KR20170032602A

KR20170032602A - 결함 촬상 장치, 이를 구비하는 결함 검사 시스템 및 이를 이용한 결함 검사 방법

Info

Publication number: KR20170032602A
Application number: KR1020150130129A
Authority: KR
Inventors: 박일석; 조형석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2017-03-23
Also published as: US9831137B2; US20170076435A1

Abstract

결함 촬상장치 및 결함 검사방법이 개시된다. 촬상장치는 위치 보정용 기준결함(reference defect)과 공정결함이 정렬된 기판을 고정하는 챔버, 검사 좌표계를 갖는 검사장치에서 수득된 기준결함 및 공정결함의 위치인 검사위치를 촬상 좌표계에 의한 변환위치로 변환하고, 자동으로 탐색된 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치와 기준결함에 대한 변환위치 사이의 편차인 설비오차만큼 공정결함의 변환위치를 자동으로 보정하여 보정위치를 생성하는 결함위치 제어기, 보정위치로 전자빔을 주사하고 전자빔에 대응하여 기판으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 보정위치에 대응하는 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 처리기, 및 이미지 신호를 수득하여 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기를 포함한다. 기준결함을 이용하여 자동으로 설비오차를 검출하여 기판 검사공정 시간과 비용을 줄일 수 있다.

Description

결함 촬상 장치, 이를 구비하는 결함 검사 시스템 및 이를 이용한 결함 검사 방법 {Defect imaging apparatus for imaging defects, Defect inspection system having the same and method of inspecting defects using the same inspection system}

본 발명은 결함 촬상 장치, 이를 구비하는 결함 검사 시스템 및 이를 이용한 결함 검사 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전자 주사 현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 미세 패턴 구조물의 결함(defect)을 촬상하는 결함 촬상 장치 및 이를 구비하는 결함 검사 시스템과 상기 결함 검사 시스템을 이용한 결함 검사 방법에 관한 것이다.

반도체 소자는 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 순차적으로 수행되는 다수의 단위공정을 통하여 적층되는 다양한 패턴 구조물을 구비한다. 이때, 각 단위공정마다 고유한 결함이 발생할 수 있다. 예를 들면, 증착공정에서는 다양한 원인에 의해 이물질이 포함될 수 있고, 포토공정이나 식각공정을 구비하는 패터닝 과정에서는 브리지(bridge) 불량이나 보이드(void) 불량과 같은 결함이 생성될 수 있다.

이러한 결함들이 당해 단위공정에서 발견되어 제거되지 않는 경우, 일정한 공정 흐름(manufacturing process flow)을 따라 진행되는 반도체 제조공정의 특성상 반도체 소자의 수율을 치명적으로 저하시키게 된다. 따라서, 반도체 제조공정을 구성하는 각 단위공정이 완료될 때마다 기판을 정밀하게 검사하고 있다.

종래의 기판 검사공정에 의하면, 광학 검사장치에 의해 기판 상에서의 결함 위치를 특정하고 촬상장치에 의해 각 결함위치에서 상기 결함에 관한 이미지를 수득함으로써 결함의 종류와 형상 및 특징을 확인한다. 당해 단위공정이 완료된 기판은 상기 검사장치로 로딩되어 기판의 모든 칩에 대하여 결함들의 존재와 위치를 검출하고, 촬상장치는 상기 검사장치에 확인된 결함위치에서 상기 결함의 이미지를 생성한다.

이때, 검사장치에서 확인된 결함위치로 정확히 주사선이 주사되도록 검사장치와 촬상장치 사이의 좌표변환과 장비오차 및 구동오차를 반영하기 위한 설비오차 수정이 필수적으로 요구된다. 작업자는 기판을 수동으로 관찰하여 적당한 사이즈를 갖는 보정용 기준결함을 검출하고 상기 기준결함의 중심위치에 관한 좌표와 검사장치에서 확인된 상기 기준결함의 위치에 관한 좌표를 비교하여 설비오차를 확인하고 이를 반영한다.

그러나, 작업자의 수작업에 의해 수행되는 설비오차 확인에 많은 시간이 소요되어 전체적인 반도체 제조공정 효율을 저하시키는 원인으로 기능하고 있다. 최근에는 반도체 소자의 사이즈가 감소하고 패턴 구조물의 선폭이 감소함에 따라 적당한 사이즈를 갖는 기준결함을 발견하기가 더욱 어려워짐에 따라 설비오차 수정작업에 더욱 많은 시간이 소요되고 있다.

또한, 기판 검사공정의 효율을 위해 검사장치와 촬상장치의 수를 증가시킴에 따라 장비오차를 수정하기 위한 필요성은 더욱 증대되고 있지만, 패턴 사이즈의 미세화에 따라 기준결함을 발견하는 것은 더욱 어려워지는 경향이다. 이에 따라, 촬상장치의 설비오차 수정작업에 더욱 많은 시간이 소요되고 반도체 제조공정 시간이 증대되는 문제를 야기하고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 지정된 위치에 정렬된 보정용 기준패턴을 이용하여 자동으로 설비오차를 탐색하는 결함 촬상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 바와 같은 결함 촬상 장치를 구비하는 기판 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 바와 같은 기판 검사 시스템을 이용하여 미세 패턴 구조물을 구비하는 기판을 검사하는 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 결함 촬상 장치는 다수의 위치 보정용 기준결함(reference defect)과 공정결함이 정렬된 기판을 고정하는 스테이지(stage)를 구비하는 챔버, 검사 좌표계를 갖는 검사장치에서 수득된 상기 기준결함 및 공정결함의 위치인 검사위치를 촬상 좌표계에 의한 변환위치로 변환하고, 자동으로 탐색된 상기 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치와 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치 사이의 편차인 설비오차만큼 상기 공정결함의 변환위치를 자동으로 보정하여 보정위치를 생성하는 결함위치 제어기, 상기 보정위치로 전자빔을 주사하고 상기 전자빔에 대응하여 상기 기판으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 상기 보정위치에 대응하는 상기 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 처리기, 및 상기 이미지 신호를 수득하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기를 포함한다.

일실시예로서, 상기 기준결함은 미리 설정된 상기 기판의 기준결함 영역에 배치되고 상기 검사위치는 상기 기판에 배치된 반도체 칩(chip) 단위의 결함분포 맵(map)으로 제공되고, 상기 결함위치 제어기는 상기 결함분포 맵을 수용하고 좌표변환 알고리즘에 의해 상기 검사 좌표계를 상기 촬상 좌표계로 변환하는 검사위치 수용유닛, 상기 기준결함 영역으로 탐색 창(search window)을 이동시켜 상기 기준결함을 자동으로 탐색하고 상기 탐색 창(search window)의 중심에 상기 기준결함의 중심을 정렬시켜 상기 자동 탐색위치를 검출하는 자동 결함 배치유닛(automatic defect locating unit), 상기 자동 탐색위치를 상기 기준결함에 대한 변환위치와 비교하여 설비오차(offset)를 수득하는 설비오차 연산기(offset operator) 및 상기 공정결함에 대한 상기 변환위치를 상기 설치오차만큼 보정하여 상기 공정결함에 대한 상기 보정위치를 생성하는 결함위치 보정유닛을 포함한다.

일실시예로서, 상기 기준결함은 100nm 내지 900nm의 사이즈를 갖고 상기 탐색 창은 3x3㎛ 내지 5x5㎛의 사이즈를 갖는 시야범위(field of view, FOV)를 갖는다.

일실시예로서, 상기 설치오차 연산유닛은 서로 다른 칩에 배치된 다수의 기준결함에 대한 상기 자동 탐색위치와 상기 변환위치의 편차를 통계적으로 분석하여 최소편차를 갖는 단일한 보정 다항식을 수득하는 통계 알고리즘을 구비하여 상기 기판 상에 분포하는 모든 공정결함에 대해 동일한 설치오차만큼 보정할 수 있다.

일실시예로서, 상기 보정 다항식은 최소 자승법(least squared method)에 의한 선형 회귀선(linear regression line)을 포함한다.

일실시예로서, 상기 결함위치 보정유닛은 상기 검사위치 수용유닛으로부터 전송된 상기 공정결함(PD)에 대한 상기 변환위치에 관한 데이터를 저장하는 변환위치 저장부, 상기 설비오차 연산기로부터 전송된 상기 설비오차를 저장하는 설비오차 저장부 및 상기 공정결함(PD)에 대한 상기 변환위치를 상기 설비오차만큼 보정하여 상기 보정위치를 생성하는 좌표 보정기를 포함한다.

일실시예로서, 상기 결함 촬상장치는 상기 결함위치 제어기와 연결되어 상기 보정위치로 상기 전자빔이 주사되도록 상기 전자빔의 주사 경로 및 상기 스테이지 위치 중의 적어도 하나를 제어하는 동작 제어기를 더 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 검사 시스템은 검사 좌표계를 이용하여 다수의 위치 보정용 기준결함과 공정결함을 구비하는 기판을 검사하여 상기 기준결함 및 상기 공정결함의 위치인 검사위치를 제공하는 적어도 하나의 검사장치, 및 촬상 좌표계를 이용하여 상기 검사위치를 변환한 변환위치를 생성하고 자동으로 탐색된 상기 기준결함의 중심인 자동 탐색위치와 상기 기준결함의 상기 변환위치 사이의 편차인 설치오차만큼 보정된 보정위치를 생성하고 상기 보정위치로 전자빔을 주사하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 적어도 하나의 결함 촬상장치를 포함한다. 이때, 상기 결함 촬상장치는 상기 검사위치를 상기 변환위치로 변환하고 상기 공정결함의 변환위치를 상기 설비오차만큼 자동으로 보정하는 결함위치 제어기, 상기 보정위치로 전자빔을 주사하고 상기 전자빔에 대응하여 상기 기판으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 상기 보정위치에 대응하는 상기 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 검출기, 및 상기 이미지 신호를 수득하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기를 구비한다.

일실시예로서, 상기 검사장치는 상기 전자빔 보다 긴 파장을 갖는 광을 이용하여 상기 기판을 검사하는 광학 검사장치를 포함하고, 상기 결함 촬상장치는 전자주사 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 포함한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 상기 기판 검사 시스템을 이용하여 기판을 검사하는 방법이 개시된다. 다수의 위치 보정용 기준결함 및 공정결함이 정렬된 기판을 검사 좌표계를 갖는 검사장치로 검사하여 상기 기준결함 및 상기 공정결함의 상기 기판 상에서의 위치인 검사위치를 생성한다. 이어서, 촬상 좌표계를 갖는 결함 촬상장치로 상기 검사위치를 전송하고 스테이지와 상기 기판을 정렬하고, 상기 검사 좌표계를 상기 촬상 좌표계로 변환하여 상기 검사위치에 대응하는 변환위치를 생성한다. 기준결함을 자동으로 탐색하여 중심위치인 자동 탐색위치를 검출하고 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치와 상기 자동 탐색위치를 비교하여 설비오차를 검출하고, 상기 공정결함에 대한 상기 변환위치를 상기 설비오차 만큼 보정하여 상기 공정결함에 대한 보정위치를 생성한다. 상기 보정위치로 전자빔을 주사하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성한다.

일실시예로서, 상기 기준결함은 상기 기판에 대한 패터닝 공정을 수행하기 위한 마스크 패턴에 미리 형성되어 상기 기판에 형성되는 반도체 칩마다 동일한 위치에 배치된다.

일실시예로서, 상기 설비오차는 아래와 같이 검출될 수 있다. 일정한 크기를 갖는 탐색 창을 자동으로 이동시켜 상기 기준결함을 탐색하고, 상기 탐색 창의 중심과 상기 기준결함의 중심이 일치하도록 상기 탐색 창을 정렬하여, 상기 촬상 좌표계에서의 상기 기준결함의 위치인 자동 탐색위치를 생성한다. 이어서, 상기 자동 탐색위치와 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치의 편차를 수득한다.

일실시예로서, 상기 탐색 창은 상기 설비오차의 허용범위보다 큰 시야범위를 갖고, 상기 기준결함은 상기 탐색 창이 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치로 이동함으로써 탐색될 수 있다.

일실시예로서, 상기 기준결함은 상기 기판에 대한 공정이 진행되는 동안 미리 설정된 상기 기판 상의 기준결함 영역에 형성되고, 상기 기준결함을 탐색하는 것은 상기 탐색 창이 상기 기준결함 영역으로 이동한다.

일실시예로서, 상기 설비오차를 생성하는 것은 상기 기판의 서로 다른 영역에 형성된 다수의 상기 기준결함으로부터 수득된 다수의 상기 편차를 통계 처리하여 상기 기준결함들의 각 자동 탐색위치로부터의 편차를 최소화하는 단일한 보정 다항식을 수득하는 것을 포함한다.

일실시예로서, 상기 통계 처리는 설정된 신뢰도를 충족할 때까지 반복적으로 수행된다.

일실시예로서, 상기 변환위치를 생성하고, 상기 설비오차를 생성하고 상기 변환위치를 상기 설비오차만큼 보정하는 것은 상기 결함 촬상장치의 내부에서 자동으로 수행된다.

일실시예로서, 상기 기판은 상기 검사장치에서 상기 전자빔보다 파장이 긴 광으로 검사되어 상기 검사위치는 상기 기판 전체에 대해서 상기 기준결함 및 공정결함이 배치되는 분포를 나타내는 결함분포 맵(map)으로 생성된다.

일실시예로서, 상기 보정위치로 상기 전자빔을 주사하는 것은 상기 기판으로 주사되는 상기 전자빔의 주사 경로 및 상기 스테이지의 공간상의 위치 중의 적어도 하나를 제어함으로써 수행된다.

본 발명에 의한 결함 촬상 장치 및 이를 이용한 기판 검사방법에 의하면, 탐색에 적절한 사이즈를 갖고 기판의 정해진 영역에 미리 형성된 기준결함을 자동으로 탐색하여 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치를 검출하고, 상기 자동 탐색위치를 동일한 기준결함에 대한 촬상장치에서의 변환위치와 비교함으로써 자동으로 촬상장치의 설비오차를 검출할 수 있다. 이에 따라, 촬상장치의 설비오차 검출에 소요되는 시간과 비용을 현저하게 줄일 수 있고 설비오차를 정확하게 반영할 수 있다. 따라서, 단위공정이 완료된 기판의 결함 검사공정의 시간과 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 결함 촬상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 기판을 나타내는 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 기판의 일부를 칩(chip) 단위로 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 촬상장치의 스테이지에 정렬된 기판의 기준결함과 변환위치에 대응하는 가상의 기준결함을 나타내는 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 기준결함을 탐색하는 자동결함 배치유닛의 탐색창을 나타내는 도면이다.
도 4b는 탐색된 기준결함의 중심위치와 자동결함 배치유닛의 중심위치가 정렬된 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 촬상장치를 구비하는 기판 검사 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 5에 도시된 결함검사 시스템을 이용하여 기판을 검사하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 6에 도시된 설비오차 검출과정을 상세하게 나타내는 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 일실시예에 의한 결함 촬상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 결함 촬상 장치(1000)는 다수의 위치 보정용 기준결함(reference defect)과 공정결함이 정렬된 기판을 고정하는 스테이지(stage)를 구비하는 챔버(100), 설비오차만큼 상기 공정결함의 위치를 보정하는 결함위치 제어기(200), 결함위치 제어기(200)와 연결되는 동작 제어기(300), 공정결함으로 전자빔(E)을 주사하여 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 처리기(400) 및 상기 이미지 신호를 수득하여 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기(500)를 포함한다.

일실시예로서, 상기 챔버(100)는 진공이 유지되는 일정한 사이즈의 내부공간을 갖고 상기 기판(W)을 수용하기 위한 스테이지(110)를 바닥에 구비한다. 충분한 진공을 유지하여 단위공정이 완료된 기판(W)에 대한 오염을 최소화한다. 기판 오염을 방지하고 상기 챔버(100)의 진공상태로 기판을 유입하기 위해 로드락 챔버(102)를 더 배치한다. 기판(W)은 웨이퍼 카세트와 같은 기판 이송수단에 수용되어 공정챔버(미도시)로부터 접속포트(101)로 이송되고 로드락 챔버(102)를 통하여 상기 챔버(100)의 스테이지(110)로 로딩된다.

예를 들면, 상기 챔버(100)는 내부의 진공상태를 견딜 수 있도록 충분한 강성과 강도를 갖고, 상부에는 선택적으로 개폐 가능한 덮개(미도시)가 배치된다. 상기 덮개를 관통하여 후술하는 바와 같은 빔 주사기(beam scanner, 410)가 배치된다.

상기 스테이지(110)는 진공상태에서 상기 전자빔(E)의 편향을 최소화할 수 있도록 비자기성 재질로 구성되고 기계적인 구동에 의해 위치를 정밀하게 제어할 수 있다. 예를 들면, 서보 모터 또는 스테핑 모터(미도시)와 위치 피드백(feedback) 수단을 구비하여 결함에 대한 촬상공정이 진행되는 동안에도 인라인으로 스테이지(110)의 위치를 적절하게 제어할 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 스테이지(110)는 후술하는 동작 제어기(300)에 의해 제어되어 상기 전자빔(E)이 공정결함이 위치하는 보정위치로 주사될 수 있도록 스테이지(110)의 위치를 제어할 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 기판(W)은 반도체 소자를 제조하기 위한 단위공정이 완료되어 미세 패턴 구조물(미도시)이 형성된 웨이퍼와 같은 반도체 기판을 포함한다.

도 2a는 본 발명의 일실시예에 의한 기판을 나타내는 도면이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 기판의 일부를 칩(chip) 단위로 확대한 도면이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 기판(W)은 단위공정을 수행하는 동안 예상치 않게 발생하는 공정결함뿐만 아니라 결함 촬상장치의 설비오차 보정을 위한 기준결함도 구비한다.

예를 들면, 기판(W)에 패터닝 공정을 수행하는 경우, 패터닝을 위한모패턴인 레티클(reticle)에 의도적으로 기준결함을 형성하기 위한 모기준 패턴을 형성한다. 이에 따라, 패터닝 공정의 결과 상기 기판(W) 상에는 패터닝 공정의 결함인 공정결함(PD)뿐만 아니라 상기 기준결함(RD)도 동시에 형성된다.

특히, 반도체 제조를 위한 포토공정은 상기 레티클을 마스크 패턴으로 이용하여 기판(W) 전면에 걸쳐 수행되므로, 상기 기준결함(RD)은 기판(W) 상에 형성된 각 칩(C)마다 형성될 수 있다. 한편, 상기 공정결함(PD)은 칩(C)마다 공정 수행 당시의 개별적인 조건에 따라 선택적으로 발생할 수 있으므로 상기 칩(C)에는 고의적으로 형성한 기준결함(PD)과 임의적으로 발생하는 공정결함(PD)이 혼재되어 분포한다.

이때, 기준결함(RD)을 형성하기 위한 기준 모패턴은 레티클 상의 일정한 위치에 형성되므로, 상기 기준 모패턴이 전사된 기준결함(RD)도 기판(W) 상의 일정한 영역에 형성된다. 즉, 상기 기준결함(RD)은 기판(W) 상에서 상대적인 위치가 특정된 기준결함 영역에 형성되어 상기 공정결함(PD)과 달리 결함의 위치가 미리 특정된다. 예를 들면, 픽셀 비닝(PIXEL BINNING)과 같이 광학적 방법으로 상기 기판(W)을 검사하는 경우의 추출단위인 빈(BIN)영역을 상기 기준결함 영역으로 이용할 수 있다.

또한, 상기 기준결함(RD)은 기판(W)을 검사하는 상기 결함 촬상장치(1000)의 최소 시야범위(field of view,FOV)에 검출될 수 있을 정도로 충분한 사이즈를 갖도록 형성된다. 즉, 포토공정의 광학적 특성을 고려하여 충분한 사이즈를 갖는 기준결함(RD)이 기판(W) 상에 형성될 수 있도록 레티클에 형성되는 상기 기준 모패턴의 사이즈를 미리 조정한다. 따라서, 상기 기준결함(RD)은 촬상장치(1000) 대물렌즈의 기본 해상도에서도 충분히 탐색할 수 있을 정도의 크기를 갖도록 형성된다.

본 실시예의 경우, 상기 기준결함은 약 100nm 내지 약 900nm의 사이즈를 갖고 상기 대물렌즈의 탐색 창(search window)은 약 3x3㎛ 내지 약 5x5㎛의 사이즈를 갖는 시야범위(field of view, FOV)를 갖는다.

반도체 소자의 집적도 증가에 따라 상기 공정결함(PD)은 수 나노 내지 수십 나노의 사이즈를 갖는 반면, 상기 기준결함(RD)은 대물렌즈를 통한 탐색의 용이성을 높이기 위해 의도적으로 수백 나노의 크기를 갖도록 제공된다. 따라서, 식별이 용이한 사이즈를 갖는 기준결함(RD)이 기판(W) 상에서 일정한 위치에 배치되므로, 상기 기준결함(RD)을 용이하게 탐색할 수 있고 이는 기준결함(RD)에 대한 자동 탐색을 가능하게 한다.

상기 기판(W)은 별도의 검사장치(미도시)를 통하여 결함들의 위치인 검사위치가 특정되고, 상기 검사위치는 결함(D)에 대한 영상 이미지를 수득하기 위한 결함 촬상장치(1000)에 전송되어 전자선을 주사할 위치를 특정하기 위한 좌표로 제공된다.

본 실시예의 경우, 상기 검사장치는 기판(W)의 전면에서 모든 결함(D)들의 위치를 특정하여 결함분포 맵(defect distribution map)을 생성하고 상기 결함분포 맵은 결함 촬상장치(1000)로 전송되어 상기 결함(D)들에 대한 위치정보를 제공한다.

이때, 상기 검사장치는 저해상도를 갖고 고속으로 전(whole) 기판(W)을 검사하여 상기 결함분포 맵을 생성하지만, 상기 촬상장치(1000)는 위치가 특정된 기판(W)의 로컬영역만 고해상도를 갖고 저속으로 촬상하여 공정결함(PD)에 대한 영상 이미지를 수득한다. 이에 따라, 상기 기판(W) 상의 위치는 상기 검사장치와 촬상장치(1000)에서 서로 다른 좌표계를 이용하여 표현된다. 따라서, 검사위치에 표시된 공정결함(PD)을 상기 결함 촬상장치(1000)에서 인식하기 위해서는 검사장치의 검사 좌표계와 촬상장치(1000)의 촬상 좌표계 사이의 적절한 좌표변환이 요구된다.

또한, 검사장치 및 촬상장치(1000)는 개별적인 구동 메카니즘에 의해 구동되므로 각각 고유한 설비오차를 포함한다. 이에 따라, 상기 좌표변환이 수행된다 할지라도 상기 설비오차에 의해 검사위치에 표시된 공정결함(PD)이 촬상장치(1000)에 의해 인식되지 않을 수 있다.

상기 결함위치 제어기(200)는 상기 검사 좌표계와 촬상 좌표계 사이의 좌표변환을 수행하여 결함(D)들의 검사위치에 대한 변환위치를 생성하고 상기 변환위치를 설비오차만큼 보정하여 촬상장치(1000)에서의 상기 결함(D)의 위치를 생성한다. 이때, 상기 기준결함(RD)의 중심위치를 자동으로 탐색하여 생성된 자동 탐색위치와 상기 기준결함(RD)에 대한 변환위치를 비교하여 그 편차를 상기 설비오차로 검출한다. 모든 공정결함(D)의 변환위치는 일괄적으로 상기 설비오차만큼 보정되어 보정위치로 수정된다. 이에 따라, 상기 촬상장치(1000)에서 전자빔(E)은 보정위치로 주사되어 검사위치에 대응하는 공정결함(PD)에 대한 영상 이미지를 수득할 수 있다.

일실시예로서, 상기 결함위치 제어기(200)는 상기 결함분포 맵을 수용하고 좌표변환 알고리즘에 의해 검사 좌표계를 촬상 좌표계로 변환하는 검사위치 수용유닛(210), 기준결함 영역으로 탐색 창(search window)을 이동시켜 기준결함(RD)을 자동으로 탐색하고 탐색 창(search window)의 중심에 기준결함(RD)의 중심을 정렬시켜 자동 탐색 위치를 검출하는 자동 결함 배치유닛(automatic defect locating unit, 220), 자동 탐색위치를 기준결함에 대한 변환위치와 비교하여 설비오차(offset)를 수득하는 설비오차 연산기(offset operator, 230) 및 공정결함(PD)에 대한 변환위치를 설비오차만큼 보정하여 공정결함(PD)에 대한 보정위치를 생성하는 결함위치 보정유닛(240)을 구비한다.

상기 검사위치 수용유닛(210)은 검사장치에서 생성된 결함분포 맵을 이진파일의 형태로 수용한다. 상기 결함분포 맵은 결함(D)에 대한 검사위치와 상기 검사위치를 표시하는 검사 좌표계의 특성을 구비한다.

예를 들면, 상기 검사위치 수용유닛(210)은 결함 촬상장치(1000)의 중앙 제어 콘솔(central control console, 600)과 연결되어 조작부(700)를 통하여 입력되는 상기 결함분포 맵을 수용한다. 예를 들면, 상기 조작부(700)에 구비된 이동식 저장장치를 통하여 이진파일의 형태로 결함분포 맵을 전송받을수 있다. 이와 달리, 상기 결함분포 맵은 인접하게 배치되는 검사장치로부터 유무선 통신수단을 통하여 자동으로 상기 검사위치 수용유닛(210)으로 전송될 수도 있다.

상기 기판(W)이 스테이지(110) 상에 정렬되면, 기판(W) 상의 기준점(도 2a의 O)을 원점으로 한 촬상 좌표계가 설정되고 검사위치 수용유닛(210)은 내부에 구비된 좌표변환 알고리즘을 이용하여 상기 검사 좌표계의 좌표로 표시된 검사위치들을 촬상 좌표계의 좌표로 변환하고 상기 결함(D)에 대한 변환위치를 생성한다. 이때, 기준결함(RD)에 관한 변환위치는 제1 저장부(211)에 저장되고 공정결함(PD)에 관한 변환위치는 제2 저장부(212)에 저장되어 서로 분리될 수 있다.

상기 검사좌표계와 촬상 좌표계 사이의 좌표변환은 검사장치와 촬상장치(1000)의 구성적 차이에 의한 상기 기준점(O)의 정렬 편차 및 검사용 광과 촬상용 전자빔(E)에 의한 해상도 차이를 고려하여 자동으로 수행된다.

본 실시예에서는 상기 기준점(O)으로서 기판(W) 플랫존의 일단부를 개시하고 있지만, 상기 기판의 정렬수단과 인식수단의 차이에 따라 기판상의 다양한 지점을 좌표축의 기준점으로 이용할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(W)상의 위치는 다양한 좌표계에 의해 표시될 수 있음은 자명하다.

좌표변환 알고리즘에 검사위치가 변환위치로 정확하게 변환된 경우에도 상기 검사장치 및 촬상장치(1000)의 다양한 설비오차에 상기 변환위치와 상기 촬상장치(1000) 내에서의 결함(D)위치는 일치하지 않게 된다. 이에 따라, 상기 결함(D)의 변환위치에 설비오차를 반영하기 위한 좌표 보정이 요구된다.

상기 결함(D)에 대한 검사위치는 검사용 광학장비를 구동하여 정해진 검사공정에 따라 수득되고, 상기 결함(D)에 대한 영상 이미지는 상기 결함(D)으로 전자빔(E)이 주사되도록 빔 주사기(410) 및/또는 스테이지(110)에 대한 구동과정을 거쳐서 수득된다. 이에 따라, 상기 검사위치 또는 변환위치에는 구동오차에 의한 편차가 발생하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 기판(W)과 검사장치 및 촬상장치(1000)에서 정렬되는 과정에서 정렬오차가 발생할 수도 있다. 이에 따라, 동일한 기준점(O)을 좌표계의 원점으로 설정한다 할지라도 원점의 편차에 의해 장비오차가 발생할 수 있다.

상기 구동오차와 장비오차를 포함하여 검사장치 및 촬상장치(1000)의 구성 설비 및 상기 구성설비의 구동에 기초하여 발생하는 오차인 설비오차는 상기 촬상장치(1000)에서의 결함 위치에 누적되어 반영된다. 이에 따라, 촬상 장치(1000)의 내부에서 결함(D)의 위치를 직접 측정한 위치와 당해 결함에 대한 상기 변환위치의 편차를 비교함으로써 설비오차를 검출할 수 있다.

본 실시예의 경우, 검출에 적당한 사이즈를 갖고 상기 기판(W)의 기준결함 영역에 배치된 기준결함(RD)을 자동으로 탐색하여 중심위치를 검출하고 상기 기준결함에 대한 변환위치와 비교함으로써 설비오차를 검출한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 촬상장치의 스테이지에 정렬된 기판의 기준결함과 변환위치에 대응하는 가상의 기준결함을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 검사위치에 대한 좌표변환을 통해 인식된 변환 기준결함(transferred reference defect, TRD)은 상기 스테이지(110) 상에서 점 P(X,Y)에 중심좌표를 갖지만, 상기 스테이지(110)를 탐색하여 실제 검출한 기준결함(RD)은 점 Q(X+ΔX, Y+ΔY)에 중심좌표를 갖는다. 따라서, 점 P와 Q의 편차(ΔX, ΔY)가 상기 검사장치 및 촬상장치(1000)로 인한 설비오차에 대응한다.

종래의 촬상장치에서는 상기 설비오차를 검출하기 위해 작업자의 수작업에 의해 상기 기준결함을 탐색하고 탐색된 기준결함의 중심위치를 직접 측정하여 설비오차를 검출하지만, 본 발명의 일실시예에서는 상기 자동 결함 배치 유닛(220)을 통하여 기준결함(RD)을 자동으로 탐색하고 탐색된 기준결함의 중심위치를 자동으로 검출하여 상기 기준결함의 변환위치와의 편차를 수득함으로써 자동으로 상기 설비오차를 생성한다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따라 기준결함을 탐색하는 자동결함 배치유닛의 탐색창을 나타내는 도면이고, 도 4b는 탐색된 기준결함의 중심위치와 자동결함 배치유닛의 중심위치가 정렬된 상태를 나타내는 도면이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(W)과 스테이지(110)의 정렬이 완료되면, 중앙 제어 콘솔(600)은 상기 자동결함 배치유닛(220)의 대물렌즈를 구동하여 대물렌즈의 탐색 창(search window, SW)을 상기 기준결함(RD)으로 이동시킨다.

탐색 창(SW)은 중앙제어 콘솔(600)에 의해 허용된 범위 내에서 적절한 시야범위로 설정되어 검사장치와 촬상장치(1000)의 조합에 따른 설비특성을 고려하여 기준결함을 용이하게 탐색한다. 본 실시예의 경우, 상기 기준결함은 약 100nm 내지 약 900nm의 사이즈를 갖도록 기판의 기준결함 영역에 상기 기판에 대한 공정수행 중에 형성되고, 상기 탐색 창(SW)은 약 3㎛x3㎛ 내지 약 5㎛x5㎛의 사이즈를 갖는 시야범위(field of view, FOV)를 갖는다. 상기 시야범위는 기준결함(RD)의 크기에 따라 적절하게 조절될 수 있음은 자명하다.

기준결함(RD)이 탐색되면 도 4b에 도시된 바와 같이 기준결함의 전체 사이즈가 시야범위에 포함되도록 탐색 창(SW)을 이동시켜 전체 사이즈를 측정하고 기준결함의 중심위치(Q)와 탐색 창(SW)의 중심위치(SC)가 일치하도록 정렬한다.

정렬이 완료되면, 상기 탐색 창(SW)의 중심에 위치하는 기준결함의 중심위치에 관한 좌표를 자동탐색 위치로 생성한다. 따라서, 상기 자동탐색 위치는 촬상 좌표계에서 상기 기준결함(RD)을 탐색 창(SW)으로 직접 탐색하여 검출한 촬상 좌표계에서의 중심위치로서 도 3a에 도시된 점 Q의 좌표값으로 설정된다.

이에 따라, 기판(W) 상의 특정한 위치(기준결함 영역)에 형성된 기준결함의 좌표를 자동으로 용이하게 수득함으로써 작업자의 수작업에 의해 임의적으로 분포된 기준결함의 좌표를 수득하는 종래의 촬상장치의 설비오차 검출과정과 비교하여 결함 촬상에 소요되는 시간과 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

직접 탐색된 기준좌표(RD)의 중심위치인 상기 자동 탐색위치는 설비오차 연산기(230)로 전송되어 상기 기준결함(RD)에 대한 변환위치와 비교된다.

상기 설비오차 연산기(230)는 자동결함 배치유닛(220)에 의해 직접 탐색된 기준결함(RD)의 변환위치를 기준위치 수용유닛(210)의 제1 저장부(211)로부터 호출하고 상기 자동 탐색위치와 비교한다.

좌표변환에 의해 생성된 기준결함의 변환위치는 상기 설비오차는 고려하지 않고 상기 검사위치를 수학적 알고리즘에 의해 일률적으로 변환한 것이므로, 촬상 좌표계를 이용하여 실제 검출한 자동 탐색위치와 변환위치 사이의 차이는 상기 설비오차에 기인한다. 따라서, 동일한 기준결함에 대하여 상기 자동 탐색 위치와 변환위치를 서로 비교하여 편차를 검출함으로써 촬상장치(1000)에서의 설비오차를 수득한다.

본 실시예의 경우, 상기 검사 좌표계 및 촬상 좌표계는 직각 좌표계로 구성되어 검사위치와 변환위치 및 자동 탐색위치도 모두 직각좌표로 표시된다. 따라서, 상기 설비오차는 변환위치와 자동 탐색위치의 x성분 및 y성분의 편차로 검출된다.

예를 들면, 도 3에 도시된 기준결함(RD)에 대하여 수득된 설비오차는 ΔX 및 ΔY를 각각 x성분 및 y성분으로 갖는 결함위치 오차벡터(position error vector, V)로 표시될 수 있다.

상기 설비오차는 검사장치와 촬상장치(1000)의 구성이나 구동특성을 반영하는 장치특성을 반영하므로, 일단 설비오차를 수득하게 되면 장치특성이 변동되지 않으면 상기 기판 상의 모든 결함(D)에 대해 적용될 수 있다. 뿐만 아니라, 동일한 검사장치와 촬상장치를 이용하여 결함에 대한 영상 이미지를 수득하는 경우에도 장치특성은 동일하므로 다른 기판에 형성된 결함에 대한 영상 이미지를 수득하는 경우에도 동일한 설비오차를 적용할 수 있다.

따라서, 후술하는 바와 같이 상기 설비오차를 모든 공정결함(PD)의 변환위치에 동일하게 적용하여 공정결함(PD)에 대한 보정위치를 일률적으로 생성할 수 있다.

상기 설비오차의 정확도를 높이기 위하여 기판(W)의 서로 다른 영역에서 탐색된 다수의 기준결함에 대하여 개별적으로 편차를 검출하고 다수의 편차들을 통계적으로 처리하여 상기 촬상장치(1000)에 대한 단일한 설비오차를 수득할 수 있다.

예를 들면, 상기 기판(W)의 전후좌우 영역 및 중앙부에 위치하는 칩으로부터 각각 다수의 기준결함들을 탐색하고 각 기준결함들에 대한 자동탐색 위치와 변환위치를 서로 비교하여 다수의 편차를 검출한다. 본 실시예의 경우, 상기 편차들의 x 성분 및 y 성분들에 대해 개별적으로 적용되는 선형회귀선(linear regression line)을 최소자승법으로 수득하여 설비오차의 x성분 및 y성분에 대한 단일한 보정 다항식으로 생성할 수 있다.

설비오차 연산기(230)에서 생성된 설비오차는 결함위치 보정유닛(240)으로 전송되어 공정결함(PD)의 정확한 위치를 수득하는데 이용된다.

예를 들면, 상기 결함위치 보정유닛(240)은 검사위치 수용유닛(210)의 제2 저장부(212)로부터 전송된 공정결함(PD)에 대한 상기 변환위치를 저장하는 변환위치 저장부(241), 상기 설비오차 연산기(230)로부터 전송된 상기 설비오차를 저장하는 설비오차 저장부(242) 및 공정결함(PD)에 대한 변환위치를 상기 설비오차만큼 보정하여 공정결함에 대한 보정위치를 생성하는 좌표 보정기(243)를 구비한다.

상기 변환위치 저장부(241)는 상기 검사위치 수용유닛(210)의 제2 저장부(212)와 연결되어 상기 공정결함(PD)에 대한 변환위치들이 저장되고 상기 설비오차 저장부(242)는 상기 설비오차 연산기(230)와 연결되어 상기 기준결함(RD)을 이용하여 수득된 촬상장치(1000)의 설비오차가 저장된다. 공정결함 변환위치 데이터 및 설비오차 데이터의 전송은 상기 중앙 제어 콘솔(600)에 의해 제어된다.

상기 좌표 보정기(243)는 상기 공정결함(PD)에 대한 각 변환위치를 설비오차만큼 수정함으로써 공정결함 각각에 대한 보정위치를 생성한다. 예를 들면, 상기 공정결함에 대한 각 변환위치들을 선형 맵핑(linear mapping)에 의해 대응하는 보정위치로 선형이동할 수 있다.

이에 따라, 기판(W)의 일정한 위치에 고의적으로 생성된 기준결함(RD)을 이용하여 설비오차를 자동으로 수득하고, 각 공정결함에 대한 변환위치를 상기 설비오차만큼 자동으로 보정함으로써 검사장치에 의해 특정된 공정결함을 촬상장치에서 정확하게 특정하여 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 검사장치에서 검사위치에 의해 특정된 공정결함(PD)은 상기 촬상장치(1000)에서는 보정위치에 정확하게 특정될 수 있다.

상기 전자빔(E)의 주사 경로 및 상기 스테이지(110) 위치 중의 적어도 하나를 제어하는 동작 제어기(300)가 상기 결함위치 제어기(200)와 연결되도록 제공된다.

예를 들면, 상기 동작 제어기(300)는 상기 빔 주사기(410)를 제어하여 전자빔(E)을 생성하고 주사경로를 제어하는 빔 주사기 제어기(310) 및 상기 스테이지(110)의 위치를 제어하여 상기 전자빔(E)이 주사되는 기판의 주사영역을 설정하는 스테이지 제어기(320)를 포함한다.

상기 동작 제어기(300)는 빔 주사기(410) 및/또는 스테이지(110)를 제어하여 상기 기준결함(RD) 및 공정결함(PD)과 상기 이미지 신호 처리기(400)를 정렬한다.

상기 기준결함(RD)을 탐색하는 경우, 상기 빔 주사기 제어기(310)는 빔 주사기(410)와 연동된 대물렌즈(미도시)를 상기 기판(W)의 기준결함 영역으로 이동시킨다. 이어서, 상기 대물렌즈 탐색 창(SW)의 중심위치가 상기 기준결함(RD)의 중심위치와 일치하도록 정렬한다. 이때, 상기 결함분포 맵에 구비된 기준결함 정보를 참조하여 상기 대물렌즈 탐색 창(SW)의 크기를 적절하게 조절할 수 있다. 이와 달리, 상기 대물렌즈를 특정한 위치에 고정하고 상기 기판(W)이 고정된 스테이지(110)의 위치를 조정하여 상기 대물렌즈와 상기 기준결함(RD)이 정렬시킬 수도 있다.

마찬가지로, 상기 공정결함(PD)에 대한 보정위치가 전송되면, 상기 빔 주사기 (410) 및/또는 상기 스테이지(110)를 제어하여 상기 빔 주사기(410)를 기판의 보정위치에 정렬시킨다.

상기 이미지 신호 처리기(400)는 정렬이 완료된 기판의 보정위치로 전자빔(E)을 주사하고 상기 전자빔에 대응하여 생성되는 대전입자를 검출하여 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출한다.

예를 들면, 상기 이미지 신호 처리기(400)는 전자빔(E)을 생성하여 상기 기판(W)으로 주사하는 빔 주사기(410) 및 상기 전자빔(E)에 대응하여 상기 기판(W)으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 상기 보정위치에 대응하는 공정결함(PD)에 대한 이미지 신호를 검출하는 검출기(420)를 포함한다.

상기 빔 주사기(410)는 상기 챔버(100)의 상부에 챔버 덮개(미도시)를 관통하도록 배치되고 전자빔(E)을 생성하는 전자총(미도시)과 전자빔의 경로를 제어하는 렌즈(미도시) 및 편향코일(미도시)을 구비한다. 이에 따라, 상기 전자빔(E)은 일정한 세기와 방향으로 하부에 배치된 기판(W)으로 주사된다.

이때, 상기 스테이지(110)를 고정하고 빔 주사기(410)를 상기 기판(W)의 보정위치와 정렬하도록 이동시킨 후 전자빔(E)을 주사함으로써 상기 공정결함(PD)의 상부로 정확하게 전자빔을 주사할 수 있다. 이와 달리, 상기 빔 주사기(410)를 고정하고 3차원 공간에서 이동할 수 있고 상기 기판(W)이 고정된 스테이지(110)를 이동시켜 전자빔의 주사방향과 주사각도를 조절할 수도 있음은 자명하다.

상기 전자빔(E)에 대응하여 공정결함(PD)으로부터 이차전자(secondary ions)와 같은 대전입자가 방출되고 상기 검출기(420)는 상기 대전입자를 검출하여 상기 공정결함(PD)에 대한 이미지 신호를 생성한다.

상기 이미지 신호는 증폭기(미도)에 의해 증폭되어 촬상기(500)로 전송된다. 상기 촬상기(500)는 상기 검출기(420)로부터 전송되는 이미지 신호에 따라 상기 결함(D)에 대한 영상 데이터를 생성하는 촬상부(미도시) 및 상기 영상 데이터를 분류하여 기준결함 영상 데이터와 공정결함 영상 데이터로 분류하고 저장하는 촬상 데이터 저장부(미도시)를 구비한다.

상기 촬상 데이터 저장부에 저장된 영상 데이터는 상기 중앙 제어 콘솔(600)에 의해 제어되어 조작부(700)를 통하여 표시될 수 있다. 예를 들면, 컴퓨터 시스템의 모니터를 통하여 결함에 관한 영상 데이터를 시각적으로 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의한 결함 촬상장치에 의하면, 탐색에 적절한 사이즈를 갖고 기판의 정해진 영역에 미리 형성된 기준결함을 자동으로 탐색하여 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치를 검출하고, 상기 자동 탐색위치를 동일한 기준결함에 대한 촬상장치에서의 변환위치와 비교함으로써 자동으로 촬상장치의 설비오차를 검출할 수 있다. 이에 따라, 촬상장치의 설비오차 검출에 소요되는 시간과 비용을 현저하게 줄일 수 있고 설비오차를 정확하게 반영할 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 촬상장치를 구비하는 기판 검사 시스템을 나타내는 구성도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 기판 검사 시스템(2000)은 단위공정이 완료된 검사대상 기판이 검사공정을 위해 대기하는 포트(1100), 상기 포트(1100)의 일측에 배치되고 상기 기판을 로딩하여 상기 단위공정의 불량위치를 검출하는 적어도 하나의 검사장치(1200), 상기 검사장치(1200)와 인접하게 배치되어 검사장치(1200)에 의해 검출된 공정불량에 대한 영상 이미지를 생성하는 적어도 하나의 촬상장치(1300) 및 상기 포트(1100), 검사장치(1200) 및 촬상 장치(1300)와 연결되고 상기 기판(W)을 개별적으로 이송하는 이송장치(1400)를 포함한다.

상기 기판은 단위공정이 진행되는 동안 다양한 결함(D)들이 형성된다. 상기 결함은 기판결함 영역에 의도적으로 형성되는 다수의 기준결함과 임의의 위치에 예상치 않게 임의적으로 발생하는 다수의 공정결함을 포함한다. 단위공정이 완료된 기판은 웨이퍼 카세트와 같은 기판 이송수단에 의해 상기 포트(1100)로 이송되어 기판 검사공정을 준비한다. 상기 검사대상 기판은 개별적으로 제공되거나 일정한 매수의 기판이 한꺼번에 제공될 수도 있다.

기판(W) 상에 형성된 결함의 종류와 원인을 파악하기 위해서는 결함에 대한 영상 이미지를 관찰해야 한다. 결함에 대한 영상 이미지는 파장이 짧은 전자선을 이용하여 결함의 원인을 분석할 수 있을 정도로 높은 해상도를 가질 것이 요구된다. 그러나, 파장이 짧은 전자선을 이용하여 기판(W)의 전면(whole surface)을 검사하는 것은 검사시간을 증가시키게 되므로, 전자선보다 파장이 짧은 광을 이용하여 고속으로 결함의 위치만 먼저 특정하고 결함이 존재하는 위치의 기판만 국부적으로 촬상하여 결함을 파악하는 검사공정 시간을 단축할 수 있다.

이에 따라, 검사대상 기판은 이송장치(1400)에 의해 포트(1100)로부터 개별적으로 추출되어 상기 검사장치(1200)로 먼저 로딩된다. 검사장치에서는 상기 기판(W)에 대해 빠른 속도로 광학검사를 수행하여 검사 좌표계를 이용하여 기준결함 및 공정결함의 위치를 검사하여 검사위치를 수득한다. 기판의 전면에 대하여 상기 결함(D)들의 검사위치를 수득하여 검사대상 기판에 대한 결함분포 맵을 생성한다. 결함분포 맵은 이동식 저장장치 또는 통신수단에 의해 촬상장치(1300)로 전송된다.

이때, 상기 촬상장치(1300)는 촬상 좌표계를 이용하여 상기 검사위치를 변환한 변환위치를 생성하고 자동으로 탐색된 상기 기준결함의 중심인 자동 탐색위치와 상기 기준결함의 변환위치 사이의 편차인 설치오차만큼 보정된 보정위치를 생성하고 상기 보정위치로 전자빔을 주사하여 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성한다. 상기 촬상장치(1300)는 해상도는 높지만 검사 속도가 낮은 전자선을 이용하여 결함이 위치하는 로컬영역에 대한 영상 이미지를 수득한다.

예를 들면, 상기 촬상장치(1300)는 상기 검사위치를 상기 변환위치로 변환하고 상기 공정결함의 변환위치를 상기 설비오차만큼 자동으로 보정하는 결함위치 제어기, 상기 보정위치로 전자빔을 주사하고 상기 전자빔에 대응하여 상기 기판으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 상기 보정위치에 대응하는 상기 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 검출기 및 상기 이미지 신호를 수득하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기를 구비할 수 있다.

상기 촬상장치(1300)는 도 1에 도시된 결함 촬상장치(1000)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 이에 따라, 상기 촬상장치(1300)에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 상기 검사장치(1200)는 상기 전자빔 보다 긴 파장을 갖는 광을 이용하여 상기 기판(W)을 검사하는 광학 검사장치를 포함하고, 상기 촬상장치(1300)는 전자주사 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 포함한다.

상술한 바와 같은 결함검사 시스템에 의하면, 미리 정해진 기판 영역에 의도적으로 형성된 기준결함의 중심위치를 자동으로 탐색하고 상기 기준결함에 대한 변환위치를 비교함으로써 자동으로 촬상장치의 설비오차를 검출한다. 이에 따라, 촬상장치에서 공정결함의 정확한 위치를 신속하고 간단하게 검출함으로써 기판의 결함검사 효율을 높일 수 있다.

특히, 본 실시예에서는 결함검사의 효율을 높이기 위해 3개의 검사기(1210,1220,1230)와 2개의 촬상기(1310,1320)를 동시게 구동하여 다수 기판에 대한 결함검사를 동시에 수행할 수 있다.

각 검사기와 촬상기는 장비특성에 따라 개별적으로 고유한 장비오차를 구비할 수 있다. 따라서, 결함분포 맵이 생성된 검사기와 상기 결함분포 맵이 전송되는 촬상기의 순서쌍에 대응하는 만큼 다양한 설비오차가 발생한다.

이에 따라, 검사기와 촬상기의 조합이 증가할수록 상기 보정위치를 수득하기 위한 설비오차 검출에 소요되는 시간은 기하급수적으로 증가하게 된다. 미세공정이 증가함으로써 검사를 요구하는 단위공정의 수도 증가하고 이에 따라 검사기와 촬상기의 수를 증가하여 동시에 많은 수의 기판을 검사하도록 검사 시스템은 개선되고 있지만, 종래와 같이 작업자의 수작업에 의해 설비오차를 검출하는 경우 설비오차 검출 소요시간의 증가로 인해 반도체 제조공정의 전체 효율이 치명적으로 저하된다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 의하면, 특정영역에 의도적으로 미리 형성된 기준결함을 자동으로 각 촬상기의 내부에서 탐색하여 설비오차를 자동으로 수득하므로, 검사기와 촬상기의 조합과 무관하게 설비오차 검출시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 따라서, 기판 검사효율을 현저하게 향상할 수 있다.

이하, 도 5에 도시된 결함검사 시스템을 이용하여 기판을 검사하는 방법을 상세하게 설명한다.

도 6은 도 5에 도시된 결함검사 시스템을 이용하여 기판을 검사하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하면, 다수의 위치 보정용 기준결함(RD) 및 공정결함(PD)이 정렬된 기판(W)을 검사 좌표계를 갖는 검사장치(1200)로 검사하여 상기 기준결함(RD) 및 상기 공정결함(PD)의 상기 기판(W) 상에서의 위치인 검사위치를 생성한다.

단위공정이 완료된 기판(W)을 검사장치로 로딩하여 광학 검사공정을 수행하고 상기 기판의 전면(whole)에 대하여 기준결함과 공정결함의 위치를 특정한다. 예를 들면, 상기 기판(W)의 전 영역에 대해 결함의 위치를 표시한 결함분포 맵을 생성한다.

상기 기준결함은 기판의 기준결함과 영역과 같은 미리 지정된 영역에 탐색에 적절한 사이즈를 갖도록 상기 단위공정 동안 의도적으로 생성되며, 상기 공정결함은 단위공정이 진행되는 동안 예상치 않게 임의적으로 생성된다. 따라서, 상기 기판(W) 상에는 상기 기준결함 영역에 일정한 사이즈를 갖도록 형성된 다수의 기준결함 및 임의적으로 생성된 다수의 공정결함이 정련된다. 예를 들면, 상기 기준결함(RD)은 상기 기판(W)에 대한 패터닝 공정을 수행하기 위한 마스크 패턴에 미리 형성되어 상기 기판(W)에 형성되는 반도체 칩마다 동일한 위치에 배치될 수 있다.

상기 검사장치(1200)에서는 검사용 광학수단의 해상도와 기판의 특정 기준점을 기준으로 검사 좌표계를 설정하고 검사 좌표계를 기준으로 상기 검사위치의 좌표를 특정한다.

검사위치가 생성되면, 상기 기판을 촬상 좌표계를 갖는 촬상장치(1300)의 스테이지로 로딩하고 기판(W)과 스테이지(110)를 정렬한다(단계 S200). 이때, 상기 결함분포 맵은 이동식 저장장치 또는 통신수단에 의해 상기 검사장치(1200)로부터 검사위치 수용유닛(210)으로 전송된다.

예를 들면, 상기 기판(W)의 플랫 존과 스테이지의 기준라인을 정렬하고 기판의 특정 기준점을 원점으로 하는 촬상 좌표계를 설정한다. 검사용 광과 촬상용 전자빔의 파장이 상이하고 검사장치(1200)와 촬상장치(1300)의 해상도가 상이하므로 촬상 좌표계와 검사 좌표계는 서로 상이하게 설정된다.

이어서, 상기 검사 좌표계와 촬상 좌표계 사이의 좌표변환을 수행하여 상기 결함분포 맵에 구비된 검사위치에 대응하는 변환위치를 생성한다(단계 S300).

상기 좌표변환은 검사위치 수용유닛(210)에 구비된 좌표변환 알고리즘에 의해 자동으로 수행되고 결함분포 맵에 포함된 결함들의 검사위치는 촬상 좌표계에 의해 특정되는 변환위치로 변환된다.

상기 기준결함(RD)에 대한 변환위치는 제1 저장부(211)에 저장되고 공정결함(PD)에 대한 변환위치는 제2 저장부(212)에 서로 분리되어 저장된다.

이에 따라, 상기 기판(W) 상에 분포하는 모든 결함(D)들에 대한 촬상 좌표계에서의 위치인 변환위치가 수득된다. 그러나, 상기 변환위치는 수학적 알고리즘에 의해 상기 변환위치를 좌표변환한 것이므로 상기 검사장치와 촬상장치의 장비오차 및 촬상장치의 구동오차를 포함하는 설비오차는 반영되어 있지 않다. 이에 따라, 상기 결함(D)들의 촬상장치(1300) 내에서의 위치는 변환위치로부터 상기 설비오차만큼 이격되어 배치된다.

이어서, 상기 기준결함(RD)을 자동으로 탐색하여 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치와 상기 기준결함(RD)에 대한 상기 변환위치를 비교하여 설비오차를 자동으로 검출한다(단계 S400).

촬상장치의 탐색 창(SW)을 이용하여 상기 기준결함(RD)을 자동으로 탐색하여 실제 중심위치인 자동 탐색위치를 검출하고 좌표변환에 의해 수득된 변환위치와 비교하면 설비오차량을 검출할 수 있다.

특히, 상기 기준결함(RD)은 기준결함 영역과 같이 기판(W)의 특정위치에 형성되고 탐색에 적절한 사이즈를 갖도록 단위공정 단계에서 형성되므로, 상기 탐색 창의 시야범위(field of view)를 적절하게 조정함으로써 용이하게 탐색할 수 있다. 또한, 기준결함(RD)은 단위공정 단계에서 의도적으로 형성한 것이므로 특정위치로 탐색 창(SW)을 이동시킴으로써 기준결함을 자동으로 탐색할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 6에 도시된 설비오차 검출과정을 상세하게 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 상기 검사 좌표계와 촬상 좌표계 사이의 좌표변환이 완료되어 검사위치에 대한 상기 변환위치 생성이 완료되면, 탐색 창(SW)을 이동시켜 기준결함을 자동으로 탐색한다(단계 S410).

상기 탐색 창(SW)은 스테이지(110)에 고정된 기판(W)의 표면을 설정된 탐색 사이즈로 탐색하여 결함을 발견할 수 있다. 예를 들면, 기준결함(RD)의 사이즈를 고려하여 촬상장치의 내부에 구비된 대물렌즈의 배율을 조정하여 상기 탐색창(SW)의 사이즈를 조절한다. 본 실시예의 경우, 상기 기준결함(RD)은 수백 나노미터(nanometer) 사이즈를 갖도록 형성되고, 상기 탐색창(SW)은 상기 자동 결함 배치유닛(220)에 의해 약 3㎛ x 3㎛ 내지 5㎛ x 5㎛의 장방형 사이즈를 갖도록 설정된다.

상기 자동 결함 배치유닛(220)은 상기 탐색 창(SW)을 구비하는 대물렌즈를 구동하여 기판(W) 상의 기준결함 영역에 배치된 기준결함(RD)을 탐색한다. 즉, 기판(W)의 기준결함 영역은 단위공정 당시에 이미 특정된 기판의 특정위치로서 검사장치(1200)와 촬상장치(1300)에서 모두 공유되는 위치정보이므로, 상기 자동 결함 배치유닛(220)은 기판(W)의 기준결함 영역으로 탐색 창(SW)을 이동시킴으로써 자동으로 기준결함을 탐색할 수 있다.

이와 달리, 상기 탐색 창(SW)의 사이즈가 상기 촬상장치의 설비특성으로 제공되는 구동오차의 허용범위보다 큰 시야범위를 갖는 경우, 상기 기준결함 영역이 아니라 변환위치에 기초하여 상기 기준결함을 탐색할 수도 있다. 즉, 기준결함이 자동 탐색에 의해 검출될 정도로 충분한 사이즈를 갖고 탐색창의 사이즈가 촬상장치의 구동오차 범위보다 큰 경우, 탐색 창(SW)에 탐색되는 기준결함은 구동오차에 영향을 받지 않고 탐색 창(SW)에 모두 탐색될 수 있으므로 기준결함 영역과 변환위치를 선택적으로 이용하여 탐색할 수 있다.

이어서, 상기 탐색창(SW)의 중심위치에 상기 기준결함의 중심이 위치하도록 상기 탐색창을 정렬하여 기준결함의 중심위치를 검출하고 검출된 기준결함의 중심위치를 자동 탐색위치로 생성한다(단계 S420).

상기 자동결함 배치유닛(220)은 상기 탐색창(SW)의 일부 영역에 기준결함(RD)이 탐색되는 경우, 기준결함의 전체 영역이 탐색창(SW)에 포함되도록 탐색 창(SW)의 위치를 조정하고 전체 사이즈와 형상을 인식하여 기준결함의 중심영역을 검출한다. 이어서, 상기 기준결함의 중심영역이 탐색 창(SW)의 중심위치에 배치되도록 탐색 창(SW)을 이동시킨다. 이에 따라, 탐색창의 중심과 기준결함의 중심영역이 일치하는 경우, 상기 탐색 창(SW) 중심의 좌표를 상기 기준결함(RD)의 중심위치로 특정하고 상기 기준결함(RD)에 대한 자동 탐색위치로 생성한다.

이어서, 상기 기준결함에 대한 자동 탐색위치와 변환위치를 비교하여 그 편차를 수득하고 상기 설비오차로 생성한다(단계 S430).

상기 기준결함(RD)에 대하여 자동결함 배치유닛(220)으로부터 생성된 자동 탐색 위치는 설비오차 연산기(230)로 전송되고 상기 기준결함(RD)에 대한 변환위치는 상기 검색위치 수용유닛(210)의 제1 저장부(211)로부터 설비오차 연산기(230)로 호출된다.

상기 자동 탐색 위치와 변환위치는 모두 촬상 좌표계의 좌표로 표시되므로 설비오차 연산기(230)는 각 좌표의 이격거리로 상기 설비오차를 생성할 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 촬상 좌표계는 직각 좌표계로 표시되므로, 상기 설비오차는 자동 탐색위치와 변환위치의 x성분 및 y성분의 편차를 각각 x성분 및 y성분으로 갖는 결함위치 오차벡터로 표시될 수 있다.

특히, 설비오차를 검출하기 위한 기준결함의 수를 증가시킴으로써 상기 기판(W)의 전체 결함(D)에 대해 일률적으로 적용되는 설비오차의 정밀도를 높일 수 있다.

예를 들면, 기판(W) 표면의 중앙부와 상부, 하부, 좌측부 및 우측부로부터 기준결함(RD)을 각각 탐색하여 개별적으로 자동 탐색위치를 검출하고, 각 기준결함에 대하여 변환위치와 자동 탐색위치를 이격거리를 검출하여 다수의 편차들을 수득한다. 이어서, 상기 편차들을 통계 처리하여 각 기준결함들의 자동 탐색위치로부터의 편차를 최소화하는 단일한 보정 다항식을 수득하여 상기 설비오차로 생성한다.

5개의 기준결함을 선택하고 각 기준결함의 x축 성분에 대해서만 보정 다항식을 수득하는 과정은 다음과 같다.

제1 내지 제5 자동탐색 위치(X₁ 내지 X₅)를 검출하고 각 기준결함의 변환위치와 개별적으로 연산하여 제1 내지 제5 편차(Δx1 내지 Δx₅)를 수득한다. 통계적 수단을 이용하여 각 자동 탐색위치로부터의 편차를 평균적으로 최소화시키도록 회귀직선을 추정하여 x축 성분에 대한 보정 다항식을 수득할 수 있다. 이때, 상기 회귀직선의 추정 신뢰도를 미리 설정하고 통계적으로 추정된 회귀직선의 신뢰도가 설정값 이하인 경우에는 기준결함을 추가적으로 탐색하여 자동 탐색위치와 편차의 모집단 수를 증가시킨다. 이와 같은 과정을 반복적으로 수행하여 설정된 신뢰도 이상을 갖는 보정 다항식을 통계적으로 추정할 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 보정 다항식은 최소 자승법을 이용하여 1차식으로 표현될 수 있다.

각 기준결함의 y축 성분에 대해서도 동일한 과정을 통하여 설정된 신뢰도 이상을 갖는 1차 보정 다항식을 수득한다.

이에 따라, x축 및 y축 성분이 각각 설정된 신뢰도 이상으로 추정된 보정 다항식을 갖는 결함위치 보정벡터를 상기 설비오차로 생성할 수 있다.

따라서, 일정한 위치에 적절한 사이즈를 갖도록 미리 형성된 기준결함을 이용하여 설비오차를 자동으로 검출함으로써 설비오차 검출효율을 현저하게 높일 수 있다.

이어서, 상기 공정결함(PD)에 대한 변환위치를 상기 설비오차만큼 보정하여 상기 공정결함에 대한 보정위치를 생성한다(단계 S500).

상기 설비오차는 설비오차 연산기(230)로부터 결함위치 보정유닛(240)의 설비오차 저장부(242)로 전송되고 공정결함(PD)에 대한 변환위치는 결함위치 보정유닛(240)의 변환위치 저장부(241)로 전송된다. 각 공정결함에 대한 변환위치는 개별적으로 좌표 보정기(243)로 호출되어 맵핑(mapping)에 의해 상기 설비오차만큼 보정된다. 이에 따라, 상기 공정결함(PD)에 대한 보정위치가 생성된다.

이때, 상기 보정위치의 생성은 선형 맵핑과 같은 수학적 알고리즘에 의해 자동으로 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 검사위치에 대한 변환위치를 생성하고 상기 설비오차를 생성하고 상기 변환위치를 상기 설비오차만큼 보정하는 단계를 상기 결함 촬상장치의 내부에서 모두 자동으로 수행할 수 있다. 따라서, 상기 공정결함(PD)에 대한 보정위치를 자동으로 간단하고 정확하게 수득할 수 있다.

이어서, 상기 보정위치로 전자빔을 주사하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성한다(단계 S600).

공정결함(PD)에 대한 상기 보정위치는 상기 동작 제어기(300)로 전송되고 상기 전자빔은 기판(W) 상의 보정위치로 주사된다. 예를 들면, 상기 동작 제어기(300)는 빔 주사기 제어기(310)에 의해 상기 빔 주사기(410)의 동작을 제어함으로써 상기 기판으로 주사되는 전자빔의 주사경로를 수정하거나 스테이지 제어기(320)에 의해 상기 스테이지(110)의 공간상의 위치를 수정함으로써 상기 전자빔이 보정위치로 주사되도록 제어할 수 있다.

상기 전자빔에 의해 보정위치에 대응하는 공정결함(PD)으로부터 이차전자가 생성되고 상기 이차전자는 검출기(420)에 의해 검출되어 영상 이미지 신호로 생성된다. 상기 영상 이미지 신호는 촬상기(500)에 의해 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 결함 영상 이미지로 생성된다.

본 발명의 일실시예에 의한 결함 검사 방법에 의하면, 기판에 의도적으로 형성된 기준결함을 이용하여 촬상장치의 설비오차를 자동으로 검출하고 기판에 임의적으로 형성된 공정불량의 위치를 상기 설비오차만큼 자동으로 보정하여 보정위치를 신속하고 정확하게 수득할 수 있다. 이에 따라, 기판 검사공정의 효율을 현저하게 높일 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 의한 결함 촬상 장치 및 이를 이용한 기판 검사방법에 의하면, 탐색에 적절한 사이즈를 갖고 기판의 정해진 영역에 미리 형성된 기준결함을 자동으로 탐색하여 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치를 검출하고, 상기 자동 탐색위치를 동일한 기준결함에 대한 촬상장치에서의 변환위치와 비교함으로써 자동으로 촬상장치의 설비오차를 검출할 수 있다. 이에 따라, 촬상장치의 설비오차 검출에 소요되는 시간과 비용을 현저하게 줄일 수 있고 설비오차를 정확하게 반영할 수 있다. 따라서, 단위공정이 완료된 기판의 결함 검사공정의 시간과 비용을 현저하게 줄일 수 있다.

본 발명은 반도체 소자를 제고하기 위한 단위공정에 대한 결함검사를 예시적으로 개시하고 있지만, 연속하는 다수의 단위공정을 통하여 형성된 패턴 구조물을 형성하고 상기 패턴 구조물에 대한 검사 필요성이 있다면 다양한 패턴 형성공정에 적용될 수 있음은 자명하다. 예를 들면, 액정패널이나 OLED 패널과 같이 평판 디스플레이 장치를 제조하기 위한 단위공정에 대해서도 본 발명이 응용될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

다수의 위치 보정용 기준결함(reference defect)과 공정결함이 정렬된 기판을 고정하는 스테이지(stage)를 구비하는 챔버;
검사 좌표계를 갖는 검사장치에서 수득된 상기 기준결함 및 공정결함의 위치인 검사위치를 촬상 좌표계에 의한 변환위치로 변환하고, 자동으로 탐색된 상기 기준결함의 중심위치인 자동 탐색위치와 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치 사이의 편차인 설비오차만큼 상기 공정결함의 변환위치를 자동으로 보정하여 보정위치를 생성하는 결함위치 제어기;
상기 보정위치로 전자빔을 주사하고 상기 전자빔에 대응하여 상기 기판으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 상기 보정위치에 대응하는 상기 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 처리기; 및
상기 이미지 신호를 수득하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기를 포함하는 결함 촬상장치.
제1항에 있어서, 상기 기준결함은 미리 설정된 상기 기판의 기준결함 영역에 배치되고 상기 검사위치는 상기 기판에 배치된 반도체 칩(chip) 단위의 결함분포 맵(map)으로 제공되고,
상기 결함위치 제어기는 상기 결함분포 맵을 수용하고 좌표변환 알고리즘에 의해 상기 검사 좌표계를 상기 촬상 좌표계로 변환하는 검사위치 수용유닛, 상기 기준결함 영역으로 탐색 창(search window)을 이동시켜 상기 기준결함을 자동으로 탐색하고 상기 탐색 창(search window)의 중심에 상기 기준결함의 중심을 정렬시켜 상기 자동 탐색위치를 검출하는 자동 결함 배치유닛(automatic defect locating unit), 상기 자동 탐색위치를 상기 기준결함에 대한 변환위치와 비교하여 설비오차(offset)를 수득하는 설비오차 연산기(offset operator) 및 상기 공정결함에 대한 상기 변환위치를 상기 설치오차만큼 보정하여 상기 공정결함에 대한 상기 보정위치를 생성하는 결함위치 보정유닛을 포함하는 결함 촬상장치.
제2항에 있어서, 상기 설치오차 연산유닛은 서로 다른 칩에 배치된 다수의 기준결함에 대한 상기 자동 탐색위치와 상기 변환위치의 편차를 통계적으로 분석하여 최소편차를 갖는 단일한 보정 다항식을 수득하는 통계 알고리즘을 구비하여 상기 기판 상에 분포하는 모든 공정결함에 대해 동일한 설치오차만큼 보정하는 결함 촬상장치.
제3항에 있어서, 상기 결함위치 보정유닛은 상기 검사위치 수용유닛으로부터 전송된 상기 공정결함(PD)에 대한 상기 변환위치에 관한 데이터를 저장하는 변환위치 저장부, 상기 설비오차 연산기로부터 전송된 상기 설비오차를 저장하는 설비오차 저장부 및 상기 공정결함(PD)에 대한 상기 변환위치를 상기 설비오차만큼 보정하여 상기 보정위치를 생성하는 좌표 보정기를 포함하는 결함 촬상장치.
검사 좌표계를 이용하여 다수의 위치 보정용 기준결함과 공정결함을 구비하는 기판을 검사하여 상기 기준결함 및 상기 공정결함의 위치인 검사위치를 제공하는 적어도 하나의 검사장치; 및
촬상 좌표계를 이용하여 상기 검사위치를 변환한 변환위치를 생성하고 자동으로 탐색된 상기 기준결함의 중심인 자동 탐색위치와 상기 기준결함의 상기 변환위치 사이의 편차인 설치오차만큼 보정된 보정위치를 생성하고 상기 보정위치로 전자빔을 주사하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 적어도 하나의 결함 촬상장치를 포함하고,
상기 결함 촬상장치는,
상기 검사위치를 상기 변환위치로 변환하고 상기 공정결함의 변환위치를 상기 설비오차만큼 자동으로 보정하는 결함위치 제어기;
상기 보정위치로 전자빔을 주사하고 상기 전자빔에 대응하여 상기 기판으로부터 발생된 대전입자(charged particles)를 검출하여 상기 보정위치에 대응하는 상기 공정결함에 대한 이미지 신호를 검출하는 이미지 신호 검출기; 및
상기 이미지 신호를 수득하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 촬상기를 구비하는 결함 검사 시스템.
다수의 위치 보정용 기준결함 및 공정결함이 정렬된 기판을 검사 좌표계를 갖는 검사장치로 검사하여 상기 기준결함 및 상기 공정결함의 상기 기판 상에서의 위치인 검사위치를 생성하고;
촬상 좌표계를 갖는 결함 촬상장치로 상기 검사위치를 전송하고 스테이지와 상기 기판을 정렬하고;
상기 검사 좌표계를 상기 촬상 좌표계로 변환하여 상기 검사위치에 대응하는 변환위치를 생성하고;
기준결함을 자동으로 탐색하여 중심위치인 자동 탐색위치를 검출하고 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치와 상기 자동 탐색위치를 비교하여 설비오차를 검출하고;
상기 공정결함에 대한 상기 변환위치를 상기 설비오차 만큼 보정하여 상기 공정결함에 대한 보정위치를 생성하고; 그리고
상기 보정위치로 전자빔을 주사하여 상기 공정결함에 대한 영상 이미지를 생성하는 것을 포함하는 결함 검사 방법.
제6항에 있어서, 상기 설비오차를 검출하는 것은,
일정한 크기를 갖는 탐색 창을 자동으로 이동시켜 상기 기준결함을 탐색하고;
상기 탐색 창의 중심과 상기 기준결함의 중심이 일치하도록 상기 탐색 창을 정렬하여, 상기 촬상 좌표계에서의 상기 기준결함의 위치인 자동 탐색위치를 생성하고; 그리고
상기 자동 탐색위치와 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치의 편차를 수득하여 상기 설비오차를 생성하는 것을 포함하는 결함 검사 방법.
제7항에 있어서, 상기 탐색 창은 상기 설비오차의 허용범위보다 큰 시야범위를 갖고, 상기 기준결함을 탐색하는 것은 상기 탐색 창이 상기 기준결함에 대한 상기 변환위치로 이동하는 것을 포함하는 결함 검사 방법.
제7항에 있어서, 상기 기준결함은 상기 기판에 대한 공정이 진행되는 동안 미리 설정된 상기 기판 상의 기준결함 영역에 형성되고, 상기 기준결함을 탐색하는 것은 상기 탐색 창이 상기 기준결함 영역으로 이동하는 것을 포함하는 결함 검사 방법.
제7항에 있어서, 상기 설비오차를 생성하는 것은 상기 기판의 서로 다른 영역에 형성된 다수의 상기 기준결함으로부터 수득된 다수의 상기 편차를 통계 처리하여 상기 기준결함들의 각 자동 탐색위치로부터의 편차를 최소화하는 단일한 보정 다항식을 수득하는 것을 포함하는 결함 검사 방법.