KR20210018603A - 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법 - Google Patents

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Abstract

포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법이 제공된다. 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법은 포토 레지스트 패턴이 배치된 대상 기판을 스캔하여 강도 데이터를 획득하는 단계, 복수의 단위 영역을 설정하는 단계, 상기 단위 영역에 대응되는 상기 강도 데이터를 추출하는 단계, 추출된 상기 강도 데이터를 처리하여 상기 단위 영역의 보정 강도 데이터를 산출하는 단계, 및 상기 보정 강도 데이터로부터 상기 단위 영역의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 데이터를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 대상 기판을 스캔하여 상기 강도 데이터를 획득하는 단계는, 동일한 폭을 갖는 제1 스캔 영역과 제2 스캔 영역을 설정하는 단계, 상기 제1 스캔 영역을 스캔하여 제1 강도 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 제1 스캔 영역과 부분적으로 중첩하는 제2 스캔 영역을 스캔하여 제2 강도 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법 {Method for measuring critical dimension of photo resist pattern}
본 발명은 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법에 관한 것이다.
표시 장치는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 발광 표시 장치(Organic Light Emitting Display, OLED) 등과 같은 여러 종류의 표시 장치가 사용되고 있다.
일반적으로 표시 장치의 미세 패턴은 포토 공정 및 식각 공정에 의해 형성되며, 상기 포토 공정은 포토 마스크를 이용하여 대상 기판에 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토 마스크의 제조는 가공 설계 한계에 따라 설정된 설계 기준을 따르며, 이러한 설계 기준은 반도체 소자와 상호 연결된 라인 사이의 공간적 한계 및 라인 자체의 폭을 규정함으로써, 반도체 소자 또는 라인들이 중복되는 불량을 방지할 수 있다. 이러한 설계 기준 상의 제약을 임계 치수(Critical Dimension, CD)라 지칭하며, 이는 반도체 소자들의 제조에 허용된 두 개의 라인들 사이의 최소 공간 또는 최소 회로 선폭으로 정의된다.
상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수를 검사하는 방법으로는 자동화 광학 검사(AOI)가 이용될 수 있다. 자동화 광학 검사(AOI)는 대상 기판에 광을 조사하는 광원과 대상 기판으로부터 반사된 광의 강도(Intensity)를 측정하는 센서를 포함할 수 있다. 한편, 상기 광원의 출사광의 강도는 조사 영역에 따라 불균일한 프로파일을 가질 수 있으며, 이에 따라 강도 데이터 및 임계 치수 데이터의 편차가 발생할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있는 검사 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수의 검사 방법은 포토 레지스트 패턴이 배치된 대상 기판을 스캔하여 강도 데이터를 획득하는 단계, 복수의 단위 영역을 설정하는 단계, 상기 단위 영역에 대응되는 상기 강도 데이터를 추출하는 단계, 추출된 상기 강도 데이터를 처리하여 상기 단위 영역의 보정 강도 데이터를 산출하는 단계, 및 상기 보정 강도 데이터로부터 상기 단위 영역의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 데이터를 산출하는 단계를 포함하되, 상기 대상 기판을 스캔하여 상기 강도 데이터를 획득하는 단계는, 동일한 폭을 갖는 제1 스캔 영역과 제2 스캔 영역을 설정하는 단계, 상기 제1 스캔 영역을 스캔하여 제1 강도 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 제1 스캔 영역과 부분적으로 중첩하는 제2 스캔 영역을 스캔하여 제2 강도 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.
상기 제1 스캔 영역은 일측에 정의된 제1 서브 영역과 타측에 정의된 제2 서브 영역을 포함하고, 상기 제2 스캔 영역은 상기 제1 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역과 중첩할 수 있다.
상기 제1 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역의 폭은 상기 제2 서브 영역의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제2 스캔 영역은 일측에 정의된 제1 서브 영역과 타측에 정의된 제2 서브 영역을 포함하고, 상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역은 상기 제1 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역과 중첩할 수 있다.
상기 제1 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역의 폭은 상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제1 스캔 영역과 상기 제2 스캔 영역이 중첩되는 영역으로 정의되는 제1 중첩 영역을 포함할 수 있다.
복수의 상기 단위 영역을 설정하는 단계는 상기 제1 중첩 영역 내에서 제1 단위 영역을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 추출하여 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 평균하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 중첩 영역의 폭은 상기 제1 단위 영역의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 대상 기판을 스캔하여 상기 강도 데이터를 획득하는 단계는 상기 제2 스캔 영역과 중첩하는 제3 스캔 영역을 스캔하여 제3 강도 데이터를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 스캔 영역은 일측에 정의된 제1 서브 영역과 타측에 정의된 제2 서브 영역을 포함하고, 상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역은 상기 제1 스캔 영역과 중첩하고, 상기 제2 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역은 상기 제3 스캔 영역과 중첩할 수 있다.
상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역과 상기 제2 서브 영역의 폭은 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역과 상기 제1 스캔 영역이 중첩되는 영역으로 정의되는 제1 중첩 영역, 및 상기 제2 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역과 상기 제3 스캔 영역이 중첩되는 영역으로 정의되는 제2 중첩 영역을 더 포함할 수 있다.
복수의 상기 단위 영역을 설정하는 단계는 상기 제1 중첩 영역 내에서 제1 단위 영역을 설정하고, 상기 제2 중첩 영역 내에서 제2 단위 영역을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 단위 영역의 폭은 상기 제1 중첩 영역의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 제1 중첩 영역의 폭은 상기 제2 중첩 영역의 폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 추출하여 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계, 및 상기 제2 단위 영역에 대응되는 상기 제2 강도 데이터와 상기 제3 강도 데이터를 추출하여 제2 보정 강도 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 평균하는 단계를 포함하고, 상기 제2 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제2 단위 영역에 대응되는 상기 제2 강도 데이터와 상기 제3 강도 데이터를 평균하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 보정 강도 데이터 및 제2 보정 강도 데이터로부터 각각 상기 제1 단위 영역 및 상기 제2 단위 영역의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 데이터를 산출하고, 상기 제1 단위 영역 및 상기 제2 단위 영역의 상기 임계 치수 데이터를 종합하여 상기 대상 기판의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 변화 맵을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법에 의하면 광원의 출사광 강도의 불균일을 보정할 수 있으므로 검사 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법의 순서도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법에 이용되는 검사 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 대상 기판의 평면도이다.
도 4는 도 2의 검사 장치의 스캔 시스템의 측면 개략도이다.
도 5는 도 1의 S1 단계의 상세한 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법을 설명하기 위한 예시 도면들이다.
도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법을 설명하기 위한 참고 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 구체적인 실시예들에 대해 설명한다.
본 명세서에서, 제1 방향(dr1)은 X축 방향을 가리키고, 제2 방향(dr2)은 Y축 방향을 가리키고, 제3 방향(dr3)은 Z축 방향을 가리킨다.
도 1은 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법의 순서도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 패턴의 포토 레지스트 임계 치수 검사 방법은 대상 기판을 스캔하여 강도 데이터를 획득하는 단계(S1), 대상 기판의 패턴 임계 치수 측정을 위한 복수의 단위 영역을 설정하는 단계(S2), 각 단위 영역에 대응되는 강도 데이터를 추출하는 단계(S3), 추출된 강도 데이터를 처리하여 각 단위 영역의 보정 강도 데이터를 산출하는 단계(S4), 보정 강도 데이터로부터 각 단위 영역의 포토 레지스트 패턴 임계 치수 데이터를 산출하는 단계(S5), 및 복수의 단위 영역의 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 데이터를 종합하여 대상 기판의 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 변화 맵을 생성하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
먼저, 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법은 대상 기판(SUB)을 스캔하여 강도 데이터를 획득한다(S1). 대상 기판(SUB)을 스캔하는 단계는 도 2에 도시된 검사 장치(1)에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법에 이용되는 검사 장치의 사시도이다.
도 2를 참조하면, 검사 장치(1)는 베이스 프레임(171), 스테이지(191), 스테이지 이동부(193), 스캔 시스템(10), 수평 지지부(173) 및 수직 지지부(175)를 포함할 수 있다.
스테이지(191)는 베이스 프레임(171) 상에 배치될 수 있다. 스테이지(191)는 대상 기판(SUB)이 배치되는 공간을 제공할 수 있다. 대상 기판(SUB) 상에 제공된 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사를 위해 스테이지(191) 상부에 대상 기판(SUB)이 안착될 수 있다.
대상 기판(SUB)에 대한 상세한 설명을 위해 도 3이 참조된다.
도 3은 도 2의 대상 기판의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 대상 기판(SUB)은 표시 장치의 기판으로서, 복수의 셀(C)을 포함할 수 있다. 도면에서는 하나의 대상 기판(SUB)에 10개의 셀(C)이 포함되는 경우를 예시하였으나, 셀(C)의 배치 및 개수가 이에 제한되는 것은 아니다.
대상 기판(SUB)의 셀(C) 내에는 복수의 포토 레지스트 패턴(P)이 배치될 수 있다. 복수의 포토 레지스트 패턴(P)은 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 포토리소그래피 공정은 기판 상에 포토 레지스트와 같은 감광성 물질을 도포한 후 마스크를 사용하여 노광한 후 감광성 물질을 현상액으로 부분적으로 용해시켜, 마스크의 패턴에 부합하는 포토 레지스트 패턴(P)을 형성하는 공정을 포함한다.
포토 레지스트 패턴(P) 형성 과정에서 셀(C) 위치에 따른 패턴 밀도 차이 또는 현상 과정에서 현상액 유동으로 인한 포토 로딩 효과(photo loading effect)가 발생할 수 있다. 이에 따라, 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수가 불균일해지는 문제점이 발생할 수 있으며, 트랜지스터의 전기적 특성에 영향을 미침으로써 표시 장치의 표시 품질의 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 포토 로딩 효과(photo loading effect)를 제어하기 위해 대상 기판(SUB)의 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수에 대한 정확한 검사가 요구된다. 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수에 대한 검사는 후술할 스캔 시스템(10)에 의해 이루어질 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 스테이지(191)의 전반적인 평면 형상은 대상 기판(SUB)의 평면 형상을 추종할 수 있다. 예를 들어, 대상 기판(SUB)이 직사각형 형상일 경우 스테이지(191)의 전반적인 형상은 직사각형이 되고, 대상 기판(SUB)이 원형일 경우 스테이지(191)의 전반적인 형상은 원형이 될 수 있다.
스테이지(191)는 스테이지 이동부(193)에 의해 고정되어 있을 수 있다. 스테이지 이동부(193)는 베이스 프레임(171) 상에 설치될 수 있으며, 스테이지 이동부(193)에 의해 스테이지(191)가 이동될 수 있다. 스테이지 이동부(193)는 스테이지(191)를 소정 범위 내에서 가로 또는 세로 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 스테이지 이동부(193)는 스테이지(191)를 제1 방향(dr1) 및 제1 방향(dr1)의 반대 방향으로 이동시킬 수 있다. 스테이지 이동부(193)는 경우에 따라 생략될 수 있다. 스테이지 이동부(193)가 생략되는 경우, 스캔 시스템(10)을 제1 방향(dr1)으로 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
스캔 시스템(10)은 스테이지(191) 상부(제3 방향(dr3))에 이격되어 위치할 수 있다. 스캔 시스템(10)은 대상 기판(SUB)을 스캔하여 대상 기판(SUB)에 형성된 포토 레지스트 패턴(P)의 강도 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들어, 스캔 시스템(10)은 제2 방향(dr2)을 따라 대상 기판(SUB)을 스캔할 수 있다. 상기 강도 데이터는 후술할 데이터 처리부(190)에 전달되어 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 데이터를 산출할 수 있다.
스캔 시스템(10)은 지지부 상에 거치되어 스테이지(191)로부터 소정 거리 이격될 수 있다. 상기 지지부는 수평 방향으로 연장된 수평 지지부(173) 및 수평 지지부(173)와 연결되고 수직 방향인 제3 방향(dr3)으로 연장된 수직 지지부(175)를 포함할 수 있다. 수평 지지부(173)의 연장 방향은 스캔 시스템(10)의 스캔 방향인 제2 방향(dr2)과 동일할 수 있다. 수평 지지부(173)는 스캔 시스템(10)이 거치되어 대상 기판(SUB)을 스캔할 수 있는 경로를 제공할 수 있다. 스캔 시스템(10)은 수평 지지부(173) 상에서 수평 이동을 통해 대상 기판(SUB)보다 면적이 작은 스캔 시스템(10)으로도 대상 기판(SUB) 전면을 스캔하여 강도 데이터를 수집할 수 있다.
한편, 도면에서는 검사 장치(1)가 하나의 스캔 시스템(10)을 포함하는 경우를 예시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 검사 장치(1)는 복수의 스캔 시스템(10)을 포함할 수 있으며, 복수의 스캔 시스템(10)은 동일한 수평 지지부(173)에 거치되어 대상 기판(SUB)을 동시에 스캔할 수 있다. 이 경우, 스캔 시스템(10)에 의해 스캔되는 영역이 넓어질 수 있으므로 대상 기판(SUB)의 전면을 스캔하는 시간이 단축될 수 있다.
이하, 스캔 시스템(10)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
도 4는 도 2의 검사 장치의 스캔 시스템의 측면 개략도이다.
도 4를 참조하면, 스캔 시스템(10)은 광원(110), 센서(130), 복수의 광학계(151, 153), 제어부(170), 및 데이터 처리부(190)를 포함할 수 있다.
광원(110)은 대상 기판(SUB)에 형성된 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 검사를 위해 대상 기판(SUB)의 일면 상에 제1 광(L1)을 조사할 수 있다. 광원(110)에서 방출된 제1 광(L1)은 대상 기판(SUB)의 스캔 영역(SA)에 조사될 수 있다. 광원(110)은 대상 기판(SUB)의 상면으로부터 이격되어 배치될 수 있다.
일반적으로, 광원(110)의 출사광의 강도는 조사 영역에 따라 불균일한 프로파일을 가질 수 있다. 이 경우, 대상 기판(SUB)에 조사되는 제1 광(L1)은 일 방향으로 불균일한 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 대상 기판(SUB)에 조사되는 제1 광(L1)은 스캔 방향인 제2 방향(dr2)과 교차하는 제1 방향(dr1)으로 불균일한 강도를 가질 수 있다. 이에 따라, 센서(130)에 의해 측정되는 강도 데이터와 이로부터 산출되는 임계 치수 데이터 편차가 크게 발생할 수 있다. 이에, 본 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법은 서로 중첩하는 복수의 스캔 영역을 스캔하여 강도 데이터를 보정함으로써 광원의 광 강도의 불균일을 보정할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
대상 기판(SUB)의 스캔 영역(SA)에서 반사된 제2 광(L2)은 센서(130)에 의해 감지될 수 있다. 센서(130)는 대상 기판(SUB)의 일면에서 반사된 제2 광(L2)의 강도를 측정하여 강도 데이터를 출력할 수 있다. 상기 강도 데이터는 후술할 데이터 처리부(190)에 제공될 수 있다. 센서(130)는 예를 들어, CCD(charge coupled device), 또는 TDI(time delay integration) 카메라일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 광학계(151, 153)는 제1 광학계(151)와 제2 광학계(153)를 포함할 수 있다.
제1 광학계(151)는 광원(110)과 대상 기판(SUB) 사이에 배치될 수 있다. 광원(110)에서 방출된 제1 광(L1)은 제1 광학계(151)를 통과하여 대상 기판(SUB) 상에 조사될 수 있다. 즉, 제1 광학계(151)는 제1 광(L1)의 경로에 제공될 수 있다. 제1 광학계(151)는 제1 광(L1)이 대상 기판(SUB)의 스캔 영역(SA)에 조사되도록 포커싱하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 제1 광학계(151)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제1 광학계(151)는 스펙트럼 필터, 굴절 또는 반사 광학 소자 등을 더 포함할 수 있다.
제2 광학계(153)는 대상 기판(SUB)과 센서(130) 사이에 배치될 수 있다. 대상 기판(SUB)에서 반사된 제2 광(L2)은 제2 광학계(153)를 통과하여 센서(130)에 제공될 수 있다. 즉, 제2 광학계(153)는 제2 광(L2)의 경로에 제공될 수 있다. 제2 광학계(153)는 대상 기판(SUB)에서 상이한 각도로 반사 또는 산란되는 제2 광(L2)을 센서(130)로 수렴시키는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 제2 광학계(153)는 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
도면에서는 하나의 제1 광학계(151)와 하나의 제2 광학계(153)를 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 제1 광학계(151)와 제2 광학계(153)는 각각 복수의 광학계로 구성될 수 있으며, 제1 광학계(151)와 제2 광학계(153) 중 어느 하나의 광학계는 생략될 수도 있다.
제어부(170)는 광원(110)과 센서(130) 등을 이동시키도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 광원(110)과 센서(130)를 제2 방향(dr2)을 따라 수평 이동시킴으로써 대상 기판(SUB)보다 면적이 작은 센서(130)로도 대상 기판(SUB) 전면을 스캔하여 강도 데이터를 출력할 수 있다.
데이터 처리부(190)는 센서(130)와 연결될 수 있다. 센서(130)에 의해 출력된 강도 데이터는 데이터 처리부(190)에 전달되어 처리되거나 보정될 수 있다. 강도 데이터 및 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 데이터에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 5는 도 1의 S1 단계의 상세한 순서도이다. 도 6 내지 도 8은 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법을 설명하기 위한 예시 도면들이다. 도 9 및 도 10은 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법을 설명하기 위한 참고 도면들이다.
도 5를 참조하면, 대상 기판(SUB)을 스캔하여 강도 데이터를 획득하는 단계(S1)는 동일한 폭을 갖는 제1 내지 제3 스캔 영역을 설정하는 단계(S11), 제1 스캔 영역을 스캔하여 제1 강도 데이터를 획득하는 단계(S12), 제1 스캔 영역의 폭의 절반과 중첩하는 제2 스캔 영역을 스캔하여 제2 강도 데이터를 획득하는 단계(S13), 및 제2 스캔 영역의 폭의 절반과 중첩하는 제3 스캔 영역을 스캔하여 제3 강도 데이터를 획득하는 단계(S14)를 포함할 수 있다.
먼저 도 6을 참조하면, 제1 스캔 영역(SA1)을 스캔하여 제1 강도 데이터를 획득한다(S12). 제1 스캔 영역(SA1)은 평면상 일 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스캔 영역(SA1)은 제2 방향(dr2)을 따라 연장될 수 있다.
제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)은 후술할 제1 단위 영역(RA1)을 고려하여 설정될 수 있다. 여기서, 제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)은 제1 스캔 영역(SA1)의 제1 방향(dr1)의 폭을 의미할 수 있다.
제1 스캔 영역(SA1)은 일측에 정의된 제1 서브 영역(SA11)과 타측에 정의된 제2 서브 영역(SA12)을 포함할 수 있다.
제1 스캔 영역(SA1)의 제1 서브 영역(SA11)과 제2 서브 영역(SA12)은 평면상 일 방향으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 스캔 영역(SA1)의 제1 서브 영역(SA11)과 제2 서브 영역(SA12)은 제2 방향(dr2)을 따라 연장될 수 있다.
제1 스캔 영역(SA1)의 제1 서브 영역(SA11)의 폭(W11)과 제2 서브 영역(SA12)의 폭(W12)은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제1 스캔 영역(SA1)의 제1 서브 영역(SA11)의 폭(W11)은 제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)의 절반일 수 있다. 마찬가지로 제1 스캔 영역(SA1)의 제2 서브 영역(SA12)의 폭(W12)은 은 제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)의 절반일 수 있다. 여기서, 각 서브 영역의 폭은 제1 방향(dr1)의 폭을 의미할 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)의 절반과 중첩하는 제2 스캔 영역(SA2)을 스캔하여 제2 강도 데이터를 획득한다(S13).
구체적으로, 제2 스캔 영역(SA2)은 제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)의 절반, 즉, 제1 스캔 영역(SA1)의 제2 서브 영역(SA12)과 중첩하도록 설정될 수 있다. 여기서, 제2 스캔 영역(SA2)과 제1 스캔 영역(SA1)이 중첩되는 영역은 제1 중첩 영역(OA1)으로 정의될 수 있다.
제2 스캔 영역(SA2)은 일측에 정의된 제1 서브 영역(SA21)과 타측에 정의된 제2 서브 영역(SA22)을 포함할 수 있다. 이 때, 제2 스캔 영역(SA2)의 제1 서브 영역(SA21)이 제1 스캔 영역(SA1)의 제2 서브 영역(SA12)과 중첩되도록 설정될 수 있다.
제2 스캔 영역(SA2)의 폭(W2)은 제1 스캔 영역(SA1)의 폭(W1)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제2 스캔 영역(SA2)의 제1 서브 영역(SA21)의 폭(W21)과 제2 서브 영역(SA22)의 폭(W22)은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제2 스캔 영역(SA2)의 제1 서브 영역(SA21)의 폭(W21)은 제2 스캔 영역(SA2)의 폭(W2)의 절반일 수 있다. 마찬가지로 제2 스캔 영역(SA2)의 제2 서브 영역(SA22)의 폭(W22)은 제2 스캔 영역(SA2)의 폭(W2)의 절반일 수 있다.
제2 스캔 영역(SA2)의 제1 서브 영역(SA21)은 제1 스캔 영역(SA1)의 제2 서브 영역(SA12)과 완전히 중첩하여, 제2 스캔 영역(SA2)의 제1 서브 영역(SA21)의 폭(W21)은 제1 스캔 영역(SA1)의 제2 서브 영역(SA12)의 폭(W12)과 동일할 수 있다. 즉, 제1 중첩 영역(OA1)의 폭(Woa1)은 제1 스캔 영역(SA1)의 제2 서브 영역(SA12)의 폭(W12) 및 제2 스캔 영역(SA2)의 제1 서브 영역(SA21)의 폭(W21)과 동일할 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 제2 스캔 영역(SA2)의 폭(W2)의 절반과 중첩하는 제3 스캔 영역(SA3)을 스캔하여 제3 강도 데이터를 획득한다(S14).
구체적으로, 제3 스캔 영역(SA3)은 제2 스캔 영역(SA2)의 폭(W2)의 절반, 즉, 제2 스캔 영역(SA2)의 제2 서브 영역(SA22)과 중첩하도록 설정될 수 있다. 여기서, 제3 스캔 영역(SA3)과 제2 스캔 영역(SA2)이 중첩되는 영역은 제2 중첩 영역(OA2)으로 정의될 수 있다.
제3 스캔 영역(SA3)은 일측에 정의된 제1 서브 영역(SA31)과 타측에 정의된 제3 서브 영역(SA32)을 포함할 수 있다. 이 때, 제3 스캔 영역(SA3)의 제1 서브 영역(SA31)이 제2 스캔 영역(SA2)의 제2 서브 영역(SA22)과 중첩되도록 설정될 수 있다.
제3 스캔 영역(SA3)의 폭(W3)은 제2 스캔 영역(SA2)의 폭(W2)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제3 스캔 영역(SA3)의 제1 서브 영역(SA31)의 폭(W31)과 제2 서브 영역(SA32)의 폭(W32)은 실질적으로 동일할 수 있다. 즉, 제3 스캔 영역(SA3)의 제1 서브 영역(SA31)의 폭(W31)은 제3 스캔 영역(SA3)의 폭(W3)의 절반일 수 있다. 마찬가지로 제3 스캔 영역(SA3)의 제2 서브 영역(SA32)의 폭(W32)은 제3 스캔 영역(SA3)의 폭(W3)의 절반일 수 있다.
제3 스캔 영역(SA3)의 제1 서브 영역(SA31)은 제2 스캔 영역(SA2)의 제2 서브 영역(SA22)과 완전히 중첩하여, 제3 스캔 영역(SA3)의 제1 서브 영역(SA31)의 폭(W31)은 제2 스캔 영역(SA2)의 제2 서브 영역(SA22)의 폭(W22)과 동일할 수 있다. 즉, 제2 중첩 영역(OA2)의 폭(Woa2)은 제2 스캔 영역(SA2)의 제2 서브 영역(SA22)의 폭(W22) 및 제3 스캔 영역(SA3)의 제1 서브 영역(SA31)의 폭(W31)과 동일할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상술한 단계(S11, S12, S13, S14)에 의해 제1 스캔 영역(SA1)으로부터 제1 강도 데이터(I1)를 획득하고, 제2 스캔 영역(SA2)으로부터 제2 강도 데이터(I2)를 획득하고, 제3 스캔 영역(SA3)으로부터 제3 강도 데이터(I3)를 획득할 수 있다.
제1 강도 데이터(I1), 제2 강도 데이터(I2), 및 제3 강도 데이터(I3)는 데이터 처리부(190)로 전달되어 임계 치수 변화 맵을 생성하기 위한 데이터 처리 단계를 거칠 수 있다.
구체적으로, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 대상 기판(SUB)의 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 측정을 위한 복수의 단위 영역(RA1, RA2)을 설정한다(S2).
복수의 단위 영역(RA1, RA2)은 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 측정하고자 하는 대상 기판(SUB)의 영역을 소정 크기로 분할한 것일 수 있다. 단위 영역(RA1, RA2)의 크기는 택트 타임(Tact Time) 또는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 변화 맵에 요구되는 해상도를 고려하여 설정될 수 있다.
복수의 단위 영역(RA1, RA2)은 상술한 스캔 영역(SA1, SA2, SA3) 내에서 적절하게 지정될 수 있다. 상세하게는, 복수의 단위 영역(RA1, RA2)은 상술한 스캔 영역(SA1, SA2, SA3)들이 상호 중첩하는 중첩 영역(OA1, OA2) 내에서 적절하게 지정될 수 있다.
구체적으로, 복수의 단위 영역(RA1, RA2)은 제1 단위 영역(RA1) 및 제2 단위 영역(RA2)을 포함할 수 있다.
제1 단위 영역(RA1)은 제1 중첩 영역(OA1)에서 선택되고, 제2 단위 영역(RA2)은 제2 중첩 영역(OA2)에서 선택될 수 있다. 이 경우, 각 단위 영역(RA1, RA2)은 각 단위 영역(RA1, RA2)의 폭이 각 중첩 영역(OA1, OA2)의 폭과 동일하도록 지정될 수 있다. 즉, 제1 단위 영역(RA1)의 폭(Wra1)은 제1 중첩 영역(OA1)의 폭(Woa1)과 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 제2 단위 영역(RA2)의 폭(Wra2)은 제2 중첩 영역(OA2)의 폭(Woa2)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 9를 참조하면, 각 단위 영역(RA1, RA2)에 대응되는 강도 데이터(I1, I2, I3)를 추출한다(S3).
구체적으로, 제1 단위 영역(RA1)에 대응되는 제1 강도 데이터(I1)와 제2 강도 데이터(I2)를 추출하고, 제2 단위 영역(RA2)에 대응되는 제2 강도 데이터(I2)와 제3 강도 데이터(I3)를 추출한다.
제1 강도 데이터(I1), 제2 강도 데이터(I2), 및 제3 강도 데이터(I3)는 각 스캔 영역(SA1, SA2, SA3)에서 유사한 경향을 나타낼 수 있다. 이는 광원(110)에서 방출된 광의 불균일한 강도에 의한 것으로서, 광원(110)은 제1 방향(dr1)에 따라 불균일한 강도를 가질 수 있다. 이로 인해, 스캔 시스템(10)에 의해 출력된 제1 강도 데이터(I1), 제2 강도 데이터(I2), 및 제3 강도 데이터(I3)는 동일한 지점에 대한 스캔임에도 불구하고, 각 스캔 영역(SA1, SA2, SA3)의 제1 서브 영역(SA11, SA21, SA31)과 제2 서브 영역(SA12, SA22, SA32)에서 서로 다른 강도를 나타낼 수 있다.
이에, 본 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 검사 방법은 각 단위 영역(RA1, RA2)에 대응되는 강도 데이터(I1, I2, I3)를 추출하여 각 단위 영역(RA1, RA2)의 보정 강도 데이터(AI1, AI2)를 산출한다(S4).
구체적으로, 도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 단위 영역(RA1)에 대응되는 제1 강도 데이터(I1)와 제2 강도 데이터(I2)를 추출하여 제1 보정 강도 데이터(AI1)를 산출한다.
제1 보정 강도 데이터(AI1)를 산출하는 단계는 제1 단위 영역(RA1)에 대응되는 제1 강도 데이터(I1)와 제2 강도 데이터(I2)를 평균하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제2 단위 영역(RA2)에 대응되는 제2 강도 데이터(I2)와 제3 강도 데이터(I3)를 추출하여 제2 보정 강도 데이터(AI2)를 산출한다.
제2 보정 강도 데이터(AI2)를 산출하는 단계는 제2 단위 영역(RA2)에 대응되는 제2 강도 데이터(I2)와 제3 강도 데이터(I3)를 평균하는 단계를 포함할 수 있다.
이에 따라, 광원(110)의 출사광이 제1 방향(dr1)에 따라 불균일한 광 강도를 가지더라도, 스캔 영역(SA1, SA2, SA3)들의 중첩 영역(OA1, OA2)에서 획득된 강도 데이터(I1, I2, I3)를 평균하여 보정 강도 데이터(AI1, AI2)를 산출할 수 있다. 즉, 광원(110)의 출사광 강도의 불균일을 보정할 수 있으므로 검사 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이어서, 보정 강도 데이터(AI1, AI2)로부터 각 단위 영역(RA1, RA2)의 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 데이터를 산출하고(S5), 복수의 단위 영역(RA1, RA2)의 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 데이터를 종합하여 대상 기판(SUB)의 포토 레지스트 패턴(P)의 임계 치수 변화 맵을 생성한다(S6).
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 포토 레지스트 패턴의 검사 방법은 스캔 영역(SA1, SA2, SA3)들의 중첩 영역(OA1, OA2)에서 획득된 강도 데이터를 이용하여 보정함으로써, 광원(110)의 출사광 강도의 불균일로 인한 영향을 최소화할 수 있다. 따라서, 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 검사 장치
10: 스캔 시스템
SUB: 대상 기판
P: 포토 레지스트 패턴
110: 광원
130: 센서
170: 제어부

Claims (20)

  1. 포토 레지스트 패턴이 배치된 대상 기판을 스캔하여 강도 데이터를 획득하는 단계;
    복수의 단위 영역을 설정하는 단계;
    상기 단위 영역에 대응되는 상기 강도 데이터를 추출하는 단계;
    추출된 상기 강도 데이터를 처리하여 상기 단위 영역의 보정 강도 데이터를 산출하는 단계; 및
    상기 보정 강도 데이터로부터 상기 단위 영역의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 데이터를 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 대상 기판을 스캔하여 상기 강도 데이터를 획득하는 단계는,
    동일한 폭을 갖는 제1 스캔 영역과 제2 스캔 영역을 설정하는 단계,
    상기 제1 스캔 영역을 스캔하여 제1 강도 데이터를 획득하는 단계, 및
    상기 제1 스캔 영역과 부분적으로 중첩하는 제2 스캔 영역을 스캔하여 제2 강도 데이터를 획득하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 영역은 일측에 정의된 제1 서브 영역과 타측에 정의된 제2 서브 영역을 포함하고,
    상기 제2 스캔 영역은 상기 제1 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역과 중첩하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역의 폭은 상기 제2 서브 영역의 폭과 실질적으로 동일한 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 영역은 일측에 정의된 제1 서브 영역과 타측에 정의된 제2 서브 영역을 포함하고,
    상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역은 상기 제1 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역과 중첩하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역의 폭은 상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역의 폭과 실질적으로 동일한 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 스캔 영역과 상기 제2 스캔 영역이 중첩되는 영역으로 정의되는 제1 중첩 영역을 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    복수의 상기 단위 영역을 설정하는 단계는 상기 제1 중첩 영역 내에서 제1 단위 영역을 설정하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 추출하여 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 평균하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 중첩 영역의 폭은 상기 제1 단위 영역의 폭과 실질적으로 동일한 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 대상 기판을 스캔하여 상기 강도 데이터를 획득하는 단계는 상기 제2 스캔 영역과 중첩하는 제3 스캔 영역을 스캔하여 제3 강도 데이터를 획득하는 단계를 더 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 영역은 일측에 정의된 제1 서브 영역과 타측에 정의된 제2 서브 영역을 포함하고,
    상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역은 상기 제1 스캔 영역과 중첩하고,
    상기 제2 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역은 상기 제3 스캔 영역과 중첩하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역과 상기 제2 서브 영역의 폭은 실질적으로 동일한 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 제2 스캔 영역의 상기 제1 서브 영역과 상기 제1 스캔 영역이 중첩되는 영역으로 정의되는 제1 중첩 영역, 및
    상기 제2 스캔 영역의 상기 제2 서브 영역과 상기 제3 스캔 영역이 중첩되는 영역으로 정의되는 제2 중첩 영역을 더 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    복수의 상기 단위 영역을 설정하는 단계는 상기 제1 중첩 영역 내에서 제1 단위 영역을 설정하고,
    상기 제2 중첩 영역 내에서 제2 단위 영역을 설정하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 단위 영역의 폭은 상기 제1 중첩 영역의 폭과 실질적으로 동일한 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제1 중첩 영역의 폭은 상기 제2 중첩 영역의 폭과 실질적으로 동일한 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 추출하여 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계, 및
    상기 제2 단위 영역에 대응되는 상기 제2 강도 데이터와 상기 제3 강도 데이터를 추출하여 제2 보정 강도 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제1 단위 영역에 대응되는 상기 제1 강도 데이터와 상기 제2 강도 데이터를 평균하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 보정 강도 데이터를 산출하는 단계는 상기 제2 단위 영역에 대응되는 상기 제2 강도 데이터와 상기 제3 강도 데이터를 평균하는 단계를 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 보정 강도 데이터 및 제2 보정 강도 데이터로부터 각각 상기 제1 단위 영역 및 상기 제2 단위 영역의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 데이터를 산출하고,
    상기 제1 단위 영역 및 상기 제2 단위 영역의 상기 임계 치수 데이터를 종합하여 상기 대상 기판의 상기 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 변화 맵을 생성하는 단계를 더 포함하는 포토 레지스트 패턴의 임계 치수 검사 방법.
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