KR20030085948A - 반도체 소자의 결함 검사 방법 - Google Patents

Abstract

반도체 소자의 제조 공정시, 소자 구성에 대한 결함 유무의 검사를 간단하면서도 정확히 이룰 수 있도록 하기 위하여, 반도체 소자의 웨이퍼 기판 상에 형성된 각 회로 패턴의 결함 여부를 판정하는 반도체 소자의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 웨이퍼 기판에 전자빔을 주사하는 단계와, 상기 전자빔에 의해 상기 각 회로 패턴에서 방출되는 이차 전자에 대한 이미지를 상기 웨이퍼 기판에 설정된 임의의 영역별로 검출하는 단계 및 상기 영역별로 검출한 검출 이미지와 상기 영역별에 대응하는 기준 이미지를 비교하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 소자의 결함 검사 방법{METHOD OF ANALYZING FOR FAILURE OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 결함 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자에 있어 비아 컨택(via contact) 등이 제대로 이루어졌는지를 검사하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조에 있어, 해당 반도체 소자의 수율에 영향을 미치는 하나의 요소로서 배선 연결 상태의 결함을 들 수 있는 바, 이러한 결함은 날로 반도체 소자에 대한 집적도가 높아지는 기술 발전의 동향에 따라 그 관리의 중요성이 더욱 대두되고 있다.

상기한 배선 연결의 예로는, 웨이퍼 기판 상의 트랜지스터층과 금속층의 연결 상태를 들 수 있는데, 주지된 바와 같이, 이의 연결은 비아 컨택을 통해 이루어지고 있다.

종래에 상기 비아 컨택의 확인을 통한 반도체 소자의 결함 검사는, 현미경 특히 주사형 전자 현미경(SEM; Scanning Electron Microscopy, 이하 편의상 SEM 이라 칭한다.)을 통한 작업자의 육안 검사로 실시되고 있다.

즉, 종래에는 상기 SEM 장비를 통해 일정의 공정이 끝난 웨이퍼 기판에 전자빔을 주사하여 상기 웨이퍼 기판 상에 나타내는 2차 전자상(電子像), 가령 각 패턴별의 컨트라스트 차이를 작업자가 육안 검사하여 그 결함 여부를 판정하고 있다.

그러나, 이러한 반도체 소자의 결함 검사 방법은, 검사 장비의 조건이나 작업자의 육안 검사의 실시로 인해 그 신뢰성에 문제가 있을뿐더러, 그 검사 작업을 진행하는데 많은 인력과 시간을 투여해야 하므로, 반도체 소자의 제조 단가를 상승시키는 하나의 요인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 제조 공정시, 소자 구성에 대한 결함 유무의 검사를 간단하면서도 정확히 이룰 수 있는 반도체 소자의 결함 검사 방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법시, 웨이퍼 기판을 임의의 패턴에 따라 검출 이미지와 기준 이미지를 비교 검사하게 되는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이에 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,

반도체 소자의 웨이퍼 기판 상에 형성된 각 회로 패턴의 결함 여부를 판정하는 반도체 소자의 결함 검사 방법에 있어서, 상기 웨이퍼 기판에 전자빔을 주사하는 단계와, 상기 전자빔에 의해 상기 각 회로 패턴에서 방출되는 이차 전자에 대한 이미지를 상기 웨이퍼 기판에 설정된 임의의 영역별로 검출하는 단계 및 상기 영역별로 검출한 검출 이미지와 상기 영역별에 대응하는 기준 이미지를 비교하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 결함 검사 방법을 제공한다.

상기 반도체 소자의 결함 검사 방법에 있어, 상기 전자빔의 주사 단계 및 상기 이차 전자에 대한 이미지를 검출하는 단계가 주사형 전자 현미경에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 반도체 소자의 결함 검사 방법에 있어, 상기 이차 전자에 대한 이미지가 상기 회로 패턴의 컨트라스트에 대응하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

본 발명에 의한 반도체 소자의 결함 검사 방법은, 다수의 회로 패턴이 형성된 웨이퍼 기판(10) 상으로 전자빔을 주사하여 이 전자빔에 의해 상기 각 회로 패턴에서 발생된 이차 전자에 대한 이미지를 검출하고, 그 검출된 이미지를 기설정된 기준 이미지와 비교하여 그 차이에 따라 회로 패턴에 대한 결함 유무를 검사할 수 있도록 하고 있다.

상기에서 전자빔의 주사와 회로 패턴에서 발생된 이차 전자의 이미지 검출은, 전자빔 주사부(12), 상기 웨이퍼 기판(10)의 회로 패턴에서 발생된 이차 전자를 감지하여 전기적 신호로 판독하는 신호 판독부(14)(예; 카메라) 및 이 신호 판독부(14)에서 보내는 전기적 신호를 이미지로 출력하는 결과 표시부(16)(예; 데스크 탑 컴퓨터)를 포함하는 통상의 SEM에 의해 이루어질 수 있으며, 상기한 이미지는 상기 회로 패턴에 대한 컨트라스트에 대응하는 이미지로 출력된다.

본 발명에 의한 회로 패턴 결함 검사 방법을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 다수의 회로 패턴이 형성된 웨이퍼 기판(10)이 상기 SEM을 구성하는 챔버 내로 제공되면, 상기 전자빔 주사부(12)에서 상기 회로 패턴에 대응하여 상기 웨이퍼 기판(10)으로 전자빔을 주사한다. 이때, 상기 전자빔은 상기 각 회로 패턴에 대응하여 각 회로 패턴에 순차적으로 주사되는 것이 바람직하다.

상기 과정에서 상기 각 회로 패턴으로부터는 상기 전자빔에 의해 이차 전자가 발생하게 되는데, 이 때, 상기 신호 판독부(14)에서는 상기 이차 전자의 발생 정도를 감지하여 이를 전기적 신호로서 판독한다.

여기서 상기 신호 판독부(14)는 상기 이차 전자에 대한 감지/판독을 상기 웨이퍼 기판(10)의 임의의 영역별로, 다시 말해 이후 이미지 비교 작업시, 그 비교 대상에 대응하는 영역별로 이루게 되는데, 이의 영역 패턴은 어느 일정 패턴으로 고정되는 아니고, 검사 패턴에 따라 작업자의 선택에 의해 자유로이 설정될 수 있다.

계속해서 상기 신호 판독부(14)에 의해 판독된 신호는, 상기 결과 표시부(16)으로 전송되어 이 결과 표시부(16)의 작용에 따라 이미지화되어 출력된다. 이 때, 이 이미지 출력은 전술한 바와 같이, 상기 각 회로 패턴의 컨트라스트를 알 수 있도록 출력되는 바, 이처럼 출력된 이미지는 다른 결과 표시부(18)를 통해 출력되는 회로 패턴에 대한 기준 이미지(해당 회로 패턴이 정상적인 컨트라스트 특성을 보이는 이미지)와 비교된다.

즉, 작업자는 상기 양 결과 표시부(16,18)에서 출력되는 회로 패턴의 이미지를 비교 검사하여 검출 이미지에 의한 회로 패턴이 기준 이미지에 의한 회로 패턴에 비해 어느 정도의 컨트라스트 특성을 보이는가를 판정하여 해당 검사 회로 패턴에 대한 결함 유무를 판정하게 된다. 즉, 작업자는 상기한 비교 작업시, 그 검출 이미지가 기준 이미지에 비하여 그 비교값이 어느 기준치 내에 들면, 해당 회로 패턴의 비아 컨택에 제대로 이루어진 것으로 판정하고, 그 비교값이 기준치를 벗어나게 되면 해당 회로 패턴의 비아 컨택에 문제가 있는 것으로 판정하게 되는 것이다.

한편, 상기한 비교 작업은 전술한 바와 같이, 상기 웨이퍼 기판(10)의 영역 별로 이루어질 수 있으므로, 상기 웨이퍼 기판(10) 전체 영역에 대해서 정밀한 검사 작업이 진행될 수 있다 (도 2 참조).

아울러, 상기 기준 이미지는 상기한 것과 같이, 별도의 결과 표시부(18)가 아닌 상기 검출 이미지가 출력되는 결과 표시부(16)로도 출력되어 작업자가 하나의 결과 표시부에서 검출 이미지와 기준 이미지를 바로 비교할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 의한 반도체 소자의 결함 검사 방법은, 작업자가 많은 수고를 하지 않으면서도 그 결과를 손쉽게 취득하여 작업을 수행할 수 있도록 하므로, 이에 본 발명은 작업 신뢰성 향상은 물론, 작업 인력 및 시간을 단축하여 작업 생산성에 향상에도 이점을 가질 수 있다.

Claims (3)

1. 반도체 소자의 웨이퍼 기판 상에 형성된 각 회로 패턴의 결함 여부를 판정하는 반도체 소자의 결함 검사 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼 기판에 전자빔을 주사하는 단계;

   상기 전자빔에 의해 상기 각 회로 패턴에서 방출되는 이차 전자에 대한 이미지를 상기 웨이퍼 기판에 설정된 임의의 영역별로 검출하는 단계; 및

   상기 영역별로 검출한 검출 이미지와 상기 영역별에 대응하는 기준 이미지를 비교하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자빔의 주사 단계 및 상기 이차 전자에 대한 이미지를 검출하는 단계가 주사형 전자 현미경에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 이차 전자에 대한 이미지가 상기 회로 패턴의 컨트라스트에 대응하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검사 방법.