KR20130108704A - 피검체 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

피검체 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

피검체 정렬 방법에 따르면, 피검체 상의 제 1 패턴의 제 1 실제 이미지를 획득하여, 상기 제 1 실제 이미지를 제 1 기준 이미지로 설정한다. 상기 제 1 패턴을 제외한 상기 피검체 상의 나머지 패턴들 중 적어도 하나의 실제 이미지를 획득한다. 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하여, 상기 제 1 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 제 1 상대 위치 차이값들을 획득한다. 상기 제 1 상대 위치 차이값들을 상기 피검체에 설정된 기준점에 대한 제 1 절대 위치 차이값들로 변환시킨다. 따라서, 실제 패턴들의 이미지들로부터 획득한 절대 위치 차이값들을 이용해서 피검체를 정렬시키게 되므로, 별도의 정렬 키를 형성할 필요가 없게 된다. 또한, 측정된 절대 위치 차이값들은 실제 이미지들로부터 획득한 수치이므로, 실제 패턴의 오정렬 정도를 정확하게 대변한다.

Description

피검체 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치{METHOD OF ALIGNING AN OBJECT OF A MASK AND APPARATUS FOR PERFORMING THE SAME}
본 발명은 피검체 정렬 방법 및 이를 수행하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마스크에 형성된 마스크 패턴의 레지스트레이션을 측정하는 방법, 및 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판 상에 원하는 패턴을 형성하기 위해 마스크가 사용된다. 마스크는 원하는 패턴과 대응하는 형상을 갖는 마스크 패턴을 갖는다. 이러한 마스크를 반도체 기판 상에 순차적으로 형성된 막과 포토레지스트 필름 상에 배치한 상태에서, 마스크를 통해서 포토레지스트 필름으로 광을 조사한다. 광이 조사된 포토레지스트 필름을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 막을 식각함으로써, 상기 원하는 패턴을 반도체 기판 상에 형성한다.
따라서, 반도체 기판 상에 형성된 패턴이 원하는 형상을 가지기 위해서는, 마스크 패턴이 설계된 대로 정확한 형상을 가지면서 설계된 위치에 배치될 것이 요구된다.
마스크 패턴의 위치 정확도는 레지스트레이션(registration)으로 표현된다. 레지스트레이션은 마스크 내에서 마스크 패턴의 위치가 설계 위치로부터 벗어난 정도를 측정한 값이다. 노광 공정 전에, 측정된 레지스트레이션을 근거로 해서 마스크 패턴의 위치를 보정해야만, 원하는 형상 및 위치를 갖는 패턴을 형성할 수가 있다.
관련된 레지스트레이션 측정 방법에 따르면, 별도의 레지스트레이션 키를 마스크에 형성한다. 레지스트레이션 키의 위치를 측정하여, 측정된 레지스트레이션 키 위치를 기 설정된 기준 위치와 비교함으로써, 레지스트레이션을 획득한다.
그러나, 반도체 장치의 집적도가 증가됨에 따라 원하는 패턴 크기가 축소되고, 이에 따라 마스크 패턴의 크기도 매우 작아지고 있다. 이로 인하여, 레지스트레이션 키를 별도로 형성하기 위한 공간을 마스크에 확보하기가 점차 어려워지고 있다. 특히, 원하는 패턴이 미세한 간격으로 배열된 셀 어레이 패턴을 포함할 경우, 셀 어레이 패턴들 사이의 좁은 공간에 레지스트레이션 키를 형성하기가 쉽지 않다.
또한, 관련된 레지스트레이션 측정 방법은 레지스트레이션 키의 위치로부터 레지스트레이션을 측정하게 되므로, 실제 마스크 패턴의 레지스트레이션을 정확하게 대변하지 못한다. 따라서, 레지스트레이션 키로부터 획득한 레지스트레이션에 따라 마스크 패턴의 위치를 보정하더라도, 보정된 마스크 패턴의 위치가 설계 위치에 배치되지 않을 경우가 많다. 결과적으로, 이러한 마스크 패턴을 갖는 마스크를 이용해서 형성된 패턴은 원하는 형상 및 위치를 가질 수가 없게 된다.
본 발명은 별도의 정렬 키를 사용하지 않고 피검체를 정확하게 정렬시키는 수 있는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 측정 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 피검체 정렬 방법에 따르면, 피검체 상의 제 1 패턴의 제 1 실제 이미지를 획득하여, 상기 제 1 실제 이미지를 제 1 기준 이미지로 설정한다. 상기 제 1 패턴을 제외한 상기 피검체 상의 나머지 패턴들 중 적어도 하나의 실제 이미지를 획득한다. 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하여, 상기 제 1 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 제 1 상대 위치 차이값들을 획득한다. 상기 제 1 상대 위치 차이값들을 상기 피검체에 설정된 기준점에 대한 제 1 절대 위치 차이값들로 변환시킨다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계는 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지 상에 중첩시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지 상에 중첩하는 단계는 상기 제 1 기준 이미지와 상기 실제 이미지의 콘트라스트 파형들을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 콘트라스트 파형을 획득하는 단계는 상기 콘트라스트 파형에 허용 범위를 설정하는 단계, 및 상기 콘트라스트 파형으로부터 상기 허용 범위를 벗어난 콘트라스트 파형 부분들을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계는 상기 제 1 상대 위치 차이값들이 최소가 되는 위치로 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지 상에서 쉬프트시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계는 상기 실제 이미지가 상기 제 1 기준 이미지 크기와 동일한 크기를 갖도록 상기 실제 이미지를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 피검체 상의 제 2 패턴의 제 2 실제 이미지를 획득하여 상기 제 2 실제 이미지를 제 2 기준 이미지로 설정하는 단계, 상기 제 2 패턴을 제외한 나머지 패턴들 중 적어도 하나의 실제 이미지를 획득하는 단계, 상기 실제 이미지를 상기 제 2 기준 이미지와 비교하여 상기 제 2 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 제 2 상대 위치 차이값들을 획득하는 단계, 상기 제 2 상대 위치 차이값들을 상기 마스크의 기준점에 대한 제 2 절대 위치 차이값들로 변환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에에 있어서, 상기 방법은 상기 제 1 절대 위치 차이값들과 상기 제 2 절대 위치 차이값들의 평균값들을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기준점은 상기 피검체의 중심점을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 피검체는 마스크를 포함하고, 상기 패턴들은 상기 마스크 상에 형성된 마스크 패턴들을 포함하며, 상기 절대 위치 차이값들은 상기 마스크의 레지스트레이션을 포함할 수 있다.
발명의 다른 견지에 따른 피검체 정렬 장치는 이미지 획득 유닛, 이미지 비교 유닛 및 연산 유닛을 포함한다. 이미지 획득 유닛은 피검체 상의 패턴들의 실제 이미지들을 획득한다. 이미지 비교 유닛은 상기 실제 이미지들 중에서 적어도 하나를 기준 이미지로 설정한다. 이미지 비교 유닛은 상기 기준 이미지를 제외한 나머지 실제 이미지들 중 적어도 어느 하나를 상기 기준 이미지와 비교하여 상기 기준 상기 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 상대 위치 차이값들을 획득한다. 연산 유닛은 상기 상대 위치 차이값들을 상기 피검체에 설정된 기준점에 대한 절대 위치 차이값들로 변환시킨다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이미지 비교 유닛은 상기 실제 이미지를 상기 기준 이미지 상에 중첩시키는 중첩 부재, 및 상기 상대 위치 차이값들이 최소가 되는 위치로 상기 실제 이미지를 상기 기준 이미지 상에서 쉬프트시키는 쉬프트 부재를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 중첩 부재는 상기 기준 이미지와 상기 실제 이미지의 콘트라스트 파형들을 획득하는 콘트라스트 획득부, 및 상기 콘트라스트 파형에 허용 범위를 설정하고 상기 콘트라스트 파형으로부터 상기 허용 범위를 벗어난 콘트라스트 파형 부분들을 제거하는 필터부를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 이미지 비교 유닛은 상기 실제 이미지가 상기 제 1 기준 이미지 크기와 동일한 크기를 갖도록 상기 실제 이미지를 보정하는 이미지 보정 부재를 더 포함할 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 피검체 상의 패턴들 중 어느 하나의 실제 이미지를 기준 이미지로 설정한 후, 나머지 패턴들의 실제 이미지들을 기준 이미지와 비교하여, 상기 상대 위치 차이값들을 획득한다. 상대 위치 차이값들을 피검체에 설정된 기준점에 대한 절대 위치 차이값들로 변환한다. 절대 위치 차이값들을 근거로 피검체를 정렬시킨다. 따라서, 실제 패턴들의 이미지들로부터 획득한 절대 위치 차이값들을 이용해서 피검체를 정렬시키게 되므로, 별도의 정렬 키를 형성할 필요가 없게 된다. 또한, 측정된 절대 위치 차이값들은 실제 이미지들로부터 획득한 수치이므로, 실제 패턴의 오정렬 정도를 정확하게 대변한다. 특히, 피검체가 마스크를 포함할 경우, 절대 위치 차이값들은 마스크의 레지스트레이션을 나타낸다. 따라서, 이러한 레지스트레이션에 따라 보정된 마스크 패턴은 정확한 위치에 배치된 정확한 형상을 갖게 되고, 이에 따라 이러한 마스크를 이용해서 형성된 패턴도 정확한 형상을 가질 수가 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 레지스트레이션 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1의 장치를 이용해서 마스크의 레지스트레이션을 측정하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 측정 방법에서 중첩 공정을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 마스크 패턴을 갖는 마스크를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 마스크 패턴 상에서 "A" 영역에 형성된 제 1 마스크 패턴을 나타낸 제 1 실제 이미지이다.
도 6은 도 4의 마스크 패턴 상에서 "B" 영역에 형성된 제 2 마스크 패턴을 나타낸 제 2 실제 이미지이다.
도 7은 실제 이미지의 콘트라스트 파형도이다.
도 8 내지 도 10은 도 5의 제 1 실제 이미지 상에 도 6의 제 2 실제 이미지를 중첩시키는 과정을 순차적으로 나타낸 이미지 사진들이다.
도 11은 도 8에 도시된 중첩 과정 상태를 나타낸 단면도 및 그래프들이다.
도 12는 도 10에 도시된 중첩 과정 상태를 나타낸 단면도 및 그래프들이다.
도 13은 중첩 과정 중에 상대 위치값들이 최소가 되는 위치를 확인하는 과정을 나타낸 이미지 사진들과 그래프이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 레지스트레이션 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 레지스트레이션 측정 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 마스크의 레지스트레이션 측정 장치(100)는 이미지 획득 유닛(110), 이미지 비교 유닛(120), 연산 유닛(130) 및 이미지 보정 유닛(140)을 포함한다.
본 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 마스크(M)는 마스크 패턴(P)을 갖는다. 마스크(M)는 복수개의 영역들로 구획된다. 마스크(M)의 각 영역에 마스크 패턴(P)이 배치된다. 또한, 마스크 패턴(P)들을 실질적으로 동일한 형상을 갖는다.
이미지 획득 유닛(110)은 마스크에 형성된 복수개의 마스크 패턴들의 실제 이미지들을 획득한다. 예를 들어서, 이미지 획득 유닛(110)은 도 4에 도시된 마스크(M) 상에 형성된 마스크 패턴(P)들 중에서 "A" 영역에 배치된 제 1 마스크 패턴의 제 1 실제 이미지(도 5 참조), 및 "B" 영역에 배치된 제 2 마스크 패턴의 제 2 실제 이미지(도 6 참조)를 획득한다. 본 실시예에서, 이미지 획득 유닛(110)은 CCD 카메라를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 이미지 획득 유닛(110)은 적어도 2개 이상의 마스크 패턴들의 실제 이미지들을 획득한다. 후술하겠지만, 이미지 획득 유닛(110)에 의해 획득된 실제 이미지들의 수가 많을수록, 측정된 레지스트레이션은 보다 정확해질 수 있다.
이미지 비교 유닛(120)은 이미지 획득 유닛(110)에서 획득한 복수개의 실제 이미지들 중에서 어느 하나를 기준 이미지로 설정한다. 본 실시예에서는, "A" 영역에 배치된 제 1 마스크 패턴의 제 1 실제 이미지(도 5 참조)를 기준 이미지로 설정한다.
이미지 비교 유닛(120)은 나머지 실제 이미지들을 기준 이미지와 순차적으로 비교하여, 기준 이미지로부터 실제 이미지들이 벗어난 정도를 나타내는 상대 위치 차이값들을 획득한다. 즉, 상대 위치 차이값들은 기준 이미지의 각 지점의 좌표로부터 각 지점과 대응하는 실제 이미지의 각 지점의 좌표간의 거리를 의미한다. 본 실시예에서, 이미지 비교 유닛(120)은 중첩 부재(122), 쉬프트 부재(126) 및 이미지 보정 부재(128)를 포함한다.
중첩 부재(122)는 실제 이미지들을 기준 이미지 상에 순차적으로 중첩시킨다. 이러한 중첩에 의해서 기준 이미지와 실제 이미지들을 비교할 때, 기준 이미지와 실제 이미지들에는 노이즈들이 포함될 수 있다. 노이즈들은 실제 마스크 패턴을 반영하지 못하여 레지스트레이션 측정 오류를 유발하므로, 중첩 부재(122)는 노이즈 제거를 위한 콘트라스트 획득부(123) 및 필터부(124)를 포함한다.
콘트라스트 획득부(123)는 실제 이미지의 콘트라스트 파형을 획득한다(도 7 참조). 필터부(124)는 콘트라스트 파형 중에서 기 설정된 허용 범위를 벗어난 부분들을 필터링한다. 예를 들어서, 필터부(124)는 최대 콘트라스트 이상인 부분을 제거한다. 또한, 필터부(124)는 최소 콘트라스트 이하인 부분을 제거한다.
또한, 실제 이미지들 기준 이미지와 비교할 때, 도 11과 같이, 실제 이미지의 기준점 자체가 기준 이미지의 기준점으로부터 좌측으로 쉬프트될 수도 있다. 이러한 기준점 쉬프트는, 실제 이미지들 간의 레지스트레이션은 작음에도 불구하고, 매우 큰 상대 위치 차이값을 유발한다. 즉, 이러한 실제 이미지 상에서의 기준점 쉬프트는 마스크의 레지스트레이션과는 직접적인 연관이 없다. 따라서, 이미지 비교 유닛(120)은 기준 이미지와 실제 이미지의 기준점들을 정렬시키기 위한 쉬프트 부재(126)를 더 포함한다.
쉬프트 부재(126)는 도 8 내지 도 10과 같이 실제 이미지를 기준 이미지 상에서 쉬프트시켜서, 도 12와 같이 기준 이미지와 실제 이미지의 기준점들을 정렬시킨다. 즉, 쉬프트 부재(126)는 마스크 패턴들 간의 피치가 일치되도록 실제 이미지의 마스크 패턴이 기준 이미지의 마스크 패턴 상에 정확하게 중첩되도록 하여, 상대 위치 차이값들을 최소화시킨다.
본 실시예에서, 이미지 획득 유닛(110)은 마스크 상의 특정 영역 내에 위치한 마스크 패턴의 면적, 형상 및 배열에 상관없이 마스크 상의 임의 영역들로부터 실제 이미지들을 획득하게 된다. 따라서, 실제 이미지들의 면적들은 서로 다를 수도 있다. 그러므로, 쉬프트 부재(126)가 실제 이미지를 기준 이미지 상에서 쉬프트시킬 때, 기준 이미지와 실제 이미지의 동일한 면적을 갖는 영역들이 상기 기준점을 중심으로 중첩되어 비교되도록 할 것이 요구된다.
이미지 보정 부재(128)는 실제 이미지가 기준 이미지와 동일한 크기를 갖도록 실제 이미지의 크기를 보정한다. 따라서, 이미지 보정 부재(128)는 기준 이미지의 크기에 따라 실제 이미지의 크기를 확장 또는 축소시키게 된다.
본 실시예에서, 최소화된 상대 위치 차이값들은 기준 이미지를 기준으로 측정된 값들이다. 예를 들어서, 제 2 실제 이미지를 기준 이미지와 비교하여 획득한 상대 위치 차이값은 기준 이미지에 대한 제 2 실제 이미지의 상대적인 위치를 나타내는 수치들이다. 따라서, 이러한 상대 위치 차이값은 다른 마스크 패턴들의 레지스트레이션을 반영하지 못한다. 그러므로, 상대 위치 차이값을 마스크의 모든 영역들 내에 형성된 마스크 패턴들에 동일하게 적용될 수 있는 마스크에 설정된 기준점에 대한 절대 위치 차이값으로 변환할 것이 요구된다.
연산 유닛(130)은 최소화된 상대 위치 차이값들을 절대 위치 차이값들로 변환시킨다. 절대 위치 차이값은 기준 이미지가 아니라 마스크에 설정된 기준점에 대한 실제 이미지의 절대적인 위치를 나타내는 수치이다. 이러한 절대 위치 차이값이 마스크의 레지스트레이션에 해당한다. 본 실시예에서, 상기 기준점은 마스크의 중심점일 수 있다.
또한, 복수개의 실제 이미지들을 기준 이미지와 비교한 경우, 절대 위치 차이값은 각 실제 이미지의 지점별로 복수개가 된다. 따라서, 연산 유닛(130)은 각 지점별 절대 위치 차이값들을 평균하여, 각 지점별 절대 위치 차이값들의 평균값을 산출한다. 이러한 평균값은 마스크의 기준점에 대한 복수개의 실제 이미지들의 정확한 레지스트레이션을 표시한다.
도 2는 도 1의 장치를 이용해서 마스크의 레지스트레이션을 측정하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 2의 측정 방법에서 중첩 공정을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 단계 ST202에서, 이미지 획득 유닛(110)이 마스크(M) 상의 제 1 영역에 배치된 제 1 마스크 패턴을 촬영하여, 도 5에 도시된 제 1 실제 이미지를 획득한다.
단계 ST204에서, 이미지 비교 유닛(120)이 제 1 실제 이미지를 기준 이미지로 설정한다.
단계 ST206에서, 이미지 획득 유닛(110)이 마스크(M) 상의 다른 영역들에 배치된 마스크 패턴들을 촬영하여, 실제 이미지들을 획득한다. 본 실시예에서는, 이미지 획득 유닛(110)은 제 2 영역에 배치된 제 2 마스크 패턴을 촬영하여, 도 6에 도시된 제 2 실제 이미지를 획득한다.
단계 ST208에서, 이미지 비교 유닛(120)의 중첩 부재(122)가 제 2 실제 이미지를 기준 이미지 상에 중첩하여, 기준 이미지에 대한 제 2 실제 이미지의 상대 위치 차이값들을 획득한다.
본 실시예에서, 상기 중첩 공정은 도 3에 도시된 단계들을 포함할 수 있다. 단계 ST222에서, 콘트라스트 획득부(123)가 기준 이미지와 실제 이미지들의 콘트라스트 파형들을 획득한다. 단계 ST224에서, 기준 이미지와 실제 이미지들 내의 노이즈들을 제거하기 위해서, 최대 콘트라스트와 최소 콘트라스트 사이의 허용 범위를 적절하게 설정한다. 단계 ST226에서, 필터부(124)가 허용 범위를 벗어난 콘트라스트 파형 부분들을 제거한다. 즉, 필터부(124)는 최대 콘트라스트 이상인 부분들과 최소 콘트라스트 이하인 부분들을 제거하여, 기준 이미지와 실제 이미지들로부터 노이즈들을 제거한다. 이미지 비교
도 11에 도시된 바와 같이, 제 2 마스크 패턴은 제 1 마스크 패턴보다 좌측으로 쉬프트된 상태이다. 따라서, 도 7 및 도 11과 같이, 중첩 부재(122)가 제 2 실제 이미지를 기준 이미지 상에 중첩하면, 기준 이미지와 제 2 실제 이미지 사이의 면적 차이가 매우 크다.
단계 ST210에서, 쉬프트 부재(126)는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 두 면적 차이가 최소가 되는 위치로 제 2 실제 이미지를 기준 이미지 상에서 수평축 및/또는 수직축 방향을 따라 쉬프트시킨다. 이러한 쉬프트 동작에 의해서, 도 12에 도시된 바와 같이, 제 2 실제 이미지의 피치는 기준 이미지의 피치와 실질적으로 일치하게 된다. 즉, 기준 이미지와 제 2 실제 이미지의 기준점이 정렬된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 쉬프트 동작에 의해서 두 이미지들 간의 중첩도 차이가 최소가 되는 위치를 확인할 수 있다.
단계 ST212에서, 이미지 보정 부재(128)가 제 2 실제 이미지가 기준 이미지의 크기와 동일한 크기를 갖도록 제 2 실제 이미지의 크기를 보정한다. 이러한 제 2 실제 이미지의 크기 보정은 제 2 실제 이미지를 쉬프트시키는 단계와 실질적으로 함께 이루어질 수 있다.
단계 ST214에서, 연산 유닛(130)은 상대 위치 차이값들을 마스크의 기준점에 대한 절대 위치 차이값들로 변환시킨다. 본 실시예에서, 마스크의 기준점은 마스크의 중심점을 포함할 수 있다. 상기와 같이, 제 2 실제 이미지 하나만을 기준 이미지와 비교한 경우, 절대 위치 차이값이 마스크의 레지스트레이션에 해당된다.
반면에, 복수개의 실제 이미지들을 기준 이미지와 각각 비교한 경우, 실제 이미지들의 동일한 지점에 대해서 복수개의 절대 위치 차이값들이 획득된다. 따라서, 연산 유닛(130)은 각 지점별 절대 위치 차이값들의 평균값을 연산한다. 연산된 평균값이 마스크의 레지스트레이션에 해당된다. 이러한 평균값은 마스크의 레지스트레이션을 보다 정확하게 대변할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 실제 마스크 패턴들로부터 획득한 실제 이미지들을 실제 마스크 패턴으로부터 획득한 하나의 기준 이미지와 비교하는 것에 의해서, 마스크의 레지스트레이션을 측정한다. 따라서, 실제 마스크 패턴들의 이미지들로부터 레지스트레이션을 측정하게 되므로, 별도의 레지스트레이션 키를 형성할 필요가 없게 된다. 또한, 측정된 레지스트레이션은 실제 이미지들로부터 획득한 수치이므로, 실제 마스크 패턴의 레지스트레이션을 정확하게 대변한다. 결과적으로, 이러한 레지스트레이션에 따라 보정된 마스크 패턴은 정확한 위치에 배치된 정확한 형상을 갖게 되고, 이에 따라 이러한 마스크를 이용해서 형성된 패턴도 정확한 형상을 가질 수가 있게 된다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 1의 장치를 이용해서 마스크의 레지스트레이션 측정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 14를 참조하면, 단계 ST302에서, 이미지 획득 유닛(110)이 마스크(M) 상의 제 1 영역에 배치된 제 1 마스크 패턴을 촬영하여, 제 1 실제 이미지를 획득한다.
단계 ST304에서, 이미지 비교 유닛(120)이 제 1 실제 이미지를 제 1 기준 이미지로 설정한다.
단계 ST306에서, 이미지 획득 유닛(110)이 마스크(M) 상의 제 2 영역에 배치된 제 2 마스크 패턴을 촬영하여, 제 2 실제 이미지를 획득한다. 단계 ST308에서, 이미지 비교 유닛(120)이 제 2 실제 이미지를 제 2 기준 이미지로 설정한다.
본 실시예에서, 제 2 영역은 도 2를 참조로 설명한 방법에서 언급한 제 2 영역과 동일할 수도 있고 또는 서로 다를 수도 있다. 즉, 제 2 기준 이미지로 설정된 제 2 실제 이미지는 제 1 영역을 제외한 다른 영역들 중 어느 하나 내의 마스크 패턴으로부터 획득된다. 한편, 보다 정확한 레지스트레이션 측정을 위해서는, 본 실시예의 제 2 실제 이미지는 마스크의 기준점을 중심으로 제 1 영역과 대칭되는 위치에 배치된 제 2 영역 내의 제 2 마스크 패턴으로부터 획득하는 것이 바람직하다.
단계 ST310에서, 이미지 획득 유닛(110)이 제 1 및 제 2 영역들을 제외한 마스크(M) 상의 다른 영역들에 배치된 마스크 패턴들을 촬영하여, 실제 이미지들을 획득한다.
단계 ST312에서, 이미지 비교 유닛(120)의 중첩 부재(122)가 실제 이미지들 각각을 제 1 기준 이미지 상에 중첩하여, 제 1 기준 이미지에 대한 실제 이미지들의 제 1 상대 위치 차이값들을 획득한다.
단계 ST314에서, 쉬프트 부재(126)는 제 1 상대 위치 차이값들이 최소가 되는 위치로 실제 이미지들을 제 1 기준 이미지 상에서 수평축 및/또는 수직축 방향을 따라 쉬프트시킨다.
단계 ST316에서, 이미지 보정 부재(128)가 실제 이미지들이 제 1 기준 이미지의 크기와 동일한 크기를 갖도록 실제 이미지들의 크기를 보정한다.
단계 ST318에서, 연산 유닛(130)은 제 1 상대 위치 차이값들을 마스크의 기준점에 대한 제 1 절대 위치 차이값들로 변환시킨다. 이어서, 연산 유닛(130)은 각 지점별 제 1 절대 위치 차이값들의 제 1 평균값을 연산한다.
단계 ST320에서, 이미지 비교 유닛(120)의 중첩 부재(122)가 실제 이미지들 각각을 제 2 기준 이미지 상에 중첩하여, 제 2 기준 이미지에 대한 실제 이미지들의 제 2 상대 위치 차이값들을 획득한다.
단계 ST322에서, 쉬프트 부재(126)는 제 2 상대 위치 차이값들이 최소가 되는 위치로 실제 이미지들을 제 2 기준 이미지 상에서 수평축 및/또는 수직축 방향을 따라 쉬프트시킨다.
단계 ST324에서, 이미지 보정 부재(128)가 실제 이미지들이 제 2 기준 이미지의 크기와 동일한 크기를 갖도록 실제 이미지들의 크기를 보정한다.
단계 ST326에서, 연산 유닛(130)은 제 2 상대 위치 차이값들을 마스크의 기준점에 대한 제 2 절대 위치 차이값들로 변환시킨다. 이어서, 연산 유닛(130)은 각 지점별 제 2 절대 위치 차이값들의 제 2 평균값을 연산한다.
단계 ST328에서, 연산 유닛(130)은 제 1 평균값과 제 2 평균값의 최종 평균값을 연산하여, 마스크의 레지스트레이션을 획득한다.
본 실시예에서는, 2개의 영역들 내의 마스크 패턴들로부터 획득한 2개의 실제 이미지를 기준 이미지들로 설정하여 마스크의 레지스트레이션을 측정한다. 그러나, 3개 이상의 실제 이미지들을 기준 이미지들로 설정할 수도 있다. 즉, 이미지 획득 유닛(110)은 마스크 상의 모든 영역들 내의 마스크 패턴들을 촬영하여 실제 이미지들을 획득하게 되므로, 이러한 실제 이미지들 중에서 3개 이상 또는 모든 실제 이미지들을 기준 이미지들로 설정하여 상기된 공정들을 수행할 수도 있다.
본 실시예에 따르면, 실제 마스크 패턴들로부터 획득한 실제 이미지들을 실제 마스크 패턴으로부터 획득한 적어도 2개 이상의 기준 이미지들과 비교하는 것에 의해서, 마스크의 레지스트레이션을 측정한다. 따라서, 본 실시예의 레지스트레이션 측정 방법은 하나의 기준 이미지들을 이용해서 마스크의 레지스트레이션을 측정하는 방법보다 더욱 정확한 레지스트레이션을 획득할 수가 있을 것이다.
한편, 본 실시예에서는, 본 발명의 방법 및 장치를 마스크의 레지스트레이션 측정에 적용되는 것으로 예시하였다. 그러나, 본 발명의 방법 및 장치는 패턴을 갖는 피검체를 정렬시키는데 매우 유리하게 이용될 수 있다. 예를 들어서, 본 발명의 방법 및 장치는 노광 방법 및 장치에 적용될 수도 있다. 측정된 레지스트레이션은 피검체의 패턴의 오정렬 정도를 나타내므로, 측정된 레지스트레이션을 이용해서 노광 장치에 배치된 마스크를, 별도의 정렬키를 이용하지 않고, 정렬시키는데 이용할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 실제 마스크 패턴들로부터 획득한 실제 이미지들을 실제 마스크 패턴으로부터 획득한 기준 이미지와 비교하는 것에 의해서, 마스크의 레지스트레이션을 측정한다. 따라서, 실제 마스크 패턴들의 이미지들로부터 레지스트레이션을 측정하게 되므로, 별도의 레지스트레이션 키를 형성할 필요가 없게 된다. 또한, 측정된 레지스트레이션은 실제 이미지들로부터 획득한 수치이므로, 실제 마스크 패턴의 레지스트레이션을 정확하게 대변한다. 결과적으로, 이러한 레지스트레이션에 따라 보정된 마스크 패턴은 정확한 위치에 배치된 정확한 형상을 갖게 되고, 이에 따라 이러한 마스크를 이용해서 형성된 패턴도 정확한 형상을 가질 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 ; 이미지 획득 유닛 120 ; 이미지 비교 유닛
122 ; 중첩 부재 123 ; 콘트라스트 획득부
124 ; 필터부 126 ; 쉬프트 부재
128 ; 이미지 보정 부재 130 ; 연산 유닛

Claims (10)

  1. 피검체 상의 제 1 패턴의 제 1 실제 이미지를 획득하여, 상기 제 1 실제 이미지를 제 1 기준 이미지로 설정하는 단계;
    상기 제 1 패턴을 제외한 상기 피검체 상의 나머지 패턴들 중 적어도 하나의 실제 이미지를 획득하는 단계;
    상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하여, 상기 제 1 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 제 1 상대 위치 차이값들을 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 상대 위치 차이값들을 상기 피검체에 설정된 기준점에 대한 제 1 절대 위치 차이값들로 변환시키는 단계를 포함하는 피검체 정렬 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계는
    상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지 상에 중첩시키는 단계; 및
    상기 제 1 상대 위치 차이값들이 최소가 되는 위치로 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지 상에서 쉬프트시키는 단계를 포함하는 피검체 정렬 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 실제 이미지를 상기 제 1 기준 이미지와 비교하는 단계는
    상기 실제 이미지가 상기 제 1 기준 이미지 크기와 동일한 크기를 갖도록 상기 실제 이미지를 보정하는 단계를 더 포함하는 피검체 정렬 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 피검체 상의 제 2 패턴의 제 2 실제 이미지를 획득하여, 상기 제 2 실제 이미지를 제 2 기준 이미지로 설정하는 단계;
    상기 제 2 패턴을 제외한 나머지 패턴들 중 적어도 하나의 실제 이미지를 획득하는 단계;
    상기 실제 이미지를 상기 제 2 기준 이미지와 비교하여, 상기 제 2 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 제 2 상대 위치 차이값들을 획득하는 단계; 및
    상기 제 2 상대 위치 차이값들을 상기 마스크의 기준점에 대한 제 2 절대 위치 차이값들로 변환시키는 단계를 더 포함하는 피검체 정렬 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 절대 위치 차이값들과 상기 제 2 절대 위치 차이값들의 평균값들을 산출하는 단계를 더 포함하는 피검체 정렬 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 기준점은 상기 피검체의 중심점을 포함하는 피검체 정렬 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 피검체는 마스크를 포함하고, 상기 패턴들은 상기 마스크 상에 형성된 마스크 패턴들을 포함하며, 상기 절대 위치 차이값들은 상기 마스크의 레지스트레이션을 포함하는 피검체 정렬 방법.
  8. 피검체 상의 패턴들의 실제 이미지들을 획득하는 이미지 획득 유닛;
    상기 실제 이미지들 중에서 적어도 하나를 기준 이미지로 설정하고, 상기 기준 이미지를 제외한 나머지 실제 이미지들 중 적어도 어느 하나를 상기 기준 이미지와 비교하여 상기 기준 상기 기준 이미지로부터 상기 실제 이미지의 상대 위치 차이값들을 획득하는 이미지 비교 유닛; 및
    상기 상대 위치 차이값들을 상기 피검체에 설정된 기준점에 대한 절대 위치 차이값들로 변환시키는 연산 유닛을 포함하는 피검체 정렬 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 이미지 비교 유닛은
    상기 실제 이미지를 상기 기준 이미지 상에 중첩시키는 중첩 부재; 및
    상기 상대 위치 차이값들이 최소가 되는 위치로 상기 실제 이미지를 상기 기준 이미지 상에서 쉬프트시키는 쉬프트 부재를 포함하는 피검체 정렬 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 이미지 비교 유닛은 상기 실제 이미지가 상기 제 1 기준 이미지 크기와 동일한 크기를 갖도록 상기 실제 이미지를 보정하는 이미지 보정 부재를 더 포함하는 피검체 정렬 장치.
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