KR20050028521A - 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치 및 이를 이용한 패턴불량 검출방법 - Google Patents

Abstract

패턴의 불량을 정확히 측정하면서, 엔지니어가 불량에 대해 신속하게 대응할 수 있도록 하는 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치 및 이를 이용한 불량 검출 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼 표면에 광을 조사하고, 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의하여 상기 패턴의 CD(critical dimension)을 측정하는 패턴 검사 장치로서, 상기 패턴 검사 장치내에는 상기 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의해 상기 패턴의 불량을 검출하는 불량 검출 장치가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치 및 이를 이용한 패턴 불량 검출방법{Pattern inspection system detectable fail and method for detecting fails of pattern using the same}

본 발명은 패턴 검사 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 패턴의 CD(critical dimension) 검사와 동시에 패턴의 불량을 검출할 수 있는 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치 및 이에 의한 패턴의 불량 검출방법 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 웨이퍼 상에 패턴 예를 들어, 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그라피 공정은, 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 도포(coating)하는 단계, 포토레지스트막 상부에 마스크를 얼라인(align)하는 단계, 포토레지스트막을 노광하는 단계, 노광된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴의 오버레이(overlay)를 측정하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴의 CD(critical dimension)를 계측하는 단계, 및 상기 포토레지스트 패턴을 시각적으로 검사(visual inspection)하는 일련의 단계로 구성된다.

상기 포토레지스트 패턴을 시각적으로 검사하는 단계에서는 포토레지스트 패턴의 부분적인 초점(local focus) 결함, 포토레지스트막의 도포 상태 및 스크래치(scratch)등과 같은 패턴 불량을 검출(detecting)한다.

한편, 포토레지스트 패턴을 시각적으로 검사하는 단계는 크게 두 가지로 분류될 수 있다. 그 중 한가지 방법은 마이크로스코프(microscope)를 이용하여 작업자가 직접 검출(detecting)하는 방법이고, 다른 한가지 방법은 불량 계측용 설비를 이용하여 검출하는 방법이다.

마이크로스코프에 의하여 작업자가 직접 불량을 검출하는 방법은 작업량과 작업자의 숙련도에 따라 불량 검출 정도가 다르고, 작업자의 주관적인 판단에 의해 불량이 감별되므로 검출 기준이 정확하지 않을 뿐만 아니라, 검출 오류가 발생되기 쉽다.

한편, 불량 계측용 설비를 이용하는 방법은 약간의 오차에도 불량이라고 판정하여, 다량의 불량을 유발하므로, 현재 포토리소그라피 공정에서 사용하고 있지 않다.

이에 따라, 종래의 시각적으로 검사하는 방법으로는 패턴의 불량을 정확히 측정하기 어렵다. 또한, 상기 시각적으로 검사하는 방법은 포토리소그라피 공정의 최종 단계에서 진행되므로, 엔지니어가 패턴 불량에 대한 초기 대응이 어려워, 공정의 효율을 저하시킨다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴의 불량을 정확히 측정하면서, 엔지니어가 불량에 대해 신속하게 대응할 수 있도록 하는 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 패턴 검사 장치에 의하여 패턴의 CD 및 패턴의 불량을 검출하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따르면, 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼 표면에 광을 조사하고, 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의하여 상기 패턴의 CD(critical dimension)을 측정하는 패턴 검사 장치로서, 상기 패턴 검사 장치내에는 상기 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의해 상기 패턴의 불량을 검출하는 불량 검출 장치가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 불량 검출 장치는, 상기 웨이퍼에 형성되는 각각의 레이어의 컬러 정보를 저장하고 있는 저장부, 상기 웨이퍼로 반사되는 광에 의해 웨이퍼 표면에 형성된 패턴의 컬러를 검출하는 검출부, 및 상기 검출부로부터 검출된 패턴의 컬러와 상기 저장부에 저장되어 있는 상기 해당 패턴의 고유 컬러를 비교하여, 불량 여부를 판정하는 비교 판정부를 포함한다.

상기 패턴 검사 장치는 SEM 설비일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 따르면, 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼 표면에 광을 조사하고, 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의하여 상기 패턴의 CD를 측정함과 동시에 상기 패턴의 불량을 검출하는 불량 검출 방법은, 먼저, 상기 웨이퍼 상의 각각의 레이어별로 컬러를 저장하고, 상기 웨이퍼 표면에 상기 패턴의 CD를 측정하기 위하여 광을 조사한다. 그리고 나서, 상기 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의해 CD를 측정하고, 동시에 상기 패턴의 컬러를 검출한다음, 상기 반사광으로부터 검출된 패턴의 컬러와 상기 패턴의 고유 컬러를 비교하여, 서로 컬러가 상이한 경우, 불량이라고 판정한다.

(실시예)

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

첨부한 도면 도 1은 본 발명에 따른 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

본 발명에서는 부분 초점 불량, 불균일한 코팅 및 스크래치등과 같은 패턴, 예컨대 포토레지스트 패턴의 불량을 시각적으로 검사하는 단계를 포토레지스트 패턴의 CD를 측정하는 장비에서, CD 측정과 동시에 진행한다. CD 측정단계와 시각적으로 불량을 검사하는 단계는 CD를 측정하는 장비에 별도의 불량 검사 장치를 설치하므로써 동시에 진행할 수 있다. 불량 검사 장치는 각 레이어(layer)별 컬러 정보를 포함하고 있으며, 검사해야할 레이어(예를 들어 포토레지스트 패턴)의 컬러와 해당 레이어의 고유 컬러를 비교하여, 불량인지를 판정한다.

이를 도면을 통하여 보다 자세히 설명하도록 한다.

패턴, 예컨대 포토레지스트 패턴의 CD를 측정하기 위한 장치로는 예를 들어 SEM(scanning electron microscope) 설비가 가장 많이 이용되고 있다. 이러한 SEM 설비(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(100, 또는 피검 대상)에 자외선과 같은 광(15) 조사한다음, 웨이퍼(100) 상에 형성된 패턴(110)에 의해 투과 또는 반사되는 광량을 수치화한 정보에 의하여 CD를 측정한다.

본 실시예의 SEM 설비(10)는 패턴의 CD 측정과 동시에 패턴의 불량을 검출할 수 있도록, 종래의 SEM 설비(10)의 구성내에 불량 검사 장치(20)를 추가로 설치한다. 이와 같은 불량 검사 장치(20)는 검출부(30), 저장부(40) 및 비교 판정부(50)를 포함한다.

검출부(30)는 웨이퍼(100) 표면으로부터 SEM 설비(10)로 반사되는 반사광(16)에 의해 웨이퍼 표면에 형성된 패턴(110)의 컬러를 검출한다. 이때, 반사광(16)은 SEM 설비(10)에서 CD를 측정하기 위하여 조사된 광(15)이 패턴(110)에 의해 SEM 설비(10)로 반사되는 광이다.

저장부(40)는 웨이퍼(100)상에 형성되는 각각 레이어별 고유 컬러에 대한 정보가 모두 저장되어 있다. 알려진 바와같이, 반도체 소자를 구성하는 각각의 레이어는 소정의 색상을 발현하고 있으며, 이들에 대한 정보가 상기 저장부(40)에 저장되어 있는 것이다.

비교 판정부(50)는 반사광(16)을 통하여 검출된 패턴(110, 혹은 레이어)의 컬러와, 저장부(40)에 저장되어 있는 해당 패턴(110)의 고유 컬러를 비교하고, 컬러의 차이에 따라 패턴(110)의 불량 여부를 판단한다.

본 실시예에는 SEM 설비(10)에 의해 CD를 측정하는 각 수단에 대한 설명이 배제되었으나, 본 실시예의 CD를 측정하는 SEM 설비(10)는 종래의 그것과 동일할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치에 의한 불량 검출 방법을 도 2를 통하여 설명하도록 한다. 여기서, 본 실시예에서는 검사 대상인 패턴으로 포토레지스트 패턴을 예를 들어 설명하도록 한다.

우선, 상술한 바와 같이, 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 도포하고, 포토레지스트막상에 마스크를 얼라인시킨다. 그후, 마스크에 의해 노출된 포토레지스트막을 노광한다음, 노광된 포토레지스트막 부분을 현상에 의하여 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성한다.

그후, SEM 설비(10)에 의하여 포토레지스트 패턴(110)의 CD를 측정한다. 이때, 포토레지스트 패턴(110)은 SEM 설비(10)에 의하여 CD 측정은 물론, 패턴의 불량을 검사할 수 있다.

우선, SEM 설비(10)에서 포토레지스트 패턴(110)으로 광을 조사하기 전에, SEM 설비(10)의 저장부(40)에 웨이퍼에 형성되는 레이어별 고유의 컬러를 저장한다(S1).

그후, SEM 설비(10)는 웨이퍼(100)의 포토레지스트 패턴(110)을 향하여 광을 조사하고 반사되는 광을 흡수하여 패턴의 CD를 측정하는 한편, SEM 설비(10)내 불량 검사 장치(20)의 검출부(30)는 반사되는 광에 의해 웨이퍼에 형성된 패턴(110)의 컬러를 검출한다(S2).

그후, 비교 판정부(50)는 검출부(30)로부터 검출된 포토레지스트 패턴(110)의 컬러와, 저장부(40)에 저장되어 있는 포토레지스트 패턴(110)의 고유의 컬러가 동일한지를 비교한다(S3). 이때, 검출된 컬러와 고유의 컬러가 동일하면 불량이 아니라고 판정하고 불량 검사를 마치고, 그렇지 않으면, 패턴(110)에 불량이 발생하였음을 작업자에게 통지한다(S4).

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 패턴의 CD를 측정하는 단계와 동시에 패턴의 불량을 검출하므로써, 작업자가 한단계라도 먼저 패턴의 불량을 인지할 수 있어, 패턴 불량에 대하여 신속하게 대응할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 패턴의 불량을 패턴의 컬러를 이용하여 판단하므로, 작업자의 육안으로 확인하는 것보다 정확하게 패턴의 불량을 검출할 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치를 나타낸 블록도이다.

도 2는 본 발명의 불량 검출이 가능한 패턴 검사 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

10 : SEM 설비 20 : 불량 검사 장치

30 : 검출부 40 : 저장부

50 : 비교부 110 : 패턴

Claims (4)

1. 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼 표면에 광을 조사하고, 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의하여 상기 패턴의 CD(critical dimension)을 측정하는 패턴 검사 장치로서,

   상기 패턴 검사 장치내에는 상기 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의해 상기 패턴의 불량을 검출하는 불량 검출 장치가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 불량 검출 장치는,

   상기 웨이퍼에 형성되는 각각의 레이어의 컬러 정보를 저장하고 있는 저장부;

   상기 웨이퍼로 반사되는 광에 의해 웨이퍼 표면에 형성된 패턴의 컬러를 검출하는 검출부;

   상기 검출부로부터 검출된 패턴의 컬러와, 상기 저장부에 저장되어 있는 상기 해당 패턴의 고유 컬러를 비교하여, 불량 여부를 판정하는 비교 판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴 검사 장치는 SEM 설비인 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
4. 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼 표면에 광을 조사하고, 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의하여 상기 패턴의 CD를 측정함과 동시에 상기 패턴의 불량을 검출하는 불량 검출 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼 상의 각각의 레이어별로 컬러를 저장하는 단계;

   상기 웨이퍼 표면에 상기 패턴의 CD를 측정하기 위하여 광을 조사하는 단계;

   상기 웨이퍼 표면으로부터 반사되는 광에 의해 CD를 측정하고, 동시에 상기 패턴의 컬러를 검출하는 단계; 및

   상기 반사광으로부터 검출된 패턴의 컬러와, 상기 패턴의 고유 컬러를 비교하여, 서로 컬러가 상이한 경우, 불량이라고 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 불량 검출 방법.