KR100997882B1

KR100997882B1 - 웨이퍼 패턴 검사방법

Info

Publication number: KR100997882B1
Application number: KR1020080088352A
Authority: KR
Inventors: 김주환
Original assignee: 김주환; 주식회사 힘스
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-12-02
Anticipated expiration: 2028-09-08
Also published as: KR20100029532A

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 전체 면 중에서, 패턴의 형성위치에 따른 영상데이터의 왜곡, 또는, 메모리에 저장된 표준패턴의 영상데이터의 오류에 의해, 검사오류가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 새로운 웨이퍼 패턴 검사방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 패턴 검사방법에 따르면, 검사대상 패턴을 촬영하고, 촬영된 영상데이터를 메모리에 저장된 표준패턴의 영상데이터와 1차 비교한 후, 검사대상 패턴에 인접된 다른 패턴을 추가로 촬영하여, 1차 비교 결과와 재차 비교함으로써, 패턴의 형성위치에 따른 영상의 왜곡, 또는, 메모리에 저장된 표준패턴의 영상데이터의 오류에 의해, 검사오류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

비교대상, 검사대상, 표준패턴, 배교검사, 웨이퍼, 패턴, 검사방법

Description

웨이퍼 패턴 검사방법{wafer inspection method}

일반적으로, 반도체 제조에 사용되는 웨이퍼는 도 1에 도시한 바와 같이, 원판형상으로 구성되며, 상면에 다수개의 집적회로 패턴(1a)이 형성되어, 각각의 패턴(1a)에 따라 웨이퍼를 잘라내어 반도체를 제작한다.

한편, 웨이퍼(1)를 잘라내기 전에 웨이퍼(1)에 형성된 패턴(1a)의 결함 유무를 검사하는 패턴 검사장치는 웨이퍼(1)의 상면에 레이저발생장치(10)에서 출력된 레이저를 조사하고, 웨이퍼(1)의 상측에 설치된 카메라(20)를 이용하여 웨이퍼(1)의 패턴(1a)을 촬영한 후 촬영된 패턴(1a)의 영상을 분석하여 패턴(1a)에 결함이 있는지를 검사한다.

이때, 상기 패턴 검사장치에는, 패턴(1a)의 결함유무를 자동으로 판단하는 판별유닛(40)이 구비된다. 상기 판별유닛(40)은 검사의 기준이 되는 표준패턴의 영상데이터가 저장된 메모리(30)가 구비되어, 카메라(20)를 이용하여 웨이퍼(1)에 형성된 패턴(1a)중에 선택된 한개의 패턴(1a), 즉, 검사대상 패턴을 촬영하면, 촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터와 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터를 비교하여 양자에 차이가 있을 경우 검사대상 패턴에 결함이 있는 것으로 판별할 수 있다.

그리고, 이러한 검사과정을 반복하여, 웨이퍼(1)에 형성된 다수개의 패턴(1a)을 순차적으로 검사할 수 있다.

한편, 이러한 웨이퍼(1)는 이론적으로는 상면이 완벽한 평면을 이루어, 패턴(1a)에 결함이 없을 경우, 웨이퍼(1)의 상면에 형성된 임의의 패턴(1a)을 촬영할 경우, 항상 동일한 영상데이터를 얻을 수 있어야 한다.

그러나, 사실상 웨이퍼(1)는 상면이 완벽한 평면을 이루지 못하므로, 웨이퍼(1)에 형성된 패턴(1a)을 촬영한 영상데이터에 왜곡이 일어나게 되며, 이러한 이유로 정상적인 패턴(1a)을 결함이 있는 패턴(1a)으로 판독하는 검사오류를 일으키는 경우가 발생되었다.

즉, 웨이퍼(1)의 외곽부분에 형성된 패턴(1a)중에서 하나를 검사대상 패턴으로 설정하여 촬영을 할 경우 영상데이터에 왜곡이 발생되어, 해당 검사대상 패턴에 결함이 없을 경우에도 촬영된 영상데이터가 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터와 달라, 판별유닛(40)이 해당 패턴(1a)을 결함이 있는 패턴(1a)으로 판별하 는 경우가 발생되었으며, 이러한 검사오류는 웨이퍼(1)의 중앙부에 형성된 패턴(1a)보다 웨이퍼(1)의 둘레부에 가까운 패턴(1a)에서 주로 발생되었다.

또한, 이러한 이유이외에, 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터에 오류가 발생되어, 검사결과에 오류가 발생되는 경우도 발생되었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 패턴의 형성위치에 따른 영상데이터의 왜곡, 또는, 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터의 오류에 의해, 검사오류가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 새로운 웨이퍼 패턴 검사방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 카메라(20)를 이용하여 웨이퍼(1)에 형성된 검사대상 패턴을 촬영하는 1차 촬영단계와;

촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)와 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)를 비교하는 1차 비교단계와;

상기 검사대상 패턴에 인접된 비교대상 패턴을 촬영하는 2차 촬영단계와;

2차 촬영단계에서 촬영된 비교대상 패턴의 영상데이터(C)와 1차 비교단계에서 계산된 결과를 비교하는 2차 비교단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴 검사방법이 제공된다.

제 1항에 있어서, 상기 패턴 검사단계에서 상기 검사대상 패턴의 다음번에 검사할 패턴(1a)을 비교대상 패턴으로 설정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴 검사방법.

본 발명에 따른 웨이퍼 패턴 검사방법에 따르면, 검사대상 패턴을 촬영하고, 촬영된 영상데이터를 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터와 1차 비교한 후, 검사대상 패턴에 인접된 다른 패턴을 추가로 촬영하여, 1차 비교 결과와 재차 비교하로써, 패턴의 형성위치에 따른 영상의 왜곡, 또는, 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터의 오류에 의해, 검사오류가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴 검사방법을 실시하기 위한 패턴 검사장치를 도시한 것으로, 레이저가 반사되는 방향과 카메라(20)의 방향이 서로 다르게 배치된 암시야(dark field) 검사장치를 예시한 것이다. 이에 따르면, 패턴 검사장치는 웨이퍼(1)의 상면에 레이저를 조사하는 레이저발생장치(10)와, 레이저발생장치(10)에 의해 레이저가 조사된 검사대상 패턴을 촬영하는 카메라(20)와, 표준패턴의 영상데이터(A)가 저장된 메모리(30)와, 카메라(20)에 의해 촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)와 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)를 비교하여 양자에 차이가 있을 경우 촬영된 패턴(1a)에 결함이 있는 것으로 판별하는 판별유닛(40)이 구비된다. 또한, 상기 패턴 검사장치에는 상기 웨이퍼(1)가 올려지는 거 치대(50)와 상기 거치대(50)를 위치이동시키는 구동장치(60) 및 제어유닛(70)이 구비되어, 웨이퍼(1)를 거치대(50)에 올려놓은 상태에서 거치대(50)를 위치이동시키므로써, 상기 카메라(20)가 웨이퍼(1)에 형성된 다수의 패턴(1a)을 순차적으로 촬영할 수 있도록 구성된다.

그리고, 이를 이용한 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴 검사방법은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 카메라(20)를 이용하여 웨이퍼(1)에 형성된 검사대상 패턴을 촬영하는 1차 촬영단계와; 촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)와 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)를 비교하는 1차 비교단계와; 검사대상 패턴에 인접된 비교대상 패턴을 촬영하는 2차 촬영단계와; 2차 촬영단계에서 촬영된 비교대상 패턴의 영상데이터(C)와 1차 비교단계에서 계산된 결과를 비교하는 2차 비교단계로 이루어진다.

상기 1차 촬영단계는 상기 패턴 검사장치의 거치대(50)에 웨이퍼(1)를 올려놓은 후, 구동장치(60)를 작동시켜 검사하고자 하는 검사대상 패턴에 상기 레이저발생장치(10)에서 출력된 레이저가 조사되도록 함과 동시에, 상기 카메라(20)를 이용하여 검사대상 패턴의 영상을 촬영하는 단계이다. 이때, 카메라(20)에 의해 촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)는 상기 메모리(30)에 저장된다.

상기 1차 비교단계는 도 3에 도시한 바와 같이, 전술한 1차 촬영단계에서 촬 영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)와 메모리(30)에 미리 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)를 비교하여, 2개의 데이터에 일치되지 않는 부분이 발생될 경우, 검사대상 패턴에 결함의 가능성이 있는 것으로 판단하여, 결함의 가능성이 있는 부분의 좌표 및 영상을 포함하는 결함데이터(E)를 추출하여 메모리(30)에 저장하는 단계이다.

상기 2차 촬영단계는 1차 촬영단계에서 촬영된 검사대상 패턴에 가장 가까운 위치에 형성된 다른 패턴(1a), 즉, 비교대상 패턴을 촬영하여, 촬영된 영상데이터(C)를 메모리(30)에 저장하는 단계이다.

이때, 상기 비교대상 패턴은 상기 1차 촬영단계에서 촬영된 검사대상 패턴의 다음번에 검사할 패턴(1a)을 비교대상 패턴으로 지정한다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(1)에 형성된 패턴(1a)을 NO 1부터 순차적으로 검사한다고 할 때, NO 1 패턴을 검사대상 패턴으로 지정하면, NO 2 패턴(1a)이 NO 1 패턴(1a)의 비교대상 패턴이 된다.

상기 2차 비교단계는 도 4에 도시한 바와 같이, 1차 비교단계에서 추출된 결함데이터(E)를 2차 촬영단계에서 촬영된 비교대상 패턴의 영상데이터(C)에 대입하여, 결함데이터(E)가 비교대상 패턴의 영상데이터(C)를 비교하는 단계이다.

이를 자세히 설명하면, 1차 비교단계에서, 비교대상 패턴의 영상데이터(C)와 샘플패턴의 영상데이터(A)에 차이가 있을 경우, 차이가 있는 부분을 결함(D)으로 인식하여 이를 결함데이터(E)로 분류하여 메모리(30)에 저장하고, 2차 비교단계에서는 1차 비교단계에서 인식된 결함(D)과 동일한 결함이 비교대상 패턴 영상데이터(C)의 동일한 위치에 존재하는지를 확인하여, 비교결과에 따라 검사대상 패턴의 결함여부를 판단한다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 1차 비교단계에서 인식된 결함(D)과 동일한 결함(D)이 비교대상 패턴의 영상데이터(C)에도 존재할 경우, 검사대상 패턴에서 결함으로 판단된 부위는 실제적인 결함이 아니라, 영상의 왜곡 또는 표준패턴의 영상데이터(A)에 의해 발생된 것으로 판단하고, 검사대상 패턴은 결함이 없는 정상 패턴(1a)으로 판단하며, 도 5에 도시한 바와 같이, 1차 비교단계에서 인식된 결함(D)이 비교대상 패턴의 영상데이터(C)에 존재하지 않을 경우 검사대상 패턴에 결함이 있는 것으로 판단한다.

이러한 2차 비교단계는 서로 다른 패턴(1a)에 발생되는 결함은 동일한 위치에 반복적으로 발생되지 않는 다는 가정을 기초로 한다.

그리고, 이러한 과정을 반복하여, 웨이퍼(1)상에 형성된 다수개의 패턴(1a)의 결함을 순차적으로 검사할 수 있다. 이때, 2차 촬영단계에서 지정된 NO 2 패턴(1a)은 NO 1 패턴(1a)의 검사시 비교대상 패턴으로 지정되어 촬영되므로, NO 2 패턴(1a)의 검사시에는 NO 2 패턴(1a)의 영상을 재차 촬영하지 않고, 2차 촬영단계에서 촬영된 영상을 활용한다.

이와같이 구성된 웨이퍼 패턴 검사방법에 따르면, 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)와, 카메라(20)에 의해 촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)를 1차로 비교한 후, 추가적으로 촬영된 비교대상 패턴의 영상데이터(C)를 추가로 비교하므로, 패턴(1a)의 형성위치에 따른 영상데이터의 왜곡, 또는, 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)의 오류에 의해, 검사오류가 발생되고, 검사오류에 따라 정상적인 패턴(1a)을 결함이 있는 것으로 판단하여 폐기하는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

특히, 상기 검사대상 패턴에 가장 인접된 패턴(1a)을 비교대상 패턴으로 설정하므로써, 검사대상 패턴과 비교대상 패턴간에 웨이퍼(1)의 휨 및 가장가리 효과등에 의해 발생되는 오차를 최소화할 수 있으며, 검사의 오류를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 제 1항에 있어서, 패턴 검사단계에서 상기 검사대상 패턴의 다음번에 검사할 패턴(1a)을 상기 비교대상 패턴으로 설정하므로써, 검사대상 패턴의 영상을 한번만 촬영할 수 있어서, 검사속도를 신속하게 진행할 수 있는 장점이 있다.

전술한 실시예에 따르면, 본 발명의 패턴 검사방법은 암시야 검사장치를 이용하여 실시되는 것을 예시하였으나, 레이저가 반사되는 방향과 카메라(20)의 방향이 일치되는 명시야(bright sight) 검사장치를 이용하는 것도 가능하다.

도 1은 패턴이 형성된 웨이퍼를 도시한 참고도,

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴 검사방법을 실시하기 위한 검사장치를 도시한 참고도,

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 패턴 검사방법을 설명하기 위한 참고도이다.

Claims

카메라(20)를 이용하여 웨이퍼(1)에 형성된 검사대상 패턴을 촬영하는 1차 촬영단계와;

촬영된 검사대상 패턴의 영상데이터(B)와 메모리(30)에 저장된 표준패턴의 영상데이터(A)를 비교하는 1차 비교단계와;

상기 검사대상 패턴에 인접된 비교대상 패턴을 촬영하는 2차 촬영단계와;

상기 2차 촬영단계에서 촬영된 비교대상 패턴의 영상데이터(C)와 상기 1차 비교단계에서 결함(D)이 인식되어 분류된 결함데이터(E)를 상호 비교하여, 상기 결함(D)과 동일한 결함이 상기 비교대상 패턴의 영상데이터(C)의 동일한 위치에 존재하면 상기 검사대상 패턴은 결함이 없는 정상 패턴인 것으로 판단하며, 상기 결함(D)과 동일한 결함이 상기 비교대상 패턴의 영상데이터(C)의 동일한 위치에 존재하지 않으면 상기 검사대상 패턴은 결함이 있는 것으로 판단하는 2차 비교단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴 검사방법.
제 1항에 있어서, 상기 패턴 검사단계에서 상기 검사대상 패턴의 다음번에 검사할 패턴(1a)을 비교대상 패턴으로 설정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 패턴 검사방법.