KR20130065684A

KR20130065684A - 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법

Info

Publication number: KR20130065684A
Application number: KR1020130061424A
Authority: KR
Inventors: 송시우
Original assignee: 송시우
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-06-19

Abstract

본 발명은 노광 공정에 이은 검사 측정에서 CD를 SEM 장비로 측정할 때 기판 프로파일 이상을 검출할 수 있고, 노광 공정에 이은 검사 측정에서 SEM 장비로 기판 프로파일에 따른 이미지를 검사하면서 이상이 발생한 적시에 노광 공정의 진행을 중단하고, 이상이 있는 부분을 찾아 공정 불량이 양산되는 것을 방지할 수 있도록 하는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 반도체 공정 기판을 촬영하여 얻은 반도체 이미지와 기준 이미지를 각 픽셀 당 숫자 데이터로 변환해 비교함으로써 빠른 시간 내에 반도체 이미지를 기준 이미지와 비교할 수 있어 반도체 검사 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 전체적인 반도체 검사 공정을 빠른 시간 내에 완료할 수 있다.
그리고, 반도체 공정 검사장치의 주변에 있던 공정 오퍼레이터가 경고 표시나 경고음을 통해 공정 결과의 이상 발생을 즉시로 알 수 있고, 장비의 셧 다운을 즉시로 감지할 수 있어, 노광 이상의 발생요인을 찾아 공정 불량이 양산되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법{Method for examining exposure process in semiconductor fabrication examining device}

본 발명은 반도체 장치 제조에서 노광 검사 단계의 공정을 검사하는 방법에 관한 것이다.

반도체 장치는 반도체 기판을 이용하여 소자를 형성하고, 기판 위에 다수의 도체 및 부도체 층을 형성, 가공하여 다른 전기, 전자 소자 및 배선을 형성함으로써 이루어지는 회로 장치의 일종이다. 반도체 장치는 좁은 면적에 수많은 소자를 형성하는 집적회로(IC) 형태로 이루어질 수 있다. 이런 소자들의 집적화는 많은 부분이 포토리소그래피 공정에 의해 이루어질 수 있다.

포토리소그래피에 사용되는 포토 마스크는 IC의 개별층에 대응하는 회로패턴을 포함한다. 이 회로 패턴은 감광성 물질(레지스트) 층으로 코팅된 반도체 기판상의 다이와 같은 대상 영역으로 투영될 수 있다. 포토리소그래피를 사용하는 제조 프로세스에서, 포토 마스크의 패턴은 적어도 부분적으로 레지스트층으로 도포된 기판상에 투영되어 묘화된다. 묘화 단계(imaging step) 전후에 기판은 전처리(priming) 즉, 레지스트 코팅, 소프트 베이크와 같은 다양한 절차와 후처리 즉, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 측정/검사와 같은 절차를 거친다. 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은 개별층을 마무리하기 위한 다양한 프로세스를 거친다.

복수의 층에 대해 이런 포토리소그래피 작업이 반복될 수 있다. 결국, 디바이스가 기판(웨이퍼) 상에 형성된다. 이들 디바이스는 서로 분리된 후에 패키징을 통해 완성된 반도체 장치를 이루게 된다.

포토리소그래피 공정의 일부를 이루는 측정/검사 과정은 기판에 노광 공정의 결과 형성된 포토레지스트 패턴이 하층과 정렬이 잘 되고, 선폭이 원하는 크기로 형성되었는지 'CD'를 측정하여 검사하게 된다.

통상적으로, 전술한 설계규칙 제한을 "임계치수"(CD : Critical Dimensions)로 칭한다. 회로의 임계치수는 라인 또는 홀의 최소폭 또는 두 개의 라인들 또는 두 개의 홀들 사이의 최소 간격으로 정의될 수 있다. 따라서, CD 는 설계된 회로의 전체적인 크기 및 밀도를 결정한다.

마스크 패턴의 형성에는 일정 규칙이 적용된다. 대개 CAD 프로그램은 마스크 형성을 위해 미리 결정된 설계규칙의 세트(디자인 룰)를 가진다. 예를 들어, 설계규칙들은, 회로 디바이스들(게이트들, 캐패시터들 등과 같은) 또는 상호접속 라인들 사이의 간격 허용오차를 규정하여, 회로 디바이스들 또는 라인들이 바람직하지 않은 방식으로 상호 작용하지 않도록 한다. CD의 관리도 이러한 디자인 룰의 일부로서 이루어지게 된다.

CD 측정 과정을 살펴보면, 노광 및 현상이 끝난 기판을 셈(SEM:Scanning electron microscope) 장비에 넣고 측정을 위해 정해진 조건, 순서를 적용하면 원하는 위치로 기판이 이동되면서 미리 지정된 라인(Line), 공간(Space), 홀(Hole) 등의 패턴을 측정하게 된다. 측정은 자동 및 수동으로 진행될 수 있으며, 검사결과를 나타내는 화면상에 위치와 측정 이미지(image)가 나타나 오류 여부를 판정할 수 있다.

도 11은 기판의 패턴과 이 패턴에 대해 SEM 장비에서 발생시키는 신호 파형의 계를 나타내는 개념도이다. SEM 장비는 측정시 발생되는 신호 파형(20)의 피크(peak) 치를 검출하여 그 패턴(10) 크기를 확인하게 된다. 이러한 피크 치 검출 정도는 장비의 설정치(parameter) 지정으로 가능하나 수동으로 검사할 때 확인되는 기판 프로파일(Profile) 이상 등의 문제는 자동으로 확인이 되지 않는다. 따라서, 프로파일 이상이 있는 경우에도 후속 공정 진행이 계속되어 문제가 될 수 있다.

한편, 노광 장비에서는 기판 노광을 할 때 지정된 동일 촛점 거리로만 노광이 이루어져야 한다. 그러나, 실제 장비의 변이(variation), 기타 내부적, 외부적 요인에 의하여 촛점 불량이 발생될 수 있다. 이런 촛점 불량은 공정 수율에 직접적인 영향을 미치며, 상당 부분 공정 진행이 계속된 뒤에 발견되는 경우가 많아 특히 문제가 된다.

대한민국 공개특허공보 제 1995-0012660 호 (공개일 : 1995년05월16일 ) 대한민국 공개특허공보 제 1995-0012661 호 (공개일 : 1995년05월16일 )

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 노광 공정에 이은 검사 측정에서 CD를 SEM 장비로 측정할 때 기판 프로파일 이상을 검출할 수 있고, 노광 공정에 이은 검사 측정에서 SEM 장비로 기판 프로파일에 따른 이미지를 검사하면서 이상이 발생한 적시에 노광 공정의 진행을 중단하고, 이상이 있는 부분을 찾아 공정 불량이 양산되는 것을 방지할 수 있도록 하는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체의 가장 이상적인 이미지를 '기준 이미지'로 저장하고 있는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법으로서, (a) 상기 반도체를 카메라를 통해 촬영하여 반도체 이미지를 획득하는 단계; (b) 상기 기준 이미지와 반도체 이미지를 각각 픽셀 단위로 재구성하여 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지를 생성하는 단계; (c) 상기 표준 이미지의 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 초기 인덱스 이미지를 생성하는 단계; (d) 상기 초기 인덱스 이미지에서 비교 대상에 해당하지 않는 영역의 행과 열 픽셀들을 제거하여 조정 인덱스 이미지를 생성하는 단계; (e) 상기 조정 인덱스 이미지들에 대하여, 기준 이미지와 반도체 이미지의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교하여 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도를 판단하는 단계; (f) 상기 반도체 이미지의 유사도가 일정 기준 이하로 낮은 경우에 해당 반도체의 제조 공정에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계; 및 (g) 상기 반도체의 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 표시하고, 제조 공정의 이상을 알리는 경보음을 출력하는 단계를 포함하는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 노광 장비의 촛점 불량이나 기타 장비 이상으로 초래되는 노광 패턴 프로파일 불량을 SEM과 같은 검사 장비를 통해 바로 인식할 수 있게 된다.

따라서, 노광 장비에서 CD 측정시 이런 프로파일 불량을 검출하여 해당 웨이퍼 랏(Lot)이 후속 공정으로 진행되어 후속 공정을 거치게 되는 것을 막을 수 있고, 최소의 피해 상태에서 노광 공정 재작업(REWORK)이 가능하도록 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 반도체 공정 기판을 촬영하여 얻은 반도체 이미지와 기준 이미지를 각 픽셀 당 숫자 데이터로 변환해 비교함으로써 빠른 시간 내에 반도체 이미지를 기준 이미지와 비교할 수 있어 반도체 검사 시간을 대폭 줄일 수 있으며, 전체적인 반도체 검사 공정을 빠른 시간 내에 완료할 수 있다.

그리고, 반도체 공정 검사장치의 주변에 있던 공정 오퍼레이터가 경고 표시나 경고음을 통해 공정 결과의 이상 발생을 즉시로 알 수 있고, 장비의 셧 다운을 즉시로 감지할 수 있어, 노광 이상의 발생요인을 찾아 공정 불량이 양산되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 검사장치의 내부 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 관리서버의 내부 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 관리서버의 반도체 제조 공정 검사 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 검사장치의 내부 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 검사장치의 반도체 제조 공정 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기준 이미지를 표준화 처리를 통해 표준 이미지로 생성하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 표준 이미지 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 생성한 초기 인덱스 이미지의 한 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초기 인덱스 이미지를 조정 인덱스 이미지로 생성하는 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은 기판의 패턴과 이 패턴에 대해 SEM 장비에서 발생시키는 신호 파형의 계를 나타내는 개념도이다.

본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 시스템(100)은, 검사장치(110), 통신망(120), 관리서버(130) 및 관리자 단말기(140) 등을 포함한다.

검사장치(110)는 반도체 검사용 CCTV 카메라를 포함하는 이미지 획득부를 구비하고, 반도체에 대해 카메라를 통해 촬영하여 반도체 이미지를 획득한 후 통신망(120)을 통해 관리서버(130)에 전송한다.

통신망(120)은 블루투스(Bluetooth)와 지그비(Zigbee) 등의 근거리 통신(Near Field Communication)망을 포함하고, WCDMA와 4G(LTE) 등의 이동 통신망을 포함하며, 인터넷이나 PSTN 등의 유선 통신망을 포함한다.

관리서버(130)는 검사장치(110)로부터 전송받은 반도체 이미지를 기준 이미지와 비교하여 제조 공정의 이상 유무를 판단하고, 이상이 발생한 것으로 판단되면 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 검사장치(110)와 관리자 단말기(140)에 전송하고, 제조 공정을 중지하도록 하는 명령을 반도체 제조 장치에 전송한다.

이때, 관리서버(130)는 반도체 패턴의 가장 이상적인 이미지를 '기준 이미지'로 데이터베이스에 저장하고 있으며, 검사장치(110)로부터 반도체 이미지를 전송받으면, 기준 이미지와 반도체 이미지를 표준화하여, 즉 픽셀 단위로 재구성하고 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지로 생성하고, 표준 이미지의 각 픽셀 색상을 수치 데이터로 변환하여 인덱스 이미지로 생성하며, 기준 이미지와 반도체 이미지의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교하여 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도를 판단한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 시스템은 검사장치(110)를 이용하는 제조업체 등이 일정 기간 동안 검사장치(110)에서 통신망을 이용해 관리서버(130)에 반도체 이미지를 전송해 반도체 제조 공정의 이상 유무를 판단함에 따른 비용을 결제하는 전자 거래를 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 검사장치의 내부 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 검사장치(110)는, 통신부(210), 이미지 획득부(220), 제어부(230), 저장부(240) 및 출력부(250) 등을 포함한다.

통신부(220)는 반도체 이미지를 관리서버(130)에 전송하기 위해 관리서버(130)와 통신망(120)을 통해 통신한다.

이미지 획득부(220)는 반도체 검사용 CCTV 카메라를 구비하고, 카메라를 통해 웨이퍼(wafer) 등의 반도체를 촬영하여 반도체 이미지를 획득하여 제어부(230)에 전달한다.

제어부(230)는 반도체 이미지를 관리서버(130)에 전송하도록 제어하고, 이후 관리서버(130)로부터 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 경보 신호를 수신하면, 출력부(250)를 통해 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 화면 상에 디스플레이하거나 경보음을 출력하도록 제어한다.

저장부(240)는 각 촬영해서 얻은 반도체 이미지를 저장한다.

출력부(250)는 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 화면 상에 디스플레이하거나 경보음을 출력한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 관리서버의 내부 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 관리서버(130)는 통신부(310), 반도체 이미지 데이터베이스(320), 이미지 비교부(330), 제어부(340) 및 공정 경보부(350) 등을 포함한다.

통신부(310)는 검사장치(110) 및 관리자 단말기(140)와 통신망(120)을 통해 통신한다.

반도체 이미지 데이터베이스(320)는 반도체 패턴의 가장 이상적인 이미지를 '기준 이미지'로 저장하고 있으며, 검사장치(110)로부터 전송된 각각의 반도체 이미지를 저장하고 있다.

이미지 비교부(330)는 기준 이미지와 반도체 이미지들을 각각 픽셀 단위로 재구성하여 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지를 생성하고, 표준 이미지 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 초기 인덱스 이미지를 생성하며, 초기 인덱스 이미지에서 검색 객체에 해당하지 않는 영역의 행과 열 픽셀들을 제거하여 조정 인덱스 이미지를 생성하여, 각 픽셀이 수치 데이터로 변환된 조정 인덱스 이미지들에 대하여 기준 이미지와 반도체 이미지들의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교한다.

제어부(340)는 이미지 비교부(330)를 통한 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도의 비교 결과에 따라 해당 반도체 이미지의 이상 유무를 판단하고, 이상이 발생할 경우에 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 검사장치(110)와 관리자 단말기(140)에 전송하도록 제어하고, 제조 공정을 중지하도록 하는 명령을 검사장치(110) 또는 반도체 제조 장치에 전송한다.

공정 경보부(350)는 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 검사장치(110)와 관리자 단말기(140)에 전송하고, 제조 공정을 중지하도록 하는 명령을 반도체 제조 장치에 전송한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반도체 제조 공정 검사 시스템(100)은, 검사장치(110)가 카메라를 통해 반도체를 촬영하여 반도체 이미지를 획득한 후 통신망(120)을 통해 관리서버(130)에 전송한다(S410).

이에, 관리서버(130)는 기준 이미지와 반도체 이미지를 비교하여 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도를 판단한다(S420).

이어, 관리서버(130)는 유사도의 판단 결과, 이상이 발생한 것으로 판단된 경우에 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 관리자 등이 휴대하는 관리자 단말기(140)에 전송한다(S430). 따라서, 관리자 등은 반도체 제조 공정에 이상이 발생했음을 확인하고 즉시 현장으로 가서 처리할 수 있게 된다.

또한, 관리서버(130)는 반도체 제조 공정을 중지하는 명령을 검사장치(110)에 전송한다(S440). 이 중지 명령은 노광 장비 전체를 조절하는 제어부(230)로 입력되어 노광 공정의 진행 전체를 중단시키는 셧 다운(shot down) 기능을 발휘하도록 이루어질 수 있다.

한편, 관리서버(130)로부터 반도체 제조 공정을 중지하는 명령을 수신한 검사장치(110)는 제조 공정에 이상이 발생했음을 알리는 경고 표시를 출력부(250)를 통해 디스플레이하고 경고음을 음향으로 출력한다(S450).

따라서, 검사장치(110)의 주변에 있던 공정 오퍼레이터가 경고 표시나 경고음을 통해 공정 결과의 이상 발생을 즉시로 알 수 있고, 장비의 셧 다운을 즉시로 감지할 수 있어, 노광 이상의 발생요인을 찾아 공정 불량이 양산되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 관리서버의 반도체 제조 공정 검사 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 관리서버(130)는 먼저 검사장치(110)로부터 반도체 이미지를 수신하면(S502), 기준 이미지와 반도체 이미지를 도 8에 도시된 바와 같이 표준화 처리, 즉 기준 이미지와 반도체 이미지를 각각 픽셀 단위로 재구성하여 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지를 생성한다(S504). 여기서, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 기준 이미지를 표준화 처리를 통해 표준 이미지로 생성하는 예를 나타낸 도면이다. 이때, 표준화는 기준 이미지와 반도체 이미지를 상호 비교하기 위해 크기, 해상도 등의 여러 이미지 요소를 일치시키는 것을 의미한다.

이어, 관리서버(130)는 이미지 비교부(330)를 통해, 도 9에 도시된 바와 같이 표준 이미지의 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 초기 인덱스 이미지를 생성한다(S506).

예를 들면, 흰색에서 검정색까지 유사한 순으로 색을 배치하여 수치를 부여하면 빨간색은 1, 노란색은 2, 파란색은 3, 흰색은 0, 검정색은 4, 녹색은 5로 변환될 수 있고, 도 9에는 이러한 기준으로 표준 이미지를 초기 인덱스 이미지로 변환한 일례가 도시되어 있다.

여기서, 색상과 숫자의 변환 일례는 이해를 쉽도록 하기 위한 일례로서, 또한 숫자가 다르면 색상도 다름을 의미하고 있다. 표준 이미지의 각 픽셀이 갖는 색상은 몇 가지 색상으로 한정되지 않고, 색상 간에도 유사한 정도가 있다. 따라서 각 픽셀의 색상을 수치 데이터로 변환할 때, 수치 데이터의 다름이 색상의 다름을 의미하면서 동시에 그 다름의 정도까지 표현할 수 있다.

이에 본 발명의 실시예에서는 각 색상을 수치로 표현함에 있어 색의 3원색의 비율로서 표현할 수 있다. 모든 색상은 색의 3원색인 빨강(보다 정확하게는 자홍 ; Magenta), 파랑(보다 정확하게는 청록 ; Cyan), 노랑(Yellow)의 혼합으로 구현될 수 있다. 각 원색의 비중을 100(0~99)으로 하고, 각 원색의 순서를 빨강, 파랑, 노랑 순으로 하는 경우에, 색상을 수치 데이터로 변환한 숫자 990000은 빨강, 009900은 파랑, 000099는 노랑, 999999는 검정색, 000000은 흰색을 의미한다.

이어, 관리서버(130)는 이미지 비교부(330)를 통해, 도 10에 도시된 바와 같이 초기 인덱스 이미지에서 비교 대상에 해당하지 않는 영역의 행과 열 픽셀들을 제거하여 조정 인덱스 이미지를 생성한다(S508). 여기서, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초기 인덱스 이미지를 조정 인덱스 이미지로 생성하는 일례를 나타낸 도면이다.

즉, 이미지 비교부(330)는 기준 이미지와 반도체 이미지 간에 약간의 위치가 다름으로 유사도가 차이나는 것을 보안하기 위해, 초기 인덱스 이미지에서 모두 0으로 된 열과 행 또는 한 두 개가 0이 아닌 열과 행을 제거하는 것이다.

도 10은 도 9에 도시된 비교대상(숫자 4와 5로 표시되는 픽셀들)이 위치를 달리하는 두 초기 인덱스 이미지에서 비교대상에 해당하지 않은 영역의 행과 열의 픽셀들을 제거하여 동일한 조정 인덱스 이미지를 생성 취득하는 일례를 도시하고 있다. 도 10에서 왼쪽에 있는 두 초기 인덱스 이미지를 보면 비교대상의 수치 데이터가 동일하나 위치가 상이하다. 그래서 두 초기 인덱스 이미지를 비교하면 동일 픽셀의 수치가 상이하여 유사도가 낮게 나온다. 그러나 두 초기 인덱스 이미지를 조정 인덱스 이미지로 변환하면 중앙에 도시된 것과 같이 동일하게 되어 유사도가 높게(일치하게) 나온다.

이미지 비교부(330)는 초기 인덱스 이미지에서 비교대상에 해당하는 수치(도면에서는 4와 5)가 하나도 없는 행과 열은 당연히 제거하고, 행과 열에서 비교대상에 해당하는 수치가 있긴 하나 수치가 있는 픽셀의 수가 그 행과 열의 전체 픽셀 수와 비교하여 현저히 적을 때는 그 행과 열을 제거할 수 있다.

이어, 관리서버(130)는 각 픽셀이 수치 데이터로 변환된 조정 인덱스 이미지들에 대하여, 기준 이미지와 반도체 이미지의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교하여, 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도를 판단한다(S510).

예를 들면, 인덱스 이미지가 각 픽셀의 색상을 3원색의 혼합으로 하여 표시한 수치 데이터인 경우에, 기준 이미지와 반도체 이미지의 각 픽셀에서 수치 데이터를 추출하고, 기준 이미지와 반도체 이미지의 동일위치의 픽셀(즉, 매치되는 픽셀)에서 각 원색(빨강, 파랑, 노랑)에 대한 수치 데이터의 차이 값을 계산하고, 해당 픽셀의 3원색 수치 데이터의 차이 평균을 구하여 해당 픽셀의 유사도를 계산하고, 모든 픽셀에 대하여 유사도를 계산한 후에, 이들의 평균으로 기준 이미지와 반도체 이미지 전체에 대한 유사도를 판단한다.

이어, 관리서버(130)는 반도체 이미지의 유사도가 일정 기준(90%) 이하로 낮은 경우에(S512-예), 해당 반도체의 제조 공정에 이상이 발생한 것으로 판단하고(S514), 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 검사장치(110)와 관리자 단말기(140)에 전송하고, 제조 공정을 중지하도록 하는 명령을 검사장치(110) 또는 반도체 제조 장치에 전송한다(S516).

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 검사장치의 내부 기능 블럭을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 검사장치(600)는, CCTV 촬영부(610), 이미지 비교부(620), 제어부(630), 저장부(640), 출력부(650) 및 경보부(660) 등을 포함한다.

CCTV 촬영부(610)는 반도체 검사용 CCTV 카메라를 구비하고, 카메라를 통해 웨이퍼(wafer) 등의 반도체를 촬영하여 반도체 이미지를 획득하여 이미지 비교부(620)에 전달한다.

이미지 비교부(620)는 기준 이미지와 반도체 이미지들을 각각 픽셀 단위로 재구성하여 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지를 생성하고, 표준 이미지 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 초기 인덱스 이미지를 생성하며, 초기 인덱스 이미지에서 검색 객체에 해당하지 않는 영역의 행과 열 픽셀들을 제거하여 조정 인덱스 이미지를 생성하여, 각 픽셀이 수치 데이터로 변환된 조정 인덱스 이미지들에 대하여 기준 이미지와 반도체 이미지들의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교한다.

제어부(630)는 이미지 비교부(620)를 통한 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도의 비교 결과에 따라 해당 반도체 이미지의 이상 유무를 판단하고, 이상이 발생할 경우에 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 화면 상에 디스플레이하고, 경보음을 출력하도록 제어하며, 제조 공정을 중지하도록 하는 명령을 반도체 제조 장치에 전송한다.

저장부(640)는 반도체 패턴의 가장 이상적인 이미지를 '기준 이미지'로 저장하고 있으며, CCTV 검사부 각각의 반도체 이미지를 저장하고 있다.

출력부(650)는 제조 공정의 이상 알림 메시지를 화면 상에 디스플레이한다.

경보부(660)는 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 경보음을 출력한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 검사장치의 반도체 제조 공정 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 검사장치(600)는 노광 공정을 거친 반도체 공정 기판이 로딩(LOADING)되면(S702), CCTV 촬영부(610)를 통해 반도체 공정 기판을 촬영하여 반도체 이미지를 획득한다(S704).

이어, 검사장치(600)는 이미지 비교부(620)를 통해 반도체 이미지와 기준 이미지를 도 8에 도시된 바와 같이 표준화 처리, 즉 기준 이미지와 반도체 이미지를 각각 픽셀 단위로 재구성하여 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지를 생성한다(S706).

이어, 검사장치(600)는 이미지 비교부(620)를 통해, 도 9에 도시된 바와 같이 표준 이미지의 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 초기 인덱스 이미지를 생성한다(S708).

이어, 검사장치(600)는 이미지 비교부(620)를 통해, 도 10에 도시된 바와 같이 초기 인덱스 이미지에서 비교 대상에 해당하지 않는 영역의 행과 열 픽셀들을 제거하여 조정 인덱스 이미지를 생성한다(S710).

즉, 이미지 비교부(620)는 기준 이미지와 반도체 이미지 간에 약간의 위치가 다름으로 유사도가 차이나는 것을 보안하기 위해, 초기 인덱스 이미지에서 모두 0으로 된 열과 행 또는 한 두 개가 0이 아닌 열과 행을 제거하는 것이다. 또한, 이미지 비교부(620)는 초기 인덱스 이미지에서 비교대상에 해당하는 수치(도면에서는 4와 5)가 하나도 없는 행과 열은 당연히 제거하고, 행과 열에서 비교대상에 해당하는 수치가 있긴 하나 수치가 있는 픽셀의 수가 그 행과 열의 전체 픽셀 수와 비교하여 현저히 적을 때는 그 행과 열을 제거할 수 있다.

이어, 검사장치(600)는 각 픽셀이 수치 데이터로 변환된 조정 인덱스 이미지들에 대하여, 기준 이미지와 반도체 이미지의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교하여, 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도를 판단한다(S712).

이어, 검사장치(600)는 반도체 이미지의 유사도가 일정 기준(90%) 이하로 낮은 경우에(S714-예), 해당 반도체의 제조 공정에 이상이 발생한 것으로 판단하고(S716), 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 출력부(650)를 통해 표시하고, 제조 공정의 이상을 알리는 경보음을 경보부(660)를 통해 음향으로 출력한다(S718).

전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 노광 공정에 이은 검사 측정에서 CD를 SEM 장비로 측정할 때 기판 프로파일 이상을 검출할 수 있고, 노광 공정에 이은 검사 측정에서 SEM 장비로 기판 프로파일에 따른 이미지를 검사하면서 이상이 발생한 적시에 노광 공정의 진행을 중단하고, 이상이 있는 부분을 찾아 공정 불량이 양산되는 것을 방지할 수 있도록 하는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법을 실현할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 반도체 제조 공정을 검사하는 시스템 및 장치에 적용할 수 있다.

100 : 반도체 제조공정 검사시스템 110 : 제1 실시예 검사장치
120 : 통신망 130 : 관리서버
140 : 관리자 단말기 210 : 통신부
220 : 이미지 획득부 230 : 제어부
240 : 저장부 250 : 출력부
310 : 통신부 320 : 반도체 이미지 DB
330 : 이미지 비교부 340 : 제어부
350 : 공정 경보부 600 : 제2 실시예 검사장치
610 : CCTV 촬영부 620 : 이미지 비교부
630 : 제어부 640 : 저장부
650 : 출력부 660 : 경보부

Claims

반도체의 가장 이상적인 이미지를 '기준 이미지'로 저장하고 있는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법으로서,
(a) 상기 반도체를 카메라를 통해 촬영하여 반도체 이미지를 획득하는 단계;
(b) 상기 기준 이미지와 반도체 이미지를 각각 픽셀 단위로 재구성하여 각 픽셀을 대표 색상으로 일원화하여 표준 이미지를 생성하는 단계;
(c) 상기 표준 이미지의 각 픽셀의 색상 데이터를 수치 데이터로 변환하여 초기 인덱스 이미지를 생성하는 단계;
(d) 상기 초기 인덱스 이미지에서 비교 대상에 해당하지 않는 영역의 행과 열 픽셀들을 제거하여 조정 인덱스 이미지를 생성하는 단계;
(e) 상기 조정 인덱스 이미지들에 대하여, 기준 이미지와 반도체 이미지의 매칭되는 픽셀 간의 수치 데이터를 비교하여 기준 이미지와 반도체 이미지의 유사도를 판단하는 단계;
(f) 상기 반도체 이미지의 유사도가 일정 기준 이하로 낮은 경우에 해당 반도체의 제조 공정에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계; 및
(g) 상기 반도체의 제조 공정에 이상이 있음을 알리는 메시지를 표시하고, 제조 공정의 이상을 알리는 경보음을 출력하는 단계;
를 포함하는 검사장치의 반도체 제조 공정 검사 방법.