KR20100134444A - 마스크 검사 방법 - Google Patents

Abstract

두 개의 다이(die)를 갖는 마스크를 다이(die) 투 다이(die) 장비를 사용하여 검사할 때 차이 이미지의 비교를 통해 두 개의 다이 중 결함이 존재하는 위치를 검출할 수 있는 마스크 검사 방법이 제공된다. 마스크 검사 방법은, 소정의 패턴이 형성되며 서로 인접하고 있는 제1 및 제2 다이(die)를 구비하는 마스크를 준비하는 단계와, 마스크의 제1 다이(die)와 그 인접하는 제2 다이(die)의 투과광에 의한 이미지를 구하는 단계와, 제1 다이(die)와 제2 다이(die)의 이미지의 차이 이미지(difference image)를 구하는 단계, 및 제1 다이(die) 및 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미지(difference image)의 조합 결과를 비교하여 결함이 존재하는 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

마스크 검사, 다이 투 다이 검사, 이미지

Description

마스크 검사 방법{Method for inspecting mask}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 마스크를 검사하는 방법에 관한 것으로, 특히 두 개의 인접하고 있는 다이(die)를 갖는 마스크를 효과적으로 검사하는 마스크 검사 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 실리콘(Si)으로 구성된 웨이퍼에 다양한 반도체 공정, 예컨대 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 확산 공정 등을 반복적으로 수행하여야 한다. 이러한 반도체 공정들 중에서 사진 공정은 웨이퍼에 포토레지스트막을 형성하고 반도체 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 공정이다. 사진 공정은 반도체 패턴이 형성된 마스크를 웨이퍼 상에 정렬시킨 후 마스크를 통해 웨이퍼 상의 포토레지스트막에 빛을 조사하여 반도체 패턴을 웨이퍼로 옮기는 노광 공정을 포함한다. 그런데, 반도체 소자가 점차 소형화되고 다기능화됨에 따라 마스크에 형성되는 반도체 패턴도 점점 더 세밀해지고 있으며, 마스크의 반도체 패턴이 작아지면서 반도체 패턴의 결함(defect)을 찾아내는 것 또한 갈수록 어려워지고 있다. 회로 패턴이 인쇄된 마스크의 결함은 반도체 소자의 불량으로 직결되기 때문에 마스크의 결점을 발견하는 것은 대단히 중요하다.

이와 같은 마스크의 결함을 발견하기 위해 마스크 검사 장비가 사용되며 이 장비로부터 얻은 마스크 이미지를 이용해 결함을 판정 및 분류한다. 결함 분류 후에는 분류 결과를 이용해 마스크를 어떻게 수정할지를 결정한다. 결함이 이물이면 세척하고 패턴 결함이면 마스크를 리페어(repair)한다. 또한 결함이 패턴 결함일 경우 이를 세부적으로 분류해 결함을 발생시키는 원인을 밝혀 마스크 제조 설비나 제조 프로세스에 적절한 조치를 취한다.

현재 하나의 렌즈를 사용하는 투과광 마스크 검사 장비는 두 개 이상의 다이(die)로 구성된 마스크를 검사할 때 다이 투 다이(die to die) 방식으로 검사를 실시하고 있다. 두 개의 렌즈를 갖는 검사 장비의 경우 초기 마스크 검사장비로 주로 활용되었지만 광원 유지와 기계적 내구성, 높은 개구수(NA) 전환 및 파장의 감소에 따른 렌즈 직경의 증가로, 검사 가능한 칩(chip) 사이즈의 제한 등으로 현재는 사용 빈도가 현저히 낮아졌고 개발의 한계에 와 있는 실정이다.

도 1은 다이(die)가 세 개 이상인 마스크에 대한 다이(die) 투 다이(die) 검사 방법을 나타내 보인 도면이다. 도 1에서 상측에 배치된 도면은 마스크의 SEM 사진이고, 하측에 배치된 세 개의 도면은 각 다이(die)의 광투과 이미지들이다.

도시된 바와 같이, 다이(die)가 세 개 이상인 마스크의 경우 세 개의 다이(110, 120, 130)의 이미지를 비교하여 다른 이미지가 있는 곳을 결함이 존재하는 위치로 결정하게 된다. 이와 같이, 하나의 렌즈를 갖는 마스크 검사 방식의 다이 투 다이 검사의 경우, 마스크 칩이 세 개 이상일 경우 이물질 등의 결함(defect)이 검출된 이미지를 인접한 세 개의 다이(die) 모두 비교하게 되므로 두 개의 정상 다 이(die)와 하나의 결함이 존재하는 다이(die)를 결정할 수 있어 비교적 정확한 결함 위치의 표시가 가능하다.

도 2는 두 개의 다이(die)를 갖는 마스크의 다이(die) 투 다이(die) 검사 방법을 나타내 보인 도면이다.

도시된 바와 같이, 두 개의 다이(die)(210, 220)의 이미지를 비교하여 결함이 존재하는 다이(die)를 결정한다. 그런데, 이 경우 어떤 것이 정상 다이(die)인지 구분할 수 없어 결함 위치를 두 개의 다이(die) 중 임의의 다이(die)에 표시하게 된다. 결함의 위치를 찾아내기 위한 검출방식이 존재하지 않기 때문에 검사가 끝난 후 양 쪽의 다이(die)를 카메라 이미지로 비교하여 결함의 위치를 지정해야하는 작업이 수반되어야 한다.

결함이 검출된 부분을 정확히 찾아내고 검출된 결함을 리페어(repair) 또는 리뷰(review)하기 위해서는 결함의 정확한 위치 표시가 필수적이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 두 개의 다이(die)를 갖는 마스크를 다이(die) 투 다이(die) 장비를 사용하여 검사할 때 차이 이미지의 비교를 통해 두 개의 다이 중 결함이 존재하는 위치를 검출할 수 있는 마스크 검사 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마스크 검사 방법은, 소정의 패턴이 형성되며 서로 인접하고 있는 제1 및 제2 다이(die)를 구비하는 마스크를 준비하는 단계와, 마스크의 제1 다이(die)와 그 인접하는 제2 다이(die)의 투과광에 의한 이미지를 구하는 단계와, 제1 다이(die)와 제2 다이(die)의 이미지의 차이 이미지(difference image)를 구하는 단계, 및 제1 다이(die) 및 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미지(difference image)의 조합 결과를 비교하여 결함이 존재하는 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 다이(die)의 이미지가 상기 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미지(difference image)의 조합과 일치할 경우, 상기 제1 다이(die)를 결함이 존재하는 다이(die)로 결정할 수 있다.

상기 제1 다이(die)의 이미지가 상기 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미지(difference image)의 조합과 일치하지 않을 경우, 상기 제2 다이(die)를 결함이 존재하는 다이(die)로 결정할 수 있다.

본 발명에 의한 마스크 검사 방법에 따르면, 두 개의 다이(die)를 구비하는 마스크를 투과광을 이용하여 검사할 때 두 다이(die)의 투과광 이미지와, 그 차이 이미지를 각각 구하고, 두 다이(die)의 이미지와 차이 이미지를 조합, 비교함으로써 결함이 존재하는 위치를 정확하게 지정할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명은 투과광 검사 장비를 사용하여 두 개의 인접 다이(die)를 갖는 마스크를 검사할 때 결함이 위치한 다이(die)의 이미지와 정상 다이(die)의 이미지의 차이인 차이 이미지(difference image)를 양쪽 다이(die)의 이미지와 조합 비교하여 결함의 정확한 위치를 표시할 수 있는 방법을 제시한다. 검사 장비는 양쪽 다이(die)의 동일한 부분을 이미지로 캡쳐(capture)한 후 두 이미지를 비교하여 차이가 일정 값 이상일 경우 결함으로 검출한다. 이때 생성되는 차이 이미지(difference image)를 활용하여 프로그램 설정을 통해 양쪽의 다이(die) 중 실제 결함이 존재하는 다이(die)의 지정이 가능하다. 결함 부분과 정상 부분의 이미지를 조합 또는 상쇄하여 이미지를 비교하는 두 개의 연산 과정을 통해 결함이 존재하는 위치를 선택하게 된다.

도 3은 결함 검사를 위한 마스크로서 두 개의 다이(die)를 포함하는 마스크를 나타낸 도면이고, 도 4 내지 및 도 6은 본 발명의 마스크 검사 방법을 설명하기 위한 이미지 사진들이다.

상기 이미지 사진들 중 도 4 내지 도 6의 A는 도 3에 도시된 마스크의 다이(die) A에 대한 광투과 이미지 사진이고, B는 인접 다이(die)인 B에 대한 광투과 이미지 사진이고, C는 다이 (die) A와 B의 이미지 사진들의 차이를 나타낸 차이 이미지(difference image)이다. 즉, A와 B의 차이만큼이 C가 된다. 이때, C는 산술적인 차이가 아니라 이미지 상의 차이로서, 각각의 이미지는 검사 장비의 투과광이 마스크를 통과한 후 센서(sensor)에 의해 검출되는 시그널(signal)의 차이로 생성되는 이미지이다. 즉, A와 B는 두 개의 다이를 갖는 마스크를 투과광 검사 장비로 다이(die) 투 다이(die) 검사 후 결함으로 검출된 위치의 양쪽 사이의 각각의 이미지 사진들이다.

이렇게 A, B, C의 이미지를 구한 후 이미지들을 조합함으로써 결함의 위치를 검출할 수 있다.

먼저, 도 5와 같이 A=B+C의 이미지 조합 관계가 성립할 경우, 즉 A 이미지가 B 이미지와 C 이미지를 조합한 결과와 일치할 때, 결함이 존재하는 다이(die)는 A로 결정한다. 그런데, 도 6과 같이 A=B+C의 이미지 조합 관계가 성립하지 않을 때, 즉 B 이미지와 C 이미지를 조합하여도 A 이미지와 일치하지 않을 때는 결함이 존재하는 다이(die)를 B로 결정한다.

결함이 검출되는 마스크는 각각의 다이(die)의 위치에 대한 이미지 정보를 기억하고 있으므로, 검사 도중에 결함을 검출하는 것도 가능하며 검사가 끝난 후 이와 같은 프로세스의 프로그램을 구동하여 검사를 실시하면 결함 위치를 정확하게 지정할 수 있다. 또한, 하나의 다이(die) 내에 복수의 결함이 검출되더라도 각각의 결함에 대해 동일한 방법으로 이미지 연산을 반복하면 복수의 결함에 대한 위치 검출이 가능하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 두 개의 인접 다이(die)를 구비하는 마스크를 투과광을 이용하여 다이(die) 투 다이(die) 방식으로 검사할 때 두 다이(die)의 투과광 이미지와 그 차이 이미지를 각각 구하고, 두 다이(die)의 이미지와 차이 이미지를 조합, 비교함으로써 결함이 존재하는 위치를 검출할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

도 1은 다이(die)가 세 개 이상인 마스크의 다이(die) 투 다이(die) 검사 방법을 나타내 보인 도면이다.

도 2는 두 개의 다이(die)를 갖는 마스크의 다이(die) 투 다이(die) 검사 방법을 나타내 보인 도면이다.

도 3은 결함 검사를 위한 마스크로서 두 개의 다이(die)를 포함하는 마스크를 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 마스크 검사 방법을 설명하기 위한 이미지 사진들이다.

Claims (3)

1. 소정의 패턴이 형성되며 서로 인접하고 있는 제1 및 제2 다이(die)를 구비하는 마스크를 준비하는 단계;

   상기 마스크의 제1 다이(die)와, 그 인접하는 제2 다이(die)의 투과광에 의한 이미지를 각각 구하는 단계;

   상기 제1 다이(die)와 제2 다이(die)의 이미지의 차이 이미지(difference image)를 구하는 단계; 및

   상기 제1 다이(die) 및 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미지(difference image)의 조합 결과를 비교하여 결함이 존재하는 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 검사 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 다이(die)의 이미지가 상기 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미지(difference image)의 조합과 일치할 경우,

   상기 제1 다이(die)를 결함이 존재하는 다이(die)로 결정하는 것을 특징으로 하는 마스크 검사 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1 다이(die)의 이미지가 상기 제2 다이(die)의 이미지와 차이 이미 지(difference image)의 조합과 일치하지 않을 경우, 상기 제2 다이(die)를 결함이 존재하는 다이(die)로 결정하는 것을 특징으로 하는 마스크 검사 방법.

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