KR20100049799A - 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법을 개시한다. 그의 방법은 먼저 전자 현미경으로 포토 마스크를 정밀 계측하여 패턴 크기(CD)를 획득한다. 이후, 광학 현미경으로 포토 마스크를 고속 촬영하여 포토 마스크에 형성된 다수개의 패턴이 나타나는 계측 이미지를 획득한다. 그리고, 계측 이미지의 오픈 밀도가 낮으면, 상기 계측 이미지에서 패턴 영역만을 캡쳐링하여 패턴 크기에 따른 그레이 레벨을 산출하고, 추정치와 상관 계수를 구한다. 따라서, 오픈 밀도가 낮은 계측 이미지의 고속 계측에서 상기 패턴 크기의 균일성을 보다 정확하게 확인토록 할 수 있다.
포토(photo), 마스크(mask), 전자현미경(SEM), 이미지(image) 패턴(pattern)

Description

포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법{Method for inspecting critical dimension uniformity at the high speed measurement}
본 발명은 미세 패턴의 고속 계측 신뢰성 검사방법에 관한 것으로, 구체적으로 포토 마스크에 형성된 미세 패턴을 고속으로 계측하여 그 결과를 검사하는 미세 패턴의 고속 계측 신뢰성 검사방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 집적회로의 디자인룰이 0.1 마이크로 이하로 감소하고 있다. 이러한 초미세 반도체 소자를 만들기 위해서는 다양한 공정을 필요로 하고 그의 마진이 줄어들고 있는 실정이다. 예컨대, 포토리소그래피 공정의 난이도가 점점 증가함에 따라 포토 마스크에서의 작은 변화에도 웨이퍼에 심각한 영향을 주게된다. 따라서, 포토 마스크의 전면에 걸쳐 다양한 패턴에 대해 전수조사가 이루어져야 한다.
포토 마스크는 전자현미경을 이용한 정밀 계측이 이루어지고 있다. 그러나, 상기 포토 마스크 전체에 대해 수천 포인트이상을 측정할 필요성이 요구되고 있으 나, 전자현미경(SEM)은 속도 문제로 인해 수십 포인트 수준의 샘플링된 패턴에 대해서만 측정이 가능하다. 또한, 웨이퍼 패턴에 영향을 주는 포토 마스크의 물질 차이나 단차, 패턴의 기울기 등에 의한 광학적인 차이를 전자현미경으로 측정하는 것은 원리적으로 불가능하다.
이러한 요구에 따라 에어리얼(aerial) 이미지 검사 장비와 같은 광학 현미경을 이용하여 고속으로 포토 마스크를 측정하고 있다. 광학 현미경을 이용한 고속 계측 방법은 반복되는 패턴에 대해 반복 구간을 결정하고, 그에 대한 이미지의 합을 구한 후에 이를 상대 비교함으로써 포토 마스크 패턴 크기(Critical Dimension : 이하 CD)의 균일성을 알아내는 방법이다. 그러나, 반복 구간 내에서 패턴의 오픈 밀도가 낮으면 신호대비 노이즈의 비율이 높아져 포토 마스크 패턴 크기의 균일성을 검사하기가 난이한 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 반복 구간 내에서 패턴의 오픈 밀도가 낮더라도 노이즈 대비 높은 신호를 확보하고, 포토 마스크 패턴 크기의 균일성을 용이하게 검사토록 하여 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법을 제공하는 데 있다.
포토 마스크의 고속 계측을 보다 정확하게 수행토록 하여 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법을 제공하는 데 있 다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따른 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법은, 포토 마스크를 정밀 계측하여 상기 포토 마스크 내에 형성된 패턴의 크기에 대한 정보를 획득하는 단계와; 상기 포토 마스크를 고속 촬영하여 상기 패턴이 나타나는 다수개의 계측 이미지를 획득하는 단계와; 상기 다수개의 계측 이미지 내에서 나타나는 각각의 패턴 영역을 캡쳐링하는 단계와; 상기 패턴 영역의 그레이 레벨 값을 산출하는 단계와; 상기 정밀 계측의 상기 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치를 파악하는 단계와; 상기 추정치에서 상기 그레이 레벨 값이 벗어나는 범위를 파악하여 고속 계측에서 상기 패턴 크기의 균일성을 확인토록 하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 계측 이미지에서 오픈 밀도가 낮은지를 판별하는 단계와, 상기 오픈 밀도가 높은 계측 이미지는 상기 정밀 계측의 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치를 산출하는 단계를 더 포함함이 바람직하다.
또한, 상기 추정치는 일차 방정식 또는 직선 방정식으로 나타나고, 상기 패턴 크기의 균일성은 상관 계수로 나타남이 바람직하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예적 구성에 따르면, 광학현미경에 의해 고속 계측되는 이미지 내에서 패턴 영역을 캡쳐링하여 노이즈 대비 높은 신호를 확보하고, 포토 마스크 패턴 크기의 균일성을 용이하게 검사토록 할 수 있기 때문에 생산수율을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 포토 마스크 패턴 크기의 균일성을 산출하여 포토 마스크의 고속 계측을 보다 정확하게 수행토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법을 자세하게 설명하기로 한다. 이하의 실시예에서 많은 특정 상세 내용들이 도면을 따라 예를 들어 설명되고 있지만, 이는 본 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 설명되었음을 주목(note)하여야 한다. 그렇지만, 본 발명이 이들 특정한 상세 내용들 없이도 실시될 수 있을 것임은 본 분야의 숙련된 자들에 의해 이해될 수 있을 것이다.
우선, 후술되는 본 발명의 실시 예에 대한 기능 및 방법이 보다 철저히 이해되도록 하기 위해, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 이 보다 구체적으로 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에서 사용되는 전자 현미경 및 광학 현미경을 개략적으로 나타낸 다이아 그램이다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 포토 마스크(1)를 전자 현미경(10)으로 정밀 계측하여 상기 포토 마스크(1)의 패턴 크기를 획득하고, 광학 현미경(20)으로 상기 포토 마스크(1)를 고속 계측하여 상기 패턴 크기의 균일성을 확인 또는 검사토록 할 수 있다.
여기서, 전자 현미경(10)은 전자 소스(12)에서 방출되는 전자빔(13)이 포토 마스크(1)에서 산란된 후 전자빔 검출기(14)에서 검출됨으로서 상기 포토 마스크(1)에 형성된 패턴의 크기를 정밀 계측할 수 있다. 예컨대, 전자 현미경(10)은 약 2∼3nm정도의 반경을 갖는 전자빔(13)을 포토 마스크(1)에 스캐닝하면서 상기 패턴 크기를 정밀 계측할 수 있다.
광학 현미경(20)은 광원(22)에서 포토 마스크(1)를 통과하는 빛(21)을 이용하여 CCD(charge coupled device)와 같은 센서(28)에서 포토 마스크(1)를 촬영함으로서 계측 이미지를 획득할 수 있다. 광원(22)에서 조사되는 빛(21)은 일부가 하프 미러(23)를 통해 세기 검출기(24)에서 세기가 확인되며, 나머지 대부분의 빛(21)은 포토 마스크(1)에 노출된다. 상기 세기 검출기(24)에서 검출되는 빛(21)의 세기는 계측 이미지의 오픈 밀도 계산 시의 자료로서 사용될 수 있다. 포토 마스크(1)를 통과하는 빛(21)은 적어도 하나이상의 렌즈로 이루어지는 광학계(26)를 통해 포토 마스크(1)를 확대 투영시키면서 센서(28)에서 계측 이미지로 구현될 수 있다. 예컨대, 광학 현미경(20)은 약 101∼102㎛ 직경의 레이저 빛(21)을 포토 마스크(1)에 여러 위치에서 일괄 노광시키면서 순차적으로 다량의 계측 이미지를 빠르게 획득할 수 있다. 광학 현미경(20)은 전자 현미경(10)에 비해 포토 마스크(1)의 다양한 부분을 고속으로 계측할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 전자 현미경(10)에서 검출되는 포토 마스크(1)의 패턴 크기를 레퍼런스 자료로 사용하여 광학 현미경(20)에서 획득되는 계측 이미지에서 나타나는 패턴 크기의 균일성을 검사토록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법은 먼저 전자 현미경(10)을 이용하여 포토 마스크(1)를 정밀 계측한다(S10). 여기서, 포토 마스크(1)는 다양한 크기의 패턴이 형성되어 있고, 전자 현미경(10)은 패턴 크기를 계측할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전자 현미경(10)은 포토 마스크(1)에 형성된 패턴을 크기에 따라 순차적으로 계측함으로서, 패턴 크기를 후속의 광학 현미경(20)에서 계측되는 계측 이미지의 레퍼런스 자료로 사용토록 할 수 있다.
다음, 광학 현미경(20)을 이용하여 포토 마스크(1)를 고속으로 촬영하여 계측 이미지를 획득한다(S20). 여기서, 광학 현미경(20)은 포토 마스크(1)에 형성된 패턴을 개별적으로 계측하지 않고, 해당 단위 면적 내에서 나타나는 소정 개수의 패턴을 일괄 촬영하여 계측 이미지를 획득한다. 예컨대, 광학 현미경(20)은 스텝퍼(stepper) 형식으로 약 103∼105㎛ 2 크기의 화면을 촬영하여 계측 이미지를 획득 할 수 있다. 이때, 계측 이미지는 정사각형 모양 내에 단일 크기의 패턴이 복수개 포함되며, 흑백으로 나타난다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 광학 현미경(20)을 이용하여 계측 이미지를 획득하고, 상기 계측 이미지에서 나타나는 패턴의 크기를 개별적으로 파악하는 것이 아니라, 상기 계측 이미지에서 나타나는 복수개의 패턴들의 크기에 따른 균일성을 파악토록 한다.
그 다음, 광학 현미경(20)으로부터 획득되는 계측 이미지의 오픈 밀도가 낮은지를 판별한다(S30). 여기서, 오픈 밀도는 약 0.5를 기준으로 하여 낮고 높음이 판별될 수 있다. 계측 이미지 내에 나타나는 패턴이 크거나 상기 패턴의 개수가 많을 경우 오픈 밀도가 높으며, 상기 패턴의 크기가 작거나 상기 패턴의 개수가 적을 경우 오픈 밀도가 낮다. 즉, 오픈 밀도가 높으면, 계측 이미지를 이용한 패턴 크기의 균일성을 쉽게 파악할 수 있다. 따라서, 오픈 밀도가 높은 계측 이미지는 그레이 레벨 값이 곧 바로 산출된다(S40). 그레이 레벨 값은 계측 이미지의 명암을 0에서 255까지 약 25등급으로 구분하여 나타내는 정량적인 값이다. 이 레벨은 CCD 혹은 센서의 종류에 따라 더욱 세분화될 수도 있다.
이후, 오픈 밀도가 높은 계측 이미지는 후속에서 설명되는 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 추정치에서 기울기가 높게 나오며(S70), 상기 추정치를 추종하는 상관 계수(R2)가 높게 나와(S80) 작업자로 하여금 포토 마스크(1)의 불량여부를 쉽고 빠르게 판별토록 할 수 있다.
도 3은 오픈 밀도가 높은 포토 마스크(1)를 확대하여 나타내는 평면도로서, 포토 마스크(1)는 외곽 영역(3) 내에 오픈 밀도가 높은 중심 영역(2)이 형성되어 있다. 여기서, 중심 영역(2)은 줄무늬 모양의 패턴이 형성되어 있고, 중심 영역(2)을 나타내는 계측 이미지는 약 0.5 정도의 오픈 밀도로 나타난다. 중심 영역(2)은 패턴이 형성된 패턴 영역(4)과, 상기 패턴 영역(4)을 둘러싸는 주변 영역(5)으로 이루어진다. 화살표는 광학 현미경(20)이 이동되면서 중심 영역(2)의 계측 이미지를 획득하는 방향을 나타내고 있다.
도 4는 도 3의 오픈 밀도를 그레이 레벨 값으로 나타낸 그래프. 오픈 밀도가 높은 계측 이미지는 패턴 크기가 증가함에 따라 그레이 레벨 값이 높은 기울기를 갖고 비례하여 나타난다. 여기서, 가로축은 패턴 크기를 나타내고, 세로축은 오픈 영역의 평균 세기(intensity)에 대응되는 그레이 레벨 값을 나타낸다. 또한, 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치는 y = 0.5487x +81.848의 일차 방정식 또는 직선 방정식으로 나타난다. 또한, 상관 계수(R2)는 0.9872로서 매우 높게 나타남에 따라 계측 이미지에서 나타나는 그레이 레벨 값이 추정치를 잘 따르고 있음을 알 수 있다.
반면, 오픈 밀도가 낮으면, 패턴 크기의 균일성을 파악하기가 쉽지 않다. 따라서, 본 발명의 실시예는 계측 이미지의 중심 영역(2) 내에서 적어도 하나이상의 패턴이 나타나는 패턴 영역(4)을 캡쳐링 하여 상기 패턴 영역(4)에서의 패턴 크기의 균일성을 파악한다.
도 5는 오픈 밀도가 낮은 포토 마스크(1)를 확대하여 나타낸 평면도로서, 오픈 밀도가 낮은 계측 이미지는 패턴 영역(4)이 주변 영역(5)에 비해 과도하게 작게 나타난다. 패턴 영역(4)에서 명암의 피크 신호가 나타나고, 주변 영역(5)에서 노이즈 신호가 나타남을 알 수 있다. 여기서, 계측 이미지는 대부분이 빛(21)이 차폐되는 흑색의 주변 영역(5)으로 이루어지고, 나머지 일부가 빛(21)이 통과되는 패턴 영역(4)으로 이루어진다.
도 6은 도 5의 오픈 밀도를 그레이 레벨 값으로 나타낸 그래프로서, 오픈 밀도가 낮은 계측 이미지는 패턴 크기가 증가하여도 그레이 레벨 값이 거의 변화되지 않거나 낮은 기울기로 비례하여 나타난다. 즉, 노이즈 신호에 의해 패턴 영역(4)에 대응되는 명암의 피크 신호가 구분되지 않고 희석되어 버린다. 여기서, 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치는 y = 0.08x + 9.7255의 일차방정식 또는 직선방정식으로 나타난다. 또한, 상관 계수(R2)는 0.4809로서 낮게 나타남에 따라 계측 이미지에서 나타나는 그레이 레벨 값이 추정치를 잘 따르지 않고 있다. 따라서, 오픈 밀도가 낮은 계측 이미지는 계측오류가 발생될 수 있다.
따라서, 오픈 밀도가 낮은 계측 이미지의 중심 영역(2)에서 패턴 영역(4)만을 캡쳐링한다(S50). 예컨대, 패턴 영역(4)의 캡쳐링은 노이즈 신호가 나타나는 주변 영역(5)을 제거하는 방법과, 설계 기준의 패턴 영역(4)을 선택하는 방법으로 이루어질 수 있다.
먼저, 상기 계측 이미지에서 노이즈 신호보다 높은 레벨의 피크 신호를 선택 하여 패턴 영역(4)만을 캡쳐링한다. 여기서, 패턴 영역(4)은 대부분 오픈 영역을 포함하고, 상기 오픈 영역의 인접 영역을 포함하여 이루어진다. 인접 영역은 노이즈 신호가 일부 포함되어 있으나, 오픈 영역에서 나타나는 피크 신호에 의해 영향을 받아 일부 높은 레벨의 신호가 나타날 수 있다. 예컨대, 인접 영역은 노이즈 신호보다 약 10% ∼ 20% 높은 레벨의 피크 신호가 나타나는 부분을 포함하여 이루어진다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 반복 구간 내에서 패턴의 오픈 밀도가 낮더라도 노이즈 신호 대비 높은 피크 신호를 확보하고, 포토 마스크(1) 패턴 크기의 균일성을 용이하게 검사토록 할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 계측 이미지에서 패턴 영역(4)을 캡쳐링 하는 것을 나타낸 평면도로서, 계측 이미지의 중심 영역(2)는 패턴 영역(4)과 주변 영역(5)으로 이루어지며, 상기 패턴 영역(4)은 계측 이미지 내에서 노이즈 신호가 존재하는 주변 영역(5)을 제외하여 캡쳐링될 수 있다. 여기서, 패턴 영역(4)은 계측 이미지에서 피크 신호와 노이즈 신호가 공존하는 영역으로서 대부분 피크 신호로 나타난다. 예컨대, 도 7b에서는 계측 이미지에서 패턴 영역(4)이 직사각형 형태로 캡쳐링 되어 있다. 또한, 계측 이미지에서 나타나는 패턴 영역(4)이 달라질 수 있으므로, 상기 패턴 영역(4)이 여러 가지 모양으로 캡쳐링될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 계측 이미지에서 피크 신호만 존재하는 패턴 영역(4)을 캡쳐링하여 주변 영역(5)에서 나타나는 노이즈 신호를 제거하고 그레이 레벨 값을 산출한다. 피크 신호만 존재하는 패턴 영역(4)만으로 이루어진 오픈 영역에 대해 패턴 크기의 균일성을 검출할 수 있기 때문에 검사의 정확도를 높일 수 있 다.
다른 방법으로는, 최초 포토 마스크(1) 설계에서 나타나는 패턴 영역(4)을 계측 이미지에서 캡쳐링하는 방법이 있다. 이때, 패턴 영역(4)은 포토 마스크(1) 설계 시에 미리 정해진 영역에 대한 정보를 필요로 한다. 따라서, 계측 이미지와 포토 마스크(1)의 설계 이미지가 서로 일치되면 정해진 기준을 따라 상기 계측 이미지에서 패턴 영역(4)이 캡쳐링될 수 있다.
그 후 , 캡쳐링된 패턴 영역(4)의 그레이 레벨 값을 산출한다(S60). 패턴 영역(4)은 피크 신호만이 존재하는 영역으로서 그레이 레벨 값이 높게 나타난다. 상술한 바와 같이, 노이즈 신호가 나타나는 주변 영역(5)을 제외한 순수 피크 신호를 이용하여 그레이 레벨 값을 산출하기 때문이다.
이를 정량화하면, 계측 이미지 전체에 대한 그레이 레벨 값은 주변 영역(5)과 패턴 영역(4)의 노이즈 신호 및 피크 신호를 합한 값을 면적으로 나누어 구해질 수 있다. 따라서, 노이즈 신호 및 피크 신호가 나타나는 계측 이미지 전체의 그레이 레벨 값은 상기 계측 이미지의 면적으로 나누어지는 값에서 손실이 발생하여 낮게 나타난다. 그러나, 패턴 영역(4)에서의 그레이 레벨 값은 패턴 영역(4)에 대해서만 고려할 뿐 노이즈 신호가 나타나는 주변 영역(5)과 무관하게 나타남으로 높은 값을 가질 수 있다.
그리고, 상기 정밀 계측에서 획득된 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치를 산출한다(S70). 여기서, 패턴은 특정 크기를 갖는 패턴을 중심으로 보다 작은 크기의 패턴 및 보다 큰 크기의 패턴으로 나누어 결정될 수 있 다. 패턴의 크기가 증가됨에 따라 오픈 영역이 커지기 때문에 그레이 레벨 값은 증가된다. 추정치는 그의 비례관계식으로 정의되는 일차방정식 또는 직선방정식으로 나타난다. 따라서, 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값이 비례하면서 일차방정식 또는 직선방정식의 추정치가 나타난다.
또한, 추정치에서 그레이 레벨 값이 벗어나는 정도를 상관계수로 산출한다(S80). 상관 계수(R2)는 수식 1에서와 같이 나타난다.
〔수식 1〕
R2 = 1 - SSerr/SStot
여기서, SStot는 Σ(yi-y)2로 나타나며 전체 분산값이고, 제곱의 전체 합(total sum of squares)으로서 SSreg와 SSerr의 합으로 나타난다. SSreg는 제곱의 회귀 합(regression sum of squares)으로서, Σ(fi-f)2로 나타난다. SSerr는 에러 제곱의 합(sum of squard errors) 또는 제곱의 리지듀얼 합(residual sum of squares)으로서, Σ(yi-fi)2로 나타난다. 상관 계수(R2)는 에러 제곱의 합이 작아지면 커진다. 또한, 전체 분산값이 작아지면 커진다. 따라서, 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값이 추정치에서 벗어나는 정도가 커지면 상관 계수(R2)가 작아지고, 추정치를 따라 일치되면 상관 계수(R2)가 증가한다.
다음, 상관계수의 값에 따라 광학 현미경(20)을 이용한 포토 마스크(1)의 계측 상태를 결정한다(S90). 상관 계수(R2)가 일정 수준 이상이라면 상기 포토 마스크(1)의 계측 공정이 우수한 것으로 판단하여 추정치와 상관 계수(R2)를 그래프로 나타내어 작업자로 하여금 포토 마스크(1)가 정상적으로 제작되었음을 인지시키고, 상기 포토 마스크(1)를 이용한 포토리소그래피 공정이 수행되도록 할 수 있다(S100).
반면, 상관계수(R2)가 설정치 보다 낮으면 다시 광학 현미경(20)에 의해 고속으로 계측된 계측 이미지에서 캡쳐링되는 패턴 영역(4)이 보다 더 작아진다는 것을 알 수 있다.
도 8은 노이즈 신호를 포함한 패턴 크기의 균일성과, 노이즈 신호를 제거한 패턴 크기의 균일성을 비교하여 나타낸 그래프로서, 노이즈 신호를 포함한 패턴 크기의 그레이 레벨 값은 8 내지 10에서 y = 0.06x + 9.0134의 추정치를 따라 약 0.4805의 상관 계수(R2)를 갖고 나타나고 있고, 노이즈 신호를 제거한 패턴 크기의 그레이 레벨 값은 150 내지 170에서 y = 1.0716x + 159.73의 추정치에 따라 약 0.9966의 상관 계수(R2)를 갖고 나타난다.
여기서, x축은 약 150nm 크기의 기준 패턴을 중심으로 작은 크기 또는 큰 크기를 갖는 패턴의 크기를 나타난다. 예컨대, 기준 패턴의 크기가 약 150nm로 정해지면, 140nm 크기의 패턴은 -10nm로 나타나고, 160nm 크기의 패턴은 +10nm로 나타 난다. y축에 나타나는 그레이 레벨 값은 0에서 255까지의 등급으로 나뉘어져 있다.
따라서, 오픈 밀도가 낮은 계측 이미지를 그대로 사용하여 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값을 조사하기보다는, 상기 계측 이미지에서 노이즈 신호를 제거한 패턴 영역(4)을 캡쳐링하여 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값을 산출함으로서 보다 우수한 포토 마스크(1) 패턴 크기의 균일성을 확보할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예는 광학 현미경(20)에서 획득되는 계측 이미지의 오픈 밀도가 작을 경우 상기 계측 이미지에서 패턴 영역(4)만을 캡쳐링하여 그레이 레벨 값을 획득하고 추정치 및 상관 계수(R2)를 산출함으로서 계측 이미지만을 이용하여 그레이 레벨 값을 획득하는 것보다 더 정확한 계측 공정이 이루어지고, 계측 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다.
그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다.
도 1a 및 도 1b는 전자 현미경 및 광학 현미경을 개략적으로 나타낸 다이아그램.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법을 나타내는 플로우 챠트.
도 3은 오픈 밀도가 높은 포토 마스크를 나타내는 평면도.
도 4는 도 3의 오픈 밀도를 그레이 레벨 값으로 나타낸 그래프.
도 5는 오픈 밀도가 낮은 포토 마스크를 확대하여 나타낸 평명도.
도 6은 도 5의 오픈 밀도를 그레이 레벨 값으로 나타낸 그래프
도 7a 및 도 7b는 계측 이미지에서 패턴 영역을 캡쳐링 하는 것을 나타낸 평면도.
도 8은 노이즈 신호를 포함한 패턴 크기의 균일성과, 노이즈 신호를 제거한 패턴 크기의 균일성을 비교하여 나타낸 그래프.
※도면에 나타난 주요 부호에 대한 설명※
1 : 포토 마스크 10 : 전자 현미경
12 : 전자 소스 14 : 전자빔 검출기
20 : 광학 현미경 22 : 광원
23 : 하프 미러 24 : 세기 검출기
26 : 광학계 28 : 센서

Claims (10)

  1. 포토 마스크를 정밀 계측하여 상기 포토 마스크 내에 형성된 패턴의 크기에 대한 정보를 획득하는 단계와;
    상기 포토 마스크를 고속 촬영하여 상기 패턴이 나타나는 다수개의 계측 이미지를 획득하는 단계와;
    상기 다수개의 계측 이미지 내에서 나타나는 각각의 패턴 영역을 캡쳐링하는 단계와;
    상기 패턴 영역의 그레이 레벨 값을 산출하는 단계와;
    상기 정밀 계측의 상기 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치를 파악하는 단계와;
    상기 추정치에서 상기 그레이 레벨 값이 벗어나는 범위를 파악하여 고속 계측에서 상기 패턴 크기의 균일성을 확인토록 하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 이미지에서 오픈 밀도가 낮은지를 판별하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오픈 밀도는 0.5를 기준으로 높고 낮음을 판별하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 오픈 밀도가 높은 계측 이미지는 상기 정밀 계측의 패턴 크기에 따른 그레이 레벨 값의 변화에 대응되는 추정치를 산출하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추정치는 일차 방정식 또는 직선 방정식으로 나타남을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 크기의 균일성은 상관 계수로 나타남을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 이미지는 상기 패턴 영역과 주변 영역으로 구분됨을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 패턴 영역은 상기 주변 영역에서 노이즈로 나타나는 신호보다 높은 레벨의 신호를 캡쳐링하여 획득함을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴 영역은 직사각형으로 캡쳐링함을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 패턴 영역은 포토 마스크의 설계 시에 오픈 영역으로 나타나는 부분을 캡쳐링하여 획득함을 특징으로 하는 포토 마스크 패턴 크기의 균일성 검사방법.
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