KR20090072808A - 포토마스크의 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법 - Google Patents

포토마스크의 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법 Download PDF

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Abstract

포토마스크 뒷면에 대해 투과광을 조사시키는 투과 광원부와, 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 포토마스크 상에 형성된 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 센서와 그리고 투과 광원부와 대향되며, 포토마스크 앞면에 반사광을 조사시켜 포토마스크 상에 형성된 패턴의 이물질을 검사하는 반사 광원부를 구비한다. 이때, 투과 광원부와 상기 반사 광원부 사이에 포토마스크가 장착된 스테이지와, 포토마스크 앞면에 반사되는 반사광을 기초로 포토마스크 상에 유발된 이물질을 검사하는 반사광 센서를 더 구비한다.
투과 광, 반사 광, 이물질 검사, 결함 검사, 포토마스크

Description

포토마스크의 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법{Inspection apparatus of photomask and mathod for fabricating using the same}
본 발명은 포토리소그라피에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포토마스크의 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 패턴이 형성된 포토마스크가 사용되고 있다. 포토마스크 상에 형성된 패턴들은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크 상에 구현된 패턴은 매우 중요하게 인식되고 있다. 따라서, 포토마스크를 제작한 후, 검사 장치를 이용하여 이물 검사나 패턴 결함을 검사하여 포토마스크가 정상적으로 제작되었는지를 확인하고 있다.
포토마스크의 검사는 투과광 또는 반사광을 이용하여 패턴이 형성된 포토마스크 표면 즉, 앞면에 대해 검사하고 있다. 예컨대, 패턴이 형성된 포토마스크 표면을 향하여 투과광을 조사하여 투과되는 광을 이용하여 패턴의 결함을 검사하거나, 패턴이 형성된 포토마스크 표면을 향하여 반사광을 조사하여 포토마스크에 의해 반사되는 광을 이용하여 패턴 상에 유발된 이물질을 검사한다.
그런데, 패턴이 형성된 포토마스크 표면에 대해 검사하게 되므로, 투과되는 광 또는 반사되는 광에 의해 패턴이 손상(damage)될 수 있다. 또한, 결함 검사, 이물질 검사 등을 별도로 수행하기 때문에 검사 시간이 많이 소요되어 대기중에 장시간 방치하게 되어 이물질에 의한 결함 예컨대, 성장성 헤이즈(haze)와 같은 결함을 유발하여 포토마스크가 오염된다. 이에 따라, 포토마스크의 제조 수율을 저하시키게 된다.
본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치는, 포토마스크 뒷면에 대해 투과광을 조사시키는 투과 광원부; 상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 포토마스크 상에 형성된 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 센서; 및 상기 투과 광원부와 대향되며, 상기 포토마스크 앞면에 반사광을 조사시켜 포토마스크 상에 형성된 패턴의 이물질을 검사하는 반사 광원부를 구비한다.
상기 투과 광원부와 상기 반사 광원부 사이에 포토마스크가 장착된 스테이지; 및 상기 포토마스크 앞면에 반사되는 반사광을 기초로 포토마스크 상에 유발된 이물질을 검사하는 반사광 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 투과 광원부와 상기 반사 광원부는 상기 포토마스크의 검사 진행 방향과 동일하게 진행되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 투과광은 193nm 또는 257nm 파장의 광원으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 반사광은 365nm 파장의 광원으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 결함 검출 센서는 TDI(Time Delay Intergration) 센서로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 포토마스크의 검사 방법은, 패턴이 형성된 포토마스크를 준비하는 단계; 상기 포토마스크 뒷면에 투과광을 조사시키는 투과 광원부 및 상기 투과 광원부와 대향되며, 상기 포토마스크 앞면에 반사광을 조사시키는 반사 광원부를 포함하는 포토마스크의 검사 장치를 준비하는 단계; 상기 포토마스크의 검사 장치의 스테이지에 포토마스크를 장착하는 단계; 상기 스테이지를 수평이동하여, 상기 포토마스크 뒷면을 향하여 투과 광을 조사시키면서, 포토마스크 앞면을 향하여 반사광을 조사시키는 단계; 및 상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 패턴 결함을 검출하면서, 포토마스크로부터 반사된 반사광을 기초로 패턴의 이물질을 검사하는 단계를 포함한다.
상기 포토마스크의 검사 장치는, 상기 포토마스크 뒷면에 조사되어 투과되는 광원을 기초로 상기 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 센서; 및 상기 포토마스크 앞면에 반사되는 반사광을 기초로 포토마스크 상에 유발된 이물질을 검사하는 반사광 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 투과광을 조사시키는 단계는, 193nm 또는 257nm 파장의 광원으로 조사시키고, 상기 반사광을 조사시키는 단계는, 365nm 파장의 광원으로 조사시키는 것이 바람직하다.
상기 패턴 결함을 검출하는 단계는, 상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 각각의 검사 선상에서 기억된 다이를 비교하는 다이 투 다이 방법으로 검출하는 것이 바람직하다.
상기 패턴 결함을 검출하는 단계는, 상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광과 포토마스크의 설계 데이퍼 패턴과 비교하는 다이 투 데이터베이스 방법으로 검출할 수 있다.
상기 이물질을 검사하는 단계는, 상기 반사 광원부에 의해 조사되는 반사광을 포토마스크로부터 반사되기 이전과, 포토마스크로부터 반사된 이후의 광의 차이 를 비교 분석하여 검사하는 것이 바람직하다.
(실시예)
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치(100)는, 포토마스크(140) 뒷면에 대해 투과광을 조사시키는 투과 광원부(110)와, 포토마스크(140) 뒷면에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 포토마스크(140) 상에 형성된 패턴(141)의 결함을 검출하는 결함 검출 센서(111)와 그리고, 투과 광원부(110)와 대향되며, 상기 포토마스크 앞면에 반사광을 조사시켜 포토마스크 상에 형성된 패턴(141)의 이물질을 검사하는 반사 광원부(120)를 구비한다.
이때, 투과 광원부(110)와 반사 광원부(120) 사이에 포토마스크(140)가 장착된 스테이지(stage)(130)와, 반사 광원부(120)에 의해 조사된 광이 포토마스크 표면으로부터 반사된 광에 기초하여 포토마스크(140) 상에 유발된 이물질을 검사하는 반사광 센서(121)를 더 구비할 수 있다.
투과 광원부(110)는, 포토마스크(140)의 뒷면을 향하여 193nm 또는 257nm 파장의 투과 광을 조사시켜, 포토마스크(140)를 투과하면서 포토마스크(140) 상에 형성된 패턴 이미지를 갖는 투과광을 결함 검출 센서(111)로 제공하는 역할을 한다.
결함 검출 센서(111)는, 투과 광원으로부터 조사되는 광이 포토마스크(140)를 투과하는 투과광을 받아들여, 각각의 검사 선상에서 기억된 다이(die)를 비교하여 패턴의 결함을 검출할 수 있다. 결함 검출 센서(111)는 시간 지연으로 입력한 광신호를 적분하여 출력하는 소자 예컨대, TDI(Time Delay Intergration) 센서로 구성되어 진다.
반사 광원부(120)는, 투과 광원부(110)와 대향되게 위치하여, 패턴(141)이 형성된 포토마스크(140)의 표면 예컨대, 앞면을 향하여 365nm 파장의 반사광을 조사하여 포토마스크(140)로부터 반사된 반사광 센서(121)로 제공하는 역할을 한다.
반사광 센서(121)는, 반사 광원부에 의해 조사되는 반사광을 포토마스크(140)로부터 반사되기 이전과, 이후의 광의 차이를 비교 분석하여 포토마스크(140) 표면에 이물질이 유발됐는지를 검사할 수 있다. 이때, 365nm 파장의 반사광을 사용함으로써, 투과되는 투과광에 의해 강도가 보상되어 포토마스크(140) 상에 형성된 패턴(141)의 손상을 최소화시킬 수 있다.
스테이지(130)는, 투과 광원부(110)와 반사 광원부(120) 사이에 배치되어 패턴(141)이 형성된 포토마스크(140)가 장착되며, 수평이동되면서 포토마스크를 검사한다. 이때, 도 2에 제시된 바와 같이, 투과 광원부(120)와 반사 광원부(130)는 포토마스크(140)의 검사 진행 방향과 동일하게 도 2의 화살표(150)방향으로 진행되도록 배치될 수 있다.
한편, 포토마스크(140)는 석영기판과 같은 투명기판 상에 웨이퍼 상으로 형성하고자 하는 마스크 패턴(141)이 형성되어 있으며, 패턴(141)이 형성된 포토마스크(140) 표면 상에 패턴(141)의 오염을 방지하기 위한 펠리클(pellicle)(142)이 부착되고 있다.
따라서, 마스크 결함 및 이물질 검사 시 포토마스크 제작 두께 및 펠리클의 두께를 고려하여, 검사 작업 간격(working distance)은 예컨대, 투과 광원부(110) 또는 반사 광원부(120)와 포토마스크 표면 간의 실질적인 거리는 6nm 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 포토마스크(140)는 일정 면적의 다이(die) 영역으로 세분화되어 있으며, 각각의 다이 영역에는 동일한 크기이고, 동일한 형상으로 패턴이 형성되어 있다. 따라서, 각각의 다이(die)에 조사되어 투과되는 투과광 대비, 각각의 다이를 투과한 광을 비교하여 포토마스크의 결함을 검사할 수 있다. 이때, 동일한 포토마스크 상에 상이한 위치에서 형성된 패턴을 서로 비교하는 다이 투 다이(die to die) 방법 또는 초기 데이터 패턴과 실제 포토마스크 상에 형성된 패턴을 비교하는 다이 투 데이터베이스(die to database) 방법으로 검사할 수 있다.
이러한 구조의 포토마스크 검사 장치를 이용한 포토마스크 검사 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 석영기판과 같은 투명기판 상에 마스크 패턴(141)이 형성된 포토마스크(140)를 준비한다. 이때, 마스크 패턴(141)은, 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 위상반전막 패턴 예컨대, 몰리브덴실리콘산화질화(MoSiON)막 패턴으로 형성될 수 있다. 마스크 패턴(141)은, 경우에 따라, 투과되는 광을 차단할 수 있은 광차단막 패턴 예컨대, 크롬(Cr)막 패턴으로 형성될 수 있다.
포토마스크(140) 뒷면에 투과광을 조사시키는 투과 광원부(110) 및 투과 광원부(110)와 대향되며, 포토마스크(140) 앞면에 반사광을 조사시키는 반사 광원부(120)를 포함하는 포토마스크 검사 장치(100)를 준비한다.
이때, 포토마스크의 검사 장치(100)는 반사 광원부(110)와 인접하게 배치되 어, 포토마스크(140) 뒷면에 조사되어 투과되는 투과광을 받아 마스크의 패턴 결함을 검사하는 결함 검출 센서(111)와, 포토마스크 앞면에 조사되어 반사되는 반사광을 받아 포토마스크 상에 유발된 이물질을 검출하는 반사광 센서(121)를 포함한다.
포토마스크의 검사 장치(110)의 스테이지(130)에 마스크 패턴(141)이 형성된 포토마스크(140)를 장착한 후, 포토마스크(140)가 장착된 스테이지(130)를 도 2에 제시된 바와 같이, 화살표(150) 방향으로 수평이동하여, 포토마스크(140) 뒷면을 향하여 투과 광을 조사시키면서, 포토마스크(140) 앞면을 향하여 반사광을 조사시킨다.
포토마스크(140)에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 패턴 결함을 검출하면서, 포토마스크(140)로부터 반사된 반사광을 기초로 패턴의 이물질을 검사한다.
구체적으로, 투과 광원부(110)에 의해 조사되어 포토마스크(140)를 투과하는 투과광을 결함 검출 센서(111)에서 받아들여, 각각의 검사 선상에서 기억된 다이(die)를 비교하여 패턴의 결함을 검출할 수 있으며, 동시에 반사 광원부(120)에 의해 조사되는 반사광을 반사광 센서(121)에서 받아들여, 포토마스크(140)로부터 반사되기 이전과, 이후의 광의 차이를 비교 분석하여 포토마스크(140) 표면에 이물질이 유발됐는지를 검사할 수 있다. 이때, 365nm 파장의 반사광을 사용함으로써, 투과되는 투과광에 의해 강도가 보상되어 포토마스크 상에 형성된 패턴의 손상을 최소화시킬 수 있다.
이에 따라, 포토마스크 상에 투과광과 반사광을 동시에 적용하여 마스크 패턴면의 손상을 최소화하면서 포토마스크의 패턴 결함을 검사하면서, 포토마스크 표 면에 유발된 이물질을 검사할 수 있다. 이에 따라, 검사 과정에서 최소 패턴 인식 면적을 증가시키고, 검사 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 검사과정에서 포토마스크의 표면이 손상되는 것을 방지하여 포토마스크 공정상의 수율을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가진 변형이 가능함은 당연하다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 포토마스크의 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.

Claims (13)

  1. 포토마스크 뒷면에 대해 투과광을 조사시키는 투과 광원부;
    상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 포토마스크 상에 형성된 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 센서; 및
    상기 투과 광원부와 대향되며, 상기 포토마스크 앞면에 반사광을 조사시켜 포토마스크 상에 형성된 패턴의 이물질을 검사하는 반사 광원부를 구비하는 포토마스크의 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투과 광원부와 상기 반사 광원부 사이에 포토마스크가 장착된 스테이지; 및 상기 포토마스크 앞면에 반사되는 반사광을 기초로 포토마스크 상에 유발된 이물질을 검사하는 반사광 센서를 더 구비하는 포토마스크의 검사 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투과 광원부와 상기 반사 광원부는 상기 포토마스크의 검사 진행 방향과 동일하게 진행되도록 배치되는 포토마스크의 검사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 투과광은 193nm 또는 257nm 파장의 광원으로 이루어지는 포토마스크의 검사 장치
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반사광은 365nm 파장의 광원으로 이루어지는 포토마스크의 검사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결함 검출 센서는 TDI(Time Delay Intergration) 센서로 구성되는 포토마스크의 검사 장치.
  7. 패턴이 형성된 포토마스크를 준비하는 단계;
    상기 포토마스크 뒷면에 투과광을 조사시키는 투과 광원부 및 상기 투과 광원부와 대향되며, 상기 포토마스크 앞면에 반사광을 조사시키는 반사 광원부를 포함하는 포토마스크의 검사 장치를 준비하는 단계;
    상기 포토마스크의 검사 장치의 스테이지에 포토마스크를 장착하는 단계;
    상기 스테이지를 수평이동하여, 상기 포토마스크 뒷면을 향하여 투과 광을 조사시키면서, 포토마스크 앞면을 향하여 반사광을 조사시키는 단계; 및
    상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 패턴 결함을 검출하면서, 포토마스크로부터 반사된 반사광을 기초로 패턴의 이물질을 검사하는 단계를 포함하는 포토마스크의 검사 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포토마스크의 검사 장치는,
    상기 포토마스크 뒷면에 조사되어 투과되는 광원을 기초로 상기 패턴의 결함을 검출하는 결함 검출 센서; 및
    상기 포토마스크 앞면에 반사되는 반사광을 기초로 포토마스크 상에 유발된 이물질을 검사하는 반사광 센서를 더 포함하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 투과광을 조사시키는 단계는, 193nm 또는 257nm 파장의 광원으로 조사시키는 포토마스크의 결함 검사 장치
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사광을 조사시키는 단계는, 365nm 파장의 광원으로 조사시키는 포토마스크의 결함 검사 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 결함을 검출하는 단계는, 상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광을 기초로 각각의 검사 선상에서 기억된 다이를 비교하는 다이 투 다이 방법으로 검출하는 포토마스크의 검사 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 결함을 검출하는 단계는, 상기 포토마스크에 조사되어 투과되는 투과광과 포토마스크의 설계 데이퍼 패턴과 비교하는 다이 투 데이터베이스 방법으로 검출하는 포토마스크의 검사 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이물질을 검사하는 단계는, 상기 반사 광원부에 의해 조사되는 반사광을 포토마스크로부터 반사되기 이전과, 포토마스크로부터 반사된 이후의 광의 차이를 비교 분석하여 검사하는 포토마스크의 검사 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9746430B2 (en) 2014-12-01 2017-08-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical inspecting apparatus

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