KR20080036858A - 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법 - Google Patents

Abstract

패턴의 레이아웃을 설계하고, 레이아웃을 따른 패턴들을 웨이퍼 상에 형성한 후, 패턴들에 대한 웨이퍼 결함 검사 지도를 측정하여 결함 분석하는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법을 제시한다. 이때, 레이아웃(layout) 데이터로부터 패턴, 예컨대, 콘택홀 패턴을 포함하는 검사 영역을 설정하고, 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터에 대해 상기 검사 영역의 데이터를 매칭(matching)시키고, 검사 영역에 해당되는 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터들을 필터링(filtering)하여 추출한다. 필터링된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터를 이용하여 결함 분석한다.

콘택홀, 결함 검사, 노이즈, 레이아웃

Description

웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법{Method for inspecting pattern defects on wafer}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정흐름도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측정된 결함 검사 지도를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 검사 영역을 설정하는 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 패턴 레이아웃(layout) 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오류 데이터(false data)를 결함 검사 지도로부터 제거하는 과정을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패턴 결함 검사 포인트(point)를 개략적으로 보여주는 사진이다.

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 웨이퍼 상에 구현하는 과정에 여러 회로 구성(circuit architecture)을 위한 패턴들을 형성하는 과정이 있다. 이러한 패턴을 형성하는 과정은 노광 및 현상을 포함하는 리소그래피(lithography) 과정 및 식각 과정을 포함하여 진행될 수 있다. 이때, 패턴을 형성하는 과정 후, 웨이퍼 상에 실제 패턴의 형성 여부를 확인하는 검사 과정이 수행되고 있다. 이러한 패턴 검사 과정은 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 결함 여부를 검사하는 과정으로, 경우에 따라 주사전자현미경(SEM) 장비를 이용하여 수행될 수 있다.

예컨대, 회로 구성에서 플러그(plug)를 위한 콘택홀(contact hole) 패턴을 형성하는 과정에서 콘택홀이 정확히 형성되어 하부막을 노출하는 지의 여부, 즉, 오픈(open) 여부를 검사하는 결함 검사 과정이 수반되고 있다. 콘택홀 패턴의 결함 검사 과정은 예컨대 SEM 장비를 이용하여 결함 검사 지도(defect inspection map)를 측정하는 과정을 포함하여 수행되고 있다. 측정된 결함 검사 지도는 콘택홀 패턴에 대한 검사 결과로서의 실제 결함 데이터(real defect data)와, 노이즈(noise) 등에 의한 오류 결함 데이터(false defect data)를 포함하여 측정될 수 있다.

결함 검사 장비에서 측정되는 결함 검사 결과 데이터는 이러한 실제 결함 데이터와 오류 결함 데이터를 모두 포함하고 있으므로, 결함 검사 결과 데이터의 양은 매우 방대하고 큰 데이터 양을 가지게 된다. 따라서, 이러한 방대한 데이터를 분석하고 검사하고 검토하는 과정은, 매우 많은 시간과 노력이 소요되는 작업으로 이해될 수 있다. 또한, 오류 결함 데이터와 실제 결함 데이터들이 혼재되어 있으므로, 패턴 결함에 대한 정확한 검사 및 분석이 실질적으로 매우 어렵다. 실제 콘택홀 패턴에서 검출하고자 하는 결함 검사 결과는, 콘택홀의 오픈 여부나 콘택홀 내 에 결함이 존재하는 여부와 같은 실제 콘택홀 패턴에 연관된 결함 검사 결과 데이터들이나, 오류 결함 데이터들이 혼재되어 있으므로, 이러한 실제 데이터들을 분류해내는 과정은 매우 어렵고 또한 많은 시간과 인력이 소요되는 작업으로 이해될 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 빠른 시간 내에 웨이퍼 상에 유발된 패턴 결함을 검사하는 방법을 제시하는 데 있다.

상기 기술 과제를 위한 본 발명의 일 관점은, 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계, 상기 레이아웃을 따른 패턴들을 웨이퍼 상에 형성하는 단계, 상기 레이아웃(layout) 데이터로부터 상기 패턴을 포함하는 검사 영역을 설정하는 단계, 상기 패턴들에 대한 웨이퍼 결함 검사 지도를 측정하는 단계, 상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터로부터 상기 검사 영역 이외의 영역에 대한 데이터들을 오류 결함 데이터로 제거하는 단계, 및 상기 오류 결함 데이터가 제거된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터를 이용하여 결함 분석하는 단계를 포함하는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법을 제시한다.

또는, 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터에 대해 상기 검사 영역의 데이터를 매칭(matching)시키는 단계, 상기 검사 영역에 해당되는 상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터들을 필터링(filtering)하여 추출하는 단계, 및 상기 필터링된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터를 이용하여 결함 분석하는 단계를 포함 하는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법을 제시한다.

상기 패턴의 레이아웃은 주변회로 영역의 콘택홀 패턴의 레이아웃을 포함하게 설계될 수 있다.

상기 검사 영역은 상기 콘택홀 패턴을 다수 개 포함하는 반복 단위로 설정될 수 있다.

상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터들을 필터링(filtering)은, 상기 검사 영역 이외의 데이터들을 오류 결함 데이터로 배제시키는 단계를 포함할 수 있다.

상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도에 대한 상기 검사 영역의 데이터의 매칭은 노광 필드 단위 또는 칩(chip) 영역 단위로 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 보다 빠른 시간 내에 웨이퍼 상에 유발된 패턴 결함, 예컨대, 콘택홀의 결함 여부를 검사하는 방법을 제시할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는, 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 예컨대 콘택홀 패턴의 레이아웃(layout) 데이터베이스(DB)를 이용하여, 측정된 결함 검사 지도로부터 실제 콘택홀 패턴에 연관된 영역 이외의 영역의 측정 데이터들을 필터링(filtering)하여 오류 결함 데이터들을 측정 결함 검사 지도로부터 제거하는 결함 검사 방법을 제시한다. 이러한 콘택홀 패턴은 셀(cell) 영역에 배치된 콘택홀 패턴일 수도 있으나, 주변회로 영역(peripheral region)에 형성되는 상대적으로 깊은 콘택홀일 수 있다.

콘택홀 패턴의 레이아웃에서 콘택홀 패턴을 포함하는 영역을 반복되는 영 역(repeating unit), 즉, 검사 영역으로 설정하고, 이러한 검사 영역을 노광 필드(exposure field) 영역이나 칩(chip) 영역 단위로 결함 검사 지도에 매칭(matching)시킨다. 이와 같이 매칭시킨 후, 검사 영역 이외의 다른 나머지 영역에 측정된 결함 데이터들은 노이즈 등에 의한 오류 결함 데이터로 간주하여, 필터링하여 결함 검사 지도 데이터로부터 제거한다.

이에 따라, 필터링된 결함 검사 지도는 실제 콘택홀 패턴에 연관된 실제 결함 데이터들을 포함하고 오류 결함 데이터들을 배제된 상태가 되게 된다. 이후에, 필터링된 결함 검사 지도에 포함된 결함 데이터들을 검토 분석한다. 이러한 오류 결함 데이터를 필터링 제거하는 과정을 도입함으로써, 실질적으로 분석 검토하는 결함 데이터들은 실제 결함 데이터들로 간주할 수 있다.

이에 따라, 검토 분석에 소요되는 시간을 보다 줄일 수 있어, 검사 과정의 생산성의 증대를 구현할 수 있다. 또한, 검토 분석할 데이터의 양이 상대적으로 크게 줄어듦에 따라, 검토 분석의 정확성을 보다 증가시킬 수 있다. 검사의 용이성 또한 증대시킬 수 있으며, 검사에 소요되는 비용의 감소를 구현할 수 있다. 빠른 검사 결과를 보다 신속히 공정 과정에 피드백(feed back) 시킬 수 있어, 콘택홀 패턴 형성 과정의 개선을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정흐름도이다. 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법은, 예컨대, 주변회로 영역에서 형성되는 콘택홀 패턴의 결함 유무를 검사하는 방법을 제시한다. 리소그래피 과정, 예컨대, 노광 및 현상, 선택적 식각 과정 등을 이용하여 웨이퍼 상으로 전사할 콘택홀 패턴들을 포함하는 레이아웃(layout)을 설계한다. 레이아웃을 따르는 포토마스크(photomask)를 제작한 후, 포토마스크를 이용하여 노광 및 현상 과정으로 포토레지스트 패턴을 웨이퍼 상에 형성한다.

이때, 노광 과정은 칩 영역을 단위로 하거나 또는 노광 필드(exposure field)를 단위로 웨이퍼 영역의 일부 영역 단위로 순차적으로 수행되어 웨이퍼 전체 영역을 노광하는 과정으로 수행될 수 있다. 이후에, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 이용하여 선택적 식각 과정을 웨이퍼 상의 대상층, 예컨대, 절연층에 수행한다. 이에 따라, 웨이퍼 상에는 설계된 레이아웃을 따르는 콘택홀 패턴들이 형성된다(도 1의 101).

웨이퍼 상에 형성된 콘택홀 패턴들에 대한 결함 검사를 수행한다. 이러한 결함 검사는 SEM 장비와 같은 결함 검사 장비를 이용하여 수행될 수 있다. 측정된 결함 검사 결과 데이터는 도 2에 제시된 바와 같은 웨이퍼 결함 검사 지도 형태의 데이터로 제시될 수 있다(도 1의 103). 도 2의 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도(200)의 데이터에는 콘택홀 패턴에 연관된 실제 결함에 대한 데이터뿐만 아니라, 노이즈 등에 연관된 오류 결함 데이터를 포함하고 있다. 따라서, 수작업으로 분석 검토하기엔 실질적으로 상당히 많은 양의 데이터를 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서는 실제 콘택홀 패턴에 연관된 실제 데이터 이외의 나 머지 데이터, 예컨대, 오류 결함 데이터를 선택적으로 필터링하여 제거하는 과정을 도입한다. 이를 위해서 도 3에 제시된 바와 같이, 설계된 콘택홀 패턴의 레이아웃(300)을 이용한다. 콘택홀 패턴의 레이아웃(300)은 콘택홀 패턴(301)의 위치, 크기 등에 대한 데이터들을 포함하고 있다.

이러한 콘택홀 패턴의 레이아웃(300)에서 다수 개의 콘택홀 패턴(301)을 포함하는 검사 영역(310)을 설정한다(도 1의 105). 이러한 검사 영역(310)은 콘택홀 패턴(301)들이 반복되는 단위 영역(repeating unit region)으로 설정될 수 있다. 예컨대, 콘택홀 패턴(301)이 일 방향으로 반복적으로 배열된 제1영역(311)의 형태로 검사 영역(310)을 설정할 수 있다. 또는, 콘택홀 패턴(301)이 행렬로 배열된 제2영역(313)의 형태나 콘택홀 패턴(301)들이 열십자(+) 형태로 배열된 제3영역(315)의 형태로 검사 영역(310)을 설정할 수 있다. 이러한 검사 영역(310)은 실제 콘택홀 패턴(301)이 형성될 위치 또는 영역에 연관된 범위로 이해될 수 있다.

도 4에 제시된 바와 같이, 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도(200)의 데이터에 대해 검사 영역(310)의 데이터를 매칭(matching)시킨다. 검사 영역(310)에 해당되는 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도(200)의 데이터들을 필터링(filtering)하여 추출한다. 이에 따라, 검사 영역(310)에 해당되지 않는 다른 영역에 해당되는 데이터들은 오류 결함 데이터로 간주하여, 웨이퍼 결함 검사 지도(200)로부터 선택적으로 제거된다(도 1의 107).

측정된 웨이퍼 결함 검사 지도(200)에 대한 검사 영역(310)의 데이터의 매칭은, 노광 필드 단위 또는 칩 영역 단위로 수행될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 영역 전체에 걸쳐 검사 영역(310)이 매칭되게 된다. 이와 같이 매칭을 수행한 후, 검사 영역(310) 내에 해당되는 결함 데이터를 추출하고, 나머지 영역에 대한 데이터들을 오류 결함 데이터로 간주하여 제거한다. 따라서, 추출된 결함 데이터들을 검사 영역(310) 내에 해당되는 결함 데이터들이고, 검사 영역(310)은 콘택홀 패턴(301)을 포함하는 영역이므로, 추출된 결함 데이터들을 실제 콘택홀 패턴(301)에 관련된 실제 결함 데이터들로 간주될 수 있다.

이러한 매칭 과정은 검사 장비 내에 연산부, 예컨대, 워크 스테이션 시스템(work station system)을 추가하여, 이러한 매칭 과정이 검사 장비 내에서 수행되도록 구성할 수 있다. 이때, 검사 영역(310)의 설정은 잡 파일(job file)을 수작업으로 작성함으로써 장비 내에서 연산이 이루어지도록 할 수 있다.

도 5에 제시된 바와 같이, 이러한 필터링된 웨이퍼 결함 검사 지도(200)의 데이터에서 검출한 포인트(point: 315)는, 실제 웨이퍼 상의 콘택홀 패턴(400)을 포함하는 영역으로 분류될 수 있다. 실제 결함 데이터들이 의미하는 검출 개수에 대해 위치별 및 항목(category)별로 정렬시켜 분석한다. 이에 따라, 필터링된 웨이퍼 결함 검사 지도(200)는, 실제 결함 데이터들을 포함하고 오류 결함 데이터들을 제거된 데이터들로 구성된 것으로 이해될 수 있다.

이후에, 도 5에 제시된 바와 같은 검출 포인트(315)에 대해서 결함 분석을 수행한다(도 1의 109).

상술한 본 발명에 따르면, 콘택홀 패턴에 대한 웨이퍼 결함 검사 지도의 데 이터로부터, 오류 결함 데이터들을 제거할 수 있다. 이에 따라, 실제 결함 데이터들로 구성된 웨이퍼 결함 검사 지도를 구현할 수 있어, 콘택홀 패턴의 결함 분석이 보다 용이해질 수 있다. 또한, 오류 결함 데이터들에 대한 불필요한 검토 또는 분석이 배제될 수 있어, 전체 검사에 소요되는 시간을 줄여 생산성 증대를 구현할 수 있다. 실제 검사의 정확성을 제고할 수 있으며, 검사 결과의 보다 신속한 콘택홀 패턴 형성 과정으로의 피드백이 가능하다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것으로 해석되어지는 것은 바람직하지 않다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능한 것으로 이해될 수 있다.

Claims (8)

1. 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계;

   상기 레이아웃을 따른 패턴들을 웨이퍼 상에 형성하는 단계;

   상기 레이아웃(layout) 데이터로부터 상기 패턴을 포함하는 검사 영역을 설정하는 단계;

   상기 패턴들에 대한 웨이퍼 결함 검사 지도를 측정하는 단계;

   상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터로부터 상기 검사 영역 이외의 영역에 대한 데이터들을 오류 결함 데이터로 제거하는 단계; 및

   상기 오류 결함 데이터가 제거된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터를 이용하여 결함 분석하는 단계를 포함하는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 패턴의 레이아웃은 주변회로 영역의 콘택홀 패턴의 레이아웃을 포함하게 설계되는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 검사 영역은 상기 콘택홀 패턴을 다수 개 포함하는 반복 단위로 설정되는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
4. 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계;

   상기 레이아웃을 따른 패턴들을 웨이퍼 상에 형성하는 단계;

   상기 패턴들에 대한 웨이퍼 결함 검사 지도를 측정하는 단계;

   상기 레이아웃(layout) 데이터로부터 상기 패턴을 포함하는 검사 영역을 설정하는 단계;

   상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터에 대해 상기 검사 영역의 데이터를 매칭(matching)시키는 단계;

   상기 검사 영역에 해당되는 상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터들을 필터링(filtering)하여 추출하는 단계; 및

   상기 필터링된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터를 이용하여 결함 분석하는 단계를 포함하는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 패턴의 레이아웃은 주변회로 영역의 콘택홀 패턴의 레이아웃을 포함하게 설계되는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 검사 영역은 상기 콘택홀 패턴을 다수 개 포함하는 반복 단위로 설정되는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
7. 제4항에 있어서,

   상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도의 데이터들을 필터링(filtering)은

   상기 검사 영역 이외의 데이터들을 오류 결함 데이터로 배제시키는 단계를 포함하는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.
8. 제4항에 있어서,

   상기 측정된 웨이퍼 결함 검사 지도에 대한 상기 검사 영역의 데이터의 매칭은 노광 필드 단위 또는 칩(chip) 영역 단위로 수행되는 웨이퍼 상의 패턴 결함을 검사하는 방법.

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