KR20010106630A - 반도체 장치의 패턴 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 불량 여부를 정확하게 감지할 수 있는 패턴 검사 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 패턴 검사 방법은 우선, 반도체 장치의 패턴을 검사하기 위한 검사 장치의 제어부에 레티클 상에 설계된 기준 패턴을 저장시킨다. 검사 장치의 측정부에서 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 측정하고, 측정된 패턴을 제어부로 전달한다. 측정된 패턴과 기준 패턴을 비교하여, 그 결과에 따라 패턴의 불량 여부를 판별한다. 이와 같은 방법에 의하면, 레티클 상에 설계된 패턴과의 비교를 통해 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 불량 여부를 판별하므로, 패턴의 불량을 정확하게 감지할 수 있게 된다.

Description

반도체 장치의 패턴 검사 방법{METHOD FOR INSPECTING PATTERN OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 장치의 검사 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 불량 여부를 정확하게 감지할 수 있는 패턴 검사 방법에 관한 것이다.

반도체 소자가 고집적화됨에 따라 패턴의 크기가 감소하고 금속 배선이 다층 구조로 형성되면서 반도체 소자의 패턴 구조가 더욱 복잡해지고 있다. 이로 인해, 패턴의 불량을 확인하는 것도 점점 어려워지고 있다.

그런데, 패턴 검사의 정확도는 제품의 수율 및 품질을 결정하는데 매우 중요한 역할을 하므로, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 불량 여부를 정확히 판별할 수 있는 패턴 검사 방법이 요구된다.

현재 사용되고 있는 패턴 검사 장치는 두가지 방법으로 패턴의 불량을 감지하게 된다. 인접한 패턴들을 상호 비교한 후 그 차이점을 검출하는 방법과 패턴에 주사된 레이저 빔들의 산란광들을 검출하여 패턴 상의 결함(defect)을 감지하는 방법이다. 그러나, 기존의 방법들은 전체 패턴들이 동일하게 변형된 경우에 대해서는 패턴의 불량을 감지할 수 없다는 문제점이 있다.

이하, 도 1a 내지 1c를 참조하여 종래 기술의 문제점을 설명한다.

도 1a 및 1b는 기존의 패턴 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1c는 기존의 패턴 검사 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a를 참조하면, 패턴 검사 장치에 의한 패턴 불량 감지 방법은, 우선 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 일정 영역(a), 즉 반복적으로 형성된 패턴들의 소정 단위를 측정한다. 이어서, 측정된 패턴(a)과 인접 영역의 패턴(b)을 측정한다. 초기에 측정한 패턴(a)과 인접한 패턴(b)을 비교하여 두 패턴 사이의 차이점을 검출한다. 이러한 검사 과정을 반복하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴들의 불량 여부를 판단하게 된다.

도 1b를 참조하면, 패턴 검사 장치를 사용하여 패턴 상에 존재하는 돌출된 구조의 결함(P)도 검출할 수 있다. 이는 패턴 상에 레이저 빔이 주사되면 동일한 패턴들에 대해서는 주사된 빔의 각도에 상응하는 일정 각도로 빔이 산란하게 되는 특성을 응용한 것이다. 즉, 패턴 상에 파티클(particle)과 같은 돌출된 구조의 결함(P)이 존재할 경우 다른 각도로 산란되는 빔이 검출되므로 이를 통하여 결함을 감지할 수 있게 된다.

그러나, 상술한 패턴 검사 방법들에 의하면, 도 1c에 도시된 바와 같이 반도체 웨이퍼 상의 전체 패턴들이 동일하게 변형된 경우에 대해서는 패턴 불량을 감지할 수 없게 된다. 즉, 패턴 전체가 동일하게 변형되면 인접 패턴들(a′와 b′) 간의 차이점이 존재하지 않으므로, 인접한 패턴 간의 상호 비교를 통해 차이점을 검출하는 방법(도 1a)으로는 패턴 불량을 감지할 수 없다. 또한, 돌출된 구조의 결함이 존재하는 경우가 아니므로, 레이저 산란광을 이용한 방법(도 1b)에 의해서도 불량 감지가 불가능하다.

본 발명은 상술한 제반 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴 전체가 동일하게 변형된 불량이 발생한 경우 이를 정확히 감지할 수 있는 패턴 검사 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 패턴 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2은 본발명의 실시예에 의한 패턴 검사 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.

도 3는 본발명에 실시예에 의한 패턴 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

(구성)

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 반도체 장치의 패턴 검사 방법은, 레티클 상에 설계된 패턴을 기준 패턴 이미지로 검사 장치에 입력하는 단계; 상기 검사 장치에서 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 측정하여 실제 패턴 이미지로 인식하는 단계; 상기 기준 패턴 이미지와 상기 실제 패턴 이미지를 비교하는 단계; 및 상기 기준 패턴 이미지와 상기 실제 패턴 이미지가 일치하면 상기 실제 패턴을 우량으로 판별하고, 일치하지 않으면 불량으로 판별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본발명의 실시예에 따른 패턴 검사 방법의 각 단계를 나타내는 흐름도이다.

도 3은 본발명의 실시예에 따른 패턴 검사 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 관찰하는 측정부 및 측정부에서 인식된 패턴의 불량 여부를 판별하는 제어부로 구성된 반도체 검사 장치를 사용하여 패턴의 불량 여부를 정확히 판별할 수 있는 패턴 검사 방법을 개시한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 반도체 검사 장치에 의한 패턴 검사 방법은 우선, 검사하고자 하는 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴에 대한 기준(reference) 패턴(3a), 즉 레티클(reticle) 상에 설계되어 있는 패턴 이미지를 검사 장치의 제어부에 저장시킨다(S30). 이때, 저장된 기준 패턴(3a) 이미지는 측정부에서 측정된 실제 패턴의 불량 여부를 판별하기 위한 비교 대상이 된다.

이어서, 검사 대상인 반도체 웨이퍼 상에 형성된 실제 패턴(3b)에 대한 측정을 실시한다(S32). 도 3에 도시된 바와 같이, 반복적으로 형성된 복수개의 패턴들 중 소정 영역(3b)에 한하여 일회분의 측정을 실시하며, 연속적으로 동일한 단위의 인접 패턴들에 대한 측정을 반복하여 패턴 전체를 측정하게 된다. 측정부에서 측정된 실제 패턴(3b)의 이미지들은 제어부로 전달된다.

그러면, 제어부가 측정된 패턴(3b)의 이미지와 저장되어 있는 기준 패턴(3a)의 이미지를 비교하여 기준 패턴(3a)과 실제 패턴(3b) 간의 차이점을 검출한다(S34). 이러한 차이점들을 분석하여 반도체 웨이퍼 상에 형성된 실제 패턴의 불량 여부를 판별하게 된다(S36). 즉, 측정된 실제 패턴(3b)이 기준 패턴(3a)과 일치하면 우량으로 판정하고, 일치하지 않으면 불량으로 판정한다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴 전체가 동일하게 변형된 경우에도 측정된 실제 패턴(3b)이 기준 패턴(3a)과 비교되므로, 제어부는 그 차이점을 정확하게 감지하여 불량으로 판별하게 된다.

기존의 패턴 검사 방법에 의하면, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 복수개의 패턴들을 소정 범위로 나누어 측정하고, 인접한 패턴들을 서로 비교하는 단계를 반복적으로 수행하여, 그 차이점을 기준으로 패턴의 불량 여부를 판별하였다. 따라서, 동일하게 변형된 패턴이 형성된 경우에는 인접한 패턴들 간의 차이점이 없으므로 패턴 불량을 감지할 수 없었다.

이에 반하여, 본 발명에 의한 패턴 검사 방법은 측정된 실제 패턴을 기준 패턴과 비교함으로써 패턴 불량을 판별하게 된다. 따라서, 패턴 상에 부분 결함이 존재하는 경우 뿐만 아니라 전체 패턴이 동일하게 변형된 경우에 대해서도 패턴 불량을 감지할 수 있게 되므로 정확한 패턴 검사가 가능해진다.

본 발명은 반도체 장치의 패턴 검사 방법에 있어서 레티클 상에 설계된 패턴과 실제 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 비교하여 패턴 불량 여부를 판별하게되므로, 패턴 검사의 정확성을 증진시킬 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴에 대한 정확한 검사가 가능해지므로 제품의 신뢰성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (1)

1. 레티클 상에 설계된 패턴을 기준 패턴 이미지로 검사 장치에 입력하는 단계;

   상기 검사 장치에서 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 측정하여 실제 패턴 이미지로 인식하는 단계;

   상기 기준 패턴 이미지와 상기 실제 패턴 이미지를 비교하는 단계; 및

   상기 기준 패턴 이미지와 상기 실제 패턴 이미지가 일치하면 상기 실제 패턴을 우량으로 판별하고, 일치하지 않으면 불량으로 판별하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 패턴 검사 방법.