KR100814410B1

KR100814410B1 - 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출방법

Info

Publication number: KR100814410B1
Application number: KR1020070004688A
Authority: KR
Inventors: 강문식; 김종안; 이명섭; 양유신; 김지혜
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-03-18
Also published as: US8055057B2; US20080172196A1

Abstract

반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법으로, 먼저 반도체 소자가 형성된 기판에서, 제1 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제1 검사 영역과, 제2 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제2 검사 영역을 각각 설정한다. 상기 제1 검사 영역 내에서, 상기 제1 방향으로 반복되는 제1 기본 검사 크기를 지정한다. 상기 제2 검사 영역 내에서, 상기 제2 방향으로 반복되는 제2 기본 검사 크기를 지정한다. 이미지를 수득하기 위한 부재를 이용하여 상기 기판을 제1 방향으로 이동시키면서 상기 제1 및 제2 검사 영역의 반도체 소자 상부의 이미지를 획득한다. 상기 제1 검사 영역의 이미지로부터 상기 제1 검사 영역의 결함을 검출한다. 다음에, 상기 제2 검사 영역의 이미지로부터 상기 제2 검사 영역의 결함을 검출한다. 상기 방법에 의하면 단시간 내에 정확하게 기판의 결함을 검출할 수 있다.

Description

반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출방법{METHOD FOR DEFECT INSPECTION OF SUBSTRATE HAVING SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 본 발명의 기판 검사 방법을 수행하기에 적합한 결함 검사 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 검사 방법을 나타내는 공정 흐름도를 나타낸다.

도 3은 디램 장치의 셀 영역의 일부를 나타내는 평면도이다.

도 4는 셀 영역의 가장자리 부위를 확대 도시한 평면도이다.

도 5는 본 실시예의 디램 장치에서 설정된 제1 및 제2 검사 영역을 나타낸다.

본 발명은 반도체 소자가 형성된 기판의 검사 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 소자가 형성된 기판을 간단한 공정을 통해 빠른 시간 내에 검사하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정에서 공정이 복잡해지고, 패턴의 선폭이 매우 미세 해짐에 따라, 패턴과 패턴 간의 브릿지, 패턴의 끊김, 패턴 내의 보이드 발생 등과 같은 결함이 매우 증가되고 있다.

이에 따라, 상기 반도체 소자를 제조하는 단위 공정들을 수행한 이 후에는 상기 공정을 수행하는 중에 발생된 결함을 검사하는 공정이 수행되어야 한다. 이 때, 상기 검사 공정이 정확하게 이루어져야만 결함이 존재하지 않는 상태에서 후속 공정이 진행될 수 있어 수율의 저하를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 미세한 결함을 정확하게 검사할 수 있는 고성능을 갖는 기판 검사 장치가 요구되고 있다.

일반적으로, 반도체 소자의 결함을 검사하기 위한 비교 알고리즘은 랜덤 모드(Random Mode)와 어레이 모드(Array Mode)로 분류된다.

상기 랜덤 모드는 검사를 수행하기 위한 다이(Die)와 그와 인접한 다이를 서로 비교하는 다이 투 다이(Die to Die) 방식이다. 즉, 결함을 검사하기 위한 다이에 위치하는 제1 영역과, 그와 인접하는 다이에서 상기 제1 영역과 동일한 영역을 서로 비교하여, 서로 다른 픽셀을 찾아내고 이를 결함으로 분류하는 방식이다. 상기 랜덤 모드의 경우, 서로 인접하는 다이들에서 동일한 영역을 서로 비교하기 때문에 반도체 소자에서 반복적으로 패턴이 형성되어 있는 영역 뿐 아니라 반복되지 않고 비규칙적으로 패턴이 형성되어 있는 영역까지 결함을 검사할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 상기 랜덤 모드로 결함을 검출하면, 다이와 다이들 간에 색깔의 차이(Color Variation)나 포커스(focus)의 차이에 의해 노이즈가 발생되기 쉽기 때문에 결함 검출력이 다소 떨어지는 문제가 있다.

한편, 상기 어레이 모드는 동일한 다이 내에서 반복되는 패턴 부위를 일정 간격으로 이미지를 비교하여 다른 픽셀을 찾아내고 이를 결함으로 분류하는 방식이다. 상기 어레이 모드의 경우 동일한 다이 내에서 서로 인접하는 영역들 간을 비교하기 때문에 반도체 소자에서 반복적으로 패턴이 형성되어 있는 부위에만 검사가 가능하다. 그러나, 상기 어레이 모드는 동일 다이 내에서 서로 인접하는 영역들에 대해 비교가 이루어지기 때문에 색깔의 차이(Color Variation)나 포커스(focus)의 차이가 거의 나지 않아서 상기 랜덤 모드에 비해 더욱 정확하게 결함을 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 어레이 모드는 상기 랜덤 모드에 비해 신호(signal)와 노이즈 (noise)의 비율(SNR)이 약 1.5배 정도 높다. 이와 같이, 상기 어레이 모드로 검사하는 경우 신호와 노이즈의 비율이 커서 미세한 결함도 정확하게 검사할 수 있다. 상기와 같은 검출력의 차이가 있으므로, 고집적도를 갖는 반도체 소자가 형성되어 있는 기판은 상기 어레이 모드를 이용하여 주로 결함 검사가 이루어진다.

그런데, 반도체 소자 내에는 X축 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 영역 및 Y축 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 영역이 각각 존재한다. 이와 같이, 반복되는 패턴의 방향이 서로 다른 영역들에 대해서 각각 검사가 이루어져야 한다.

즉, 최초에 기판을 광학부에 대해 X축의 방향으로 스캔하면서 이미지를 수득하고, 상기 X축 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 영역에 대해서 반복되는 패턴 부위를 일정 간격으로 이미지를 비교함으로써 결함을 검출한다. 이 후에는, 상기 기판을 90도로 수평 회전시킨 후 광학부에 대해 X축의 방향으로 스캔하면서 이미지를 수득하고, 상기 Y축 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 영역 에 대해서 반복되는 패턴 부위를 일정 간격으로 이미지를 비교함으로써 결함을 검출한다. 이는, 기판의 스캔 방향으로만 이미지를 취득할 수 있도록 TDI(Time Delay Integration) 센서 칩의 배열이 고정되어 있기 때문에 스캔 방향으로 반복되는 패턴에 대해서만 어레이 검사가 가능하기 때문이다. 이와 같이, 동일한 기판에 대해 X축 방향 및 Y축 방향으로 각각 스캔하면서 검사가 이루어져야 하기 때문에 검사 시간이 매우 길어지는 문제가 있다.

또한, 상기 반복 패턴이 형성되어 있는 영역의 가장자리 부위는 이웃하는 영역과 다소 다른 형상을 갖기 때문에 스캔 방향으로 일정 크기만큼 비교하는 어레이 모드에 의해서 검사할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 검사 시간이 단축되고 정확한 검사가 이루어질 수 있는 기판 검사 방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 기판 검사 방법으로, 먼저 반도체 소자가 형성된 기판에서, 제1 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제1 검사 영역과, 제2 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제2 검사 영역을 각각 설정한다. 상기 제1 검사 영역 내에서, 검사 시에 비교 단위가 되고 상기 제1 방향으로 반복되는 제1 기본 검사 크기를 지정한다. 상기 제2 검사 영역 내에서, 검사 시에 비교 단위가 되고 상기 제2 방향으로 반복되는 제2 기본 검사 크기를 지정한다. 이미지를 수득하기 위한 부재와 상기 기판의 상부면이 서로 마주하도록 하면서 상기 기판을 제1 방향으로 이동시켜 상기 제1 및 제2 검사 영역의 반도체 소자 상부의 이미지를 획득한다. 상기 제1 검사 영역의 이미지로부터 상기 제1 기본 검사 크기만큼의 이미지들을 서로 비교하여 상기 제1 검사 영역의 결함을 검출한다. 다음에, 상기 제2 검사 영역의 이미지로부터 상기 제2 기본 검사 크기만큼의 이미지들을 서로 비교하여 상기 제2 검사 영역의 결함을 검출한다.

상기 제1 검사 영역의 결함을 검출하는 방법으로, 먼저 결함 검출을 위한 위치에 해당하는 상기 제1 기본 검사 크기만큼의 제1 이미지와, 상기 제1 이미지와 상기 제1 방향으로 이웃하는 상기 제1 기본 검사 크기만큼의 제2 및 제3 이미지를 각각 수득한다. 상기 제1 이미지와 상기 제2 및 제3 이미지에 대하여 픽셀 단위로 그레이 레벨의 크기를 비교한다. 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제3 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산한다. 다음에, 상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정한다.

상기 제1 검사 영역은 상기 반도체 소자에서 일부 셀 영역 및 센스 엠프 영역을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 셀 영역의 중심 부위는 제1 검사 영역으로 설정하고, 상기 셀 영역의 블록 가장자리 영역은 제2 검사 영역으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 제2 검사 영역의 결함을 검출하는 방법으로, 결함 검출을 위한 위치에 해당하는 상기 제2 기본 검사 크기만큼의 제4 이미지와, 상기 제4 이미지와 상기 제2 방향으로 이웃하는 상기 제2 기본 검사 크기만큼의 제5 및 제6 이미지를 각각 수득한다. 상기 제4 이미지와 상기 제5 및 제6 이미지에 대하여 픽셀 단위로 그레이 레벨의 크기를 비교한다. 상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제5 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제6 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산한다. 다음에, 상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정한다.

상기 제2 검사 영역은 상기 반도체 소자의 스프릿 드라이브 워드 라인 영역을 포함한다.

상기 반도체 소자가 형성된 기판에서, 불규칙적으로 배치되는 패턴들이 형성된 영역은 비검사 영역으로 설정할 수 있다.

상기 제1 및 제2 검사 영역의 반도체 소자 상부의 이미지를 획득하는 방법으로, 먼저 상기 기판의 가장자리 부위와 상기 이미지 정보를 수득하기 위한 부재가 서로 대향할 때까지 상기 기판을 상기 제1 방향으로 이동시켜 기판 상부면의 설정된 폭 만큼의 제1 라인을 따라 이미지를 수득한다. 다음에, 상기 이미지가 수득된 기판 부위의 다음 라인인 제2 라인의 기판 가장자리와 상기 이미지 정보를 수득하기 위한 부재가 서로 대향할 때까지 상기 기판을 제1 방향으로 이동시켜 상기 제2 라인을 따라 이미지를 수득한다. 상기 과정을 반복하여 수행함으로써 반도체 소자 상부 전체의 이미지를 수득할 수 있다.

상기 제1 검사 영역은 기판을 제1 방향으로 이동시키면서 이미지를 획득한 이 후에 상기 획득된 이미지를 이용하여 즉시 결함 검사가 이루어질 수 있다.

상기 제2 검사 영역은 적어도 상기 제2 검사 영역의 제2 기본 검사 크기만큼의 이미지가 수득된 이 후에 결함 검사가 이루어질 수 있다.

상기 제1 검사 영역에서 검출된 결함 및 제2 검사 영역에서 검출된 결함을 취합하여 기판의 각 영역에서의 결함 위치를 표시할 수 있다.

상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직한 방향이다.

상기 방법에 의하면, 동일한 기판에 대하여 제1 방향으로만 스캔하면서 검사를 수행할 수 있다. 또한, 셀 블록의 가장자리 부위에 대해서도 어레이 모드에 의해서 검사할 수 있다. 따라서, 단시간 내에 정확하게 기판에 발생된 결함을 검사할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 1을 참조하면, 결함 검사 장치(100)는 반도체 소자를 구성하기 위한 패턴이 형성되어 있는 기판(W)이 놓여지는 스테이지(102)를 포함한다. 상기 스테이지(102)에는 상기 스테이지(102)를 이동시키기 위한 구동부(도시안됨)가 연결되어 있다. 상기 구동부에 의해 상기 스테이지(102)는 전후, 좌우 및 회전할 수 있다.

상기 스테이지(102) 상에 놓여지는 기판(W)의 상부를 촬상하여 다계조의 이미지를 취득하기 위한 촬상부(110)가 구비된다. 또한, 상기 기판(W)으로부터 수득 한 이미지를 통해 결함을 검출하는 결함 검출부(112)가 구비된다.

상기 촬상부(110)는 조명광을 발사하는 조명부(104), 기판(W)으로 조명광을 안내함과 동시에 기판(W)으로부터 광이 입사되는 광학계(106)와, 상기 광학계(106)에 의해 결상된 기판의 이미지를 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서(108)를 갖는다. 상기 이미지 센서(108)로부터 상기 기판(W)의 상부 패턴에 대한 이미지 데이터가 출력된다. 상기 이미지 센서(108)에는 TDI(Time Delay Integration) 센서 칩이 고정되어 있다. 그러므로, 상기 센서 칩이 배열되어 있는 방향으로 기판(W)을 이동시킴으로써, 상기 이미지 센서(108)를 통해 상기 기판(W)에 형성되어 있는 반도체 소자들의 상부 패턴 이미지를 수득할 수 있다.

상기 결함 검출부(112)는 검사 대상이 되는 반도체 소자에서 검사 영역들을 설정하여 기억하는 검사 영역 메모리와, 상기 각 검사 영역들에 대하여 각각 검사 시의 비교 단위가 되는 기본 검사 크기를 기억하는 기본 검사 크기 메모리와, 상기 검사 영역들로부터 수득한 이미지를 기억하는 이미지 데이터 메모리와, 상기 이미지들을 비교하여 결함을 검사하는 검사부 및 각종 연산처리를 행하는 CPU나 각종 정보를 기억하는 메모리 등을 포함하는 컴퓨터로 이루어질 수 있다.

상기 검사 영역 메모리에는 반복되는 패턴들의 방향에 따라 다수의 검사 영역을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 부위를 제1 검사 영역들로 설정하고, 제2 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 부위를 제2 검사 영역들로 각각 설정할 수 있다.

상기 검사 크기 메모리에는 상기 각 검사 영역들에 대해서 서로 반복되는 부 위의 크기를 각각 저장할 수 있다. 결함을 검출할 시에, 선택된 메모리에서 상기 기본 검사 크기만큼을 서로 비교하여 서로 다른 픽셀 부위를 찾아내므로, 상기 기본 검사 크기가 클수록 비교 대상이 감소되어 빠르게 검사가 수행될 수 있다.

상기 이미지 데이터 메모리에는 상기 검사 영역들로부터 수득한 이미지를 기억한다. 이 때, 서로 다른 검사 영역에서 수득한 이미지들은 서로 다른 저장 영역에 저장될 수 있다.

상기 검사부는 각 영역별로 기본 검사 크기만큼의 제1 이미지와, 상기 제1 이미지와 이웃하는 상기 기본 검사 크기만큼의 제2 및 제3 이미지를 서로 비교한다. 그리고, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제3 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산하고, 상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정한다.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 기판 검사 방법을 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기판 검사 방법을 나타내는 공정 흐름도를 나타낸다. 이하에서는, 도 1 및 도 2를 참조로 하여 디램 장치가 형성되어 있는 기판의 검사 방법을 설명한다.

먼저, 디램 장치를 이루는 패턴들이 형성되어 있는 기판(W)을 스테이지(102) 상에 로딩한다.(S10) 상기 스테이지(102) 상에는 상기 기판(W) 표면의 이미지를 수득하기 위한 촬상부(110)가 배치되어 있다.

상기 기판에 형성되어 있는 디램 장치를 살펴보면, 단위 셀들을 포함하고 있는 셀 영역과 상기 셀 영역의 외주면을 따라 주변 회로들이 형성되어 있는 주변 회로 영역이 구비된다. 각 셀 영역들 사이의 경계 부위인 코어 영역에는 컬럼 데코더 및 로우 데코더가 구비될 수 있다.

도 3은 디램 장치의 셀 영역의 일부를 나타내는 평면도이다. 도 4는 상기 셀 영역의 가장자리 부위를 확대 도시한 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 셀 영역(200) 내에는 단위 셀들이 블록 단위로 배치되어 있다. 상기 각 셀 블록(202)의 가장자리와 인접하는 부위에는 스프릿 워드 라인 드라이브 영역(204), 센스 엠프 영역(206) 및 연결 영역(208)이 구비된다. 구체적으로, 상기 셀 블록(202)으로부터 X축 방향으로 인접하는 부위에는 스프릿 워드 라인 드라이브 영역(204)이 구비되고, 상기 셀 블록(202)으로부터 Y축 방향으로 인접하는 부위에는 센스 엠프 영역(206)이 구비된다. 또한, 상기 센스 엠프 영역(206)과 워드 라인 드라이브 영역(204)이 교차하는 지점에는 연결 영역(208)이 구비된다.

다음에, 상기 기판(W)에 형성되어 있는 디램 장치에서 제1 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제1 검사 영역(300)과, 제2 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제2 검사 영역(302)을 각각 설정한다.(S12) 여기서, 상기 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직하는 방향이다. 본 실시예에서, 상기 제1 방향은 X축 방향이고, 상기 제2 방향은 Y축 방향이다.

도 5는 본 실시예의 디램 장치에서 설정된 제1 및 제2 검사 영역을 나타낸 다.

도 5를 참조하면, 상기 제1 방향으로 서로 패턴들이 반복되는 제1 검사 영역(300)으로, 가장자리 부위를 제외한 셀 블록(202)과 센스 엠프 영역(206)을 설정할 수 있다. 또한, 상기 제2 방향으로 서로 패턴들이 반복되는 제2 검사 영역(302)으로, 셀 블록(202)의 가장자리 부위와 상기 스프릿 워드라인 드라이브 영역(204)을 설정할 수 있다. 이와 같이, 상기 기판에서 상기 제1 및 제2 검사 영역(300, 302)은 각각 서로 다른 크기를 갖는 다수의 영역들을 포함할 수 있다.

상기에서 설명한 것과 같이, 상기 셀 블록(202)을 포함하는 제1 검사 영역(300)을 설정할 때 상기 제1 검사 영역(300) 내에 상기 셀 블록(202)의 가장자리 부위가 포함되지 않도록 실제의 셀 블록 형성 영역보다 작은 영역으로 설정하여야 한다. 구체적으로, 상기 제1 검사 영역(300)의 가장자리 부위는 상기 셀 블록(202)의 가장자리로부터 0.3 내지 1㎛ 내측에 위치하는 것이 바람직하다. 이는, 상기 셀 블록(202)의 가장자리 부위와 이웃하는 부위에는 셀 블록(202)이 형성되어 있지 않으므로, 상기 셀 블록(202)의 가장자리 부위와 그와 이웃하는 부위는 반복된 패턴이 형성되어 있지 않다. 때문에, 상기 어레이 비교 방식에 의해서는 상기 셀 블록(202)의 가장자리 부위에서 정상적으로 결함을 검출할 수 없기 때문이다.

한편, 상기 셀 블록(202)의 가장자리 부위는 제2 방향으로 반복하여 패턴이 형성되어 있으므로 상기 제2 검사 영역(302)으로 설정함으로써 정상적으로 결함을 검출할 수 있다.

또한, 상기 기판(W)에 형성된 디램 장치에서 패턴들이 규칙적으로 반복하여 형성되어 있지 않은 부위는 비검사 영역(304)으로 설정한다. 상기 비검사 영역(304)에서는 후속 공정에서 결함을 검출하는 과정이 수행되지 않는다. 상기 비검사 영역(304)은 상기 주변 회로들 중에서 각 패턴들 간을 연결시키기 위한 연결 패턴들이 형성되어 있는 연결 영역(208, conjunction area)을 포함한다.

상기 제1 검사 영역(300) 내에서, 검사 시에 비교 단위가 되고 상기 제1 방향으로 반복되는 제1 기본 검사 크기(도 5의 320, basic inspection size)를 지정한다.(S14) 즉, 상기 제1 기본 검사 크기(320) 내에 포함되어 있는 패턴들은 상기 제1 방향으로 이웃하는 제1 기본 검사 크기(320) 내에 있는 패턴들과 동일한 형상을 갖는다.

그런데, 상기 제1 검사 영역(300)은 상기 디램 장치에서 다수의 서로 다른 영역들을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 영역에 위치하는 각각의 제1 검사 영역에 대해 상기 제1 기본 검사 크기는 다를 수 있다.

또한, 상기 제2 검사 영역(302) 내에서, 검사 시에 비교 단위가 되고 상기 제2 방향으로 반복되는 제2 기본 검사 크기(322)를 지정한다.(S16) 즉, 상기 제2 기본 검사 크기(322) 내에 포함되어 있는 패턴들은 상기 제2 방향으로 이웃하는 제2 기본 검사 크기(322) 내에 있는 패턴들과 동일한 형상을 갖는다.

그런데, 상기 제2 검사 영역(302)은 상기 디램 장치에서 다수의 서로 다른 영역들을 포함한다. 그러므로, 각각의 제2 검사 영역(302)에 대해 상기 제2 기본 검사 크기(322)는 다를 수 있다.

이 후, 이미지를 수득하기 위한 부재와 상기 기판(W)의 상부면이 서로 마주 하도록 하면서 상기 기판(W)을 제1 방향으로 이동시켜, 상기 제1 및 제2 검사 영역(300, 302)의 상부 패턴 이미지를 획득한다. (S18)

즉, 광학계(106)를 통해 상기 기판(W)의 상부면의 이미지를 결상시키고 상기 결상된 이미지를 이미지 센서를 통해 전기적 신호로 전환시켜 이미지 정보를 수득한다. 또한, 상기 기판(W)이 놓여져 있는 스테이지(102)를 상기 광학계(106)와 서로 대향시키면서 상기 제1 방향으로 이동시켜 연속적으로 상기 이미지 정보를 생성시킨다.

이 때, 상기 기판(W)의 가장자리 부위와 상기 광학계(106)가 서로 대향할 때까지 상기 스테이지를 상기 제1 방향으로 이동하면 상기 기판(W) 상부면의 설정된 폭 만큼 제1 라인을 따라 이미지가 수득된다. 다음에, 기판(W)에서 제1 라인의 다음 라인인 제2 라인의 이미지를 계속하여 수득하기 위하여, 상기 기판(W)의 가장자리 부위와 상기 광학계(106)가 서로 대향할 때까지 상기 스테이지(102)를 상기 제1 방향으로 이동하면서 이미지를 수득한다. 상기와 같이 라인이 교체될 경우 스캔 진행 방향은 이 전의 라인의 스캔 진행 방향과 반대가 된다. 구체적으로, 상기 제1 라인의 이미지를 수득할 때의 스캔 진행이 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 이루어진 경우에는, 상기 제2 라인의 이미지를 수득할 때는 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 이루어진다. 이와 같이, 상기 스테이지(102)를 제1 방향으로 이동시키면서 계속하여 이미지 정보를 수득함으로써 상기 기판(W) 상부면 전체에 대해 이미지 정보를 수득할 수 있다. 상기 이미지 정보들 중에서 상기 제1 검사 영역(300)의 이미지와 제2 검사 영역(302)의 이미지를 각각 구분하여 저장한다.

상기 제1 검사 영역(300)의 이미지로부터 상기 제1 기본 검사 크기(320)만큼의 이미지들을 서로 비교하여 상기 제1 검사 영역(300)의 결함을 검출한다.(S20)

상기 제1 검사 영역(300)에서 상기 결함을 검출하는 과정에 대해 보다 상세하게 설명하면, 먼저 결함 검출을 위한 위치에 해당하는 상기 제1 기본 검사 크기(320)만큼의 제1 이미지와, 상기 제1 이미지와 상기 제1 방향으로 이웃하는 상기 제1 기본 검사 크기(320)만큼의 제2 및 제3 이미지를 각각 수득한다. 이 때, 상기 제1 기본 검사 크기(320)에 해당하는 영역들은 모두 동일한 패턴들이 반복하여 형성되어 있으므로, 상기 제1 내지 제3 이미지 내에 결함이 존재하지 않는다면, 상기 제1 내지 제3 이미지는 동일한 형상을 갖게 된다. 이 후, 상기 제1 이미지와 상기 제2 및 제3 이미지에 대하여 픽셀 단위로 그레이 레벨의 크기를 비교한다. 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제3 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산한다. 상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정한다.

예를 들어, 상기 제1 이미지의 특정 위치에 결함이 존재하고 상기 제2 및 제3 이미지 내에 결함이 존재하지 않는 경우에는 상기 제1 이미지의 특정 위치로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값 뿐 아니라 상기 제1 이미지의 특정 위치로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제3 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값도 매우 커지게 된다. 그러므로, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이 값과, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값 모두가 기준 이상이 되는 경우에 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제1 검사 영역(300)에는 이 전의 공정에서 이미지를 획득할 때 상기 기판을 이동시키는 방향과 동일한 방향(즉, 제1 방향)으로 반복된 패턴들이 형성되어 있다. 그러므로, 상기 기판(W)을 이동시키면서 이미지를 획득한 이 후에, 바로 상기 획득된 이미지를 이용하여 제1 검사 영역(300)의 결함 검사가 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 제1 검사 영역(300)에 대해서는 기판(W)을 이동시키면서 실시간으로 결함이 검출된다.

다음에, 상기 제2 검사 영역(302)의 이미지로부터 상기 제2 기본 검사 크기(322)만큼의 이미지들을 서로 비교하여 상기 제2 검사 영역(302)의 결함을 검출한다.(S22)

상기 제2 검사 영역(302)에서 상기 결함을 검출하는 과정에 대해 보다 상세하게 설명하면, 먼저 결함 검출을 위한 위치에 해당하는 상기 제2 기본 검사 크기(322)만큼의 제4 이미지와, 상기 제4 이미지와 상기 제2 방향으로 이웃하는 상기 제2 기본 검사 크기(322)만큼의 제5 및 제6 이미지를 각각 수득한다. 이 때, 상기 제2 기본 검사 크기(322)에 해당하는 영역들은 모두 동일한 패턴들이 반복하여 형성되어 있으므로, 상기 제4 내지 제6 이미지 내에 결함이 존재하지 않는다면, 상기 제4 내지 제6 이미지는 동일한 형상을 갖게 된다. 이 후, 상기 제4 이미지와 상기 제5 및 제6 이미지에 대하여 픽셀 단위로 그레이 레벨의 크기를 비교한다. 상기 제 4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제5 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제6 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산한다. 상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정한다. 이 때, 상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제5 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제6 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값 모두가 기준 이상이 되는 경우에 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2 검사 영역(302)에는 이 전의 이미지를 획득하는 과정에서 상기 기판(W)을 이동시키는 방향과 수직한 방향으로 반복된 패턴이 형성되어 있다. 그러므로, 상기 기판(W)을 이동시키면서 이미지를 획득한 이 후에, 바로 상기 획득된 이미지에 대한 결함 검사가 이루어질 수 없다. 즉, 수 회에 걸쳐 라인을 교체하면서 상기 광학계에 의해 상기 기판(W)을 스캔함으로써 상기 제2 검사 영역(302)의 제2 기본 검사 크기(322)만큼의 이미지가 수득된 이 후에 결함 검사가 이루어질 수 있다.

또한, 상기 디램 장치의 불규칙적으로 패턴들이 배치되어 있는 비검사 영역(304)에서 수득된 이미지 정보는 별도로 저장하지 않거나, 결함 검사에 사용하지 않는다.

다음에, 상기 제1 검사 영역(300)에서 검출된 결함 및 제2 검사 영역(302)에서 검출된 결함을 취합하여 기판의 각 영역에서의 결함 위치를 표시한다.(S24)

상기에서 설명한 바에 의하면, 동일한 기판에 대하여 제1 방향으로만 스캔하면서 검사를 수행할 수 있다. 또한, 셀 블록의 가장자리 부위에 대해서도 어레이 모드에 의해서 검사할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 동일한 기판에 대하여 제1 방향으로만 스캔하면서 검사를 수행할 수 있어 종래에 비해 검사 시간이 매우 단축될 수 있다. 따라서, 반도체 소자를 제조하는데 소요되는 비용을 감소할 수 있다.

또한, 셀 블록의 가장자리 부위에 대해서도 어레이 모드에 의해서 검사할 수 있어서, 더욱 정확하게 기판에 발생된 결함을 검사할 수 있다. 그러므로, 결함이 존재하지 않는 경우에 한하여 후속 공정이 진행될 수 있어 반도체 소자의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

반도체 소자가 형성된 기판에서, 제1 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제1 검사 영역과, 제2 방향으로 반복되는 패턴들이 형성되어 있는 제2 검사 영역을 각각 설정하는 단계;

상기 제1 검사 영역 내에서, 검사 시에 비교 단위가 되고 상기 제1 방향으로 반복되는 제1 기본 검사 크기를 지정하는 단계;

상기 제2 검사 영역 내에서, 검사 시에 비교 단위가 되고 상기 제2 방향으로 반복되는 제2 기본 검사 크기를 지정하는 단계;

이미지를 수득하기 위한 부재와 상기 기판의 상부면이 서로 마주하도록 하면서 상기 기판을 제1 방향으로 이동시켜 상기 제1 및 제2 검사 영역의 반도체 소자 상부의 이미지를 획득하는 단계;

상기 제1 검사 영역의 이미지로부터 상기 제1 기본 검사 크기만큼의 이미지들을 서로 비교하여 상기 제1 검사 영역의 결함을 검출하는 단계; 및

상기 제2 검사 영역의 이미지로부터 상기 제2 기본 검사 크기만큼의 이미지들을 서로 비교하여 상기 제2 검사 영역의 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 검사 영역의 결함을 검출하는 단계는,

결함 검출을 위한 위치에 해당하는 상기 제1 기본 검사 크기만큼의 제1 이미 지와, 상기 제1 이미지와 상기 제1 방향으로 이웃하는 상기 제1 기본 검사 크기만큼의 제2 및 제3 이미지를 각각 수득하는 단계;

상기 제1 이미지와 상기 제2 및 제3 이미지에 대하여 픽셀 단위로 그레이 레벨의 크기를 비교하는 단계;

상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제2 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제1 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제3 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산하는 단계; 및

상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 검사 영역은 상기 반도체 소자에서 일부 셀 영역 및 센스 엠프 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제3항에 있어서, 상기 셀 영역의 중심 부위는 제1 검사 영역으로 설정하고, 상기 셀 영역의 블록 가장자리 영역은 제2 검사 영역으로 설정하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 검사 영역의 결함을 검출하는 단계는,

결함 검출을 위한 위치에 해당하는 상기 제2 기본 검사 크기만큼의 제4 이미지와, 상기 제4 이미지와 상기 제2 방향으로 이웃하는 상기 제2 기본 검사 크기만큼의 제5 및 제6 이미지를 각각 수득하는 단계;

상기 제4 이미지와 상기 제5 및 제6 이미지에 대하여 픽셀 단위로 그레이 레벨의 크기를 비교하는 단계;

상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제5 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값과, 상기 제4 이미지로부터 출력된 그레이 레벨과 상기 제6 이미지로부터 출력된 그레이 레벨의 차이값을 각각 계산하는 단계; 및

상기 그레이 레벨의 차이값들이 기준 이상이 되는 픽셀의 해당 위치를 결함으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 검사 영역은 상기 반도체 소자의 스프릿 드라이브 워드 라인 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 반도체 소자가 형성된 기판에서, 불규칙적으로 배치되는 패턴들이 형성된 영역은 비검사 영역으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 검사 영역의 반도체 소자 상부의 이미지를 획득하는 단계는,

상기 기판의 가장자리 부위와 상기 이미지 정보를 수득하기 위한 부재가 서로 대향할 때까지 상기 기판을 상기 제1 방향으로 이동시켜 기판 상부면의 설정된 폭 만큼의 제1 라인을 따라 이미지를 수득하는 단계; 및

상기 이미지가 수득된 기판 부위의 다음 라인인 제2 라인의 기판 가장자리와 상기 이미지 정보를 수득하기 위한 부재가 서로 대향할 때까지 상기 기판을 제1 방향으로 이동시켜 상기 제2 라인을 따라 이미지를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 검사 영역은 기판을 제1 방향으로 이동시키면서 이미지를 획득한 이 후에 상기 획득된 이미지를 이용하여 즉시 결함 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제8항에 있어서, 상기 제2 검사 영역은 적어도 상기 제2 검사 영역의 제2 기본 검사 크기 만큼의 이미지가 수득된 이 후에 결함 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 검사 영역에서 검출된 결함 및 제2 검사 영역에서 검출된 결함을 취합하여 기판의 각 영역에서의 결함 위치를 표시하는 단계를 더 포 함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 반도체 소자가 형성된 기판의 결함 검출 방법.