KR20090074552A - 포토마스크 결함 검사방법 - Google Patents

포토마스크 결함 검사방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 포토마스크 결함 검사방법은, 제1 다이와 제2 다이가 배치된 제1 영역 및 제3 다이와 제4 다이가 배치된 제2 영역을 포함하는 포토마스크를 마스크 검사 장치의 스테이지 상에 배치하는 단계; 포토마스크의 제2 영역에서 스테이지가 움직이면서 제3 다이 및 제4 다이를 비교하여 차이를 검출하는 1차 검사를 진행하는 단계; 1차 검사가 진행된 스테이지를 상기 제1 영역으로 이동하는 단계; 및 제2 영역에서 1차 검사가 진행된 영역과 대응되는 제1 영역에서 스테이지가 움직이면서 1차 검사에서 검출된 차이와 제1 다이 및 제2 다이의 차이를 비교하는 2차 검사를 진행하여 결함을 검출하는 단계를 포함한다.
결함 검사, 다이, 리뷰

Description

포토마스크 결함 검사방법{Method for inspection defect in photomask}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토마스크 결함 검사방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 과정은 웨이퍼 상에 실제 형성하고자 하는 회로 패턴의 레이아웃(layout)을 포토마스크(photomask) 상에 구현하고, 구현된 레이아웃 패턴을 노광 과정을 이용하여 웨이퍼 상에 전사하여 진행하고 있다. 반도체 소자의 집적도가 높아지면서 디자인 룰(design rule)이 감소하면서 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 회로 패턴의 크기 또한 축소되고 있다. 이에 따라 포토마스크 상에 웨이퍼에 전사할 미세 패턴들을 정확하게 형성하는 것이 중요하다. 이와 함께 포토마스크 상에 형성된 미세 패턴들이 정확하게 형성되었는지 또는 미세 패턴을 형성하는 과정에서 결함이 발생되었는지를 검사하는 검사(inspection) 공정이 필요하다. 포토마스크에 형성된 패턴에 대한 검사 공정은 마스크 검사 장비를 이용하여 수행되고 있다. 그런데 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라, 이러한 마스크 결함 검사에 상당한 시간과 비용이 소모되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토마스크 결함 검사방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 마스크 검사 장비의 스테이지에 배치된 포토마스크(100)는 2 X 2 다이(die)의 구성을 가지고 있다. 현재의 마스크 검사 장비를 이용하여 2 X 2 다이 구성을 가지는 마스크를 검사하는 방법은 다이 투 다이(die to die) 검사 방법을 적용하고 있다. 다이 투 다이 검사 방법은, 다이와 다이를 비교하여 차이가 있을 때 차이가 있는 부분을 분석(review)하여 결함으로 인식하는 방법이다. 예를 들어, 마스크 내의 다이 구성이 가로방향으로 3개 이상일 경우, 검사를 진행하면서 첫 번째 다이와 두 번째 다이를 비교하고, 다시 두 번째 다이와 세 번째 다이를 비교하여 결함의 위치를 검출한다. 그런데 마스크 내의 다이 구성이 가로방향으로 2개 이하일 경우에는 검사 및 분석하는데 문제가 발생하고 있다.
구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 마스크 검사 장비는 마스크가 놓인 스테이지가 화살표로 나타낸 바와 같이, 제1 다이(100) 및 제2 다이(105)가 배치된 제1 영역에서 X축 방향인 좌우로 움직이면서 스테이지의 Y축 방향으로 이동하여 스캔하면서 제3 다이(110) 및 제4 다이(115)가 배치된 제2 영역까지 검사를 진행하고 있다. 여기서 마스크 결함 검사를 진행하는 방법은 다이 투 다이 검사 방식을 적용하는데, 2 X 2 다이 또는 2 X 1 다이 구성을 가지는 마스크는 검사시, 대부분의 검출 결함이'A' 로 표시된 좌측에 위치한 다이에 그 결과가 표시된다. 그런데, 두 개의 다이를 비교하는 방법으로는 결함이'A' 로 표시된 좌측 다이에 있는 것인지 또는'B' 로 표시된 우측 다이에 있는지 정확하게 구분할 수 없어 분석(review)을 통 해 정확한 위치를 확인해야 한다. 이에 따라 마스크 검사 후 결함으로 측정된 부분을 하나씩 분석하면서 정확한 위치를 확인해야 하므로 많은 시간이 소요되며, 결함이 많을 경우에는 정확한 위치를 분석하기 더욱 어려워진다.
본 발명에 따른 포토마스크의 결함 검사 방법은, 제1 다이와 제2 다이가 배치된 제1 영역 및 제3 다이와 제4 다이가 배치된 제2 영역을 포함하는 포토마스크를 마스크 검사 장치의 스테이지 상에 배치하는 단계; 상기 포토마스크의 제2 영역에서 스테이지가 움직이면서 상기 제3 다이 및 제4 다이를 비교하여 차이를 검출하는 1차 검사를 진행하는 단계; 상기 1차 검사가 진행된 스테이지를 상기 제1 영역으로 이동하는 단계; 및 상기 제2 영역에서 1차 검사가 진행된 영역과 대응되는 상기 제1 영역에서 스테이지가 움직이면서 상기 1차 검사에서 검출된 차이와 상기 제1 다이 및 제2 다이의 차이를 비교하는 2차 검사를 진행하여 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 2차 검사를 진행한 다음, 상기 제2 영역으로 이동하여 상기 1차 검사를 진행하고, 제1 영역으로 이동하여 2차 검사를 진행하는 단계를 반복하여 진행한다.
상기 2차 검사를 진행한 다음, 상기 제1 영역의 다른 위치에서 3차 검사를 진행하는 단계; 및 상기 스테이지를 제2 영역으로 이동하여 상기 3차 검사가 진행된 영역과 대응되는 제2 영역에서 4차 검사를 진행하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 포토마스크는 2 X 2 다이 또는 2 X 1 다이의 구성으로 이루어진다.
상기 1차 검사 및 2차 검사는 상기 스테이지가 포토마스크의 X축 방향으로 이동하면서 -Y축 방향으로 스캔하여 검사하는 것이 바람직하다.
상기 1차 검사 및 2차 검사는 검사 시작점에서 검사 종료점까지 이동하는 1 스와쓰(swath) 이상 진행하여 검사하는 것이 바람직하다.
상기 1차 검사는 상기 포토마스크가 배치된 스테이지가 상기 제2 영역에 배치된 제3 다이에서 제4 다이 방향으로 이동하면서 검사한 다음, 상기 제4 다이에서 제3 다이 방향으로 이동하면서 검사하고, 상기 2차 검사는 상기 제1 영역에 배치된 제1 다이에서 제2 다이 방향으로 이동하면서 검사한 다음, 상기 제2 다이에서 제1 다이 방향으로 이동하면서 검사하는 것이 바람직하다.
상기 1차 검사는 상기 포토마스크가 배치된 스테이지가 상기 제2 영역에 배치된 제3 다이에서 제4 다이 방향으로 이동하면서 검사하고, 상기 2차 검사는 상기 제2 다이에서 제1 다이 방향으로 이동하면서 검사하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 결함 검사 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼에 전사할 마스크 패턴이 형성된 포토마스크(200)를 마스크 검사 장치의 스테이지(미도시함) 상에 배치한다. 여기서 포토마스크(200) 상에는 제1 다이(die, 205), 제2 다이(210), 제3 다이(215) 및 제4 다이(220)가 2 X 2 구성으로 배치되어 있다. 이때, 포토마스크(200)는 제1 다이(205)와 제2 다이(210)가 배치되어 있는 제1 영역 및 제1 영역과 대응하여 제3 다이(215)와 제4 다이(220)가 배치되어 있는 제2 영역을 포함한다. 아울러 마스크 검사를 진행하는 스캔 방향은 제3 다이(215)와 제4 다이(220)가 배치된 제2 영역을 기준으로 Y1에서 Y2 사이를 이동하면서 -Y축 방향으로 진행한다. 또한, 마스크 검사는 제1 다이(205) 및 제3 다이(215)가 배치된 부분에서 제2 다이(210) 및 제4 다이(220)가 배치된 방향으로 진행한다.
도 3을 참조하면, 포토마스크에 배치된 제3 다이(215)에서 제4 다이(220) 방향으로 스테이지가 좌우로 이동하면서 결함 여부를 측정하는 1차 검사를 진행한다. 구체적으로, 1차 검사는 포토마스크가 배치된 스테이지가 제3 다이(210)에서 시작하여 도면에서 화살표로 표시된 마스크 검사 진행방향으로 진행하면서 제4 다이(220)까지 이동하여 검사를 진행한다(1 스와쓰(swath)). 다음에 다시 종점인 제4 다이(220)에서 제3 다이(210) 방향으로 이동하면서(2 스와쓰(swath)) Y축 방향으로 검사를 진행한다. 이때 마스크 결함 검사는 다이 투 다이 방법을 이용하여 검사한다. 즉, 제3 다이(215)에서 제4 다이(220) 방향으로 이동하면서 제3 다이(215)와 제4 다이(220)의 차이가 발생하는 부분(a)을 분석하여 결함을 체크한다.
도 4를 참조하면, 1차 검사가 진행된 스테이지를 Y축 방향으로 소정 거리(d1)만큼 이동시켜 제1 다이(205) 및 제2 다이(210)가 배치되어 있는 제1 영역으로 이동시킨다. 여기서 스테이지가 이동된 영역은 제3 다이(215) 및 제4 다이(220) 에서 1차 검사가 진행된 영역과 대응되는 제1 다이(205) 및 제2 다이(210)의 동일한 위치로 이동한다.
다음에 1차 검사와 동일한 방법으로 제2 영역에 2차 검사를 진행하여 결함을 검출한다. 구체적으로, 포토마스크에 배치된 제1 다이(205)에서 제2 다이(210) 방향으로 스테이지가 좌우로 움직이면서 결함을 검출하는 2차 검사를 진행한다. 여기서 2차 검사는 포토마스크가 배치된 스테이지가 시작점인 제3 다이(215)와 대응되는 지점의 제1 다이(205)에서 시작하여 도면에서 화살표로 표시된 마스크 검사 방향으로 진행하면서 제2 다이(210)까지 이동하여 검사를 진행한다(1 swath). 다음에 다시 종점인 제2 다이(210)에서 제1 다이(205) 방향으로 이동하여(2 swath) Y축 방향으로 검사를 진행하면서 제2 영역에서 검출된 결함(a)이 발생된 부분과 제1 영역의 검사 결과의 차이를 비교한다. 이에 따라 제1 영역의 검사 결과와 제2 영역에서 검출된 결함(a)이 차이를 나타낼 경우, 결함으로 검출할 수 있다. 즉, 다이와 다이를 비교하여 차이가 있을 때 차이가 있는 부분을 분석(review)하여 결함으로 인식하는 다이 투 다이(die to die) 검사 방법을 적용하여 결함을 검출한다. 이에 따라 결과적으로는 4개의 다이를 각각 비교하여 결함을 검출할 수 있어 검사 후 별도의 리뷰 없이 결함(a)의 위치를 실시간으로 정확하게 확인할 수 있다.
다음에 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 영역의 다른 지점으로 이동하여 진행하는 1차 검사 및 제2 영역과 동일한 위치의 제1 영역으로 이동하여 진행하는 2차 검사를 반복하여 4개의 다이의 결함을 검출하여 보정할 수 있다. 이러한 방법은 다이 내의 결함이 증가할수록 종래의 검출 방법보다 검출 시간을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 포토마스크에 발생된 결함을 검사하는 방법으로 먼저 제2 영역에서 좌우로 이동하여(2 swath) 1차 검사를 진행한 다음, 제2 영역과 대응되는 동일한 위치의 제1 영역으로 이동하여 2차 검사를 진행함으로써 결함을 검출한다. 이러한 4개의 다이의 결함을 각각 비교하여 검사하는 방법은 2 X 2 구성을 가진 마스크에서 다양한 방법으로 실시할 수 있다.
이를 도 7a 내지 도 8c를 참조하여 설명하기로 한다. 여기서 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크 결함 검사방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 그리고 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토마스크 결함 검사방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제1 다이(300), 제2 다이(305), 제3 다이(310) 및 제4 다이(315)가 2 X 2 구성으로 배치된 포토마스크를 마스크 검사 장비의 스테이지 상에 배치한다. 다음에 제3 다이(310)에서 제4 다이(315) 방향으로 스테이지가 도면에서 화살표로 표시한 방향에 따라 이동하면서(1 swath) 제3 다이와 제4 다이에서 차이가 발생된 부분을 검출한다. 다음에 도 7b에 도시한 바와 같이, 스테이지를 Y축 방향으로 소정 거리(d2)만큼 이동시켜 제1 다이(300) 및 제2 다이(305)가 배치되어 있는 제1 영역으로 이동시킨다. 계속해서 스테이지를 제2 다이(305)가 배치된 영역에서 도면에서 화살표로 표시한 방향에 따라 이동하면서(1 swath) 결함을 검출한다. 다음에 다시 제3 다이(310) 및 제4 다이(315)가 배치된 영역으로 이동하 여 결함을 검출하는 단계를 반복한다. 즉, 제3 다이(310), 제4 다이(315), 제2 다이(305) 및 제1 다이(300)의 순서로 스캔하여 결함을 검출한다. 이와 같은 방법으로 검사를 진행하면 4개의 다이를 각각 비교하여 결함을 검출할 수 있어 검사 후 별도의 리뷰 없이 결함의 위치를 실시간으로 정확하게 확인할 수 있다.
포토마스크의 결함 검출방법의 또 다른 실시예를 나타내보인 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 먼저 도 8a에 도시한 바와 같이, 제1 다이(400), 제2 다이(405), 제3 다이(410) 및 제4 다이(415)가 2 X 2 구성으로 배치된 포토마스크를 마스크 검사 장비의 스테이지 상에 배치한다. 다음에 제3 다이(410)에서 제4 다이(415) 방향으로 스테이지가 시작점인 제3 다이(410)에서 종점인 제4 다이(415)까지 도면에서 화살표로 표시한 방향에 따라 이동하고(1 swath), 다시 종점인 제4 다이(415)에서 시작점인 제3 다이(410)로 이동하면서(2 swath) Y축 방향으로 1차 검사를 진행한다.
다음에 도 8b에 도시한 바와 같이, 스테이지를 제1 다이(400) 및 제2 다이(405)가 배치된 영역으로 이동시킨다. 여기서 스테이지가 이동된 영역은 제3 다이(410) 및 제4 다이(415)에서 검사가 진행된 영역과 대응되는 제1 다이(400) 및 제2 다이(405)의 동일한 위치이다. 계속해서 제3 다이(410)에서 검사가 시작된 지점과 동일한 위치의 제1 다이(400)에서 제2 다이(405) 방향으로 이동하고(1 swath), 다시 제2 다이(405)에서 시작점인 제1 다이(400)까지 이동하면서(2 swath) 2차 검사를 진행하여 결함을 검출한다.
다음에 2차 검사가 진행된 제1 다이(400) 및 제2 다이(405)에서 결함을 검출 한 지점으로부터 소정 거리만큼 이동하여 다음 결함 검출 지점의 시작점인 제1 다이(400)에서 제2 다이(405)까지 이동하고(1 swath), 다시 종점인 제2 다이(405) 에서 시작점인 제1 다이(400)까지 이동하면서(2 swath) 3차 검사를 진행한다.
그리고 도 8c에 도시한 바와 같이, 스테이지를 제3 다이(410) 및 제4 다이(415)가 배치된 영역으로 이동하여 3차 검사가 진행된 제1 다이(400) 및 제2 다이(405)의 검사 영역과 대응되는 제3 다이(410)에서 제4 다이(415) 방향으로 이동하고(1 swath), 다시 종점인 제4 다이(415)에서 시작점인 제3 다이(410)까지 이동하여 검사하는 (2 swath) 4차 검사를 진행한다. 즉, 2차 검사를 진행한 다음 바로 상단의 제3 다이(410) 및 제4 다이(415)로 이동하지 않고, 제1 다이(400) 및 제2 다이(405)를 좌우로 스캔한 다음 제3 다이(410) 및 제4 다이(415)를 스캔하여 결함을 검출한다. 이와 같은 방법으로 검사를 진행하여 4개의 다이를 각각 비교하여 결함을 실시간으로 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 결함 검사 방법은, 2 X 2 다이 구성을 가지는 마스크에 대한 결함 검사시, 상단의 두 다이에 대해 좌우로 검사를 진행하고, 스테이지를 이동한 다음 하단의 두 다이에 대해 상단의 두 다이와 동일한 위치에서 동일한 방법으로 검사를 진행한다. 이에 따라 결과적으로는 4개의 다이를 비교할 수 있어 검사 후 별도의 리뷰 단계 없이 결함이 발생된 위치를 실시간으로 확인할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토마스크 결함 검사방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크의 결함 검사 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크 결함 검사방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토마스크 결함 검사방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.

Claims (8)

  1. 제1 다이와 제2 다이가 배치된 제1 영역 및 제3 다이와 제4 다이가 배치된 제2 영역을 포함하는 포토마스크를 마스크 검사 장치의 스테이지 상에 배치하는 단계;
    상기 포토마스크의 제2 영역에서 스테이지가 움직이면서 상기 제3 다이 및 제4 다이를 비교하여 차이를 검출하는 1차 검사를 진행하는 단계;
    상기 1차 검사가 진행된 스테이지를 상기 제1 영역으로 이동하는 단계; 및
    상기 제2 영역에서 1차 검사가 진행된 영역과 대응되는 상기 제1 영역에서 스테이지가 움직이면서 상기 1차 검사에서 검출된 차이와 상기 제1 다이 및 제2 다이의 차이를 비교하는 2차 검사를 진행하여 결함을 검출하는 단계를 포함하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2차 검사를 진행한 다음, 상기 제2 영역으로 이동하여 상기 1차 검사를 진행하고, 제1 영역으로 이동하여 2차 검사를 진행하는 단계를 반복하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2차 검사를 진행한 다음, 상기 제1 영역의 다른 위치에서 3차 검사를 진행하는 단계; 및
    상기 스테이지를 제2 영역으로 이동하여 상기 3차 검사가 진행된 영역과 대응되는 제2 영역에서 4차 검사를 진행하는 단계를 더 포함하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포토마스크는 2 X 2 다이 또는 2 X 1 다이의 구성으로 이루어지는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 1차 검사 및 2차 검사는 상기 스테이지가 포토마스크의 X축 방향으로 이동하면서 -Y축 방향으로 스캔하여 검사하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 1차 검사 및 2차 검사는 검사 시작점에서 검사 종료점까지 이동하는 1 스와쓰(swath) 이상 진행하여 검사하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 1차 검사는 상기 포토마스크가 배치된 스테이지가 상기 제2 영역에 배치된 제3 다이에서 제4 다이 방향으로 이동하면서 검사한 다음, 상기 제4 다이에서 제3 다이 방향으로 이동하면서 검사하고, 상기 2차 검사는 상기 제1 영역에 배치된 제1 다이에서 제2 다이 방향으로 이동하면서 검사한 다음, 상기 제2 다이에서 제1 다이 방향으로 이동하면서 검사하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 1차 검사는 상기 포토마스크가 배치된 스테이지가 상기 제2 영역에 배치된 제3 다이에서 제4 다이 방향으로 이동하면서 검사하고, 상기 2차 검사는 상기 제2 다이에서 제1 다이 방향으로 이동하면서 검사하는 포토마스크의 결함 검사 방법.
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