KR20030053173A - 패턴 윤곽을 이용한 포토마스크 결함검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토마스크 패턴의 결함을 검사하는 방법에 관한 것으로, 포토마스크 패턴의 영상을 추출하는 단계; 패턴 영상에서 돌출이나 패임 등의 패턴을 제거한 선형 패턴을 추출하는 단계; 및 선형 패턴으로부터 돌출이나 패임 등에서 최장 이격거리를 추출한 후, 최장 이격거리가 소정의 이격허용값을 초과하는 경우에 포토마스크에 결함이 존재하는 것으로 판단하는 단계로 구성되는 포토마스크 결함검사방법이다.

Description

패턴 윤곽을 이용한 포토마스크 결함검사방법{A Method for Detecting the Defects by Pattern Outline}

본 발명은 반도체 제조에서 마스크를 검사하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 포토마스크의 선형 패턴상에 발생하는 미세한 돌출이나 패임의 결함을 자동적으로 검출하는 방법에 관한 것이다.

반도체 집적회로의 제조공정은 일반적으로 반도체 기판의 표면에 회로 소자들을 형성하기 위하여 실시하는 다수의 사진공정이 포함된다. 특히, 고집적 회로를 신뢰도 높은 사진공정으로 형성하기 위해서는 포토마스크가 미세 패턴을 정의할 수 있어야 하고, 또한 결함이 없게 형성되어야 한다.

포토마크스에 발생할 수 있는 결함을 검사하는 방법으로서, 종래에는 디자인된 기준 패턴과 실제 제작된 포토마스크를 상호 비교하여 일치여부의 정도에 따라 결함발생 여부를 판단하고 있다. 도1은 종래에 사용되는 포토마스크의 결함여부를 판단하는 방법을 보여주는 플로우챠트이다. 도1에 도시된 바와같이, 먼저 기준이 되는 포토마스크의 패턴형상에 대한 영상을 CCD카메라 등을 이용하여 획득한다(S1). 다음으로, CCD 카메라를 이용하여 검사하고자 하는 실제 포토마스크의 패턴형상에 대한 영상을 획득한다(S2). 1단계 및 2단계에서 각각 획득된 기준패턴영상과 실제패턴영상을 비교하여(S3), 양 패턴영상 사이의 차이를 검출한 후 그 차이가 허용오차범위를 벗어나게 되면 실제패턴영상을 갖는 실제 포토마스크를 결함이 존재하는 것으로 판단한다(S4, S5). 여기서, 기준패턴영상 및 실제패턴영상의 데이터는 CCD카메라 영상 자체이거나 저장 및 관리의 용이를 위한 가공된 소정의 데이터가 될 수 있다. 따라서, 검사장치의 시스템적 차이에 따라 기준패턴영상 및 실제패턴영상의 데이터 형태는 다양할 수 있다. 하여튼, 데이터의 형태에 관계없이 종래의 포토마스크 결함 검사방법은 두 데이터를 상대적으로 비교하는 것으로서, 검사의 기준이 되는 포토마스크의 영상인 검사기준패턴에 대한 영상이 반드시 필요하다. 그리고, 패턴의 정확한 비교를 위해서는 기준패턴의 영상이 획득된 위치와 동일한 위치 내지 허용오차 범위 내의 위치에 검사하고자 하는 실제 포토마스크를 위치시켜야 하며, 따라서 고정도 정렬의 위한 장치를 요하게 됨으로써, 검사장치의 비용부담을 증가시킨다. 또한, 다양한 크기의 포토마스크가 짧은 주기로 생산된다면, 검사의 기준이 되는 기준패턴영상의 획득 및 데이터화가 신속히 변경되어야 하므로, 변경된 기준패턴에 대한 영상의 획득 및 데이터화에 소요되는 시간과 비용이 상당하다.

본 발명은 이러한 종래의 포토마스크 결함 검사방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 검사의 기준이 되는 기준패턴영상을 획득하지 않고 검사대상 포토마스크의 패턴영상 데이터로부터 직접 포토마스크의 결함여부를 검사함으로써 기준패턴영상의 획득에 소요되는 시간과 검사장비의 추가비용을 줄이고, 포토마스크의 패턴 변경에 신속히 대처할 수 있으며, 또한 데이터의 양을 줄임으로써 검사에 소요되는 처리시간을 줄이는 것을 목적으로 한다.

도1은 종래에 사용되는 포토마스크의 결함여부를 판단하는 방법을 보여주는 플로우챠트,

도2a 내지 도2c는 검사대상인 포토마스트의 가상패턴윤곽선을 생성하는 과정을 도시하는 예시패턴도,

도3은 검사대상인 포토마스트의 가상패턴윤곽선을 생성하는 과정을 도시하고 있는 플로우챠트,

도4a 및 도4b는 다각형화된 패턴윤곽선 중에서 결함여부가 의문시 되는 하나의 국부영역에 대한 결함여부를 판단하는 과정을 도시하는 예시패턴도, 그리고

도5는 다각형화된 패턴윤곽선 중에서 결함여부가 의문시 되는 하나의 국부영역에 대한 결함여부를 판단하는 과정을 도시하는 플로우챠트이다.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

α: 다각형 근사화 허용오차β: 결함허용오차

1,...,6 : 다각형 꼭지점d1,d2 : 다각형 이격거리

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 CCD 카메라를 통하여 획득된 영상을 이용하여 패턴 윤곽선을 추출하고 윤곽선의 기하학적인 특성정보를 바탕으로마스크의 돌출이나 패임 등의 결함발생을 판단하는 방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 포토마스크의 패턴 형상에서 결함여부를 판단하는 과정을 검사 대상 패턴을 추출하는 과정과 추출된 검사 대상 패턴에서 결함여부를 판단하는 과정을 나누어서 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 포토마스크의 패턴 형상에서 결함여부를 판단하기 위하여 사용할 가상 패턴 윤곽선의 생성과정은 다음과 같다.

도2a 내지 도2c는 검사대상인 포토마스트의 가상패턴윤곽선을 생성하는 과정을 도시하고 있다.

도2a는 CCD 카메라에 입력된 피검사 포토마스크의 실제 패턴을 도시하고 있다. 도2a에는 결함 판단 대상으로 패임과 돌출의 두가지 형태가 도시되어 있다.

도2b는 도2a의 실제 패턴 영상을 허용오차 범위 내에서 다각형화한 가상 패턴 윤곽선을 도시하고 있다. 여기서, 가상 패턴 윤곽선은 실제 패턴 윤곽선의 경계를 실질적으로 변경시키지 않은 상태로, 즉 소정의 다각형 근사화 허용오차(α) 범위 내에서 실제 패턴 윤곽선을 단순화하여 구성한 것이다. 피검사체 포토마스크의 검사는 여기서 생성된 가상 패턴 윤곽선에 의해 이루어진다.

도2c는 실제 패턴 윤곽선을 단순화한 윤곽선 중에서 결함의 가능성이 큰 국부영역을 도시하고 있다. 가상 패턴 윤곽선에는 돌출이나 패임 등이 다각형으로 단순화되어 도시된 다수의 결함판단 대상이 존재하며, 이러한 여러 패임이나 돌출이 결함으로 판단되는 지의 여부는 후술하는 소정의 판단기준에 따른 결함검사가 이루어져야 하며, 이러한 결함검사의 전단계로서 결함여부가 의문시 되는 국부 영역들이 이 단계에서 추출된다.

도3은 검사대상인 포토마스트의 가상패턴윤곽선을 생성하는 과정을 도시하고 있는 플로우챠트이다. 도3은 도2a 내지 도2c에서 설명한 과정을 순서대로 나열하고 있다(S31, S32, S33). 여기서, 패턴의 윤곽선은 패턴 경계 픽셀을 이용하여 추출되어진다.

다음으로, 이상에서 추출된 결함판단 대상인 국부 영역이 실제로 결함인지 의 여부를 판단하는 과정은 다음과 같다.

도4a 및 도4b는 다각형화된 패턴윤곽선 중에서 결함여부가 의문시 되는 하나의 국부영역에 대한 결함여부를 판단하는 과정을 도시하고 있다.

도4a은 결함검사대상인 하나의 국부영역에 대한 결함검사를 위하여 소정의 특성부호가 부여된 상태를 도시하고 있다. 결함검사대상인 하나의 국부영역에 대하여, 먼저 윤곽선의 진행방향을 설정하고, 설정된 윤곽선의 진행방향을 따라 각도의 변화가 있는 지점에 소정의 번호를 부여한다. 부여된 각 번호의 지점에서, 윤곽선의 진행방향에 대해 각의 변화를 판단하여, 예를들어 각의 변화량이 크고 진행방향이 윤곽선의 진행방향에 대해 오른쪽으로 변화하면 특성부호를 +로 부여한다. 그리고, 각의 변화량이 크고 진행방향이 윤곽선의 진행방향에 대해 왼쪽으로 변화하면 특성부호를 -로 부여한다. 한편, 각의 변화량이 거의 없는 경우에는 특성부호를 0로 부여한다. 도4a에서 보는 바와같이, 간단한 돌출형태 결함의 하나인 사다리꼴 형상의 결함에 대하여 보면, 윤곽선 진행방향에 대한 특성부호의 변화가 2(-), 3(+), 4(+), 5(-)로 나타나고 있다. 즉, 특성부호가 반복 변화하는 구간으로 나타나고 있다.

도4b는 도4a에서 특성부호가 반복변화하는 국부영역에 대하여 이 국부영역이 결함인지의 여부를 판단하는 방법을 도시하고 있다. 도4b에는, 특성부호가 반복 변화하는 지점 2에서 5사이의 구간이 결함여부 판단의 구간으로 선정되어 있다. 먼저, 선정된 구간의 시작점(꼭지점 2)와 끝점(꼭지점 5)를 직선으로 연결하여 국부 패턴 경계선(L)을 추정한다. 추정된 국부 패턴 경계선(L)으로부터 꼭지점(3)과 꼭지점(4)의 거리인 d1, d2를 각 계산한다. 여기서는, 거리 d1이 d2보다 크므로, 이 국부영역의 결함검사 판단거리는 d1으로 결정한다. 다음으로, 선택결정한 결함허용오차(β)를 이용하여, 결함검사 판단거리(d1)이 결함허용오차(β)보다 큰 경우에는 이 국부영역을 결함으로 판단하고, 결함검사 판단거리(d1)이 결함허용오차(β)보다 작은 경우에는 이 국부영역을 정상으로 판단한다.

도5는 다각형화된 패턴윤곽선 중에서 결함여부가 의문시 되는 하나의 국부영역에 대한 결함여부를 판단하는 과정을 도시하는 플로우챠트이다.

이상과 같은 포토마스크의 결함을 검사하는 방법에 의하면, 검사의 기준이 되는 기준패턴영상을 획득하지 않고도 검사대상 포토마스크의 패턴영상 데이터로부터 직접 포토마스크의 결함여부를 검사함으로써 피검사체 포토마스크의 영상정보 획득시 고정도 정렬이 필요치 않는 등의 이유로 기준패턴영상의 획득에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 아울러, 비교 등에 필요한 검사장비의 추가비용이 발생하지 않는다.

또한, 포토마스크의 패턴 변경에 신속히 대처할 수 있을 뿐 아니라, 하나의 실제 검사체에 대한 데이터만을 필요로 하므로, 데이터 처리 시간을 상당히 줄일 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시 할 수 있는 다양한 형태의 변형례들을 모두 포함한다.

Claims (3)

1. 포토마스크 패턴의 결함을 검사하는 방법에 있어서,

   상기 포토마스크 패턴의 영상을 추출하는 단계;

   상기 패턴 영상에서 돌출이나 패임 등의 패턴을 제거한 선형 패턴을 추출하는 단계; 및

   상기 선형 패턴으로부터 돌출이나 패임 등에서 최장 이격거리를 추출한 후, 상기 최장 이격거리가 소정의 이격허용값을 초과하는 경우에 상기 포토마스크에 결함이 존재하는 것으로 판단하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴결함 검사방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 선형패턴 추출단계는

   상기 추출된 패턴영상의 돌출이나 패임 등의 국부영역을 소정의 허용오차범위내에서 다각형화하는 단계; 및

   상기 다각형에서 돌출이나 패임의 시작점과 끝점을 잇는 선형 경계선을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 패턴결함 검사방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 최장 이격거리 추출단계는

   상기 다각형의 각 꼭지점에서 상기 선형 경계선 까지의 수직거리를 계산하고, 상기 수직거리 중에서 최장 거리를 최장 이격거리로 하는 것을 특징으로 하는포토마스크 패턴결함 검사방법.