KR970003883B1 - 패턴 검사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

없음.

Description

패턴 검사 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 관련된 패턴 검사 장치의 구성도.

제2a도 내지 제2c도는 반 투명막과 완전 차광막의 도형 데이터를 합성하여 하프론형 위상 시프트 마스크의 도형 데이터를 생성하는 방법을 설명한 도면.

제3a도 내지 제3d도는 종래의 데이터 비교 방식의 패턴 검사 방법을 설명한 도면.

제4a도 및 제4b도는 종래의 패턴 검사 방법에 의해 하프톤형 위상 시프트 마스크를 검사한 경우를 설명한 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11 : 완전 차광막용 도형 데이터 파일12 : 반 투명막용 도형 데이터 파일

13 : 매트릭스상 메모리18 : Xe 램프

19 : 하르톤형 위상 시프트 마스크21 : 라인 센서

24 : 유리 기판25 : 완전 차광막 패턴

26 : 반 투명막 패턴

본 발명은 도형 데이터 비교 방식의 투과 광 검출형 패턴 결함 및 형상 검사 장치에 관한 것으로, 특히 하프톤형 위상 시프트 마스크의 검사 방법 및 검사 장치에 관한 것이다.

전자선 묘화(描畵) 장치를 사용한 포토 마스크 제조 공정은 다음과 같이 수행된다. 유리 기판상에 산화 크롬과 크롬에 의한 다충 박막의 금속 차광막이 형성된 블랭크(blank)상에 전자선(EB) 레지스트를 도포하고, EB 묘화 장치에 의해 패턴을 묘화한다. 묘화 후의 마스크 현상, 에칭, 박리 및 세정을 통해 패턴 검사 공정으로 보내진다. 여기서, 결함, 형상 검사, 긴 치수/짧은 치수의 측정 및 외관 검사 등이 수행되고, 합격 기준을 만족하는 것이 출하되어 웨이퍼 노광공정에서 사용된다.

결함 및 형상 검사는 동일 패턴이 포토 마스크 내면에 반복 배역되어 있는 경우에, 패턴을 서로 비교하여 검사하는 칩 비교 검사, 동일 마스크를 2매로 비교 검사하는 마스크 비교 검사 및 EB 묘화시 사용되는 도형 데이터와 노광면상의 광강도를 비교하는 데이터 비교 검사로 크게 구별된다. 본 발명은 데이터 비교 검사에 관한 것이므로, 종래의 검사 방법으로서 데이터 비교 검사에 대해 설명한다.

제3a도 내지 제3d도는 종래의 포토 마스크의 패턴을 데이터 비교 검사하는 방법을 설명한 도면이다. 제3a도는 포토 마스크의 단면도이며, 30은 유리 기판, 21은 유리 기판상에 크롬 등의 금속 차광막으로 형성된 패턴이다.

제3b는 블랭크의 금속 차광막을 포지티브형(positive type)의 EB 레지스트를 사용한 에칭에 의해 상기 패턴(31)을 형성할 때의 도형 데이터이다. 상기 금속 차광막상에 도포된 EB 레지스트에 대해, 데이터가 "1"에 상당하는 영역에서는 전자선에 의한 노광이 수행되고, 그 후의 현상에 의해 제거된다. 또한, 데이터가 "0"에 상당하는 영역의 레지스트는 노광되지 않고, 현상 후에도 금속 차광막상에 남게 되어, 에칭 마스크의 패턴을 형성한다. 따라서, 이 마스크를 사용한 금속 차광막의 에칭에 의해, 도형 데이터는 "0"에 상당하는 부분에 금속 차광막에 의한 패턴이 형성되어, 포토 마스크가 완성된다.

제3c도는 상기 포토 마스크에 검사 광을 비추고, 투과하여 투과 광을 수광화소가 복수 1열로 배열된 라인 센서로 수고아하여, 각 수광 화소의 센서 출력을 그래프화한 것이다. 이 그래프와 같이, 센서의 출력에 의해 얻어지는 노광면상의 광 강도 분포 특성은 도형 데이터와 같이 2 값으로는 표현할 수 없다.

이것은 검사 광을 포토 마스크에 비추었을 때, 도형 데이터 "0"에 상당하는 센서상에 생기는 어두운 부분과 데이터 "1"에 상당하는 센서상에 생기는 밝은 부분의 경계 부근에서는, 투과 광의 회절에 의해 어두운 부분에서 밝은 부분으로 밝기가 변화하는 영역이 센서상에 발생하기 때문이다. 그래서, 도형 데이터를 변환시켜 실제로 검사 광에 의해 센서상에 생기는 패턴에 대응하는 라인 센서 1화소마다 패턴 데이터를 작성한다. 이 변환은 차광막이 있는 전체 차광 영역에 의해 센서상에 생기는 어두운 부분의 센서 출력의 신호 강도와 차광막이 없는 전체 투과 영역에 의해 센서상에 생기는 밝은 부분의 신화 강도를 측정하고, 각각 어두운 부분과 밝은 부분의 패천 데이터로 한다. 그리고, 데이터 "0"과 "1"이 인접한 부분의 센서상에서 밝기가 변화하는 영역에 대응하는 센서의 화소에 대한 패턴 데이터는 밝은 부분과 어두운 부분의 신화 강도에서 계산하여 결정한다.

제3d도는 패턴 데이터를 도시한 도면이다. 포토 마스크의 패턴 검사는 이 패턴 데이터와 포토 마스크에 검사 광을 비추어서 얻어지는 라인 센서의 출력 신호를 비교한다. 그리고, 검사의 판정은 패턴 데이터와 센서 출력 신호의 차를 구하고, 이 차의 절대값이 미리 설정된 임계값을 초과하는 포토 마스크를 결함 부품으로 한다. 따라서, 임계값이 작을수록 결함 검출 감도는 높아진다.

종래의 차광막이 있는 소정의 전체 차광 영역과 차광막이 없는 저테 투과 영역으로만 이루어지는 포토 마스크는 상기 검사 방법으로 검사 가능하다. 그런데, 근래에 사용된는 포토 마스크인 미세 패턴의 노광이 가능한 위상 시프트 마스크의 내부에서는 상기 검사 방법에서 결함 검출 감도를 저하시키지 않으면 검사할 수 없는 것이 있다.

위상시프트 마스크 내부에서, 마스크 차광 부분에 약간의 광투과율을 갖게 함으로써 광 강도 분포가 가파르게 되어, 패턴이 선명하게 형성되는 하프톤형이 있다. 이 패턴이 선명하게 되는 효과가 패턴의 선 폭에 의해 좌우되며, 선 폭은 0.4~0.5μm정도가 한도이고, 이것을 초과하는 선 폭에서는 효과가 적게 된다.

이 때문에 하프톤형 위상 시프트 마스크에서는 선폭이 0.5μm를 초과하는 패턴 영역의 차광부가 크롬 등의 완전 차광막으로 형성되고, 선 폭이 0.5μm이하의 패턴 영역의 차광막은 약간의 광 투과율을 갖는 반 투명 재료로 하프론 영역으로서 형성된다. 이 결과, 통상의 하프톤형 위상 시프트 마스크에서는 광 투과율이 다른 패턴이 마스크면 내에 혼재하게 된다.

제 4a도는 하프톤형 위상 시프트 마스크의 단면도이며, 제4b도는 이것에 검사광을 투과시켰을 때에 노광면상에 생기는 광 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 도면에 있어서, 40은 유리 기판이고, 41은 완전 차광막이며, 42는 반 투명 차광막이다. 이 광 투과율이 다른 패턴이 혼재하는 위상 시프트 마스크를 상기 검사방법에 적응시킨 검사 장치로 검사하면, 상술한 바와 같이 결함 검출 감도를 저하시키지 않으면 검사할 수 없다. 이것은 다음의 이유 때문이다. 우선, 하프톤 영역과 이 이외의 통상 영역의 차광부의 도형 데이터는 공통으로 포지티브형 레지스트의 경우 "0"이며, 패턴 데이터는 동일하다.

한편, 제4b도의 광 강도 분포에 도시된 바와 같이, 하프톤 영역의 차광부의 투과광 강도(43)은 통상 영역의 차광부의 투과광 강도(44)보다 강하다. 따라서, 검사의 판정 기준인 라인 센서의 출력 신호 강도와 패턴 데이터의 차의 절대값에 대한 임계값이 종래와 같다고 하면, 하프톤 영역의 차광부에 있어서의 상ㄱ 차의 절대값은 임계값을 초과하게 되어 결함이 있는 것으로 판정된다. 그래서, 임계값을 증가시키고 결함 검출 강도를 저하시켜 검사한다. 이것에 의해, 하프톤 영역의 반 투명 차광부를 결함이 있는 것으로 판정하는 유사 결함의 발생을 방지할 수 있지만, 통상 영역의 차광부의 결합 검출 감도가 저하되어, 하프톤 영역과 통상 영역 사이의 결함 검출 감도에 차가 생긴다.

본 발명은 상기 사정을 감안한 것으로서, 그 목적은 하프톤형 위상 시프트 마스크의 패턴 결함을 고감도로 검출할 수 있고, 또한 마스크 상에서의 검출 감도가 일정한 검사 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 패턴 검사 방법은 하프톤형 위상 시프트 마스크 패턴의 묘화에 사용된 도형 데이터에서 패턴 데이터를 작성하고, 패턴이 반 투명막에 의해 구성되는 부분에는 그 반 투명막의 광 투과율에 따라 상기 패턴 데이터를 보전하면서 위상 시프트 마스크로부터의 투과광의 강도와 패턴 데이터의 비교에 의해 위상 시프트 마스크의 패턴을 검사하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 패턴 검사 방법에서는 반 투명막의 광 투과율에 따라 패턴 데이터를 보정하기 위해, 패턴을 구성하는 반 투명막은 임의의 것이라도 검사가 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 관련된 패턴 검사 장치의 구성도이다. 도면에 있어서, 10은 도형 데이터 합성 회로이며, 완전 차광막을 위한 도형 데이터의 파일(11)과 반 투명막을 취한 도형 데이터의 파일(12)에서 검사 위치에 상당하는 도형 데이터를 순차적으로 받아 들여 합성한다.

여기서, 이 도형 데이터의 합성을 제2a도 내지 제2c도의 포토 마스크의 단면도를 사용하여 설명한다. 도면에 있어서, 24는 유리 기판이며, 유리 기판상에는 완전 차광막으로 형성된 패턴(25)와 반 투명막으로 형성된 패턴(26)이 있다. 또한, "0"과 "1"은 패턴(25 및 26)의 형성에 사용된 도형 데이터이다. 제2a도의 상태의 포토 마스크를 형성하는 데는 유리 기판(24)상의 전면에 완전 차광막을 형성하고, 다시 차광막상에 포지티브형 레지스트를 도포한다. 그리고, 도형 데이터가 "1"에 상당하는 영역의 레지스트를 전자선 또는 레이저로 노광현상하고, 노광된 영역의 레지스트를 제거한다. 그리고, 남은 레지스트를 에칭 마스크로서 상기 완전 차광막을 에칭하면, 도형 데이터가 "0"에 상당하는 영역으로 완전 차광막에 의해 패턴(25)가 형성되어 제2a도의 상태로 된다.

제2b도에 도시된 포토 마스크는 제2a도의 완전 차광막 대신에 반 투명막을 사용한 것이며, 형성 방법은 제2a도의 포토 마스크와 동일하다. 따라서, 제2b도의 포토 마스크도 도형 데이터가 "0"에 상당하는 영역에 반 투명막의 패턴(26)이 형성된다.

제2c도에 도시된 포토 마스크는 제2a도의 포토 마스크에 제2b도의 도형 데이터를 사용하여 반 투명막의 패턴(26)을 다시 형성한 것이며, 완전 차광막과 반 투명막의 패턴이 혼재한 하프톤형 위상 시프트 마스크로 되어 있다. 이 하프톤형 위상 시프트 마스크의 도형 데이터는 유리 기판(24)의 동일 영역에 대응하는 패턴(25 및 26)을 형성하기 위한 도형 데이터를 서로 AND 논리를 사용하여 합성시켜 얻어진 것이다. 합성하여 얻어진 도형 데이터의 "0"에 대응하는 영역에는 패턴(25)나 패턴(26)중 소정의 것이 형성된다.

다시, 제1도를 참조하여 설명한다. 도면에 있어서, 13은 매트릭스상의 메모리이며, 데이터 합성 회로(10)에서 출력되는 상기 위상 시프트 마스트의 도형 데이터가 순차적으로 입력되어 전개된다. 14는 선폭 판정 회로이며, 데이터가 전개된 메모리에 의해 패턴의 선 폭을 인식하여, 소정 선 폭 이하의 패턴부를 하프톤 영역으로 판정한다. 예를 들면, 도형 데이터의 1단위가 포토 마스크상에서는 0.25×0.25μm에 대응하는 경우, 메모리(13)의 사이즈가 20×20 도트이면 5.0μm의 부분의 패턴을 판정할 수 있다.

그리고, 선 폭이2.5μm이하의 패턴부가 반 투명막으로 형성된 하프톤형 위상 시프트 마스크이면, 선폭 판정 회로(14)는 메모리(13)상의 "0"데이터가 연속적으로 가입되는 도트 수가 10 이하인 부분을 하프톤 영역으로 판정한다. 그리고, 선 폭 판정 회로(14)가 하프톤 영역을 판정하면, 보정 요구 신호(15)를 출력한다.

또한, 상기 도형 데이터 합성 회로(10)에서 출력되는 도형 데이터는 패턴 데이터 발생 회로(16)에 입력된다. 패턴 데이타 발생 회로(16)은 종래와 같이 도형 데이터 "0"에 상당하는 영역을 전체 차광영역으로 하고, "1"에 상당하는 영역을 전체 투과 영역으로 한 투과 광의 광 강도 분포에 적응하도록 라인 센서의 화소에 대응한 패턴 데이터를 상기 도형 데이터에서 발생시킨다. 17은 패턴 데이터 보정 회로이며, 상기 보정 요구 신호(15)가 입력된 경우에 패턴 데이터를 미리 기억하고 있는 반 투명막의 광 투과율에 따라 반 투명막부에 상당하는 패턴 데이터의 신호 레벨을 보정하고 출력하고, 보정 요구 신호가 입력되지 않은 경우에는 입력된 패턴 데이터를 그대로 출력한다.

18은 Xe(크세논) 램프이며, 하프톤형 위상 시프트 마스크(19)에 대해 검사광을 조사한다. 조사된 검사 광은 위상 시프트 마스크(19)를 투과하고, 다시 대물 렌즈(20)을 경유하여 라인 센서(21)은 복수의 화소로 구성되어 있으며, 각 화소는 수광한 투과 광의 광 강도에 따른 레벨의 센서 출력 신호를 비교 회로(22)에 입력한다. 한편, 비교 회로(22)에는 상기 패턴 데이터 보정 회로(17)에서 출력되는 패턴 데이터가 입력되고, 상기 센서 출력 신호와의 차를 연산한다. 그리고, 이 차의 절대값이 미리 설정되어 있는 임계값을 초과할 경우, 상기 위상 시프트 마스크(19)를 결함 부품으로서 결함 등록회로(23)에 등록한다.

상기 패턴 검사 장치에서는 광원으로서 Xe램프(18)를 사용하였지만, 패턴 검사 장치는 여러 가지의 노광 장치로 사용하는 하프톤형 위상 시프트 마스크를 검사하기 위해, 검사 장치와 노광 장치의 광원이 다르게 되는 경우가 있다. 이 경우, 노광 광과 검사 광의 파장을 다르게 한다. 그리고, 반 투명막을 투과 광의 파장에 의해 광 투과율이 변화하는 성질을 갖고 있다. 이 때문에, 패턴 검사 장치에 미리 기억시킨 패턴 데이터 보정을 위해 반 투명막의 광 투과율이 노광 장치와 투과 광에 대한 것이면, 적절한 보정이 수행되지 않은 것으로 된다. 그래서, 패턴 검사 전에 반 투명막으로 구성된 패턴에 검사 광을 조사하여, 라인 센서(21)이 출력하는 신호 강도에서 미리 기억시킨 광 투과율을 보정하는 경우가 있다.

그런데, 1개의 하프톤형 위상 시프트 마스크를 형성하기 위한 완전 차광막과 반 투명막의 각각의 도형 데이터의 파일은 1개가 아니다. 통상, 마스크상의 영역을 복수로 분할하고, 분할된 각 영역마다 완전 차광막과 반 투명막의 각각의 패턴용의 도형 데이터의 파일을 작성한다. 그리고, 분할된 영역중에는 반 투명막만 또는 완전 차광막만으로 패턴이 구성되는 영역이 있다. 이 경우, 반 투명막만으로 패턴 구성되는 하프톤 영역의 도형 데이터의 파일에 보정 식별자를 부가해 두고, 다시 도형 데이터를 패턴 검사 장치가 독해하였을 때에 보정 식벽자의 유무를 판정하는 회로를 상기 검사 장치에 부가한다. 그리고, 보정 식별자가 있으면 상기 메모리(10)에 도형 데이터를 전개하지 않고, 상기 도형 데이터에서 작성한 모든 패턴 데이터를 보정하도록 해도 좋다.

여기서, 이 실시예의 패턴 검사 장치에 의한 하프톤형 위상 시프트 마스크의 검사와 종래예를 비교해 본다.

종래예와 실시예의 하프톤형 위상 시프트 마스크는 공통으로 포지티브형 레지스트를 사용하고, 도형 데이터는 "1"의 영역의 레지스트를 노광하여 제조하였다. 이 때문에, 도형 데이터가 "1"의 마스크상의 영역에서만 반 투명막 및 완전 차광막에의해 차광막은 제거되어 투과부로 됨으로써, 데이터가 "0"인 영역은 반 투명막 또는 완전 차광막에 의해 차광막 패턴이 형성되어 차광부로 된다. 이 차광부는 반 투명막에 의해 이루어지거나 완전 차광막에 의해 이루어져 있어서, 각각의 광 투과율의 다른 투과 광의 강도가 다르게 되어 있고, 반 투명막 차광부의 투과광쪽이 강하다. 이것에 대하여, 도형 데이터는 어느 쪽의 차광부라도 "0"이다. 이 때문에, 패턴의 검사에 사용하는 패턴 데이터는 종래예나 실시예도 도형 데이터를 기초로 하여 완전 차광막에서의 투과 광의 광 강도에 적합하도록 작성하기 때문에, 반 투명막과 완전 차광막의 어느 쪽의 차광부의 패턴 데이터도 똑같이 되어 있다. 그리고, 종래는 이 패턴 데이터와 마스크로부터의 투과 광의 광 강도의 차의 절대값을 검사 기준으로 하는 임계값과 비교하였기 REOAN, 상기와 같이 유사 결함의 발생 또는 결함 검출 감도의 저하와 반 투명막과 완전 차광막에 의한 패턴과의 결함 검출 감도에 차가 생기는 문제가 있었다. 한편, 이 실시예에서는 반 투명막에 의한 패턴에 대응하는 패턴 데이터를 반 투명막의 광 투과율에 따라 보정하기 때문에, 종래와 같이 임계값을 증가시키지 않아도 유사 결함의 발생은 없게 된다.

또한, 실시예에서는 임계값을 증가시키지 않기 때문에, 고감도의 결합 검출을 수행할 수 있다. 다시, 반 투명막부의 패턴 데이터의 보정에 의해, 반 투명막과 완전 차광막의 패턴의 검출 감도는 동일하게 된다.

그리고, 본원의 특허청구 범위의 각 구성 요건에 병기한 도면의 참조 부호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이며, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시한 실시예에 한정하기 위해 병기한 것은 아니다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 하프톤형 위상 스프트 마스크의 패턴 결함을 고감도로 검출할 수 있고, 더욱이 마스크상에서의 검출 감도가 균일한 검사 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 하프톤형 위상 시프트 마스크의 패턴 묘화에 사용한 도형 데이터에서 패턴데이타를 작성하고, 패턴이 반 투명막에 의해 구성되는 부분에서는 그 반 투명막의 광 투과율에 따라 상기 패턴 데이터를 보정하면서 위상 시프트 마스크에서의 투과 광의 강도와 채턴 데이터와의 비교에 의해 위상 시프트 마스크의 패턴을 검사하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴이 반 투명막에 의해 구성되어 있는 것을 패턴의 선 폭이 소정값 이하인 것을 인식하여 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 패턴이 반 투명막에 의해 구성되어 있는 것을 상기 도형 데이터에 미리 부가한 식별자에 의해 판정하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 검사 전에 상기 반 투명막에 의해 구성된 패턴부의 투과 광 강도를 측정하고, 상기 광 투과율을 보정하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 방법.
5. 위상 시프트 마스크의 패턴 묘화에 사용된 도형 데이터에서 패턴 데이터를 작성하는 회로(16).

   상기 도형 데이터에서 패턴의 선 폭을 판정하는 회로(14) 및 상기 선 폭이 소정값 이하인 경우에 미리 기억된 패턴을 구성하는 반 투명막의 광 투과율에 따라 상기 패턴 데이터를 보정하는 회로(17)을 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.
6. 위상 시프트 마스크의 패턴 묘화에 사용한 도형 데이터에서 패턴 데이터를 작성하는 회로,

   상기 도형 데치나에 미리 부가된 식별자의 유무를 판정하는 회로 및 상기 식별자가 있는 경우에 미리 기억된 패턴을 구성하는 반 투명막의 광 투과율에 따라 상기 패턴 데이터를 보정하는 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 검사 장치.