KR890003904B1 - 반도체소자 제작을 위한 포토마스크(Photomask) 레티클(Reticle)의 검사방법 - Google Patents

반도체소자 제작을 위한 포토마스크(Photomask) 레티클(Reticle)의 검사방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체소자 제작을 위한 포토마스크(Photomask) 레티클(Reticle)의 검사방법
제1도는 감사되어질 레티클 패턴의 평면도.
제2도는 종래의 래티클 검사기의 블록선도.
제3도는 본 발명을 설명하기 위한 제1도의 동일패턴을 갖는 래티클의 도형.
제4도는 본 발명에 대한 레티클 검사기의 블록선도.
제5도는 본 발명에 대한 레티클 검사기의 기능을 설명하는 파형도.
제5(a)도는 아래 파형에 일치시키기 위하여 제3도의 주사부분을 확대시킨것, 제5(b)도는 제4도에서 1차 파형성형회로 8(선 101에 연결되었을 때)로부터의 출력파형, 제5(c)도는 제4도에서 2차 파형성형 회로 10(선102에 연결되었을 때)으로부터의 출력파형, 제5(d)도는 제4도에서 제어단자 55(선 103에 연결되었을때)로부터의 출력파형, 제5(e)도는 제4도에서 비교기 111(선 104에 연결되었을 때)로부터의 출력파형이다.
본 발명은 반도체소자의 제작에 사용되는 포토마스크 레티클을 검사하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 데이타베이스(Data base)검사방법이라 불리우고 있는, 자기 테이프등의 매체에 저장된 검사자료로서, 대용량집적 회로(LSI)나 대규모 집적회로(VLSI)에 대한 포토마스크레티클을 검사하는 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 소자의 매우 높은 기록밀도(Packing Density)에 따라, 포토마스크 패턴은 복잡하고 미세하여지고 있다. 포토마스레티클은 반도체 소자를 제작하기 위한 모(母)패턴에 대응하기 때문에 레티클의 우수한 품질은 확보하는 것이 가장 중요한 요건중의 하나이다. 즉, 그것이 매우 섬세할 지라도 패턴의 결함이 존재하는 것을 용남할 수 없다는 것이다.
LSI나 VLSI 반도체 다이(die)로, 보통 동일패턴을 갖는 많은 반도체소자들이 제작되어진다. 그러므로, 포토마스트 레티클의 검사는 제일 먼저 현미경을 사용하여 인접하는 동일패턴과 시각적으로 비교하므로써 행하여진다. 이 시각적 검사는 영상을 비교하는 전자회로와 전하결합소자(charge couple device) 카메라와 같은 영상 센서(sensor)를 사용하는 자동광학적 비교검사인 "패턴 비교검사"로 대치되어졌다.
그러나, 최근에 다이의 패턴이 단지 패턴비교 검사 방법에 의해 정확히 비교하기 어려울 정도로 매우 복잡하여 졌다. 앞으로, 패턴 비교검사는 비교를 위한 표준 패턴이 필요하기 때문에, 만약 표준 패턴에 결함이 있다면 모든 검사는 실패가 된다. 게다가 만약, 다이가 동일 형태와 크기를 갖지 않는 단 한개의 패턴만으로 구성되어 있다면 그 마스크 비교검사는 사용될수 없다.
한편, "설계 데이타베이스"를 사용하는 CAD(Computer Aided Design)방식과 같은 컴퓨터 기술에 의한 레티클 패턴의 설계방법이 개발 되었다. 결과적으로, CAD방식긔 개념이 검사에 도입되므로써 "데이타베이스 검사"라 불리우는 "검사데이타베이스"에 의해 검사가 이루어지고 있다.
데이타베이스 검사를 시작할 때, 설계데이타는 데이타베이스 검사를 위하여 이용되지만, 후에 "검사데이타 베이스"는 단독으로 만들어 지는데, 이는 검사과정이 쉽게 만들어지며, 제작과 감사에 중복되는 실수를 피할 수 있기 때문이다. 데이타베이스 검사방법을 적용하면, 검사의 정확도가 매우 높아진다.
데이타베이스 검사는 레티클 패턴에 대한 검사데이카가 자기테이프등이 기록매체에 저장되어있는 "레티클검사기"라 불리워지는 장치에 의하여 이루어질수 있다. 그러나, 최근의 반도체가 너무 복잡해지고, 너무 많은 종류로 되기 때문에 검사 데이타의 용량은 커지게 된다. 따라서, 기록매체를 비축하기위한 공간을 유지하는 것은 거위 불가능하여, 검사에 많은 시간을 소모한다. 이는 데이타베이스 검사가 고정확도르 유지할 필요가 있음에도 불구하고, 포토마스크 레티클검사에 대해 큰 문제로 나타나고 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 검사의 고정확도를 유지하기 위한 데이타베이스 검사방법을 적용하여 검사데이타매체를 저장하기 위한 공간과 검사를 수행하는 시간을 절약하는데 있다. 본 발명은 마스크 비교검사와 데이타베이스 검사방법을 조합함으로써 수행되어질수 있기때문에 후자의 방법이 포토마스크 레티클에서 각각이 동일모양과 크기를 갖는 레티클패턴에 적용되어 있다.
포토마스크 레티클의 검사에 본 발명을 적용하면, 검사의 고정확도가 전자의 방법에 의해 유지되어질 수 있고, 데이타베이스의 공간과 검사하는 시간이 후자에 의해 절약되어 질수 있다.
본 발명을 설명하기전에, 종래 기술의 레티클 검사기에 의한 데이타베이스 검사 방법에 서술될 것이다. 왜냐하면, 레티클 검사기는 종래래기술의 데이타베이스 검사에 사용되는 전형적인 방법이었으며, 또한 본 발명은 레티클 검사기의 개선에 관한 것이다.
제1도는 검사되어질 레티클 패턴의 평면도이다. 실제적인 레티클에 있어서는 수개의 장방형의 패턴이 설명의 목적으로 나타내어진 제1도에 나타난것보다 더욱 복잡하게 되어있다. 도면에서, 참조번호 1은 레티클이고, 21, 22와 3은 레티클 1위의 패턴들이다. 패턴은 불투명 피름으로 광학적 투과제위에 인쇄되어 있고, 설명의 목적을 위해 단순화된 패턴들로 도시되어 있기 때문에 패턴 21, 22는 패턴 3에 의해 둘러쌓인 동일 모양과 크기로서 병렬로 배열된다. 참조번호 4는 레티클 1의 데이타베이스 검사를 위한 광학적 주사선을 보여주며, 도면에서 X축을 따라 좌에서 우로 레티클의 표면을 과학적으로 주사한다.
제2도는 종래 레티클검사기의 블록선도이다. 도면에서 각 단자나 회로는 다음과 같이 동작한다.
참조번호 1은 뒤에 설명될 X-Y단에 놓여진 제1도와 같은 레티클이다.
참조번호 5뭄 레티클 검사기의 동작에 대한 여러 제어신호를 출력시키는 제어단자이다.
참조번호 6은 레티클 1이 검사되어지도록 놓이고, 제어단자 5로부터의 제어신호에 의해 제어되어지고 있는 제1도에서 위에서 아래로 정밀 기계에 의해 Y축 방향으로 주사되어지는 X-Y단이다.
참조번호 7은 레티클 1이 제어단자 5로부터 제어신호와 동기화하는 X축 방향으로 주사하는 카메라이며, 카메라 7은 X-Y단 6과 카메라 7은 주사에 대응하는 전자비데오 신호를 출력한다.
참조번호 9은 자기테이프와 같은 기록매체에 검사 데이타를 저장하고, 제어단자 5로부터 제어신호에 의해 제어되어지는 X-Y단 6과 카메라 7의 주사와 협력하여 데이타비데오 시호를 출력하는 데이타 기록 장치이다.
참조 번호 8은 지정된 진폭을 갖는 비교기 11에 대해 "데이타 비데오 신호"를 공급하기위해 데이타 기록장치 9로부터의 출력을 성형하는 1차 파형성형회로이다.
참조 번호 10은 주사된 패턴의 결함이 없는 파형성형회로 8로부터의 데이타 비데오 신호의 지정된 진폭과 같은 진폭을 갖는 배교기 11에 대해 "광학적 비데오 신호"를 공급하기 위해 카메라 7로부터의 출력을 성형하는 2차 파형성형회로이다.
참조 번호11은 데이타 비데오 신호와 광학적 비데오 신호를 비교하는 비교기이다. 신호는 제어단자 5에 의해 제어되는 동시에 비교기 11로 가고, 또한 비교가 제어단자 5로부터 제어신호에 의해 이루어진다. 데이타비데오 신호와 광학적비데오신호의 진폭이 같은때, 그것은 그 패턴에 결함이 없으며, 비교기 11이 무(無)출력을 나타낼것이며, 반대로 패턴에 결함이 있다면, 비교기 11은 결함신호를 나타낸다는 것이다.
참조번호 12는 제어단자 5로부터 제어신호에 의해 포토마스크 레티클의 패턴과 같은 메모리의 번지에 결함신호를 기억하는 메모리이다. 메모리 12에서 결함신호는 검사의 결과를 점검할수 있는 비데오 영상기나 인쇄지상에 시작적으로 얻을수있다. 결과적으로 결함은 보수가 가능하여질수 있으며, 결함 데이타는 반도체 소자제작의 품질조절을 위해 저장할수 있다.
제1도는 예로서 간단한 레티클 모형을 나타낸다. 여기에서는 종래기술의 레티클검사기 조차도 데이타 응용을 위한 용량의 문제가 없다. 그러나, 앞에서 언급한 바와같이, 최근 레티클 패턴은 너무 복잡하게 되어 데이타에 대한 매체를 저장하기위해 매우 큰 공간이 요구되고 있다. 그러므로, 종래기술의 레티클 검사기를 이용한 데이타베이스검사는 대용량집적회로 이상에 적용하는 것이 거의 불가능하게 되었다.
그너나, 높은 기록밀도를 갖는 반도체소자른 일반적으로 각각이 동일패턴을 갖는 대다수의 소자들로 이루어졌다. 그래서, 레티클도 대다수의 동일모양과 크기를 갖는다. 본 발명은 이 사실에서 유도 되었다, 즉, 각각이 동일모양과 크기를 갖는 패턴들은 개별적으로 검사할 필요가 없다. 다시말해서, 하나의 패턴이 데이타베이스 검사방법에 의해 검사하는 것만으로 충분하다는 것이다. 만약 각각이 동일모양과 크기를 갖는 패턴들이 데이타베이스 검사로부터 무시되어질수 있다면, 저장매체에 대한 저장소는 크게 감소시킬수 있을 것이다. 이는 다음과 같이 해결할 수 있다. 각각이 동일 모양과 크기를 갖는 패턴으로부터 하나를 취함으로써 레티클 검사기는 데이타베이스 검사방법에 의해 선택된 패턴을 검사한다. 그러면, 나머지 패턴들은 비교하기위한 표준패턴처럼 선택된 패턴을 한정하는 일반 패턴 비교검사방법에 의해 검사된다.
위에서 설명한 바와같이, 데이타베이스 검사와 패턴비교검사방법을 적용하면, 종래 기술의 문제점이 해결된다. 즉, 각각이 동일모양과 크기를 갖는 패턴의 데이타는 자장할 필요가 없을 뿐만 아니라 검사 정확도가 높게 유지될 수 있기 때문이다. 이것이 본 발명의 요지이다. 즉, 본 발명은 데이타베이스 검사에서 각가기 동일모양과 크기를 갖는 패턴에 대해 검사데이타의 한 패턴만의 필요로하며, 각각이 동일 크기와 모양을 갖는 다른 나머지 패터은 패턴비교검사에 의해 빨리 검사되어진다.
제3도는 본 발명을 설명하기 위한 제1도의 레티클과 동일 크기와 모양은 갖는 레티클의 평면도이다. 도면에서 참조번호 혹은 기호는 P와 Q를 제외하고, 제1도와 같다. 기호 P와 Q는 패턴 21과 동일한 모양을 갖는 패턴 22를 포함하는 점선으로 둘러쌓인 사각형으로 제외되는 영역 P-Q를 지정하는 X-Y 좌표의 점이다.
먼저 패턴 21이 데이타베이스 검사에 의해 검사 되어지고 패턴 비교 검사방법이 패턴 21에서 패턴 22를 비교하는 영역 P-Q에 적용하였을때, 영역 P-Q 안에 있는 패턴은 데이타베이스 검사의 목적에서 제외시킬 수 있다. 그러한 영역 P-Q는 이하 "제외영역"이라 하겠다. 이렇게 함으로써 데이타베이스 검사에 대한 데이타가 자기테이프를 저장하기 위한 공간을 줄일 수 있으며, 검사를 위한 시간이 절약되어질 수 있다는 것이다.
제4도는 본 발명의 장치(레티클 검사기)의 블록선도이며, 제5도는 데이타베이스 검사의 목적으로부터 각각이 동일 모양과 크기를 갖는 패턴들은 제외하는 본 발명의 레티클 검사기의 기능을 설명하는 파형도이다.
제4도에서 제2도와 같은 참조번호를 갖는 각 블록은 같은 기능을 갖는다. 참조번호 13은 제3도에서 패턴 22와 같은 제외영역안에 있는 패턴의 데이타베이스 검사를 제외하기위해 제3도의 제외영역 P-Q와 같은 제외되는 영역을 한정시키는 "영역한정기(region setter)"이다. 제어단 55와 비교기 111은 제2도에서 제각기 제어단자 5와 비교기 11과 같은 기능을 갖지만 제외영역을 한정하도록 수정되어진다.
제5(a)도는 아래파형과 동일한 확대되어진 제3도의 주사부분이다. 제5(b)도, 제5(c)도, 제5(d)도와 제5(e)도는 광학적 주사가 제5(a)도에서 나타나 있듯이 레티클 1위에 이루어질 때, 제각기 블록선도에서 참조번호 101, 102, 103과 104의 선에서의 파형이다. 레티클검사의 시초에 각각이 동일 모양과 크기를 갖는 패턴들의 무리들은 레티클패턴들의 설계 데이타로부터 선별되어진다. 즉, 제3도에서 패턴 21과 22를 포함하는 그룹이 그 예이다. 그리고 한 패턴이 각 무리에서 선택되어진다. 즉, 제3도에서 패턴 21이 그 예이다. 설계 데이타로부터 제외영역의 번지정보-예를들면 제3도에서 P-Q는 데이타베이스 검사의 목적으로부터 제외영역을 제외시키는 검사기에 의해 제어단자 55를 한정하게된다. 선택된 패터은 데이타베이스 방법에 의해 검사되어지고, 또한 패턴 비교 검사를 위한 표준 패턴을 사용되어진다.
제 4도에서 P와 Q의 번지가 검사기에 의해 한정기 13에 주어질때, 영역 한정기 13은 제3도 혹은 제5(a)도에서 제외영역 P-Q와 같은 제외영역을 지정하기 위해 제어단자 55를 제어한다. 제5(a)도에서는 P만 도시되어있다. 카메라 7은, 제3도 또는 제5(a)도에서, 광학적 주사선 4와 같이 레티클 1을 주사할때, 제어단자 55는 선 101에서 데이타비데오 신호가 제5(b)도에서 보여주듯이 제외영역 P-Q에서 패턴 22로 움직이므로 비교기 111로 가도록 1차 파형성회로 8을 제어한다. 한편 카메라 비데오 신호는 제5(c)도에서 나타난것처럼 파형이 선 102를 통해 비교기 111로 들어간다. 선 104에서 비교기 111로부터 출력신호는 제5(c)도에서처럼 결함 정보가 없기 때문에 비교기 111은 "ON"신호가 제5(d)도에서 나타나듯이 제어단자55로부터 선103에 공급되어지는 시간동안 파형 (b)와 (c)를 비교한다.
만약 거기에 기이트(gate)신호가 없다면 비교기 111은 제5(e)도에서 점선파형 51과 같은 결함신호가 나타날 것이다. 비교기 111로부터의 결함신호는 만약 레티클 패턴상에 결함이 있고 제어단자 55에 의한 제어하에 각 번지에 기억되어졌다면, 메모리 12로 들어간다. 검사결과는 앞에 언급된것처럼 메모리 12로부터 판단 신호에 의해 점검되어질 수 있다.
패턴 21이 위 데이타베이스 검사에 의해 정확하게 판정되어진후, 패턴 21와 같은 제어영역에서의 패턴은 종래기술방법에 의해 검사되어질 수 있다. 즉, 비교를 위해 표준 패턴으로서 패턴 21을 한정시키는 패턴 비교 검사방법이다. 실제 공장에서 실현되어진 반도체다이의 제작에서, 본 발명은 종래 기술의 검사방법에 비해, 데이타에 대한 기록매체의 용량이 줄어들고, 검사데이타 설계의 소비시간을 절약할 수 있고, 또한 반도체 소자의 검사 소비시간을 단축할 수 있다.

Claims (1)

  1. 포토마스크레티클(Photo-mask Reticle)로부터 얻어지는 1차 패턴과 다수의 2차 패턴들에서 선택되는 패턴의 패턴정보를 포토마스크 레티클의 제작에 이용되는 설계데이타와 비교하고, 또 포토마스크 레티클로부터 얻어지는 선택된 패턴을 제외한 2차 패턴들의 패턴정보를 선택된 패턴정보와 비교하여서 포토마스크 레티클의 패턴들을 검사하는 것을 특징으로 하는 자체 개별의 모양을 가지고 있는 1차 패턴과 각각이 동일한 모양과 크기를 가지고 있는 2차 패턴들을 가진 반도체소자 제작을 위한 포토마스크 레티클의 검사방법.
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