KR20070023979A - 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법 - Google Patents

Abstract

마스크 패턴 검사에 있어서, 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출하는 마스크 패턴 검사의 에러를 방지하는 방법을 제공한다. 그 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법은 패턴 검사 에러를 발생할 가능성이 큰 대표 패턴들에 대한 데이터를 준비하고, 대표 패턴들에 대한 마스크상 좌표를 추출한다. 다음 검사 설비에 실제의 마스크 및 데이터를 준비하고 실제 마스크의 좌표로 광학렌즈를 이동시켜 각각의 좌표에 위치한 대표패턴들에 대한 검사 영상 데이터(data)를 얻는다. 검사 영상 데이터를 검사 설비의 고유의 디펙(defect) 검출 알고리즘에 적용하여 디펙으로 검출된 패턴들이 디펙으로 검출되지 않도록 하는 디펙 검출 기준값(threshold)을 설정하고 디펙 검출 알고리즘의 검사감도를 기준값에 대응하는 검사감도로 조정한다. 본 발명에 의한 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법은 디펙이 아님에도 디펙으로 검출되는 대표 패턴들에 대해서 검사 설비의 적정 디펙 검출 기준값을 설정하여 검사 감도를 자동으로 조정해 줌으로써, 종래 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출됨으로써 발생했던, 공정 시간 낭비의 문제를 해결할 수 있다.

Description

마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법{Method of preventing error of mask pattern check}

도 1은 종래기술에 따른 디펙 기준값을 설정에 대한 설명을 위한 패턴이 형성된 단면도들이다.

도 2a는 디펙이 아님에도 불구하고 타이트한 디펙 검출 기준값 때문에 디펙으로 검출되고 있는 예를 보여주고 있다.

도 2b는 디펙 검출 기준값을 조정하는 한 예를 보여주고 있는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법에 대한 흐름도이다.

본 발명은 마스크 패턴 검사 방법에 관한 것으로서, 특히 마스크 패턴 검사의 에러를 방지하는 방법에 관한 것이다.

포토 마스크는 반도체소자 제조 공정 중 사진 공정에서 사용되는 패턴 이미지 형성 장치이다. 포토 마스크 상에 발생한 디펙(defect)은 반도체 소자의 패턴 불량을 초래하고, 결과적으로 소자불량을 초래한다. 따라서, 포토 마스크의 디펙 유무에 대한 검사가 필요하다.

디펙을 검사하는 방법으로는 설계 디자인 데이터(또는 데이터 베이스)와 마스크의 패턴을 광학 렌즈를 통해 검사하여 얻은 검사 영상 데이터와 비교하는 방법(이하 '다이 대 데이터 베이스 검사'라 한다.)과 동일한 패턴을 서로 다른 다이(die)에 형성하고 광학 렌즈를 통해 얻은 검사 영상 데이터를 서로 비교하는 방법(이하 '다이 대 다이 검사')이 있다. 여기서 검사 영상 데이터는 예컨대, CCD 카메라 또는 광학적 영상화시스템을 사용하여 마스크의 마스크 패턴을 영상화함으로써 얻어진 검사패턴 데이터를 말한다. 이러한 두 방법 모두 디펙 유무를 판단하기 위해 디펙 기준값을 설정하여야 한다.

도 1은 종래기술에 따른 디펙 기준값을 설정에 대한 설명을 위한 패턴이 형성된 단면도들을 보여주고 있다.

도 1을 참조하면, 먼저 기준 패턴(A) 및 기준 패턴(A)과 비교할 비표 패턴들(B,C)이 보여진다. 이때, 다이 대 데이터 베이스 검사의 경우는 데이터 베이스가 기준 패턴이 되고 다이 대 다이 검사의 경우는 어느 한 다이의 검사 영상 데이터가 기준 패턴이 된다. 두 개의 점선(T1, T2)은 디펙 검출 기준값(threshold)을 보여준다. 디펙 검출 기준값이 아래의 점선(T1)인 경우 비교 패턴1(B)은 디펙으로 검출되지 않고 비교 패턴2(C)는 디펙으로 검출되게 된다. 한편, 디펙 검출 기준값이 위의 점선(T2)인 경우는 앞서와 달리 두 개의 비교패턴들(B,C) 모두 디펙이 아닌 것으로 인식된다.

일반적으로 정확한 마스크의 형성 및 그 패턴의 검사를 정확히 하기 위해 디 펙 검출 기준값을 타이트(tight)하게 잡는 경우가 많다. 즉 앞서의 예에서 아래의 점선(T1)과 같이 디펙 검출 기준값을 거의 기준 패턴에 일치하도록 설정함으로써, 마스크 패턴 검사의 감도를 향상시킨다.

그러나 검사시에 얼라인 문제나 광학 설비적 문제 또는 패턴이 복잡한 경우에는 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검사 설비가 검출하는 경우가 종종 발생하게 된다. 이러한 경우 마스크 내의 동일 패턴을 가지는 수많은 다이 모두 디펙으로 인식되므로 너무 많은 디펙의 검출로 인한 마스크 검사의 공정시간의 낭비를 초래한다. 작업을 중단하고 검사의 감도를 조정 즉 디펙 검출 기준값을 변경하는 경우에도 적정 디펙 기준값을 설정하기 위한 여러 번의 시행착오를 거쳐야 하고 따라서 동일한 공정시간의 낭비를 초래하게 된다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크 패턴 검사에 있어서, 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출하는 마스크 패턴 검사의 에러를 방지하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 패턴 검사 에러를 발생할 가능성이 큰 대표 패턴들에 대한 데이터를 준비하는 단계, 상기 대표 패턴들에 대한 마스크상 좌표를 추출하는 단계, 검사 설비에 실제의 마스크 및 상기 데이터를 준비하는 단계, 상기 실제 마스크의 상기 좌표로 광학렌즈를 이동시켜 각각의 좌표에 위치한 대표패턴들에 대한 검사 영상 데이터(data)를 얻는 단계, 상기 검사 영 상 데이터를 검사 설비의 고유의 디펙(defect) 검출 알고리즘에 적용하여 디펙으로 검출된 패턴들이 디펙으로 검출되지 않도록 하는 디펙 검출 기준값(threshold)을 설정하고 상기 디펙 검출 알고리즘의 검사감도를 상기 기준값에 대응하는 검사감도로 조정하는 단계를 포함하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기준값의 설정 및 그에 대응하는 검사 감도의 조정은 기존의 고유 디펙 검출 알고리즘에 추가적인 프로그램을 삽입함으로써 자동화시킬 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2a는 디펙이 아님에도 불구하고 타이트한 디펙 검출 기준값 때문에 디펙으로 검출되고 있는 예를 보여주고 있다. 도 2a의 비교 패턴1 및 비교 패턴2의 노이즈 부분들(A,A')들은 전술한 대로 광학 설비적 문제나 복잡하고 미세한 패턴에 의해 발생 되고 일반적으로 그러한 패턴이 형성되는 모든 다이에 동일한 디펙으로 작용하게 된다. 따라서, 일정 패턴들에 있어서 그러한 노이즈 부분들을 디펙으로 검출하지 않도록 디펙 검출 기준값을 설정하는 것이 필요하다.

도 2b는 디펙 검출 기준값을 조정하는 한 예를 보여주고 있는데, 기존의 디펙 검출 기준값(T1)을 비교 패턴들의 노이즈를 검출할 수 없는 값(T2)으로 변경하는 것이다. 한편, 새로운 디펙 검출 기준값은 다수개의 비교 패턴들 중 디펙 검출 기준값으로부터 오차가 심한 노이즈 부분까지 커버할 수 있을 정도의 적정 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 2에서 비교 패턴2 보다는 비교 패턴1을 대 상으로 디펙 검출 기준값을 설정한다. 물론, 실제적인 디펙이 발생한 경우를 고려해서 그 한계값이 설정되야 있어야 함은 물론이다.

위와 같이 디펙 검출 기준값의 설정하고 그에 대응하여 디펙 검출 알고리즘의 검사 감도를 조정한다. 이러한 검사 감도의 조정은 낮은 검사 감도로의 조정에 해당한다. 즉, 디펙 검출 기준값을 상승시킴으로써, 실제적으로 디펙인 경우도 디펙으로 인식하지 않게 되는 가능성이 크게 되어 검사 감도의 측면에서는 검사 감도의 하향 조정에 해당 되기 때문이다.

그러나 본 발명에서 이러한 디펙 검출 기준값의 변경은 특정 대표 패턴들, 즉 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출되는 패턴들에 대해서만 실시하게 되므로, 다이 전체의 패턴 검사에는 영향을 미치지 아니하고 또한 전술한 대로 일정한 한계값을 설정해 줌으로써 대표 패턴들에서의 실제적인 디펙도 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법에 대한 단계들을 보여주고 있다. 도 3을 참조하면, 먼저 마스크 패턴 검사에서 에러 발생 가능성이 많은 대표 패턴들에 대한 데이터를 준비한다(S100). 다시 말해서 종래 자주 발생하는 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출되는 패턴들에 대한 데이터 베이스를 수집한다. 대표 패턴은 적어도 10개 정도를 수집하여 진행하는 것이 공정 진행 시간의 측면에서 바람직하다.

다음으로, 그러한 대표 패턴들에 대한 마스크상 좌표를 추출한다(S200). 좌표를 먼저 추출해야 마스크에서 대표 패턴들에 대한 검사 영상 데이터를 쉽게 추출할 수 있기 때문이다. 앞서의 단계(S100,S200)는 마스크 담당 팀에서 진행하는 것 이 바람직하다. 그 후 검사 설비에 대표 패턴들이 형성된 실제의 마스크 및 대표 패턴들에 대한 데이터 베이스를 준비한다(S300, 다이 대 다이의 검사의 경우에는 데이터 베이스는 불필요할 수 있다). 다음 마스크 패턴 검사가 다이 대 데이터 베이스 검사 인지 다이 대 다이 검사인지 판단한다(S400). 전술한 대로 검사 방식에 약간에 차이가 있으므로 그러한 판단 단계를 두는 것이다.

다이 대 데이터 베이스 검사인 경우는 대표 패턴들의 검사 영상 데이터와 데이터 베이스의 디자인 데이터의 차이를 비교하게 된다(S500a). 다이 대 다이의 검사인 경우는 동일 대표 패턴이 형성된 두 다이의 검사 영상 데이터의 차이를 비교하게 된다(S550b). 이러한 비교 검사는 종래의 검사 설비 자체의 고유의 디펙 검출 알고리즘을 그대로 이용한다. 따라서, 종래의 디펙 검출 기준값이 적용되어 디펙들이 검출되게 된다. 그러나 그러한 디펙들은 전술한 대로 실제적인 디펙은 아니다.

비교 검사가 끝난 후에는 상기 디펙들이 디펙으로 검출되지 않도록 디펙 검출 기준값을 설정하고 그에 대응하는 디펙 검출 알고리즘 상의 검사 감도를 조정한다(S600). 물론 두 가지 비교 검사에 동일하게 적용된다. 한편, 수동으로 기준값 및 검사 감도를 조정할 수도 있겠지만, 적절한 프로그램을 제작하여 기존의 디펙 검출 알고리즘에 삽입함으로써, 자동화시키는 것이 바람직하다.

마지막으로 이렇게 조정된 디펙 검출 기준값 및 검사 감도를 통해 통상적인 마스크의 패턴 검사를 진행한다(S700).

본 발명에 의한 마스크 패턴 검사의 에러 방법에 의해 마스크 패턴을 검사하게 되면, 기존에 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출되었던 패턴들은 더 이상 디펙으로 검출되지 않게 된다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

지금까지 상세하게 설명한 본 발명에 의하면, 디펙이 아님에도 디펙으로 검출되는 대표 패턴들에 대해서 검사 설비의 디펙 검출 기준값을 설정하고 그에 대응한 디펙 검출 알고리즘의 검사 감도를 조정해 줌으로써, 종래 디펙이 아님에도 불구하고 디펙으로 검출됨으로써 발생했던, 공정 시간 낭비의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 디펙 검출 기준값 및 검사 감도의 조정에 대한 프로그램을 작성하여 기존 디펙 검출 알고리즘에 반영하여 자동화함으로써, 작업자가 수동에 의한 조정 및 시행 착오 반복에 의한 인적 낭비와 공정 시간의 낭비 문제를 방지할 수 있다.

Claims (9)

1. 패턴 검사 에러를 발생할 가능성이 큰 대표 패턴들에 대한 데이터를 준비하는 단계;

   상기 대표 패턴들에 대한 마스크상 좌표를 추출하는 단계;

   검사 설비에 실제의 마스크 및 상기 데이터를 준비하는 단계;

   상기 실제 마스크의 상기 좌표로 광학렌즈를 이동시켜 각각의 좌표에 위치한 대표패턴들에 대한 검사 영상 데이터(data)를 얻는 단계;

   상기 검사 영상 데이터를 검사 설비의 고유의 디펙(defect) 검출 알고리즘에 적용하여 디펙으로 검출된 패턴들이 디펙으로 검출되지 않도록 하는 디펙 검출 기준값(threshold)을 설정하고 상기 디펙 검출 알고리즘의 검사감도를 상기 기준값에 대응하는 검사감도로 조정하는 단계를 포함하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 기준값은 상기 고유 검출 알고리즘에서 디펙으로 검출되는 패턴들 중에서 실질적으로 디펙이 아닌 패턴들은 디펙으로 검출하지 않도록 설정한 값인 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 기준값은 상기 실질적으로 디펙이 아닌 패턴들 중 가장 오차 폭이 큰 패턴을 디펙으로 검출하지 않도록 하는 값으로 설정한 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
4. 제1 항에 있어서,

   상기 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법은 상기 고유의 디펙 알고리즘의 조정된 검사감도를 적용하여 마스크의 패턴을 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 기준값의 설정 및 검사감도의 조정은 자동화되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
6. 제5 항에 있어서,

   상기 자동화는 고유의 디펙 검출 알고리즘에 상기 기준값의 설정 및 검사감도의 조정에 대한 추가적인 프로그램을 삽입함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
7. 제1 항에 있어서,

   상기 검사감도를 조정하는 단계 이전에 다이(die) 대 데이터베이스에 대한 검사인지 다이 대 다이에 대한 검사인지를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 다이(die) 대 데이터 베이스에 대한 검사인 경우는 상기 다이의 대표패턴들의 검사 영상 데이터와 마스크 디자인 데이터들의 차이를 비교하고,

   다이 대 다이에 대한 검사인 경우는 동일 대표패턴에 대해 서로 다른 다이에서 검사 영상 데이터를 추출하여 그 둘의 차이를 비교하여 상기 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.
9. 제1 항에 있어서,

   상기 대표패턴들의 좌표는 적어도 10개를 수집하는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴 검사의 에러 방지 방법.

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