KR200230848Y1 - 마스크용 패턴검사장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야

마스크용 패턴검사장치.

2. 고안이 해결하려고 하는 기술적 요지

본 고안은 설계된 마스크의 패턴과 실제 마스크 상에 구현된 패턴의 차이점을 마스크 상에서 직접 검사하도록 구현하므로써, 마스크에 형성된 패턴의 에러를 검출하기 용이하게하는 마스크용 패턴검사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

3. 고안의 해결 방법의 요지

본 고안은 광출력수단; 상기 광출력수단을 지지하며 그를 소정방향으로 이동시키는 이송수단; 상기 광출력수단의 상측에 소정간격을 두고 적층되며, 소정패턴이 형성된 마스크를 지지하는 다수의 마스크 장착부; 상기 마스크 장착부의 상측에 설치되며, 상기 마스크의 패턴을 투과한 검출신호를 감지하는 수단; 및 상기 감지수단으로부터 인가된 검출신호를 이미지화하여 출력하는 모니터를 포함하는 마스크용 패턴검사장치를 제공한다.

4. 고안의 중요한 용도

본 고안은 마스크에서 직접 패턴검사를 실시하기 위한 것임.

Description

마스크용 패턴검사장치

본 고안은 반도체 제조공정 중 포토 마스크(photo mask) 제작과 리소그래피공정에 이용되는 마스크용 패턴검사장치에 관한 것으로, 특히 마스크 상에 형성된 패턴을 웨이퍼에 구현하지 않고 직접 검사하도록 구현하여, 마스크의 패턴 에러 검출을 용이하게하므로써, 포토 마스크 공정시 마스크에 의한 에러를 최소화하는 마스크용 패턴검사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 패턴이 형성된 마스크를 설계하고, 설계된 패턴대로 마스크를 제작한다. 그리고, 제작된 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 설계된 패턴이 형성되도록 노광공정을 수행한다. 이 과정에서, 실제 제작된 마스크의 패턴을 외부의 환경, 즉 마스크의 정렬위치의 변경, 제작상의 오류등으로 인하여 최초 설계된 마스크의 패턴과 위치가 다른 패턴이 웨이퍼에 형성되어질 수 있다. 상기와 같이 최초 설계된 패턴과 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 오차는 반도체 소자의 불량을 초래하게 된다.

이를 방지하기 위하여 종래에는 최초설계된 마스크 패턴의 데이터와 상기 웨이퍼에 형성된 패턴 데이터를 비교하여 마스크 상에 형성된 패턴의 정합을 검사하거나, 층간 패턴의 중첩도를 측정하기 위해서는 웨이퍼 상에 패턴을 구현하므로써, 상기 웨이퍼 상에 실제로 형성된 패턴과 마스크 공정시 설계된 패턴에 관련된 자료를 비교하여 검사하였다.

종래의 마스크 패턴 에러를 검사하는 방법을 도1을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

사각단부측에 패턴(1a, 1b, 1c, 1d)이 형성된 마스크를 설계하고, 이를 이용하여 식각공정에 이용될 마스크를 제작하여 웨이퍼에 정렬한다. 이 과정에서, 만약 실제로 마스크 상에 구현된 패턴이 도1의 두 번째와 같이 소정패턴에 오프셋(offset)이 발생되어 있고, 상기 마스크(1')를 웨이퍼 상에 정렬시키고 현상 및 노광시킬 경우, 스텝퍼에 의한 노광에러 또는 웨이퍼와 마스크(1')의 정렬을 탐색하는 렌즈의 오류 또는 웨이퍼의 열공정에 의한 변형 등의 이유로 인하여, 도1의 실제 제작된 마스크(1')의 패턴과 다른 패턴(2a, 2b, 2c, 2d)이 웨이퍼(2) 상에 형성되었다면, 작업자는 설계된 마스크의 패턴에 관한 정보와 패턴이 형성된 웨이퍼 만을 비교하므로써, 실제로 마스크 상에 형성된 패턴이 실제 마스크의 패턴과 같다는 것을 검출해내기 곤란한 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 설계된 마스크의 패턴과 실제 마스크 상에 구현된 패턴의 차이점을 마스크 상에서 직접 검사하도록 구현하므로써, 마스크에 형성된 패턴의 에러를 검출하기 용이하게하는 마스크용 패턴검사장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 층간의 패턴 중첩도 및 중첩 마진을 마스크 상에서 직접 검사하도록 구현하여, 마스크의 재 제작 여부를 결정하기 용이하고, 층간 중첩도의 에러 발생시 순수한 마스크 상의 에러만을 검출할 수 있는 마스크용 패턴검사장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

도1은 종래의 패턴검사방법을 나타낸 일실시예도.

도2는 본 고안에 따른 마스크용 패턴검사장치의 구성도.

도3a는 마스크의 인쇄정합 표시 에러 검출에 적용되는 본 고안의 일실시예도.

도3b는 도3a에 대응되는 마스크의 인쇄정합 표시 에러를 나타낸 모식도.

도4a는 층간 패턴의 중첩도 및 중첩마진의 측정에 적용되는 본 고안의 다른실시예도.

도4b는 도4a에서 층간의 패턴중첩이 발생되지 않은 경우를 나타낸 모식도.

도4c는 도4b에서 층간의 패턴중첩이 발생된 경우를 나타낸 모식도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 가이드바 20 : 슬라이드바

21 : 이송판 30 : 레이저 발생기

40 : 센서 플레이트 50 : 모니터

60 : 마스크 장착부 61 : 손잡이부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 광출력수단; 상기 광출력수단을 지지하며 그를 소정방향으로 이동시키는 이송수단; 상기 광출력수단의 상측에 소정간격을 두고 적층되며, 소정패턴이 형성된 마스크를 지지하는 다수의 마스크 장착부; 상기 마스크 장착부의 상측에 설치되며, 상기 마스크의 패턴을 투과한 검출신호를 감지하는 수단; 및 상기 감지수단으로부터 인가된 검출신호를 이미지화하여 출력하는 모니터를 포함하는 마스크용 패턴검사장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일실시예를 상세히 설명한다.

본 고안은 설계된 패턴과 마스크 상에 실제로 형성된 패턴을 비교하므로써, 상기 마스크 상에 형성된 패턴의 에러를 검출해내기 위해 구현한 것으로, 도2에 도시된 바와 같이, 소정길이를 가진 가이드바(10)와, 상기 가이드바(10)의 상측에 그와 직교되도록 장착되며 가이드바(10)의 길이방향으로 이동되도록 형성된 슬라이드바(20)를 구비한다. 여기서, 상기 슬라이드바(20)의 상측에는 이송판(21)이 장착되며, 상기 이송판(21)은 슬라이드바(20)의 길이방향으로 이동가능하도록 형성된다. 그리고, 상기 이송판(21)의 상측에는 상방향으로 레이저빔을 주사하는 레이저 발생기(30)가 장착된다. 따라서, 상기 레이저 발생기(30)는 이송판(21)과 함께 슬라이드바(20)의 길이방향으로 이동되고, 또한 상기 슬라이드바(20)와 연동되어 가이드바(10)의 길이방향으로도 이동된다.

그리고, 상기 레이저 발생기(30)의 상측에는 센서 플레이트(40)가 장착되며, 상기 센서 플레이트(40)는 레이저 발생기(30)로부터 주사된 레이저빔을 수광한다.

또한, 본 실시예에서는 상기 센서 플레이트(40)에 모니터(50)가 연결되며, 상기 모니터(50)는 센서 플레이트(40)에 수광된 레이저빔의 신호를 전송받아 화면에 나타낸다.

한편, 상기 레이저 발생기(30)와 센서 플레이트(40) 사이에는 서로 소정간격 이격되게 적층되는 다수의 마스크 장착부(60)가 설치되며, 상기 마스크 장착부(60)의 인접한 두 측면에는 소정크기의 손잡이부(61)가 형성되어 마스크를 정렬 또는 오프셋시키는데 이용된다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 작용을 첨부된 도3 및 도4를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 고안의 장치를 설계된 패턴(또는 마킹부)과 실제 마크스 상에 형성된 패턴 사이의 에러를 검출하는데 이용할 경우, 먼저 도3a에 도시된 바와 같이, 사각단부측과 정중앙부에 패턴이 형성된 제1마스크(62)를 설계된 패턴을 가진 마스크라 하고, 상기 사각단부측과 정중앙에서 일측으로 소정거리만큼 오프셋된 패턴이 형성된 제2마스크(63)를 실제 형성된 패턴을 가진 마스크라 가정한 다음, 상기 제1 및 제2마스크(62, 63)을 마스크 장착부에 장착한다.

이어, 상기 레이저 발생기(30)를 가이드바(10) 및 슬라이드바(20)의 길이방향으로 이동시키면, 상기 레이저 발생기(30)에서 주력된 레이저빔이 제1 및 제2마스크(62, 63)의 각 패턴을 통과하여 센서 플레이트(40)를 통해 모니터(50)에 전달된다.

그러면, 도3b에 도시된 바와 같이, 사각단부측에서는 상기 패턴과 동일한 폭의 형상이 나타나고, 중앙부에서는 상기 패턴보다 작은 폭의 형상이 나타나게되므로, 상기 중앙부의 패턴에서만 오프셋이 발생하였음을 알게되는 것이다. 즉, 작업자는 제2마스크(63)의 중앙부측에 형성된 패턴에 에러가 발생하였음을 알게된다.

또한, 본 고안의 장치를 층간 패턴의 중첩도 및 중첩 마진을 측정하는데 이용할 경우에 대하여 살펴본다.

먼저, 도4a에 도시된 바와 같이, 먼저, 두 개의 직사각형상을 가진 패턴(64a)이 소정간격 이격되게 형성된 제1마스크(64)와, 중앙에 원형(65a)상의 패턴이 형성된 제2마스크(65)를 상기 마스크 장착부에 각각 장착하되, 상기 제1마스크(64)의 두 패턴(64a) 사이부분에 제2마스크(65)의 원형패턴(65a)이 대향되어 있다고 가정한다.

이어, 상기 레이저 발생기(30)를 가이드바(10) 및 슬라이드바(20)의 길이방향으로 계속해서 이동시키면, 상기 레이저 발생기(30)에서 주사된 레이저빔은 상기 센서 플레이트(40) 상에 원형의 화상을 형성한다.

이때, 상기 제2마스크(65)가 오프셋 되지 않은 경우에는, 도4b에 도시된 바와 같이, 상기 제2마스크(65)의 원형부(65a)와 동일한 원형의 화상이 모니터 상에 형성된다.

한편, 상기 마스크 장착부의 손잡이부를 이용하여 제2마스크(65)를 소정거리(m)만큼 인위적으로 오프셋시킨 경우에는, 도4c에 도시된 바와 같이, 상기 제2마스크(65)의 원형패턴(65a)이 일부 삭제된 형상의 화상이 모니터 상에 형성된다. 이때, 상기 모니터 상에 형성된 화상과, 그가 완전한 원형상 일때와 비교하여, 작업자가 층간 패턴의 중첩도 및 중첩마진(m)을 측정할 수 있게되는 것이다.

한편, 상기와 같이 구성되어 작용하는 본 고안은 그 구성이 간단하므로, 기존의 노광장비나 검사장비에 추가로 부착하여 사용하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 설계된 회로와 실제 마스크 상에 형성된 패턴의 위치 및 크기를 모니터를 통하여 용이하게 비교 분석할 수 있으므로, 웨이퍼를 이용하지 않고 마스크 상에서 직접 에러를 검출하는 것이 용이하여 조속한 수정작업이 가능한 효과가 있다.

또한, 포토 마스크 공정 중에서 층간의 중첩 정확도 측정시, 층간 패턴들의 중첩도가 떨어져 공정을 어렵게하는 요인 중 마스크 상의 에러만을 밝혀 낼 수 있는데 다른 효과가 있다.

Claims (2)

1. 광출력수단;

   상기 광출력수단을 지지하며 그를 소정방향으로 이동시키는 이송수단;

   상기 광출력수단의 상측에 소정간격을 두고 적층되며, 소정패턴이 형성된 마스크를 지지하는 다수의 마스크 장착부;

   상기 마스크 장착부의 상측에 설치되며, 상기 마스크의 패턴을 투과한 검출신호를 감지하는 수단; 및

   상기 감지수단으로부터 인가된 검출신호를 이미지화하여 출력하는 모니터

   를 포함하는 마스크용 패턴검사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이송수단이,

   상기 마스크 장착부의 길이방향으로 놓여진 소정길이를 가진 가이드바와,

   그 상부에 상기 광출력수단이 장착되며, 상기 가이드바와 직교되도록 위치되어, 상기 가이드바의 길이방향을 따라 이동하는 슬라이드바와,

   상기 광출력수단을 지지하며, 상기 슬라이드 상부에 장착되어 슬라이드를 따라 이동하는 수단을 포함하는 마스크용 패턴검사장치.