취득되는 영상 데이터의 용량은 상기 픽셀 사이즈와 반비례한다. 따라서, 픽셀 사이즈가 작아지면 영상 데이터의 용량이 증가한다. 영상 데이터의 용량은 픽셀 사이즈 뿐만 아니라 영상 정보의 측정치를 세분화할 수록 증가한다. 각 픽셀의 측정치를 세분화할 수록 미세한 결함을 측정하는 능력을 향상할 수 있다. 다이의 영상 데이터의 용량이 증가하더라도 미세한 결함을 정확하게 검출하기 위하여 픽셀의 사이즈를 축소하고 영상 정보의 측정치를 세분화하는 것이 바람직하다.
상기 외부 기억 장치(52)는 취득된 영상 데이터를 임시 저장하는 버퍼 역할을 한다. 상기 영상 입력 장치(50)는 2차원 픽셀의 데이터를 순차적으로 취득하고, 취득된 픽셀의 데이터는 외부 기억 장치(52)에 전송되어 저장된다. 상기 외부 기억 장치(52)는 하나의 다이의 영상 데이터를 저장하는데 충분한 용량을 가지는 것이 바람직하다. 패턴이 미세해짐에 따라 복수의 샘플 다이로 부터 취득된 다량의 영상 데이터를 그대로 처리하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서, 취득된 샘플 다이의 영상 데이터를 압축함으로써 검사 장치 내부에서의 처리 용량을 줄일 수 있다.
상기 영상 입력 장치(50)는 샘플 다이의 영상 데이터와 검사 대상 다이의 영상 데이터를 취득할 수 있다. 레퍼런스 영상 데이터 설정 절차는 샘플 다이의 영상 데이터 기억 절차와 레퍼런스 영상 데이터 기억 절차로 구분된다. 샘플 다이의 영상 데이터 기억 절차에서, 상기 영상 입력 장치(50)는 샘플 다이의 영상 데이터를 취득한다. 웨이퍼의 위치별로 복수개의 샘플 다이가 선택되면, 상기 영상 입력 장치(50)는 샘플 다이의 영상 데이터를 취득하여 상기 외부 기억 장치(52)에 전송한다. 다이의 영상 데이터 용량 및 상기 외부 기억 장치(52)의 용량에 따라 하나 또는 그 이상의 샘플 다이의 영상 데이터를 취득하여 전송할 수 있다. 상기 외부 기억 장치(52)에 저장된 샘플 다이의 영상 데이터는 복수의 블록으로 분할되어 블록 단위로 압축되어 상기 내부 기억 장치(56)에 전송한다. 각 블록은 2차원으로 배열된 복수개의 픽셀 정보와 블록의 위치정보를 포함한다. 샘플 다이의 영상 데이터는 블록 단위로 상기 부호기(54)로 전송되고, 상기 부호기(54)는 영상 데이터를 압축하여 압축된 블록 데이터를 상기 내부 기억 장치(56)로 전송한다. 상기 외부 기억 장치(52)의 용량이 충분하지 않은 경우 상기 부호기(54)에 전송된 블록의 데이터는 일정시간이 경과하면 상기 외부 기억 장치(52)로 부터 소거될 수도 있다. 상기 내부 기억 장치(56)에 전송되는 블록 데이터는 위치정보에 따라 재구성되어 압축된 최종 블록 데이터가 전송되면 샘플 다이의 압축된 영상 데이터가 완전히 저장된다. 상기 과정을 반복하여 복수개의 샘플 다이의 영상 데이터를 압축하여 상기 내부 기억 장치(56)에 저장한다.
상기 샘플 다이의 영상 데이터 기억 절차가 완료된 후 상기 레퍼런스 영상 데이터 저장 절차가 시작된다. 그러나, 상기 레퍼런스 영상 데이터 저장 절차는 마지막 샘플 다이의 압축된 영상 정보의 첫번째 블록 데이터가 상기 내부 기억 장치(56)에 전송된 시점에 시작될 수도 있다. 상기 레퍼런스 영상 데이터 저장 절차에서, 상기 내부 기억 장치에 저장된 샘플 다이의 영상 데이터들은 블록 단위로 복원되어 상기 연산 장치(60)에서 처리된다. 이 때, 동일 위치정보를 갖는 블록 데이터가 각 샘플 다이의 영상 데이터로부터 선택되어 상기 복호기(58)로 전송된다. 상기 연산 장치(60)는 복원된 블록 데이터들에 일련의 처리과정을 수행하여 그 결과로서 레퍼런스 블록 데이터를 추출한다. 상기 레퍼런스 블록 데이터는 상기 부호기(54)에서 압축되어 상기 레퍼런스 기억 장치(62)에 순차적으로 저장된다. 최종 블록의 레퍼런스 데이터가 상기 레퍼런스 기억 장치(62)에 전송되면 레퍼런스 영상 데이터의 재구성이 완료된다.
대상 다이의 검사 절차에서 상기 영상 입력 장치(50)는 검사 대상 다이의 영상 데이터를 취득한다. 상기 취득된 영상 데이터는 상기 외부 기억 장치(52)에 전송된다. 상기 비교기(64)는 상기 검사 대상 다이의 영상 데이터와, 상기 레퍼런스 영상 데이터를 블록 단위로 비교하여 결함을 검출할 수 있다. 상기 레퍼런스 기억 장치(62)에 저장된 레퍼런스 영상 데이터는 블록 단위로 복원되어 상기 비교기(64)에 전송된다. 상기 외부 기억 장치(52)에 저장된 대상 다이의 영상 데이터도 블록 단위로 상기 비교기(64)에 전송된다. 이 때 비교 대상 블록들은 동일한 위치 정보를 가진다. 상기 비교기(64)에서 검출된 결함 데이터는 상기 출력 장치(68)로 전송되어 출력되거나, 상기 결과 기억 장치(66)에 저장된다. 상기 결함 데이터는 상기 부호기(54)에서 압축되어 상기 결과 기억 장치(66)에 저장될 수도 있다. 이 때, 상기 결과 기억 장치는 상기 결함 데이터들 웨이퍼 단위로 저장하여 웨이퍼의 결함 맵을 저장할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 레퍼런스 영상 데이터 설정 절차(400)와 대상 다이 검사 절차(500)를 포함한다. 상기 레퍼런스 영상 데이터 설정 절차(400)는 샘플 웨이퍼 선택 단계(100)에서 시작하여 부호화된 레퍼런스 영상 데이터(encoded reference image data)를 저장하는 단계(112)에서 종료된다. 상기 대상 다이 검사 절차(500)는 검사 (124)에서 종료된다. 상기 검사 대상 웨이퍼를 선택하는 단계(116)와 독립적으로 레퍼런스 영상 데이터 복호화 단계(decoding procedure; 114)가 수행될 수 있다.
먼저 레퍼런스 영상 데이터 설정 절차(400)를 기술한다. 웨이퍼에서 m개의 샘플 다이를 선택한다(100). 각 샘플 다이에 아이디(i)를 부여한다. 첫번째 샘플의 2차원 영상 데이터를 입력한다(102). 상기 2차원 영상 데이터는 상기 영상 입력 장치(50)에서 취득되어 상기 외부 기억 장치(52)에 저장된 것일 수 있다. 상기 2차원 영상 데이터를 부호화하고(104), 부호화된 영상 데이터를 저장한다(106). 102단계 내지 106 단계를 전체 샘플 다이에 적용한다. 샘플의 아이디를 확인하여 전체 샘플의 완료 여부를 판단하고, 전체 샘플의 데이터 입력이 완료된 경우 샘플들의 영상 데이터로 부터 레퍼런스 영상 데이터를 추출한다(108). 추출된 레퍼런스 영상 데이터를 부호화한다(110). 부호화된 레퍼런스 영상 데이터를 저장(112)함으로써 레퍼런스 영상 데이터의 설정 절차(400)가 완료된다. 샘플의 개수가 많은 수록 정확한 레퍼런스 영상 데이터를 얻을 수 있다. 그러나, 샘플의 개수와 영상 데이터 설정 시간은 비례하기 때문에 적절한 허용치 내에서 샘플의 개수를 선택하는 것이 바람직하다.
대상 다이 검사 절차(500)에서 검사 대상 웨이퍼를 선택한다(116). 상기 검사 대상 웨이퍼는 상기 샘플 다이가 선택된 웨이퍼와 동일한 웨이퍼일 수도 있다. 검사 대상 웨이퍼 선택과 독립적으로 상기 부호화된 레퍼런스 영상 데이터의 복호화가 수행된다(114). 검사 대상 웨이퍼는 n개의 검사 대상 다이들을 포함할 수 있다. 각각의 다이에 아이디(j)를 부여한다. 첫번째 다이의 영상 데이터를 입력한다(118). 상기 입력된 영상 데이터와 상기 레퍼런스 영상 데이터를 비교한다(120). 두 데이터의 비교를 통해서 첫번째 다이의 결함 데이터를 추출한다(122). 결함 데이터가 추출된 다이의 아이디를 확인하여 아이디가 n이될 때까지 상기 118 내지 122 단계를 반복적으로 수행한다. n개의 대상 다이의 결함 데이터가 추출되면 대상 웨이퍼의 결함 맵을 구성한다(124).
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 방법의 레퍼런스 영상 데이터 설정 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, m개의 샘플 다이를 선택한다(200). 상기 샘플 다이는 웨이퍼의 영역별로 선택하는 것이 바람직하다. 샘플 다이의 개수는 레퍼런스 데이터의 정확성 및 처리 시간을 고려하여 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 3개의 샘플 다이를 선택할 수 있다. 각각의 샘플 다이에 아이디(i)를 부여한다. 첫번째 샘플 다이를 선택한다(202). 각 샘플 다이는 l개의 블록들로 나눌 수 있다. 각각의 블록에 아이디(k)를 부여한다. l개의 블록 데이터를 블록 단위로 부호화하고(204), 부호화된 블록 데이터를 저장한다(206). 각 블록은 샘플 내에서의 위치정보를 포함한다. 첫번째 샘플 다이의 전체 블록의 부호화된 데이터가 저장되면, 샘플의 아이디를 확인하고, 다음 샘플로 이동하여 202 단계 내지 208 단계를 수행한다. 208단계 종료후 샘플의 아이디를 확인하여 아이디가 m인 경우 블록 아이디(k)를 초기화시키고, 각 샘플의 첫번째 블록 데이터를 복호화한다(210), 샘플들의 첫번째 블록 데이터들, 다시 말해서 m개의 첫번째 블록 데이터들을 비교하고(212), 상기 첫번째 블록 데이터들로 부터 첫번째 블록의 레퍼런스 데이터를 추출한다(214). 계속해서 전체 블록을 순차적으로 복호화하고 복호화된 블록들을 비교한다(210~214). 각 블록의 레퍼런스 데이터가 추출되면 그 블록의 아이디를 확인하여 아이디가 l일때 레퍼런스 데이터 추출이 완료된다. 추출된 레퍼런스 데이터들 위치정보에 배열되어 레퍼런스 영상 데이터를 구성한다(216).
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 검사 방법의 대상 다이 검사 절차를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, n개의 대상 다이를 포함하는 검사 대상 웨이퍼를 선택한다(300). 각각의 다이에 아이디(j)를 부여하고 첫번째 대상 다이의 2차원 영상 데이터를 입력한다(302). 다이를 l개의 블록으로 나누고 각 블록에 아이디(k)를 부여하고 첫번째 블록의 레퍼런스 데이터 및 대상 다이의 첫번째 블록 데이터를 호출한다(304, 306). 상기 레퍼런스 데이터 및 상기 블록 데이터를 비교하여 첫번째 블록의 결함 데이터를 추출한다(308). 상기 첫번째 결함 데이터를 저장하고(310), 블록 아이디를 확인한다. 블록 아이디가 l이 될 때까지 다음 블록으로 이동하여 304 단계 내지 310 단계를 반복적으로 수행한다. 블록 아이디가 l일 때 추출된 결함 데이터에 의해 첫번째 대상 다이의 결함 데이터를 구성한다(312). 이 결함 데이터는 출력장치에 의해 곧바로 출력될 수 있다. 웨이퍼 전체의 결함 데이터를 획득하기 위해서 다음 다이로 이동하여 다이의 아이디가 n이 될 때까지 302 단계 내지 312 단계를 반복적으로 수행한다. 다이의 아이디가 n이될 때 n개의 대상 다이의 결함 데이터를 추출이 완료된다. 전체 다이의 위치에 따라 결함 데이터를 배치하여 웨이퍼의 결함 맵을 구성할 수 있다(314).
도 6 내지 도 8은 샘플 다이의 영상 데이터를 압축하는 것 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 영상 데이터의 압축은 부호기에서 실행된다. 샘플 다이의 영상 데이터는 샘플 다이의 2차원적 영상 정보를 포함하는 2차원 픽셀들로 구성된다. 첫번째 샘플 다이의 영상 데이터(10)는 2차원적으로 배열된 a×b 블록들(Aab)로 구분할 수 있다. 각 그룹은 영상의 위치정보를 가지고 있다. 각 블록은 x×y 픽셀들(axy)로 구성된다. 픽셀(axy)은 블록 내의 위치정보와 영상 정보를 가지고 있다. 외부 기억장치에 임시로 저장된 영상 데이터에서 블록을 순차적으로 선택하여 상기 부호기로 전송한다. 상기 부호기는 선택된 블록의 데이터를 부호화하여 블록 데이터를 압축한다. 상기 부호화는 무손실 영상 압축 방법으로써 압축된 데이터를 복원하였을 때 원래의 영상이 완벽하게 복원될 수 있는 것이 바람직하다. 다이에 반복되는 패턴이 많을 수록 압축율이 높아질 수 있다. 결과적으로 압축된 블록 데이터(Aab')는 원 데이터(Aab)에 비해 용량이 축소되어 변환된 픽셀들(axy')로 구성된다. 압축된 블록 데이터(Aab')는 픽셀의 위치정보 및 블록의 위치정보를 가지고 있다. 따라서, 압축된 블록 데이터(Aab')를 재구성하여 샘플 다이의 압축된 영상 데이터(12)를 얻을 수 있다.
도 7을 참조하면, 첫번째 샘플 다이의 영상 데이터 압축을 완료한 후 두번째 샘플 다이의 영상 데이터 압축이 시작된다. 두번째 샘플 다이의 영상 데이터(14)도 a×b 블록(Bab)으로 구성되고, 각 블록(Bab)은 x×y 픽셀들(bxy)로 구성된다. 첫번째 영상 데이터 압축과 마찬가지로 블록 단위로 데이터를 압축하여 변환된 픽셀 정보 를 가지는 압축된 블록 데이터(Bab')를 얻을 수 있다. 상기 압축된 블록 데이터(Bab')를 재구성하여 두번째 샘플 다이의 압축된 영상 데이터(16)를 얻을 수 있다.
도 8을 참조하면, 동일한 방법으로 세번째 다이의 압축된 영상 데이터(Cab')를 얻을 수 있다. 세번째 다이의 영상 데이터(18)도 a×b 블록(Cab)으로 구성되고, 각 블록(Cab)은 x×y 픽셀들(cab)로 구성된다. 압축된 영상 데이터(20)는 변환된 픽셀(cab')로 구성된 복수개의 블록들(Cab')고 구성된다.
샘플의 개수는 레퍼런스 영상 데이터의 정확성 및 처리 속도를 고려하여 적절히 조절할 수 있다. 샘플 다이의 크기, 블록의 크기 및 픽셀의 크기는 모든 샘플 다이에 걸쳐 동일하다. 각 픽셀 및 블록은 위치정보를 가지고 있고, 압축된 영상 데이터는 원래의 위치정보를 가지면서 용량은 축소되어 있다. 따라서, 압축된 영상 데이터를 복호화하여 원래의 영상 데이터를 복원할 수 있고, 무손실 압축 방법(lossless compression procedure)으로 부호화함으로써 원래의 영상 데이터를 완벽하게 복원할 수 있다.
도 9 및 도 10은 압축된 샘플 다이의 영상 데이터들로 부터 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 레퍼런스 영상 데이터는 블록 단위로 추출할 수 있다. 각 샘플 다이의 압축된 영상 데이터(12, 16, 20)로 부터 각각 한 블록씩 압축된 블록 데이터(Aab', Bab', Cab')가 선택된다. 선택된 블록 데이터(Aab', Bab', Cab')는 동일한 위치정보를 가진다. 압축된 블록 데이터(Aab', Bab', Cab')를 복원한다. 상기 복호기는 상기 압축된 블록 데이터(Aab', Bab', Cab')를 복원할 수 있다. 복원된 블록 데이터들(Aab, Bab, Cab)을 처리하여 레퍼런스 블록 데이터(Gab)를 추출한다. 구체적으로 동일 위치의 픽셀들(axy, bxy, cxy)을 각 블록 데이터들(Aab , Bab, Cab)로 부터 하나씩 선택하고, 픽셀의 영상 정보를 처리하여 레퍼런스 픽셀을 정의한다. 이 때, 픽셀의 영상 정보 가운데 중간값을 레퍼런스 값으로 정의할 수 있다. 예컨대, 상기 영상 정보가 빛의 강도이고, 그 값이 각각 50, 75, 90일 경우 레퍼런스 값은 75가된다. 전체 픽셀을 순차적으로 비교하여 레퍼런스 픽셀들(gxy)구성된 레퍼런스 블록 데이터(Gab)를 얻을 수 있다. 이 과정은 상기 연산 장치에서 수행될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 연산 장치에서 레퍼런스 블록 데이터(Gab)는 레퍼런스 기억 장치에 전송되어 저장된다. 구체적으로, 블록 단위로 얻어진 레퍼런스 블록 데이터(Gab)는 부호기에서 압축된 형태(Gab')로 상기 레퍼런스 기억 장치에 저장된다. 이 때, 블록 데이터는 위치정보에 따라 기억되어 저장과 동시에 레퍼런스 영상 데이터(22)가 구성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상 다이의 검사 절차를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 대상 다이와 동일한 웨이퍼에서 추출된 레퍼런스 영상 데이터(22)를 선택한다. 상기 레퍼런스 영상 데이터(22)는 미리 추출된 것일 수도 있다. 대상 다이의 영상 데이터(24)를 취득한다. 레퍼런스 영상 데이터(22) 및 대상 다이의 영상 데이터(24)에서 한 블록씩 블록 데이터들(Gab)을 선택한다. 상기 레퍼런스 영상 데이터(Gab)는 압축된 상태로 상기 레퍼런스 기억 장치에 저장되어 있다. 따라서, 레퍼런스 영상 데이터(22)에서 선택된 블록 데이터(Gab')는 복호기에서 복원된다. 복원된 블록 데이터(Gab)의 레퍼런스 픽셀(gxy)과 대상 다이의 블록 데이터(Tab)의 대상 픽셀(txy)을 일대일 대응시켜 비교한다. 픽셀과 픽셀의 비교는 비교기에서 수행되는데 상기 비교기는 상기 레퍼런스 픽셀(gxy)의 영상 정보에 문턱값을 부여하여 상기 대상 픽셀(txy)의 영상 정보가 상기 문턱값 내일 때 무결함, 문턱값 외일 때 결함으로 판단한다. 이 과정을 모든 픽셀에 순차적으로 수행하여 결함 블록 데이터(Fab)를 구성한다. 따라서, 상기 결함 블록 데이터(Fab)의 각 픽셀(fxy)은 영상 정보가 아닌 결함 정보를 가진다. 대상 다이의 영상 데이터(24)의 전체 블록을 레퍼런스 영상 데이터(22)와 비교하여 대상 다이의 결함 데이터(26)를 얻을 수 있다. 이 결과물은 출력장치에서 사용자의 식별이 가능한 양식으로 출력된다. 이 때, 상기 영상 데이터(24)와 상기 결함 데이터(26)를 오버랩시킴으로써 다이의 결함 위치 및 결함 양상을 동시에 검사할 수 있다. 상기 결함 데이터는 결과 기억 장치에 저장되는데, 복호기에서 압축하여 저장할 수 있고, 대상 다이들의 재구성하여 웨이퍼의 결함 맵으로 저장할 수도 있다.
상술한 것과 같이 이 장치 및 방법은 복수개의 선택된 샘플 다이로 부터 레퍼런스 영상 데이터를 추출하고, 상기 레퍼런스 영상 데이터와 대상 다이를 비교함으로써 다이의 결함을 정확하게 판별할 수 있다. 또한, 연속적인 불량을 갖는 웨이퍼를 검사할 때 인접한 다이에 의한 판별결과의 오류를 방지할 수 있다.
또한, 이 장치 및 방법은 샘플 다이의 영상 데이터를 압축하여 레퍼런스 영상 데이터를 추출하기 때문에 데이타의 처리 용량을 줄일 수 있고, 영상 데이터를 블록 단위로 처리하여 레퍼런스 영상 데이터 및 결함 데이터를 추출하기 때문에 실시간으로 검사, 저장 및 전송할 수 있다.

Claims (22)

  1. 웨이퍼에 형성된 다이의 패턴을 검사하는 장치에 있어서,
    샘플 다이 및 대상 다이의 영상 데이터를 취득하는 영상 입력 장치;
    영상 입력 장치에서 취득된 영상 데이터를 저장하는 외부 기억 장치;
    데이터를 압축하는 부호기(encoder);
    압축된 데이터로부터 원본 데이터를 복원하는 복호기(decoder);
    샘플 다이의 압축된 영상 데이터를 저장하는 내부 기억 장치;
    복수의 샘플 다이의 영상 데이터를 처리하여 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 연산 장치;
    압축된 레퍼런스 영상 데이터를 저장하는 레퍼런스 기억 장치;및
    대상 다이의 영상 데이터와 상기 레퍼런스 영상 데이터를 비교하여 대상 다이의 패턴 결함 데이터를 추출하는 비교기를 포함하되,
    상기 부호기, 상기 복호기, 상기 연산 장치 및 상기 비교기는 영상 데이터를 2차원적 블록들로 분할하여 블록 단위로 처리하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 입력 장치는 상기 다이의 영상을 2차원적 픽셀들로 구성된 영상 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 기억 장치는 복수의 샘플 다이의 압축된 영상 데이터를 동시에 저장하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산 장치는 2차원적 블록들로 분할된 각 샘플 다이의 영상 데이터로 부터 선택된 동일 좌표값을 갖는 블록 데이터들을 처리하여 블록 단위로 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교기는 2차원적 블록들로 분할된 대상 다이의 영상 데이터와 레퍼런스 영상 데이터로 부터 선택된 동일 좌표값을 갖는 블록 데이터를 비교하여 블록 단위로 상기 대상 다이의 패턴 결함 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    결함 데이터를 저정하는 결과 기억 장치 및 결함 데이터를 출력하는 출력 장 치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 결과 기억 장치는 상기 부호기에 의해 압축된 결함 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 출력 장치는 비교기에서 추출된 결함 데이터를 즉시 출력하거나, 상기 결과 기억 장치에 저장된 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 결과 기억 장치는 상기 부호기에 의해 압축된 결함 데이터를 저장하고,
    상기 출력 장치는 상기 결과 기억 장치에 저장된 결함 데이터를 출력하되, 상기 결함 데이터는 상기 복원기에서 복원되어 출력 장치에 전송되는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 결과 기억 장치는 대상 다이의 결함 데이터로 구성된 웨이퍼의 결함 맵을 저장하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 출력 장치는 상기 결과 기억 장치에 저장된 웨이퍼의 결함 맵을 출력하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
  13. 웨이퍼에 형성된 다이의 패턴을 검사함에 있어서,
    복수개의 다이를 샘플링 하는 단계;
    각 샘플 다이의 영상 데이터를 취득하여 압축하는 단계;
    압축된 샘플 다이의 영상 데이터들을 각각 복수의 블록들로 구분하여 압축된 영상 데이터들을 블록 단위로 처리하여 레퍼런스 데이터를 추출하는 단계;
    검사 대상 다이의 영상 데이터를 취득하는 단계; 및
    상기 대상 다이의 영상 데이터를 상기 레퍼런스 영상 데이터와 비교하여 상기 대상 다이의 결함 데이터를 추출하는 단계를 포함하되,
    상기 샘플 다이의 영상 데이터를 압축하는 단계는,
    선택된 샘플 다이의 2차원 영상 데이터를 취득하는 단계;
    상기 영상 데이터를 복수개의 블록들로 구분하여 블록 단위로 압축하는 단계를 포함하는 패턴 검사 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 샘플 다이는 검사 대상 다이와 동일 웨이퍼에서 선택하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 영상 데이터는 2차원 배열된 복수개의 픽셀들로 구성되되, 각각의 픽셀은 위치 정보 및 영상 정보를 내재하고 있는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 대상 다이의 영상 데이터 및 상기 레퍼런스 영상 데이터들을 복수의 블록들로 구분하고, 블록 단위로 비교하여 대상 다이의 결함 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
  17. 삭제
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 레퍼런스 영상 데이터를 추출하는 단계는,
    샘플 다이들의 압축된 영상 데이터를 각각 n개의 블록들로 구분하는 단계;
    각각의 영상 데이터에서 n번째 블록을 선택하는 단계;
    선택된 n번째 블록들을 복원하는 단계;
    복원된 n번째 블록들을 처리하여 n번째 블록의 레퍼런스 데이터를 추출하는 단계; 및
    n개의 블록의 레퍼런스 데이터를 재구성하여 레퍼런스 영상 데이터를 정의하 는 단계계 포함하는 패턴 검사 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    각각의 블록들은 2차원 배열된 m개의 픽셀들로 구성되되,
    상기 n번째 블록들을 처리하는 단계는,
    n번째 블록들의 각각에서 m번째 픽셀을 선택하는 단계;
    m번째 픽셀들의 영상 정보를 비교하는 단계;
    n개의 픽셀들 가운데 중간값을 선택하여 m번째 레퍼런스 픽셀 데이터로 정의하는 단계;및
    m개의 레퍼런스 픽셀 데이터를 재구성하여 n번째 블록의 레퍼런스 데이터로 정의하는 단계를 포함하는 패턴 검사 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 결함 데이터를 추출하는 단계는,
    대상 다이의 영상 데이터 및 레퍼런스 영상 데이터를 n개의 블록으로 구분하는 단계;
    대상 다이의 영상 데이터 및 레퍼런스 영상 데이터에서 n번째 블록을 선택하는 단계;
    선택된 n번째 블록을 비교하여 n번째 블록의 결함 데이터를 추출하는 단계; 및
    n개의 블록의 결함 데이터를 추출하여 대상 다이의 결함 데이터를 구성하는 단계를 포함하는 패턴 검사 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    영상 데이터들은 각각 영상 정보가 내재된 2차원 배열된 픽셀들로 구성되고, 각각의 블록들은 2차원 배열된 m개의 픽셀들로 구성되되,
    상기 n번째 블록의 결함 데이터를 추출하는 단계는,
    대상 다이의 영상 데이터 및 레퍼런스 영상 데이터의 각각의 n번째 블록에서 m번째 픽셀을 선택하는 단계;
    m번째 픽셀들의 영상 정보를 비교하여 결함을 판단하는 단계;및
    상기 판단 결과를 재구성하여 상기 n번째 블록의 결함 데이터를 추출하는 단계를 포함하는 패턴 검사 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 결함을 판단 하는 단계는,
    레퍼런스 영상 데이터의 픽셀의 영상 정보의 문턱치를 설정하고, 대상 다이의 픽셀의 영상 정보가 문턱치 내에 포함되면 무결함, 상기 문턱치를 벗어나면 결함으로 판단하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
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