KR20090072823A - Apparatus of inspecting mask - Google Patents

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Abstract

An apparatus of inspecting mask is provided to improve the photo lithography process by improving the mask inspection. The mask test equipment comprises a stage(210), a supporting shaft(230), and a support bar(250) and an optical sensor(310). The mask(100) is settled in the stage. A mask pattern(103) is formed on the mask substrate(101). The supporting shaft moves the stage while supporting the stage. The support bar supports the supporting shaft. The test light is irradiated the optical sensor on the surface of mask. The foreign material of the mask surface is inspected by the optical sensor using the scattered light from the surface of mask.

Description

마스크 검사 장비{Apparatus of inspecting mask}Mask inspection equipment {Apparatus of inspecting mask}

본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 마스크 상의 결함을 검사하는 장비에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices, and more particularly, to equipment for inspecting defects on a mask.

반도체 소자를 웨이퍼 상에 집적하기 위한 패턴 전사 과정은 리소그래피(lithography) 과정으로 수행되고 있다. 리소그래피 과정에서 선행하여, 웨이퍼 상에 전사될 패턴 레이아웃(pattern layout)을 가지는 마스크 패턴(mask pattern)을 투명한 기판 상에 형성하여 포토 마스크(photo mask)를 제작하는 과정이 수행된다. 포토 마스크를 제작한 후, 후속될 노광 과정으로 포토 마스크를 출하시키기 이전에, 포토 마스크 표면에 대한 광학적 이물(particle) 검사를 수행하고 있다. 이러한 광학적 이물 검사는 마스크 상에 이물이나 스크래치(scratch)가 존재하는 지 유무를 최종적으로 검사하는 과정으로, 이러한 이물 검사 과정 이후에 마스크는 제품으로 출하(shipping)된다. A pattern transfer process for integrating a semiconductor device on a wafer is performed by lithography. Prior to the lithography process, a mask pattern having a pattern layout to be transferred onto a wafer is formed on a transparent substrate to fabricate a photo mask. After fabricating the photo mask, optical particle inspection on the surface of the photo mask is performed before the photo mask is shipped to the subsequent exposure process. The optical foreign material inspection is a process of finally checking whether there is a foreign material or scratches on the mask, and after such foreign material inspection, the mask is shipped as a product.

이러한 마스크 상의 이물 검사는 작업자의 육안 검사에 의존하여 수행되고 있다. 작업자는 투광기를 통해 마스크 상에 검사광을 조사하고, 마스크 표면에서 반사되는 광의 상태를 육안으로 파악하여, 마스크 상에 이물 및 스크래치 등이 존 재하는지 유무를 판단하고 있다. 작업자가 마스크를 지그(jig)로 잡아 상하 좌우로 움직이며, 투광기에서 나오는 검사광을 마스크 상에 조사한다. 마스크 상에 이물 또는 스크래치가 존재하는 마스크 패턴 영역에는, 이물 또는 스크래치가 존재하지 않는 정상 패턴이 존재하는 영에 비해, 광의 산란이 상대적으로 많아지게 된다. 이러한 이물 및 스크래치에 의한 광산란에 의해 마스크 표면에서 반사되는 광량 및 상태는 달라진다. 이러한 광산란에 의한 현상을 작업자가 육안으로 확인하여, 마스크 상에 이물 및 스크래치와 같은 결함 발생을 파악하게 된다. Foreign material inspection on such a mask is performed depending on the visual inspection of the operator. The operator irradiates the inspection light onto the mask through a light emitter and visually grasps the state of the light reflected from the mask surface to determine whether there is a foreign material, a scratch or the like on the mask. The worker grasps the mask with a jig and moves up, down, left, and right, and irradiates the inspection light from the transmitter onto the mask. In the mask pattern region in which foreign substances or scratches are present on the mask, light scattering is relatively increased compared to zero in which a normal pattern in which no foreign substances or scratches exist. The amount and state of light reflected from the mask surface by the light scattering caused by the foreign matter and scratches are different. This phenomenon caused by light scattering is visually confirmed by an operator to identify defects such as foreign matter and scratches on the mask.

이러한 작업자의 육안에 의존하여 마스크의 이상 유무를 다시 한 번 판단하게 되는 방식은, 작업자의 상태에 따라 검사 결과가 달라질 수 있는 취약점을 가진다. 즉, 작업자의 컨디션(condition)이나 작업 숙련도, 및 작업 환경에 따라 마스크 상에 유발된 이상 상태를 파악하지 못하고 놓칠 수 있다. 이에 따라, 후속 노광 공정에서 악영향을 미치고 결함의 요인으로 작용할 수 있는 이물을 사전에 신뢰성 있게 검출하여 제거하기가 어려워, 고품질의 마스크를 제공하는 데 제약으로 작용하고 있다. 이러한 투광기 검사에서 이물 검출이 실패하여 해당 마스크를 출하할 경우, 웨이퍼 팹(fab)의 노광 단계에서 반복적인 결함(RD: Repeating Defect)이 유발되게 된다. 따라서, 후속되는 공정에서 결함 확인에 따라 마스크의 재제작이 수행되므로, 제조 공정 상의 소요 시간(TAT: Turn Around Time)이 증가될 수 있다. The method of determining whether there is an abnormality of the mask once again depending on the naked eyes of the worker has a vulnerability that the inspection result may vary according to the worker's condition. That is, it may be missed without grasping the abnormal state caused on the mask according to the condition of the operator, the working skill, and the working environment. As a result, it is difficult to reliably detect and remove foreign matters that may adversely affect the defects in the subsequent exposure process and cause defects, thereby limiting the provision of a high quality mask. When foreign material detection fails in such a light inspection, when the mask is shipped, a repeating defect (RD) is caused in the exposure step of the wafer fab. Therefore, since the remanufacturing of the mask is performed according to the defect check in the subsequent process, the turn-around time (TAT) in the manufacturing process may be increased.

더욱이, 작업자의 수작업에 의해서 마스크 상태를 검사하고 있으므로, 작업자가 마스크를 지그로 잡아 이리저리 움직일 때, 마스크를 떨어뜨릴 가능성이 상존하고 있다. 이러한 경우, 마스크의 깨짐 및 손상이 유발될 수 있다. 또한, 이물 검 사를 작업자의 육안에 의존하므로, 이물 및 스크래치에 의해 산란된 반사광이 작업자의 육안에 악영향을 미치게 되므로, 작업자의 시력 저하의 건강상 문제를 유발할 수 있다. Moreover, since the mask state is inspected by the worker's manual work, there is a possibility that the mask may drop when the worker grabs the mask with the jig and moves around. In this case, cracking and damage of the mask may be caused. In addition, since the foreign material inspection depends on the naked eyes of the worker, the reflected light scattered by the foreign matter and scratches adversely affects the naked eyes of the worker, which may cause a health problem of the eyesight of the worker.

본 발명은 제작된 마스크의 표면에 대한 이물 검사를 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있는 마스크 검사 장비를 제시하고자 한다. The present invention is to provide a mask inspection equipment that can perform a foreign material inspection on the surface of the manufactured mask more reliably.

본 발명의 일 관점은, 검사될 마스크가 장착되는 스테이지(stage); 상기 스테이지를 지지하고 상기 스테이지의 위치를 전후좌우로 이동시키는 지지축; 상기 지지축이 설치된 지지대; 및 상기 스테이지 상에 장착된 상기 마스크 표면에 검사광을 조사하여 상기 마스크 표면의 이물에 의한 광산란 정도를 검출하는 광 센서(photo sensor)를 포함하는 마스크 검사 장비를 제시한다. One aspect of the invention is a stage on which a mask to be inspected is mounted; A support shaft supporting the stage and moving the stage in front, rear, left and right directions; A support on which the support shaft is installed; And a photo sensor for irradiating inspection light to the mask surface mounted on the stage to detect the degree of light scattering due to foreign matter on the mask surface.

상기 스테이지는 상기 장착된 마스크를 진공 흡착하여 고정시키는 진공 흡착 스테이지로 설치될 수 있다. The stage may be installed as a vacuum adsorption stage for vacuum adsorption and fixing the mounted mask.

상기 지지축은 4 자유도를 갖는 다관절 지지축으로 설치될 수 있다. The support shaft may be installed as a multi-joint support shaft having four degrees of freedom.

상기 광 센서는 상기 검사광을 조사하는 발광부와 상기 검사광의 조사에 의해 상기 마스크 표면에서 반사되는 반사광을 수광하는 수광부가 나란히 배치된 직접 반사형 센서로 도입될 수 있다. The optical sensor may be introduced into a direct reflection type sensor in which a light emitting unit for irradiating the inspection light and a light receiving unit for receiving reflected light reflected from the surface of the mask by irradiation of the inspection light are arranged side by side.

상기 마스크 표면에 대해 육안 검사를 위한 조명을 조사하는 조명계를 가지는 투광부를 포함하고, 상기 조명계의 입구에 상기 광 센서가 설치될 수 있다. It includes a light transmitting unit having an illumination system for irradiating illumination for visual inspection on the mask surface, the light sensor may be installed at the entrance of the illumination system.

본 발명의 실시예는 제작된 마스크의 표면에 대한 이물 검사를 보다 신뢰성 있게 수행할 수 있는 마스크 검사 장비를 제시할 수 있다. Embodiments of the present invention can provide a mask inspection equipment that can perform a foreign material inspection on the surface of the manufactured mask more reliably.

본 발명의 실시예에서는, 제작된 마스크를 안착시키는 스테이지(stage)를 도입하고, 스테이지를 지지하는 지지축을 스테이지를 상하좌우로 자유롭게 움직이게 다관절 지지축 구조로 구성하고, 마스크 상에 존재할 수 있는 이물 또는 스크래치를 빛의 산란 효과로 검출하게 광 센서(optic sensor)를 도입한 마스크 검사 장비를 제시한다. 광 센서와 함께 육안 검사가 가능하게 마스크 상에 광을 조사하는 투광부 또한 도입할 수 있다. In an embodiment of the present invention, a stage for seating a manufactured mask is introduced, and a support shaft for supporting the stage has a multi-joint support shaft structure for freely moving the stage up, down, left, and right, and may exist on a mask. Alternatively, a mask inspection apparatus incorporating an optical sensor to detect scratches by a scattering effect of light is presented. A light transmitting unit for irradiating light onto the mask to allow visual inspection together with the light sensor can also be introduced.

또한, 투광부는 검사광으로 사용될 빛을 방출하는 조명계를 포함하여 구성될 수 있으며, 광 센서는 이러한 조명계의 입구에서 설치되어 마스크 표면에서 산란된 빛을 감지하고 결함 검출 시 경고음을 울려 작업자가 인식하도록 할 수 있다. 이에 따라, 작업자의 육안 검사와 함께 광 센서에 의한 결함 검출이 가능하여, 작업자의 육안 검사에 의한 검출 한계를 극복하여 보다 신뢰성 있고 보다 정확하게 마스크 이물 검출을 확인할 수 있다. In addition, the light transmitting unit may be configured to include an illumination system for emitting light to be used as the inspection light, the light sensor is installed at the entrance of the illumination system to detect the scattered light on the mask surface and to alert the operator by detecting a warning sound when a defect is detected. can do. As a result, defect detection by the optical sensor can be performed together with the visual inspection of the operator, thereby overcoming the detection limit by the visual inspection of the operator, so that the detection of the mask foreign material can be confirmed more reliably and more accurately.

이와 같이 구성된 마스크 검사 장비를 이용하여, 이물 또는 스크래치에 의한 광산란 효과를 검출하여 마스크 상에 존재할 수 있는 여러 결함들을 확인하고, 제작된 마스크를 출하할 수 있다. By using the mask inspection equipment configured as described above, the light scattering effect due to the foreign material or the scratch may be detected to identify various defects that may exist on the mask, and the manufactured mask may be shipped.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 마스크 검사 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 1 and 2 are diagrams schematically illustrating a mask inspection apparatus in an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 검사 장비는, 투명한 기 판(101) 상에 크롬(Cr) 차광층이나 위상반전층(phase shift layer) 등으로 이루어진 마스크 패턴(103)이 포토 마스크 제작 과정으로 형성된 마스크(100)가 장착되는 스테이지(stage: 210)를 포함하여 구성된다. 스테이지(210)는 장착된 마스크(100)가 스테이지(210)의 이동에서 이탈되지 않게 마스크(100)를 진공 흡착으로 고정하는 진공 흡착 마스크로 구성될 수 있다. 이를 위해 스테이지(210)에는 진공 배기를 위한 흡입구가 마련될 수 있으며, 이러한 흡입구를 통해 진공 흡착을 위한 진공이 인가될 통로 및 진공 펌프(pump) 등이 마련될 수 있다. Referring to FIG. 1, a mask inspection apparatus according to an embodiment of the present invention may include a mask pattern 103 formed of a chromium (Cr) light shielding layer, a phase shift layer, or the like on a transparent substrate 101. And a stage 210 on which the mask 100 formed by the photomask manufacturing process is mounted. The stage 210 may be configured as a vacuum adsorption mask for fixing the mask 100 by vacuum adsorption so that the mounted mask 100 does not escape from the movement of the stage 210. To this end, a stage 210 may be provided with a suction port for evacuating the vacuum, and a passage through which the vacuum for vacuum suction may be applied, a vacuum pump, and the like may be provided through the suction port.

스테이지(210)에는 적어도 4 자유도(degree of freedom)를 구현하는 지지축(230)이 연결되어 스테이지(210)를 지지하고, 마스크(100) 검사 시 마스크(100)의 위치를 스테이지(210)의 위치를 전후좌우로 움직여 이동시킨다. 지지축(230)은 3 자유도를 구현하기 위해서, 연결축(231)들이 관절부(233)를 통해 연결되고, 또한 연결축(231)들은 회전축(235)에 연결된다. 관절부(233)는 베어링(bearing)을 포함하여 유동될 수 있는 체결 구조를 구현하게 된다. 회전축(235)은 360ㅀ 회전이 가능하게 지지대(250) 상에 설치된다. 이러한 지지축(230)의 구조는 로봇암(robot arm)의 관절 구조와 유사하게 구성될 수 있다. 이러한 지지축(230)의 움직임은 조이스틱(joy stick)이나 리모트 컨트롤러(remote controller)에 의해 작업자의 의도대로 제어될 수 있다. 지지대(250)는 진공 흡착을 위한 펌프 등이 내장될 수 있으며, 스테이지(210)의 진공 흡착을 온/오프(on/off)하는 제어부(251)가 설치될 수 있다. The stage 210 is connected to a support shaft 230 that implements at least four degrees of freedom to support the stage 210, and to position the mask 100 when the mask 100 is inspected. Move the position of left, right, front and back to move. The support shaft 230 is connected to the connecting shaft 231 through the joint portion 233 to implement three degrees of freedom, and the connecting shaft 231 is connected to the rotation shaft 235. The joint part 233 implements a fastening structure that can flow, including a bearing. The rotating shaft 235 is installed on the support 250 to enable 360 ° rotation. The structure of the support shaft 230 may be configured similar to the joint structure of the robot arm. The movement of the support shaft 230 may be controlled at the operator's intention by a joystick or a remote controller. The support 250 may have a built-in pump for vacuum adsorption, and a control unit 251 for turning on / off vacuum adsorption of the stage 210 may be installed.

스테이지(210)에 대향되는 위치에, 스테이지(210) 상에 장착된 마스크(100) 표면에 검사광을 조사하여 마스크(100) 표면의 이물 또는 스크래치 등과 같은 결함을 표면 광산란 정도로 검출하는 광 센서(photo sensor: 310)를 설치한다. 이러한 광 센서(310)는 광 센서 지지부(350)에 설치될 수 있으며, 도 2에 제시된 바와 같이, 직접 반사형 광 센서로 설치될 수 있다. 광 센서(310)는 검사할 대상인 마스크(100)에 상에 검사광을 조사하는 발광부(311)와 검사광의 조사에 의해 마스크(100) 표면에서 반사되는 반사광을 수광하는 수광부(312)가 나란히 배치된 직접 반사형 센서로 도입될 수 있다. An optical sensor that detects defects such as foreign matter or scratches on the surface of the mask 100 by the degree of surface light scattering by irradiating inspection light to the surface of the mask 100 mounted on the stage 210 at a position opposite to the stage 210 ( photo sensor: 310). The optical sensor 310 may be installed in the optical sensor support 350, and as shown in FIG. 2, may be installed as a direct reflective optical sensor. The light sensor 310 includes a light emitting part 311 for irradiating inspection light onto a mask 100, which is an object to be inspected, and a light receiving unit 312 for receiving reflected light reflected from the surface of the mask 100 by irradiation of inspection light. It can be introduced into a disposed direct reflective sensor.

이러한 직접 반사형 센서(또는 확산 반사형 센서)는 미러(mirror) 반사형 센서와 같이 발광부(311) 및 수광부(312) 하나의 몸체 케이스(case) 내에 내장되게 구성된다. 이에 따라, 배선 설치가 용이하고, 광축 맞추기 등의 사전 조정이 불필요하며, 투명체를 포함한 거의 대부분의 검사 대상에 대해 검사를 수행할 수 있는 이점이 있다. The direct reflection type sensor (or diffuse reflection type sensor) is configured to be embedded in one body case of the light emitting unit 311 and the light receiving unit 312 like a mirror reflective sensor. Accordingly, there is an advantage that wiring is easy to install, pre-adjustment such as optical axis alignment is unnecessary, and inspection can be performed on almost any inspection object including a transparent body.

이러한 광 센서(310)는 검사 대상인 마스크(100) 표면에 검사광을 조사하고, 반사광의 양이 산란 정도에 따라 달라지므로, 반사광의 양을 검출하여 기준 이하로 낮아질 경우 결함의 발생으로 판단하여 작업자에게 결함 검출을 알리도록 구성될 수 있다. 마스크(100) 표면에의 이물이나 스크래치는 입사되는 검사광을 산란시키므로, 이물이나 스크래치의 존재는 수광되는 반사광의 양을 저하시키거나 변화시키게 된다. 이러한 점을 이용하여 마스크(100) 표면에 대한 이물 및 스크래치 발생 유무를 확인할 수 있다. Since the optical sensor 310 irradiates the inspection light to the surface of the mask 100 to be inspected and the amount of reflected light varies depending on the scattering degree, the optical sensor 310 detects the amount of reflected light and determines that the defect is generated when the amount is lower than the reference level. It may be configured to inform the defect detection. Since a foreign material or scratch on the surface of the mask 100 scatters incident inspection light, the presence of the foreign material or scratch reduces or changes the amount of reflected light received. By using this point, it is possible to check whether foreign matter and scratches are generated on the surface of the mask 100.

이러한 광 센서(310)는 투광부(320)에 설치될 수 있다. 투광부(320)는 마스 크(100) 표면에 대해 육안 검사를 위한 조명을 조사하는 조명계를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 조명계의 투광부(320)의 입구에 광 센서(310)가 설치될 수 있다. 이러한 투광부(320)의 도입은 작업자의 육안 검사를 또한 가능하게 하여, 결함 검출의 신뢰성 및 정확성을 보다 증가시키게 된다. The optical sensor 310 may be installed in the light transmitting unit 320. Transmitting unit 320 may be configured to include an illumination system for irradiating the light for visual inspection on the surface of the mask (100). In this case, the optical sensor 310 may be installed at the inlet of the light transmitting unit 320 of the illumination system. The introduction of such a light transmitting portion 320 also enables the visual inspection of the operator, thereby further increasing the reliability and accuracy of defect detection.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 마스크 검사 장비를 이용하여, 마스크 상에 존재하는 이물 및 스크래치 등의 결함을 검출할 때, 작업자의 실수에 의한 결함 검출 실패를 예방할 수 있다. 따라서, 결함이 실질적으로 없는 고품질의 마스크를 후속 노광 과정에 제공할 수 있다. 또한, 스테이지(210)에 마스크(100)가 흡착 고정된 상태에서 검사가 수행되므로, 지그 사용 시 마스크의 추락 및 파손을 배제할 수 있다. 광 센서(310)에 의한 결함 검출이 가능하므로, 육안 검사에 따른 작업자의 시력 저하를 예방할 수 있다. As described above, when detecting defects such as foreign matter and scratches on the mask by using the mask inspection equipment according to the exemplary embodiment of the present invention, it is possible to prevent a defect detection failure due to an operator's mistake. Thus, a high quality mask substantially free of defects can be provided for subsequent exposure procedures. In addition, since the inspection is performed in a state in which the mask 100 is fixed to the stage 210 by adsorption and fixation, the mask may be dropped and damaged when the jig is used. Since the defect can be detected by the optical sensor 310, it is possible to prevent a decrease in the eyesight of the operator due to visual inspection.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마스크 검사 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a mask inspection equipment according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 검사 장비의 광 센서(photo sensor)를 설명하기 위해서 제시한 도면이다. 2 is a view provided to explain a photo sensor of the mask inspection equipment according to an embodiment of the present invention.

Claims (5)

검사될 마스크가 장착되는 스테이지(stage);A stage on which a mask to be inspected is mounted; 상기 스테이지를 지지하고 상기 스테이지의 위치를 전후좌우로 이동시키는 지지축;A support shaft supporting the stage and moving the stage in front, rear, left and right directions; 상기 지지축이 설치된 지지대; 및A support on which the support shaft is installed; And 상기 스테이지 상에 장착된 상기 마스크 표면에 검사광을 조사하여 상기 마스크 표면의 이물에 의한 광산란 정도를 검출하는 광 센서(photo sensor)를 포함하는 마스크 검사 장비. And a photo sensor for irradiating inspection light onto the mask surface mounted on the stage to detect the degree of light scattering due to foreign matter on the mask surface. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스테이지는 상기 장착된 마스크를 진공 흡착하여 고정시키는 진공 흡착 스테이지로 설치되는 마스크 검사 장비. And the stage is installed as a vacuum suction stage for vacuum suction and fixing the mounted mask. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 지지축은 4 자유도를 갖는 다관절 지지축으로 설치된 마스크 검사 장비. The support shaft is a mask inspection equipment installed with a multi-joint support shaft having 4 degrees of freedom. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광 센서는 상기 검사광을 조사하는 발광부와 상기 검사광의 조사에 의 해 상기 마스크 표면에서 반사되는 반사광을 수광하는 수광부가 나란히 배치된 직접 반사형 센서로 도입된 마스크 검사 장비. And the optical sensor is introduced into a direct reflection type sensor in which a light emitting portion for irradiating the inspection light and a light receiving portion for receiving reflected light reflected from the surface of the mask by irradiation of the inspection light are arranged side by side. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 마스크 표면에 대해 육안 검사를 위한 조명을 조사하는 조명계를 가지는 투광부를 포함하고, 상기 조명계의 입구에 상기 광 센서가 설치된 마스크 검사 장비. And a light transmitting unit having an illumination system for irradiating illumination for visual inspection on the mask surface, wherein the optical sensor is installed at an entrance of the illumination system.
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KR1020070141048A KR20090072823A (en) 2007-12-28 2007-12-28 Apparatus of inspecting mask

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102345962B1 (en) * 2021-06-09 2021-12-30 한동희 Inspection apparatus for folded mask

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