KR20110016772A - 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 다이 내에 형성된 패턴 이미지의 외곽선을 추출하여 기준 다이와 검사대상 다이 내에 형성된 패턴의 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리하고 서로 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교함으로써 패턴의 디팩트 발생 여부를 검출할 수 있도록 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에 관한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명은, 웨이퍼 상의 복수의 다이 내에 형성된 패턴 이미지를 스캔하여 외곽선을 추출하는 단계; 상기 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리하여 길이정보와 위치정보를 부여하는 단계; 상기 복수의 다이 중에서 기준 다이와 검사대상 다이를 선정하고, 상기 기준 다이의 패턴과 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하고 최대오차로 지정하는 단계; 상기 기준 다이의 패턴과 또 다른 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하고 상기 최대오차와 비교하는 단계;및 상기 산출된 가로선과 세로선의 길이 차이가 상기 최대오차를 초과하는 경우에는 검사대상 다이 패턴에 디팩트가 발생된 상태로 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

웨이퍼, 다이, 패턴, 디팩트, 외곽선, 가로선, 세로선.

Description

웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법{Method for detecting the defects of wafer patterns}

본 발명은 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 다이 내에 형성된 패턴 이미지의 외곽선을 추출하여 기준 다이와 검사대상 다이 내에 형성된 패턴의 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리하고 길이정보와 위치정보를 부여한 후에 서로 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교함으로써 패턴의 디팩트 발생 여부를 검출할 수 있도록 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에 관한 것이다.

최근 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 공정 장비와 공정 기술이 개선됨과 아울러 인-라인 모니터링(In-line Monitoring) 방식이 도입됨에 따라서 수율 향상이 급진전되고 있다.

인-라인 모니터링 방식이란 웨이퍼 검사 시스템을 통해 단위 공정 마다 웨이퍼를 검사하여 문제가 발생된 경우 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 하는 방식을 말한다.

따라서, 웨이퍼 검사 시스템에서 얻은 검사결과를 통해 각 단위 공정에서 발 생하는 공정결함 및 장비결함의 문제점을 검출하고 이를 빠른 시간 내에 정상화시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 웨이퍼의 인접한 다이 간의 이미지 비교를 통해 웨이퍼 패턴의 디팩트를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면, 도 2는 종래 웨이퍼에 디팩트가 발생된 모습을 보여주는 광학현미경 사진이다.

종래에는 웨이퍼 검사 시스템을 이용하여 웨이퍼(W)에 발생된 디팩트(defect,4)를 검출하고자 하는 경우, 광학적 스캐닝과 디지털 이미지 프로세싱 기술을 이용한 결함 검사 장치(KLA 장치)를 이용하여 도 1의 (a)에 도시된 바와 같은 웨이퍼 상의 다이(Die,2)와 인접한 다이의 이미지를 도 1의 (b)에 도시된 바와 같은 픽셀(Pixel,3) 단위로 스캐닝하고 비교대상 픽셀 간의 이미지 차이가 있는 부분을 디팩트(4)로 인식하는 방식을 이용하였다.

즉, 종래에는 결함 검사 장치를 이용하여 웨이퍼(1) 상의 패턴 이미지를 스캐닝 및 디지털 프로세싱한 후에, 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 다수의 다이 이미지에서 A 다이와 B 다이 이미지를 비교하고 B 다이와 C 다이 이미지를 비교한 후에 B 다이가 A 다이와 C 다이 이미지와 다른 부분이 있으면 그 부분을 디팩트(4)로 인식하여 웨이퍼의 패턴 불량을 판정하였다.

여기서, 비교대상 픽셀 이미지 간의 밝기 차이를 나타내는 그레이 레벨(Grey level)값을 이용하여 설정된 오차 범위 내에 그레이 레벨이 속하는 경우에는 동일한 이미지로 판정하고, 상기 오차 범위를 벗어난 경우에는 서로 다른 이미지로 인식하게 된다.

그러나, 이러한 종래의 디팩트 검출 방식에 의하면, 광학 스캐닝 방식을 이용하므로 노이즈(Noise)나 메탈 그레인(Metal grain)이 심한 공정에서는 미세한 메탈의 블록(5)을 검출하기가 용이하지 않은 문제점이 있었다.

예컨대, 알루미늄(Al) 메탈층의 경우 미세한 메탈 그레인이 결합된 구조로 이루어져 있어 메탈층의 상면은 굴곡이 있는 프로파일을 갖게 되므로 광학 스캐닝 방식으로 메탈층의 표면에 빛(Light)을 조사할 때 메탈층의 표면으로부터 반사되어 나오는 빛은 난반사를 일으키게 될 뿐만 아니라 이러한 난반사광에 의해 이미지가 흔들린 상태로 스캐닝되므로 미세한 이미지를 얻을 수 없게 된다.

따라서, 종래의 디팩트 검출 방식에 의할 경우 노이즈나 메탈 그레인이 심한 공정에서는 상기 픽셀 이미지의 오차 범위를 넓게 적용할 수 밖에 없게 되고, 이렇게 오차 범위를 넓게 적용할 경우에는 검출 가능한 디팩트 민감도(Defect Sensitivity)의 픽셀 크기가 커지게 되어, 도 2에 도시된 바와 같은 미세 크기의 메탈 블록(5)이나 디팩트(4)를 검출하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노이즈나 메탈 그레인이 심한 공정에서도 웨이퍼의 다이 내에 형성된 패턴에 디팩트가 발생되었는지 여부를 용이하게 검출할 수 있도록 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법은, 웨이퍼 상의 복수의 다이 내에 형성된 패턴 이미지를 스캔하는 단계; 상기 패턴 이미지의 외곽선을 추출하는 단계; 상기 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리하는 단계; 상기 가로선과 세로선 각각에 길이정보와 위치정보를 부여하는 단계; 상기 복수의 다이 중에서 기준 다이와 검사대상 다이를 선정하고, 상기 기준 다이의 패턴과 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하는 단계; 상기 가로선과 세로선의 길이 차이를 최대오차로 지정하는 단계; 상기 기준 다이의 패턴과 상기 복수의 다이 중에서 선정된 또 다른 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하고 상기 최대오차와 비교하는 단계;및 상기 산출된 가로선과 세로선의 길이 차이가 상기 최대오차를 초과하는 경우에는 검사대상 다이 패턴에 디팩트가 발생된 상태로 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패턴 이미지의 외곽선을 추출하는 단계는, 인접 이미지 간의 그레이 레벨값의 차이가 사전에 설정된 레벨 차이값을 초과하는 경우에만 패턴의 외곽선으로 인식하여 추출하는 것을 특징으로 한다.

상기 패턴의 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 분리하는 단계는, 상기 외곽선의 가로선과 세로선의 길이가 사전에 설정된 최소 길이를 초과하는 경우에만 가로선과 세로선의 그룹으로 분리하는 것을 특징으로 한다.

상기 기준 다이는 복수의 다이 중에서 단수 또는 복수로 선정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에 의하면, 웨이퍼의 다이 내에 형성된 패턴 이미지의 외곽선을 추출하여 기준 다이와 검사대상 다이 내에 형성된 패턴의 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리하고 서로 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 웨이퍼 패턴에 디팩트가 발생되었는지 여부를 검출할 수 있게 되므로 노이즈나 메탈 그레인이 심한 공정에서도 디팩트의 검출이 가능한 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법의 단계를 보여주는 흐름도, 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에서 패턴의 외곽 선을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에서 기준 다이의 외곽선과 검사대상 다이의 외곽선을 가로선과 세로선으로 분리하여 비교하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법은, 종래 웨이퍼 다이 이미지를 픽셀단위로 스캐닝하는 방식과는 달리 웨이퍼 다이 전체의 이미지를 스캐닝하고 이미지의 외과선의 가로선과 세로선의 길이를 다이 간에 상호 비교함으로써 패턴에 디팩트가 발생되었는지 여부를 검출하는 방식으로 이루어진다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법의 단계를 설명한다.

우선, 웨이퍼 상의 복수의 다이 내에 형성된 패턴의 이미지를 스캔한다(S 2). 이 때, 다이의 이미지에는 패턴의 경계선과 디팩트가 발생된 부분에서 명암의 차이가 나타난다.

다음으로, 상기 패턴의 이미지에서 패턴의 외곽선만을 추출한다(S 4). 그 결과 도 4의 (a)와 같은 패턴의 외곽선을 얻게 되며, 여기에는 디팩트의 외곽선 또한 얻어진다.

이러한 외곽선 추출 단계에서는 스캐닝된 이미지에서 인접 이미지와의 그레이 레벨값의 차이를 이용하여 설정된 레벨 차이값을 초과하는 경우에만 외곽선으로 인식하여 추출하게 된다.

즉, 인접 이미지와의 그레이 레벨값을 서로 빼면 비슷한 색의 그레이 레벨값은 영(0)에 가깝게 나오고, 색의 차이가 많이 나는 경계부분에서는 그레이 레벨값 이 높게 나오게 된다.

따라서, 설정된 레벨 차이값을 초과하는 경우에만 외곽선으로 인식하여 추출하고, 설정된 레벨 차이값 이하는 무시하도록 하여 경계가 뚜렷하지 않은 부분이나 패턴이 아닌 메탈 그레인의 굴곡부를 외곽선으로 인식하지 않도록 필터링(Filtering)할 수 있게 된다.

그리고, 이렇게 추출된 이미지의 외곽선 중에서 가로선과 세로선 이외의 형태를 갖는 디팩트(4)가 존재하고 그 크기가 일정 크기 이상일 경우에는 다이와 다이 간의 외곽선 형태의 비교를 통해 디팩트(4)의 발생 여부를 검출할 수 있게 된다.

다음 단계로, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리한다(S 6). 이때, 상기 가로선과 세로선의 길이가 사전에 설정된 최소길이를 초과하는 경우에만 가로선과 세로선의 그룹으로 분리하게 된다.

왜냐하면, 대각선과 원모양의 외곽선의 경우 가로선과 세로선으로 분리할 경우 많은 조각으로 나뉘게 되는데, 이 경우 일정 크기 이하의 작은 조각들은 무시하도록 하여 비교대상 데이터의 양을 줄일 수 있도록 하기 위함이다.

다음으로, 외곽선으로부터 분리된 가로선과 세로선에 길이정보와 위치정보를 부여한다(S 8). 이는 후술되는 바와 같이 다이 간의 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하고 디팩트가 발생된 패턴의 위치를 확인하기 위함이다.

그 다음, 웨이퍼 상의 복수의 다이 중에서 기준 다이(10)와 검사대상 다이(20)를 선정하고, 상기 기준 다이의 패턴과 검사대상 다이의 패턴의 외곽선으로 부터 얻어진 서로 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하고(S 10), 산출된 가로선과 세로선의 길이 차이를 최대오차로 지정한다(S 12).

여기서, 상기 기준 다이는 웨이퍼 상의 복수의 다이 중에서 어느 하나의 다이로 선정될 수 있으나, 만일 선정된 기준 다이에 디팩트가 발생된 경우라면 검사대상 다이의 가로선과 세로선과의 길이 차이를 산출하여 최대오차로 지정하더라도 후술되는 바와 같이 또 다른 검사대상 다이와의 길이 차이를 산출하여 비교할 때 디팩트의 발생 여부를 검출할 수 없게 되는 문제점이 있으므로, 이러한 경우에 대비하기 위해 기준 다이를 복수로 선정하여 상기 최대오차를 복수로 지정할 수 있다.

이렇게 최대오차를 지정한 다음, 상기 기준 다이의 패턴과 상기 복수의 다이 중에서 선정된 또 다른 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하고(S 14), 산출된 길이 차이과 상기 최대오차 간의 크기를 상호 비교한다(S 16).

만일 상기 산출된 가로선과 세로선의 길이 차이가 상기 최대오차 이하인 경우라면 검사대상 다이 패턴에 디팩트가 발생되지 않은 정상 상태로 인식하게 되고(S 18), 이와는 반대로 상기 산출된 가로선과 세로선의 길이 차이가 상기 최대오차를 초과하는 경우라면 검사대상 다이 패턴에 디팩트가 발생된 비정상 상태로 인식하게 된다(S 20).

여기서, 패턴에 발생된 디팩트는 패턴의 가로선 또는 세로선의 길이가 정상 길이에서 일정 오차 범위를 초과하는 상태를 의미하며, 디팩트가 발생된 것으로 검출될 경우에는 디팩트의 발생 원인을 분석하고, 공정 장비의 얼라인(Align)이나 장비의 오차로 인한 대상의 틀어짐 등의 문제 원인에 대한 보정 조치를 취하게 된다(S 22).

상술한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법은 종래에 다이를 픽셀 단위로 검출하는 방식과는 달리 다이의 이미지로부터 외곽선을 추출하여 패턴에 발생된 소정 크기 이상의 디팩트를 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 외곽선을 가로선과 세로선으로 분리하여 기준 다이와 검사대상 다이에 형성된 패턴이 동일한 길이로 형성되었는지 여부를 검출하여 디팩트가 발생된 위치를 확인하고 보정 조치를 취함으로써 웨이퍼 생산 수율을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

도 1은 종래 웨이퍼의 인접한 다이 간의 이미지 비교를 통해 웨이퍼 패턴의 디팩트를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면,

도 2는 종래 웨이퍼에 디팩트가 발생된 모습을 보여주는 광학현미경 사진,

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법의 단계를 보여주는 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에서 패턴의 외곽선을 추출하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법에서 기준 다이의 외곽선과 검사대상 다이의 외곽선을 가로선과 세로선으로 분리하여 비교하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 웨이퍼

2 : 다이

3 : 픽셀

4,4a : 디팩트

5 : 블록

10 : 기준 다이

20 : 검사대상 다이

Claims (4)

1. 웨이퍼 상의 복수의 다이 내에 형성된 패턴 이미지를 스캔하는 단계;

   상기 패턴 이미지의 외곽선을 추출하는 단계;

   상기 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 각각 분리하는 단계;

   상기 가로선과 세로선 각각에 길이정보와 위치정보를 부여하는 단계;

   상기 복수의 다이 중에서 기준 다이와 검사대상 다이를 선정하고, 상기 기준 다이의 패턴과 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 대응되는 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하는 단계;

   상기 가로선과 세로선의 길이 차이를 최대오차로 지정하는 단계;

   상기 기준 다이의 패턴과 상기 복수의 다이 중에서 선정된 또 다른 검사대상 다이의 패턴으로부터 얻어진 가로선과 세로선의 길이를 상호 비교하여 길이 차이를 산출하고 상기 최대오차와 비교하는 단계;및

   상기 산출된 가로선과 세로선의 길이 차이가 상기 최대오차를 초과하는 경우에는 검사대상 다이 패턴에 디팩트가 발생된 상태로 인식하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 패턴 이미지의 외곽선을 추출하는 단계는,

   인접 이미지 간의 그레이 레벨값의 차이가 사전에 설정된 레벨 차이값을 초과하는 경우에만 패턴의 외곽선으로 인식하여 추출하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 패턴의 외곽선을 가로선과 세로선의 그룹으로 분리하는 단계는,

   상기 외곽선의 가로선과 세로선의 길이가 사전에 설정된 최소 길이를 초과하는 경우에만 가로선과 세로선의 그룹으로 분리하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기준 다이는 복수의 다이 중에서 단수 또는 복수로 선정되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴의 디팩트 검출 방법.

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