KR100699899B1 - 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치 및 그 검사 방법 - Google Patents

집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치 및 그 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 집적회로 장치 제조용 마스크의 검사 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 장치에 있어서, 상기 마스크에 조사되는 광이 상기 마스크를 통과함에 따라 발생되는 마스크 광이미지가 입사되고, 또한 상기 마스크 광이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지가 입사되며, 상기 마스크 광이미지와 상기 기준 광이미지를 결합하여 동일한 경로로 출사하는 광이미지 결합부; 상기 광이미지 결합부로부터 출사되는 광이미지들이 입사되며, 상기 입사되는 광이미지들의 광도를 증대시키는 2차 비선형 광학 매체; 및 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 검사부를 구비함으로써, 마스크에 형성된 패턴이 미세하더라도 그 결함을 명확히 찾아낼 수 있다.

Description

집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치 및 그 검사 방법{Apparatus for inspecting mask being used for fabrication of integrated circuit device and method thereof}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크와 상기 마스크의 반도체 패턴을 검사하기 위한 종래의 마스크 검사 장치의 구성도이다.
도 2a는 도 1의 마스크로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 2b는 도 1의 광학 매체로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 마스크의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 상기 마스크로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도의 일 예이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 광이미지가 도 1의 광학 매체를 통과할 때의 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 4는 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크와 상기 마스크의 반도체 패턴을 검사하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 검사 장치의 구 성도이다.
도 5a는 도 4의 마스크로부터 출사되는 마스크 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 5b는 외부에서 도 4의 광이미지 결합부로 입사되는 기준 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 5c는 도 5a에 도시된 마스크 광이미지와 도 5b에 도시된 기준 광이미지가 결합된 상태를 보여준다.
도 6a는 도 4에 도시된 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도의 일 예이다.
도 6b는 도 4에 도시된 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도의 다른 예이다.
도 7a는 도 4에 도시된 마스크의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 상기 마스크로부터 출사되는 마스크 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이 일 예이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 광이미지가 도 4의 2차 비선형 광학 매체를 통과할 때의 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 8은 도 4의 2차 비선형 광학 매체로 입사되는 마스크 광이미지와 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지의 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크와 상기 마스크를 검사하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 검사 장치의 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 검사 방법의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
401,901; 마스크 검사 장치, 405,905; 마스크,
411,911; 광이미지 결합부, 421,921; 2차 비선형 광학 매체
431,931; 광이미지 분리부, 441,941; 검사부
본 발명은 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크의 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로서, 특히 2차 비선형 광학 매체를 이용하여 집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함(defect) 유무를 검사하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
집적회로 장치를 제조하기 위해서는 실리콘으로 구성된 웨이퍼에 다양한 반도체 공정 예컨대, 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 확산 공정 등을 반복적으로 수행하여야 한다. 그 결과, 하나의 웨이퍼에 수많은 집적회로 장치들이 일률적으로 제조된다.
상기 반도체 공정들 중에서, 사진 공정은 웨이퍼에 포토레지스트(Photoresist)막을 형성하고, 반도체 패턴을 웨이퍼에 형성하는 공정이다. 사진 공정은 반도체 패턴이 형성된 마스크를 웨이퍼 상에 정렬시킨 후 빛을 상기 마스크를 통하여 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트막에 조사하여 상기 반도체 패턴을 웨 이퍼로 옮기는 노광 공정을 포함한다.
집적회로 장치가 점차 소형화되고 다기능화됨에 따라 마스크에 형성되는 반도체 패턴도 점점더 세밀해지고 있다. 마스크의 반도체 패턴이 작으면 작을수록 반도체 패턴의 결함을 찾아내는 것이 어려워지고 있다.
도 1은 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크(105)와 상기 반도체 패턴을 검사하기 위한 종래의 마스크 검사 장치(101)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 마스크 검사 장치(101)는 광학계(111)와 검사기(121)를 구비한다.
마스크(105)에는 웨이퍼(미도시)에 반도체 소자들을 형성하기 위한 반도체 패턴이 형성된다.
광학계(111)는 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1)를 투과시키는 렌즈를 구비한다.
검사기(121)는 광학계(111)로부터 출사되는 광이미지(P1')를 검사하여 마스크(105)에 형성된 반도체 패턴에 결함이 있는지 여부를 판정한다.
마스크(105)를 검사하기 위하여 먼저, 마스크(105)에 광(PP)을 조사한다. 이어서, 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1)를 광학계(111)를 통과시킨 다음, 검사기(121)에서 광이미지(P1')의 파형을 검사한다. 이 때, 광이미지(P1')의 파형이 왜곡되어 있을 경우에 마스크(105)의 반도체 패턴에는 결함이 있는 것으로 판정된다.
도 2a는 도 1의 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1)의 광도를 나타내 는 파형도이고, 도 2b는 도 1의 광학계(111)로부터 출사되는 광이미지(P1')의 광도를 나타내는 파형도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1)의 광도의 폭과 광학계(111)로부터 출사되는 광이미지(P1')의 광도의 폭이 동일하다. 즉, 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1)는 광학계(111)를 통과하더라도 전혀 증폭되지 않는다.
도 3a는 도 1에 도시된 마스크(105)의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1)의 광도를 나타내는 파형도의 일 예이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 마스크(105)의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 마스크(105)로부터 출사되는 광이미지(P1')의 광도를 나타내는 파형의 일부(311)가 왜곡된다.
도 3b는 도 3a에 도시된 광이미지(P1)가 도 1의 광학계(105)를 통과할 때의 광이미지(P1')의 광도를 나타내는 파형도이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 도 3a의 왜곡된 광이미지(P1)와 광학계(105)를 통과한 광이미지(P1')의 광도는 증대되지 않고 그대로 출사되며, 따라서, 왜곡된 부분(311')의 크기도 그대로이다.
상기와 같이, 마스크(105)의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 광이미지(P1')의 광도를 나타내는 파형의 폭이 작아서, 광이미지(P1')를 가지고 마스크(105)에 형성된 반도체 패턴의 결함을 찾아내는 것이 매우 어렵다. 즉, 마스크(105)에 형성된 반도체 패턴이 매우 세밀하기 때문에 마스크(105)를 통과하여 출사되는 광이미지(P1')의 광도를 나타내는 파형의 폭도 매우 작다. 따라서, 마스 크(105)의 반도체 패턴에 결함이 있더라도 그것은 광이미지(P1')에 매우 작은 왜곡 상태로 나타나게 되므로, 왜곡이 있는 광이미지(도 3b의 P1')와 정상적인 광이미지(도 2b의 P1')를 구분하는 것은 매우 어렵다.
이와 같이, 종래의 마스크 검사 장치(101)로는 마스크(105)에 형성된 반도체 패턴에 형성된 결함을 찾아내는 것이 매우 어렵다.
본 발명의 목적은 집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴이 미세할 경우에, 상기 반도체 패턴에 형성된 결함을 용이하게 찾아내는 마스크 검사 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴이 미세할 경우에, 상기 반도체 패턴에 형성된 결함을 용이하게 찾아내는 마스크 검사 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은
집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 장치에 있어서, 상기 마스크에 조사되는 광이 상기 마스크를 통과함에 따라 발생되는 마스크 광이미지가 입사되고, 또한 상기 마스크 광이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지가 입사되며, 상기 마스크 광이미지와 상기 기준 광이미지를 결합하여 동일한 경로로 출사하는 광이미지 결합부; 상기 광이미지 결합부로부터 출사되는 광이미지들이 입사되며, 상기 입사되는 광이미지들의 광도를 증대시키는 2차 비선형 광학 매체; 및 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 검사부를 구비하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치를 제공한다.
바람직하기는, 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 파장별로 분리하여 상기 검사부로 투사하는 광이미지 분리부를 더 구비한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 또,
집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 장치에 있어서, 상기 마스크에 조사되는 광이 상기 마스크로부터 반사되어 발생되는 마스크 광이미지, 및 상기 마스크 광이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지가 입사되며, 상기 마스크 광이미지와 상기 기준 광이미지를 결합하여 동일한 경로로 출사하는 광이미지 결합부; 상기 광이미지 결합부로부터 출사되는 광이미지들이 입사되며, 상기 입사되는 광이미지들의 광도를 증대시키는 2차 비선형 광학 매체; 및 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 검사부를 구비하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치를 제공한다.
바람직하기는, 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 파장별로 분리하여 상기 검사부로 투사하는 광이미지 분리부를 더 구비한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 또한,
집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 방법에 있어서, (a) 상기 마스크에 광이 입사되는 단계; (b) 상기 마 스크를 통과하여 나오는 마스크 광이미지, 및 상기 마스크 광 이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지를 결합하는 단계; (c) 상기 결합된 광이미지들을 2차 비선형 광학 매체를 통과시켜서 상기 결합된 광이미지들의 광도를 증대시키는 단계; (d) 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 파장별로 분리하는 단계; 및 (e) 상기 분리된 광이미지들을 검사하는 단계를 포함하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 방법을 제공한다. .
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 4는 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크와 상기 마스크의 반도체 패턴을 검사하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 검사 장치(901)의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 마스크 검사 장치(401)는 광이미지 결합부(411), 2차 비선형 광학 매체(421), 광이미지 분리부(431), 및 검사부(441)를 구비한다.
마스크(405)는 집적회로 장치(미도시)를 제조하기 위하여 사용되는 것으로서, 웨이퍼(미도시)에 반도체 소자들을 형성하기 위한 반도체 패턴이 형성된다. 마스크(405)에 형성된 반도체 패턴은 매우 미세하게 구성되어 있기 때문에 육안으로는 구분이 불가능하다. 마스크(405)의 반도체 패턴은 투명한 부분과 불투명한 부분들로 구성된다. 따라서, 마스크(405)에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하기 위하여 마스크(405)에 광, 예컨대 레이저를 조사하면, 마스크(405)로부터 마스크(405) 광이미지(도 5a의 P11 또는 도 7a의 711)가 출사된다. 즉, 마스크(405)에 형성된 반도체 패턴 중에서 투명한 부분을 통과하는 광은 강하게 나타나고, 불투명한 부분을 통과하는 광은 매우 약하게 나타난다. 따라서, 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)의 광도는 도 5a에 도시된 바와 같이, 주기적인 형태로 표시될 수가 있다.
광이미지 결합부(411)는 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)와 외부에서 입사되는 기준 광이미지(P21)를 결합하여 동일한 경로를 따라 2차 비선형 광학 매체(421)로 투사한다. 즉, 마스크 광이미지(P11)와 기준 광이미지(P21)는 광이미지 결합부(411)로 입사되는 경로는 다르지만, 광이미지 결합부(411)로부터 출사되어 2차 비선형 광학 매체(421)로 입사되는 경로는 동일하다. 이 때, 기준 광이미지(P21)의 파장은 2λ이고, 마스크 광이미지(P11)의 파장은 λ이므로, 기준 광이미지(P21)는 마스크 광이미지(P11)에 비해 2배의 파장을 갖는다.
2차 비선형 광학 매체(421)는 광이미지 결합부(411)로부터 입사되는 광이미지들(P11,P21)의 광도를 증대시켜서 출사한다. 즉, 2차 비선형 광학 매체(421)는 광이미지 결합부(411)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)와 기준 광이미지(P21) 중 어느 하나를 마스크 광이미지(P11)에 비해 크게 증대시켜서 출사한다. 2차 비선형 광학 매체(421)는 단결정인 크리스탈로 구성되며, 또한, LBO(Li2B4O7), BBO(Beta-Barium Borate), KDP(KH2PO4), KTP(KTiPO4), KNBO3, PPLN(Periodically Poled LiNbO3), RTA, ppktp, bibo, ppkn, pprta 중 하나로 구성되는 것이 바람직하 다.
광이미지 분리부(431)는 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지들(P11',P21')을 파장별로 분리하여 검사부(441)로 출사한다. 즉, λ의 파장을 갖는 광이미지(P11')는 제1 검사기(445)로 투사되고, 2λ의 파장을 갖는 광이미지(P21')는 제2 검사기(446)로 투사된다.
검사부(441)는 제1 검사기(445)와 제2 검사기(446)를 구비한다.
제1 검사기(445)는 파장(λ)을 갖는 광이미지(P11')의 광도를 분석한다. 즉, 제1 검사기(445)는 입사되는 광이미지(P11')의 파형에 왜곡이 있는지를 검사하고, 이 때, 왜곡이 있으면 마스크(405)의 반도체 패턴에 결함이 있는 것으로 판정하고, 왜곡이 없으면 마스크(405)의 반도체 패턴에 결함이 없는 것으로 판정한다.
제2 검사기(446)는 파장(2λ)을 갖는 광이미지(P21')의 광도를 분석한다. 즉, 제2 검사기(446)는 입사되는 광이미지(P21')의 파형에 왜곡이 있는지를 검사하며, 이 때, 왜곡이 있으면 마스크(405)의 반도체 패턴에 결함이 있는 것으로 판정하고, 왜곡이 없으면 마스크(405)의 반도체 패턴에 결함이 없는 것으로 판정한다.
제1 검사기(445)와 제2 검사기(446)는 각각 입사되는 광이미지를 수광하는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라 또는 TDI(Time Delay and Integration) 센서와, 광이미지를 디스플레이하는 모니터, 및 광이미지를 분석하는 콘트롤러(Controller)를 구비한다.
2차 비선형 광학 매체(421)는 입사되는 마스크 광이미지(P11)와 기준 광이미지(P21) 중 마스크 광이미지(P11)의 광도만을 증대시킬 수도 있고, 기준 광이미 지(P21)의 광도만을 증대시킬 수도 있다. 따라서, 제1 검사기(445)와 제2 검사기(446)는 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지들 중 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)보다 증대된 광이미지를 선택하여 검사함으로써, 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함 유무를 정확하게 판정할 수가 있다. 즉, 파장(λ)을 갖는 광이미지(P11')의 광도가 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)보다 증대된 경우에는 제1 검사기(445)에서 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하고, 파장(2λ)을 갖는 광이미지(P21')의 광도가 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)보다 증대된 경우에는 제2 검사기(446)에서 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함 유무를 판정한다.
이와 같이, 2차 비선형 광학 매체(421)를 구비하고, 마스크 광이미지(P11)와 기준 광이미지(P21)를 결합하여 2차 비선형 광학 매체(421)를 통과시켜서 광이미지들(P11,P21)의 광도를 증대시킴으로써, 마스크(405)의 반도체 패턴이 미세하더라도 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함을 명확하게 판정할 수가 있다.
또한, 복수개의 검사기들(445,446)을 구비하고, 복수개의 검사기들(445,446)에 입사되는 광이미지들(P11',P21') 중 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)보다 크게 증대된 광이미지가 입사되는 검사기에서 광이미지를 검사함으로써, 마스크(405)에 형성된 반도체 패턴의 결함을 보다 명확하게 판정할 수가 있다.
도 5a는 도 4의 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)의 광도를 나타내는 파형도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)는 주기적인 형태를 갖는 파형으로 표시될 수가 있다.
도 5b는 외부에서 도 4의 광이미지 결합부(411)로 입사되는 기준 광이미지(P21)의 광도를 나타내는 파형도이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 외부에서 광이미지 결합부(도 4의 411)로 입사되는 기준 광이미지(P21)의 광도는 DC(Direct Current) 레벨을 갖는다.
도 5c는 도 5a에 도시된 마스크 광이미지(P11)와 도 5b에 도시된 기준 광이미지(P21)가 결합된 상태를 보여준다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 광이미지 결합부(도 4의 411)로부터 출사되는 광이미지들(P11,P21)은 마스크 광이미지(P11)와 기준 광이미지(P21)를 포함한 상태에서 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로 투사된다.
도 6a는 도 4에 도시된 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도의 일 예이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로부터 출사되는 광이미지들(P11',P21') 중 하나는 그 광도가 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 광이미지(도 5a의 P11)보다 증대된다. 예컨대, 파장(λ)을 갖는 광이미지(P11')의 광도의 폭은 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(도 5a의 P11)보다 크게 증대되고, 파장(2λ)을 갖는 광이미지(P21')의 광도의 폭은 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(도 5a의 P11)보다 작다.
도 6b는 도 4에 도시된 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지의 광도를 나타내는 파형도의 다른 예이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로부터 출사되는 광이미지들(P11',P21') 중 하나는 그 광 도가 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 광이미지(도 5a의 P11)보다 증대된다. 예컨대, 파장(λ)을 갖는 광이미지(P11')의 광도의 폭은 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(도 5a의 P11)보다 작으며, 파장(2λ)을 갖는 광이미지(P21')의 광도의 폭은 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(도 5a의 P11)보다 크게 증대된다.
도 7a는 도 4에 도시된 마스크(405)의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 상기 마스크(405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)의 광도를 나타내는 파형도의 일 예이다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 마스크(도 4의 405)의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 마스크(도 4의 405)로부터 출사되는 마스크 광이미지(P11)의 광도를 나타내는 파형의 일부(711)가 왜곡될 수가 있다.
도 7b는 도 7a에 도시된 광이미지가 도 4의 2차 비선형 광학 매체(421)를 통과할 때의 광이미지의 광도를 나타내는 파형도이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 마스크(도 4의 405)의 반도체 패턴에 결함이 있는 경우에, 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로부터 출사되는 광이미지들(도 4의 P11',P21') 중 하나에는 왜곡된 부분이 크게 증대되어 나타난다. 따라서, 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지들(도 4의 P11',P21') 중 왜곡된 부분(721)이 증대된 광이미지(P11')를 검사함으로써 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함을 명확하게 찾아낼 수가 있다.
도 8은 도 4의 2차 비선형 광학 매체(421)로 입사되는 마스크 광이미지(P11)와 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지의 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로 부터 출사되는 광이미지들(P11',P21') 중 하나(P11')의 광도의 폭이 마스크 광이미지(P11)의 광도의 폭에 비해 20% 정도 증대된다는 것을 알 수 있다.
이 때, 광이미지들(P11,P11',P21')의 콘트라스트(contrast)(C)는 다음 수학식 1로부터 도출될 수 있다.
Figure 112006032111884-pat00001
C =
여기서, Imax는 광이미지들(P11,P11',P21')의 최대 광도이며, Imin은 광이미지들(P11,P11',P21')의 최소 광도이다.
도 8을 참조하면, 마스크 광이미지(P11)의 Imax는 1.0이고, Imin은 0.35이다. 따라서, 마스크 광이미지(P11)의 콘트라스트는 약 0.48이다.
또한, 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로부터 출사되는 광이미지(P11')의 Imax는 1.0이고, Imin은 0.18이다. 따라서, 광이미지(P11')의 콘트라스트는 0.69이다.
이와 같이, 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로부터 출사되는 광이미지(P11')의 콘트라스트는 2차 비선형 광학 매체(도 4의 421)로 입사되는 마스크 광이미지(P11)의 콘트라스트보다 20% 이상 증대된다.
도 9는 집적회로 장치 제조용 반도체 패턴이 형성된 마스크와 상기 마스크를 검사하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 검사 장치(901)의 구성도이다. 도 9를 참조하면, 마스크 검사 장치(901)는 광이미지 결합부(911), 2차 비선 형 광학 매체(921), 광이미지 분리부(931), 및 검사부(941)를 구비한다.
도 9에 도시된 마스크(905), 2차 비선형 광학 매체(921), 광이미지 분리부(931), 및 검사부(941)는 도 4에 도시된 마스크(405), 2차 비선형 광학 매체(421), 광이미지 분리부(431), 및 검사부(441)와 동일함으로 중복 설명을 생략한다.
광이미지 결합부(911)에는 마스크(905)에 조사되는 광(PP)이 마스크(905)로부터 반사되어 발생되는 마스크 광이미지(P11), 및 외부에서 입사되는 기준 광이미지(P21)가 입사된다. 광이미지 결합부(911)는 입사되는 마스크 광이미지(P11)와 기준 광이미지(P21)를 결합하여 2차 비선형 광학 매체(921)로 투사한다. 광이미지 결합부(911)는 적어도 하나의 반사경(913,914)과 미러(915)를 구비한다. 적어도 하나의 반사경(913,914)은 마스크(905)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11)를 반사시켜서 미러(915)로 투사한다. 미러(915)는 입사되는 마스크 광이미지(P11)를 투과시키고, 외부에서 입사되는 기준 광이미지(P21)를 반사시켜서 2차 비선형 광학 매체(921)로 투사한다.
이와 같이, 2차 비선형 광학 매체(921)를 구비하고, 마스크(905)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11)와 외부에서 입사되는 기준 광이미지(P21)를 결합하여 2차 비선형 광학 매체(921)를 통과시켜서 광이미지들(P11,P21)의 광도를 증대시킴으로써, 마스크(905)의 반도체 패턴이 미세하더라도 마스크(905)의 반도체 패턴의 결함을 명확하게 판정할 수가 있다.
또한, 복수개의 검사기들(945,946)을 구비하고, 복수개의 검사기들(945,946) 에 입사되는 광이미지들(P11',P21') 중 마스크(905)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11)보다 크게 증대된 광이미지가 입사되는 검사기에서 광이미지를 검사함으로써, 마스크(905)의 반도체 패턴의 결함을 보다 명확하게 판정할 수가 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 검사 방법의 흐름도이다. 도 4에 도시된 구조를 참조하여 도 10에 도시된 마스크 검사 방법을 설명하기로 한다. 도 10을 참조하면, 마스크 검사 방법은 제1 내지 제6 단계(1011∼1061)를 포함한다.
제1 단계(1011)로써, 마스크(405)에 광이 입사된다.
제2 단계(1021)로써, 마스크(405)를 통과하여 나오는 또는 마스크(405)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11), 및 마스크 광이미지(P11)의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지(P21)를 결합한다. 즉, 마스크 광이미지(P11)는 λ의 파장을 가지며, 기준 광이미지(P21)는 2λ의 파장을 갖는다.
제3 단계(1031)로써, 상기 결합된 광이미지들(P11,P21)을 2차 비선형 광학 매체(421)를 통과시킨다. 상기 결합된 광이미지들(P11,P21) 중 하나는 2차 비선형 광학 매체(421)를 통과하면서 그 광도가 증대된다.
제4 단계(1041)로써, 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지들(P11',P21')을 파장별로 분리한다. 즉, λ의 파장을 갖는 광이미지(P11')와 2λ의 파장을 갖는 광이미지(P21')로 분리한다.
제5 단계(1051)로써, 상기 분리된 광이미지들(P11',P21') 중 마스크 광이미지(P11)보다 증대된 광이미지를 선택한다.
제6 단계(1061)로써, 상기 선택된 광이미지를 검사하여 마스크(405)에 형성 된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정한다.
이와 같이, 마스크*(405)로부터 출사되거나 반사되는 마스크 광이미지(P11)와 외부에서 입사되는 기준 광이미지(P21)를 결합하여 2차 비선형 광학 매체(421)를 통과시켜서 광이미지들(P11,P21)의 광도를 증대시킴으로써, 마스크(405)에 형성된 반도체 패턴에 결함이 있을 경우에 상기 결함도 같이 증대된다. 따라서, 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함을 명확하게 판정할 수가 있다.
또한, 2차 비선형 광학 매체(421)로부터 출사되는 광이미지들(P11',P21') 중 마스크(405)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11)보다 크게 증대된 광이미지를 선택하여 검사함으로써, 마스크(405)의 반도체 패턴의 결함을 보다 명확하게 판정할 수가 있다.
도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었으며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 2차 비선형 광학 매체(421,921)를 구비하고, 마스크(405,905)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11)와 외부에서 입사되는 기준 광이미지(P21)를 결합하여 2차 비선형 광학 매체(421,921)를 통과시켜서 광이미지들(P11,P21)의 광도를 증대시킴으로써, 마스크(405,905)의 반도체 패턴에 구비되는 결함도 같이 증대된다. 따라서, 마스크(405,905)의 반도체 패턴이 미세하더라도 마스크(405,905)의 반도체 패턴의 결함을 명확하게 판정할 수가 있다.
또한, 복수개의 검사기들(445,446,945,946)을 구비하고, 2차 비선형 광학 매체(421,921)로부터 출사되는 복수개의 광이미지들(P11',P21')을 복수개의 검사기들(445,446,945,946)에 전송하며, 복수개의 검사기들(445,446,945,946) 중 마스크(405,905)로부터 반사되는 마스크 광이미지(P11)보다 크게 증대된 광이미지가 입사된 검사기에서 광이미지를 검사함으로써, 마스크(405,905)의 반도체 패턴의 결함을 보다 명확하게 판정할 수가 있다.

Claims (16)

  1. 집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 장치에 있어서,
    상기 마스크에 조사되는 광이 상기 마스크를 통과함에 따라 발생되는 마스크 광이미지가 입사되고, 또한 상기 마스크 광이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지가 입사되며, 상기 마스크 광이미지와 상기 기준 광이미지를 결합하여 동일한 경로로 출사하는 광이미지 결합부;
    상기 광이미지 결합부로부터 출사되는 광이미지들이 입사되며, 상기 입사되는 광이미지들의 광도를 증대시키는 2차 비선형 광학 매체; 및
    상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 검사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스크에 조사되는 광은 레이저인 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기준 광이미지의 광도는 DC 레벨인 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광이미지 결합부는
    상기 마스크 광이미지와 상기 기준 광이미지가 입사되며, 상기 마스크 광이미지는 투과시키고 상기 기준 광이미지는 반사시키는 미러인 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 2차 비선형 광학 매체는 LBO, BBO, KDP, KTP, KNBO3, PPLN 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 파장별로 분리하여 상기 검사부로 투사하는 광이미지 분리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 검사부는
    상기 광이미지 분리부로부터 출사되는 복수개의 광이미지들이 입사되며, 상기 수신된 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 복수개의 검사기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  8. 집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 장치에 있어서,
    상기 마스크에 조사되는 광이 상기 마스크로부터 반사되어 발생되는 마스크 광이미지, 및 상기 마스크 광이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지가 입사되며, 상기 마스크 광이미지와 상기 기준 광이미지를 결합하여 동일한 경로로 출사하는 광이미지 결합부;
    상기 광이미지 결합부로부터 출사되는 광이미지들이 입사되며, 상기 입사되는 광이미지들의 광도를 증대시키는 2차 비선형 광학 매체; 및
    상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 검사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 마스크에 조사되는 광은 레이저인 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기준 광이미지의 광도는 DC 레벨인 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 광이미지 결합부는
    상기 마스크 광이미지를 반사시켜서 상기 2차 비선형 광학 매체로 투사하는 적어도 하나의 반사경; 및
    상기 기준 광이미지를 반사시켜서 상기 2차 비선형 광학 매체로 투사하는 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  12. 제8항에 있어서, 상기 2차 비선형 광학 매체는 LBO, BBO, KDP, KTP, KNBO3, PPLN 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  13. 제8항에 있어서, 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 파장별로 분리하여 상기 검사부로 투사하는 광이미지 분리부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  14. 제8항 또는 제13항에 있어서, 상기 검사부는
    상기 광이미지 분리부로부터 출사되는 복수개의 광이미지들이 입사되며, 상기 입사되는 광이미지들을 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 복수개의 검사기들을 구비하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 장치.
  15. 집적회로 장치 제조용 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 검사하는 마스크 검사 방법에 있어서,
    (a) 상기 마스크에 광이 입사되는 단계;
    (b) 상기 마스크를 통과하여 나오는 마스크 광이미지, 및 상기 마스크 광 이미지의 파장의 2배의 파장을 갖는 기준 광이미지를 결합하는 단계;
    (c) 상기 결합된 광이미지들을 2차 비선형 광학 매체를 통과시켜서 상기 결합된 광이미지들의 광도를 증대시키는 단계;
    (d) 상기 2차 비선형 광학 매체로부터 출사되는 광이미지들을 파장별로 분리하는 단계; 및
    (e) 상기 분리된 광이미지들을 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 (e) 단계는
    (e-1) 상기 분리된 광이미지들 중 상기 마스크 광이미지보다 증대된 광이미지를 선택하는 단계; 및
    (e-2) 상기 선택된 광이미지를 검사하여 상기 마스크에 형성된 반도체 패턴의 결함 유무를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적회로 장치 제조용 마스크 검사 방법.
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