KR100291258B1

KR100291258B1 - 높은정확도로레티클을검사할수있는소형레티클검사시스템,및레티클을검사하는방법

Info

Publication number: KR100291258B1
Application number: KR1019980050552A
Authority: KR
Inventors: 나오히사 타카야마
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2002-02-28
Also published as: DE69837517D1; EP0919803A1; TW390955B; DE69837517T2; JPH11160039A; JP2956671B2; EP0919803B1; KR19990045542A; US6169603B1

Abstract

본 발명은 레티클 검사 시스템, 및 반도체 웨이퍼상에 소정의 패턴을 형성하는데 사용된 레티클(reticle)을 검사하는 방법에 관한 것으로, 레이저 간섭계가 환경의 변화에 의해 영향을 받더라도, 광 영상과 비교하도록 적절하게 보정된 기준영상을 합성함으로써 높은 정확도로 레티클을 검사할 수 있다. 먼저 패턴이 작도된 레티클은, 투과된 광으로부터 광 영상을 얻기 위해(p) 광선을 비춰서(m) 상기 패턴을 작도할 때 사용된 초안 데이터를 변환시켜 합성된 기준 영상과 광 영상을 비교하고(u), 패턴의 결함들을 검출한다(w). 기준 영상은 패턴의 앞선 결함 검출로부터 얻어진 편차 데이터에 기초해서 보정된다. 편차 데이터는, 레이저 간섭계가 환경 변화에 의해 영향받기 전에 측정된 시작 위치 데이터와 완료 위치 데이터 사이의 차이(초기 거리값)와, 레이저 간섭계가 환경 변화에 의해 영향을 받은 후에 측정된 시작 위치 데이터와 완료 위치 데이터 사이의 차이(거리 데이터)간의 차이이며, 환경의 변화에 의해 거의 영향을 받지 않는 스케일을 사용하여 얻어진다(t).

Description

높은 정확도로 레티클을 검사할 수 있는 소형 레티클 검사 시스템, 및 레티클을 검사하는 방법

발명의 배경

본 발명은 레티클 검사 시스템, 및 반도체 웨이퍼상에 소정의 패턴을 형성하는데 사용된 레티클(reticle)을 검사하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 대규모 집적(LSI; Large Scale Integration) 회로의 제조 공정에서, 실리콘 등으로 구성된 반도체 웨이퍼상에 소정의 패턴을 형성하기 위해 레티클을 사용한다. 광학 렌즈 및 레티클을 통해서 반도체 웨이퍼를 광에 노출시킴으로써 반도체 웨이퍼상에 패턴을 형성한다. 그러므로, 레티클이 그 자체에서 패턴 결함을 가질 경우, 그 결함있는 패턴은 레티클을 사용하여 제조된 모든 웨이퍼상으로 옮겨진다. 그 결과, 대량의 결함있는 LSI 회로가 제조된다. 따라서, 레티클의 패턴 검사는 매우 중요하며 LSI 회로를 제조하는데 필수적이다. 뿐만아니라, 최근 수년동안 더욱 정교한 패턴이 형성되어왔기 때문에, 레티클 검사 시스템에서 결함 검출 감도가 0.2㎛ 미만인 높은 정확도로 검사할 필요가 있다.

LSI 회로를 제조하기 위한 레티클의 검사방법에는 두 가지 종류의 방법이 있다. 한가지 방법은 동일한 레티클상에 상이한 위치에서 형성된 동일한 패턴을 서로 비교하는 다이-투-다이(die-to-die) 검사방법이고, 다른 한 방법은 레티클 패턴을 그릴 때 사용된 초안 데이터를 실제 레티클상의 패턴과 비교하는 다이-투-데이터베이스(die-to-database) 검사방법이다. 여기서, "다이(die)"는 특정 군의 패턴 영역 또는 그의 검출 영상을 의미하며, 패턴 비교 검사의 단위로서 정의된다. 또한, "데이터베이스"는 광학 시스템에 의해 검출된 실제 패턴 영상에 대한 초안 데이터로부터 합성된 기준 영상을 의미한다.

종래에는, 통상적인 레티클 검사 시스템은 레티클을 세팅하기 위한 X-Y 스테이지, 높은 정확도로 X-Y 스테이지의 위치를 검출하기 위한 레이저 간섭계, 레티클의 Y-축의 방향으로 레이저 빔을 스캐닝하기 위한 레이저 스캐닝 광학 장치, 투과된 광을 검출하기 위한 투과 광 검출부, 투과 광 검출부로부터 광 영상을 수용하기 위한 광 영상 입력부, 기준 영상을 합성하기 위해 레티클을 작도할 때 사용된 초안 데이터를 변환시키기 위한 데이터 변환부, 패턴 결함을 검출하기 위해 광 영상을 기준 영상과 비교하기 위한 영상 비교부, 및 전체 시스템을 제어하기 위한 제어기를 포함한다.

그러나, 통상적인 레티클 검사 시스템을 사용하여 레티클을 검사하는 종래의 방법에서는, 한 장의 레티클을 검출하는데 몇 시간이 걸린다. 그러므로, 검사하는 동안 환경(온도, 습도, 기압)의 변화 때문에 레이저 간섭계에 의해 X-Y 스테이지의 이동시에 에러가 발생하는 것을 피할 수 없다. 이러한 에러가 레이저 간섭계에 의한 검출 결과에 포함되면, X-Y 스테이지는 소정의 피치로 정확하게 이동될 수 없다. 결과적으로, 레티클이 그 패턴내의 결함을 실질적으로 갖지 않을 지라도, 광 영상과 기준 영상사이에 편차가 발생한다.

이러한 문제점을 피하기 위해, 온도와 습도를 일정하게 유지시킬 뿐만 아니라 공기 흐름을 일정하게 유지시키도록 온도 제어 챔버내에 전체 레티클 검사 시스템을 배치하는 것이 고려된다. 또한, 레이저 간섭계의 광학 경로 주변에서 굴절율의 변화를 검출하기 위한 파장 보상기(보정 수단)를 제공한다. 그렇게 함으로써,실시간으로 기준 영상을 보정하도록 유효한 굴절율이 계산된다. 따라서, 광 영상은 실시간에 교정된 기준 영상과 비교된다. 파장 보상기에서, 실제 환경에서의 파장은 일정 거리의 진공관을 사용하는 진공중의 파장과 비교되어 굴절률 변동을 검출하여 보정한다. 그러나, 이 방법에서는 파장 보상기와 전체 시스템을 둘러싸는 매우 큰 온도 제어 챔버를 필요로 한다. 그러므로, 이 방법은 시스템의 크기가 커지게 되고 시스템의 가격은 매우 비싸게 되는 단점을 가져온다.

따라서, 본 발명의 목적은, 레이저 간섭계가 환경 변화의 영향을 받는 경우라도 광 영상과 비교하도록 적절하게 보정된 기준 영상을 합성함으로써, 높은 정확도로 레티클을 검사할 수 있는, 레티클의 검사방법 및 레티클 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적들은 후술하는 바와 같이 자명해질 것이다.

도1은 종래의 레티클 검사 시스템의 구성을 보여주는 블록도.

도2는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 레티클 검사 시스템을 보여주는 블록도.

도3은 다이-투-데이터베이스(die-to-database) 검사 방법을 설명하는 도면.

도4는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 레티클의 검사 방법으로 레티클을 검사하는 타이밍도.

도5는 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 레티클의 검사 방법의 전처리의 흐름도.

도6은 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 레티클 검사의 흐름도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 레티클(reticle) 2 : X-Y 스테이지

3 : 대물 렌즈 4 : 레이저 간섭계

5 : 레이저 스캐닝 광학 시스템 6 : 콜렉터 렌즈

본 발명의 특징에 따라, 레이저 간섭계에 의해 X-Y 테이블의 상대위치를 측정하도록 레티클을 위치시키는 X-Y 테이블을 이동시키면서, 투과된 광을 수용하고 광 영상을 형성하기 위해 먼저 패턴을 작도하는 레티클 상에 광선을 조사하는 (irradiating) 단계, 상기 패턴을 작도할 때 사용된 초안 데이터를 변환시킴으로써 합성된 기준 영상과 광 영상을 비교하는 단계 및, 상기 패턴의 결함을 검출하는 단계를 포함하는 레티클의 검사 방법이 제공되며, 이 방법은 또한, X-Y 테이블의 위치를 검출하기 위해 환경 변화의 영향이 레이저 간섭계의 것보다 더 적은 스케일을제공하는 단계, 그 스케일을 사용하여 환경의 변화 때문에 생긴 레이저 간섭계의 측정에러의 편차 데이터를 얻는 단계 및, 상기 편차 데이터의 크기에 의해 초안 데이터로부터 보정된 기준 영상을 합성하는 단계를 더 포함한다. 그러므로, 환경 변화에 정확하게 대응하여 레티클의 외관(visual inspection) 검사를 수행할 수 있다.

특히, 편차 데이터는, 레티클에 대한 광선 조사 시작 위치에서 스케일 및 레이저 간섭계의 위치 데이터와, 광선 조사 완료 위치에서 스케일 및 레이저 간섭계의 위치 데이터를 저장하고, 상기 광선 조사 완료 위치에서의 레이저 간섭계의 위치 데이터와 상기 광선 조사 시작 위치에서의 레이저 간섭계의 위치 데이터 사이의 차이의 초기 거리값을 먼저 계산하고, 그 스케일에 의해 검출된 위치 데이터가 그 시간에 레이저 간섭계의 상기 시작 위치 데이터를 저장하기 위해 상기 광선 조사 시작 위치의 위치 데이터와 일치하도록, 위에 검사 대상의 레티클이 놓여있는 X-Y 테이블을 이동시키고, 이어서, X-Y 테이블을 이동시키면서 상기 레티클로의 상기 광선 조사를 시작하고, 그 스케일에 의해 검출된 위치 데이터가 상기 광선 조사 완료 위치의 위치 데이터와 일치되는 위치에 도달하는 시간에, 광선 조사를 중지할 뿐만 아니라 그 시간에 레이저 간섭계의 상기 완료 위치 데이터를 저장하고 및, 레이저 간섭계의 상기 완료 위치 데이터와 레이저 간섭계의 상기 시작 위치 데이터 사이의 차이의 거리 데이터를 계산하여, 그 거리 데이터와 상기 초기 거리값의 차이를 얻음으로써 계산된다.

또한, 레이저 간섭계는 빛을 조사하는 레이저-스캐닝 광학 시스템의 렌즈와X-Y 테이블 사이의 위상이 다른 진동을 상쇄시킨다. 그러므로, 그 스케일과 레이저 간섭계를 조합하여 사용함으로써 상기 두 가지 효과를 모두 얻을 수 있다.

레티클의 복수의 점들에 있는 패턴의 결함의 검출은 순서대로 수행되고, 기준 영상 합성 처리에서, 바로 앞의 결함 검출에서 얻어진 편차 데이터에 기초해서 보정되도록 지정할 때, 기준 영상의 합성은 환경의 변화에 대응하여 효율적으로 보정된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 먼저 레티클 위에 패턴이 작도되는 레티클을 운반하기 위한 X-Y 테이블, 광선을 레티클 위에 조사하기 위한 광선-스캐닝 광학 시스템, X-Y 테이블의 상대 위치를 측정하기 위한 레이저 간섭계, 환경 변화의 영향이 레이저 간섭계의 것보다 더 적고 X-Y 테이블의 위치를 측정하기 위한 스케일, 레티클 위에 조사된 광선의 투과된 광에 기초해서 광 영상을 얻기 위한 투과 광 검출부, 패턴을 작도할 때 사용된 초안 데이터로부터 편차 데이터에 의해 보정된 기준 영상을 합성하기 위해, 그 스케일을 사용하여 레이저 간섭계의 환경의 변화로 인해 생긴 측정 에러의 편차 데이터를 얻기 위한 데이터 변환부 및, 패턴의 결함을 검출하기 위해 기준 영상과 광 영상을 비교하기 위한 영상 비교부를 포함하는 레티클 검사 시스템이 제공된다.

편차 데이터는, 레이저 간섭계가 환경 변화에 의해 영향받기 전에 측정된 시작 위치 데이터와 완료 위치 데이터 사이의 차이의 초기 거리값과, 레이저 간섭계가 환경 변화에 의해 영향을 받은 후에 측정된 시작 위치 데이터와 완료 위치 데이터간의 차이의 거리 데이터 사이의 차이이다.

또한, 스케일은 레이저 스케일이고 광선은 레이저 빔이다.

바람직한 구체예의 설명

도1을 참조하여, 본 발명을 더 잘 이해하기 위해 종래의 레티클을 사용한 방법 및 종래의 레티클 검사 시스템에 대해서 먼저 설명한다.

도1은 종래의 레티클 검사 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다. 종래의 레티클 검사 시스템은 잠깐 설명한 서문에서 언급한 통상의 것과 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 종래의 시스템을 사용하여 레티클 검사 방법으로 문제를 이해하기 쉽도록 하기 위해서, 종래의 레티클 검사 시스템의 구성을 참조번호와 함께 다시 설명한다.

도1에 도시된 바와 같이, 종래의 레티클 검사 시스템은 레티클(101)을 세팅하기 위한 X-Y 스테이지(102)와, X-Y 스테이지의 위치를 높은 정확도로 검출하기 위한 레이저 간섭계(104)와, 레티클(101)의 Y-축의 방향으로 레이저 빔을 스캐닝하기 위한 레이저 스캐닝 시스템(105)과, 투과된 광을 검출하기 위한 투과 광 검출부 (107)와, 투과 광 검출부(107)로부터 광 영상을 수용하기 위한 광 영상 입력부 (108)와, 기준 영상을 합성하기 위해 레티클을 작도할 때 사용된 초안 데이터를 변환시키기 위한 데이터 변환부(109)와, 패턴 결함을 검출하기 위해 광 영상을 기준 영상과 비교하기 위한 영상 비교부(110), 및 전체 시스템을 제어하기 위한 제어기 (111)를 포함한다.

여기서, 상기 언급된 다이-투-데이터베이스 검사 방법에 의해 종래의 레티클 검사 시스템을 사용한 레티클의 검사방법에 대해서 설명한다.

전체 레티클상의 결함은 먼저 레티클(101)을 각각의 검사 영역을 순서대로 모두 검사하도록 서로 약간 중첩하는 복수의 검사 영역들로 나누어서 각 영역에 있는 결함들을 통합함으로써 검출된다. 각 검사 영역에서의 검사는 다음과 같이 수행된다. 먼저, 레티클(101)을 위치시키는 X-Y 스테이지(102)는 연관된 검사 영역의 검사 시작 위치로 이동된다. 두 번째로, 특정 피치에 의해 이동될 때마다 Y-축 방향으로 레이저 스캐닝 시스템(105)에 의해 레이저 빔을 스캐닝하도록, 레이저 간섭계(104)로 감시하면서, X-축 방향으로 X-Y 스테이지(102)를 도입시킨다. 그런 다음에, 한 프레임 마다 2-차원 영상을 수용하도록 투과 광 검출부(107)에 의해 투과된 광이 검출된다. 수용된 광 영상은 특정 피치에 의해서 광 영상 입력부(108)로부터 영상 비교부(110)로 옮겨진다. 영상 비교부(110)에서, 수용된 광 영상은 차이(결함)를 검출하기 위해 데이터 변환부(109)에서 합성된 기준 영상과 비교된다. 또한, "프레임(frame)"은 한 번에 영상 비교부(110)에 의해 처리가능한 영상을 나타내는 단위이다 (도3 참조).

그러나, 종래의 레티클 검사 시스템을 사용하여 레티클을 검사하는 방법에서, 한 장의 레티클(101)을 검사하는 데에 수 시간이 걸린다. 그러므로, 검사하는 동안 환경(온도, 습도, 기압)의 변화 때문에 레이저 간섭계(104)에 의해 X-Y 스테이지(102)의 이동의 검출에서 에러가 발생하는 것을 피할 수 없다. 그러한 에러가 레이저 간섭계(104)에 의해 검출된 결과에 포함되면, X-Y 스테이지(102)는 특정 피치에 의해 보정되어 이동될 수 없다. 결과적으로, 레티클이 그의 패턴에 실제로 결함을 갖지 않더라도, 광 영상과 기준 영상 사이에 편차가 발생한다. 즉, 프레임의수가 증가함에 따라 검사 영역의 초기 프레임에서 두가지 영상가 모두 대략적으로 조화되더라도, X-Y 스테이지(102)의 이동 피치의 미세한 에러가 축적된다. 그렇게 함으로써, 광 영상과 기준 영상 사이의 편차의 양이 증가하여, 최종 처리에서 검사된 검사 영역에서 확대된 편차로서 나타나게 된다. 이러한 에러는, 레이저 간섭계 (104)의 광학 경로에서 공기의 굴절률이 환경 변화 때문에 변화되고, 따라서 레이저 간섭계(104)로부터 방출된 레이저의 파장이 변하기 때문에 발생된다. 예를들면, 1024의 분해능을 갖는 Zygo 유한회사에 의해 만들어진 레이저 간섭계를 사용하면, 각각의 환경 변화에 대한 굴절율과 유효거리의 인자는 다음과 같다.

유효 거리 = (간섭계의 판독치 × 진공중 레이저의 파장)/(1024 × 굴절율)

온도에 대한 굴절율 변화의 비: 1 [PPM/%]

습도에 대한 굴절율 변화의 비: 0.01[PPM/%]

기압에 대한 굴절율 변화의 비: 0.357 [PPM/%]

예를들면, 100mm의 거리를 측정하는 경우, 굴절율이 1PPM만큼 변하면 에러는 0.1㎛가 된다. 특히 굴절율에 영향을 주는 요소는 기압의 변화이다. 수 시간동안 대략 50mmHg 만큼 변할 수도 있으며, 이러한 경우에 에러는 약 1.8㎛까지 달한다. 검사 분해능이 약 0.1㎛인 정확도가 요구되는 레티클 검사 시스템에서 이러한 에러는 무시할만한 크기가 아니며, 광 영상과 기준 영상 사이의 큰 편차로서 나타난다.

이제 도2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 구체예에 따른 레티클을 검사하는 방법 및 레티클 검사 시스템에 대해서 설명하려고 한다.

도2는 실시예에 따른 레티클 검사 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.

먼저, 이 실시예에 따른 레티클 검사 시스템을 구성하는 각 부재(component)에 대해서 설명하려고 한다. 레티클(1)은 X-Y 스테이지(2)의 상부 표면상에 세팅되고, 구동 기구(도시되지 않음)에 의해 X-축과 Y-축의 방향으로 이동할 수 있다. 레이저 간섭계는 레이저를 사용하여 정확하게 X-Y 스테이지의 X-축 방향으로 상대 위치를 검출한다. 레이저 스캐닝 광학 시스템(광선-스캐닝 광학 시스템)(5)은 Y-축 방향으로 대물렌즈(3)를 통해서 레이저 빔(광선)을 스캐닝한다. 투과 광 검출부(7)는 이러한 투과된 광으로부터 광 영상을 얻기 위해 콜렉터 렌즈(6)를 통해서 모여진 레이저 빔의 투과된 빛을 검출한다. 광 영상은 투과 광 검출부(7)로부터 광 영상 입력부(8)로 들어간다. 데이터 변환부(9)는 레티클을 작도할 때 사용된 초안 데이터를 변환시켜서 기준 영상을 합성한다. 영상 비교부(10)는 광 영상 입력부(8)를, 데이터 변환부(9)로부터 들어온 기준 영상과 비교하여 패턴 결함을 검출한다. 제어기(11)는 이 검사 시스템의 전체 동작을 제어한다. 각 위치 데이터는 후술하는 레이저 스케일(12) 및 레이저 간섭계(4)로부터 편차 검출부(13)로 들어가고, 편차 검출부(13)는 두 가지 데이터를 비교하여 편차를 얻는다.

레이저 스케일(12)은 X-Y 스테이지(2)의 X-축 방향으로 절대 위치를 검출하기 위한 것이며, 환경의 변화에 의해 거의 영향을 받지 않는다. 특히, 레이저 스케일(12)은 두 장의 보정판 사이에 있는 레이저 광에 의해 제조된 홀로그램 격자를 사이에 넣는 방법으로 형성된 것이며, 레이저 광을 비출 때 격자가 움직임에 따라 홀로그램 격자를 통해 회절된 광의 위상이 변하는 현상을 이용함으로써 구성된 것이다. 환경 변화에 의해서 거의 영향을 받지 않으며, 반복 정확도가 높고 레이저광의 광 경로가 단축되기 때문에 값이 저렴하다는 특징이 있다.

예를들면, 소니 정밀 테크놀로지 유한회사에서 만든 레이저 스케일의 규격은 다음과 같다:

반복 정확도 : 0.02㎛

온도 계수 : -0.7 PPM/deg (주로 유리의 열팽창 때문)

습도 계수와 기압 계수는 온도 계수에 비해서 훨씬 작다.

그러한 레티클 검사 시스템이 일반적으로 설치된 클린룸에서, 환경 온도의 변화는 약 ±1도의 범위 이내에 있다. 그러한 정도의 온도 변화로는, 레이저 스케일의 에러는 최대 100mm를 측정할 때 약 ±0.07㎛밖에 되지 않는다. 특히, 기압과 습도의 변화에 관해서, 에러는 무시할만큼 적게 되고, 따라서 레이저 간섭계(4)에 비해서 환경의 변화에 대한 저항이 월등함을 보여준다.

다음에, 도3 내지 도6을 참조하여, 이 구체예에 따른 레티클 검사 방법에 대해서 먼저 설명한다.

도3은 전술한 다이-투-데이터베이스 검사 방법을 설명하는 설명도이다. 도4는 실제 레티클(1)의 검사 영역에서 검사하기 위한 타이밍도이다. 도5는 이 구체예에 따른 레티클 검사 방법의 전처리의 흐름도이다. 도6은 이 구체예에 따른 레티클 검사의 흐름도이다.

이 실시예에서는 예를들면 전체 검사 영역은 복수의 검사 영역들로 나누어져서(이 구체예에서는 제1 내지 제8 검사 영역), 도3에 도시된 세로 방향으로서 X-축 방향을 하여 서로 겹쳐지고, 모든 검사 영역에서 순서대로 제1 검사 영역으로부터검사하고, 마지막으로 레티클(1)의 전체 결함을 검사하기 위해 각 검사 영역의 결함을 통합한다.

이 점에서, 각 검사 영역에서 검사의 상세한 설명은 아래에 도시된 바와 같이 설명된다. 이제, 검사를 시작하기 전에, 검사 대상의 레티클(1)의 초안 데이터를 취하여, 기준 영상을 합성하기 위해서 모든 검사 영역 이전에 겹치지 않은 조건으로 데이터를 만든다. 이것은 검사하는 동안 기준 영상을 단시간 내에 합성하기 위한 처리이다.

또한, 도5에 도시된 바와 같이, 레이저 스캐닝 시작 위치와 레이저 스캐닝 완료 위치 사이의 거리의 초기값이 측정된다. 먼저, 레티클(1)을 위치시키는 X-Y 스테이지(2)는 스캐닝 시작 위치까지 이동되고(단계 "a"), 레이저 스케일(12)의 위치 데이터(S01) (도4 참조)와 그 시간에서 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터(Da)는 편차 검출부(13)에 의해서 판독되고 저장된다(단계 "b"). 그 다음에, X-Y 스테이지 (2)는 스캐닝 완료 위치까지 이동되고(단계 "b"), 다시, 레이저 스케일(12)의 위치 데이터(S45) (도4 참조)와 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터(Db)는 편차 검출부(13)에 의해서 판독되고 저장된다(단계 "d"). 이 시간 지점에서, 편차 검출부(13)는, 스캐닝 완료 위치에서 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터(Db)로부터 스캐닝 시작 위치의 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터(Da)를 감산하고 그 값(Db-Da)을 거리의 초기값으로서 저장한다(단계 "e"). 한편, 레이저 스캐닝 광학 시스템(5)에 의한 레이저 빔의 스캐닝은 레이저 간섭계(4)로부터 아래에 설명된 레이저 스캐닝 광학 시스템(5)까지의 특정 피치를 이동하기 위한 펄스의 상승 단부와 동기로 실행되기 때문에, 그 검사 시간에 스캐닝 시작하는 타이밍이 되는 레이저 스케일의 위치 데이터는 S01로 여기고, 그 검사시간에 최종 스캐닝하는 타이밍이 되는 레이저 스케일의 위치 데이터는 S45로 본다.

이 시간 지점에서, 도4 및 도6에 도시된 실제 레티클 검사 처리가 시작된다. 레티클(1)을 위치시키는 X-Y 스테이지(2)는 제1 검사 영역의 스캐닝 시작 위치까지 이동된다(단계 "f"). 그 다음에, X-Y 스테이지(2)는 X 방향으로 일정한 속도로 이동하기 시작한다(단계 "g"). 편차 검출부(13)는 X-Y 스테이지(2)의 위치를 검출하고, 레이저 스케일(12)의 위치 데이터가 전처리에서 저장된 스캐닝 시작 위치(S01)와 일치하고 X-Y 스테이지(2)가 스캐닝 시작 위치에 도달한 것으로 판정되면(단계 "h"), 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터(D04)는 그 검사 시간에 시작 위치 데이터로서 저장된다 (단계 "i"). 이제, 스캐닝 시작 위치가 검사 시작 위치와 일치하면, 검사 시작 위치로부터 레이저 간섭계(4)를 모니터하면서 스캐닝 시작 위치까지 이동하는 처리가 생략될 수 있다.

레이저 간섭계(4)가, 대물 렌즈(3)의 위치와 X-Y 스테이지(2)의 X-축 방향의 위치 사이의 상대 위치가 특정 피치(예컨대 1㎛)만큼 이동된다고 판단하면(단계 "j"), 레이저 간섭계(4)는 특정 피치만큼 이동하라는 지시를 제공하는 펄스를 레이저 스캐닝 광학 시스템(5)에게 보낸다. 레이저 스캐닝 광학 시스템(5)은 이 펄스의 상승 단부마다 매번 Y-축 방향으로 레이저 빔을 스캐닝한다 (단계 "m"). 스캐닝된 레이저 빔은 대물렌즈(3)를 통해서 레티클(1)로 조사되고, 투과된 광은 투과 광 검출부(7)에서 검출될 콜렉터 렌즈(8)를 통해서 모여진다. 이러한 스캐닝은 모든특정 피치에서 반복되며, 한 프레임의 스캐닝이 완료되었다고 판단하면(단계 "n"), 투과 광 검출부(7)는 연관된 프레임의 2차원 광 영상을 취해서(단계 "p"), 순차적으로 광 영상 입력부(8)를 통해서 영상 비교부(10)로 전달되게 한다(단계 "q").

스캐닝이 진행되고, 편차 검출부(13)가 X-Y 스테이지(2)의 위치를 검출하며, 레이저 스케일(12)의 위치 데이터가 전처리에서 저장된 스캐닝 완료 위치(S45)와 일치하면, 또 X-Y 스테이지(2)가 스캐닝 완료 위치에 도달했다고 판정되면(단계 "r"), 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터(D92)는 이 검사의 시간에 완료 위치 데이터로서 저장된다(단계 "s"). 그 다음에, 시작 위치 데이터(D04)는 레이저 간섭계(4)의 완료 위치 데이터(D92)로부터 감산되어 거리 데이터(D92-D04)를 얻는다. 이제, 위치 데이터는 각 클록 펄스에 응답하는 레이저 스케일(12) 및 레이저 간섭계(4)에 의해 검출되고 레이저 간섭계의 위치 데이터는 레이저 간섭계의 클록 펄스의 하강 단부와 동기로 보내지기 때문에, 스캐닝 시작의 시점에서 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터는 D04로 여겨지고, 스캐닝 완료의 시점에서 레이저 간섭계(4)의 위치 데이터는 D92로 여겨진다.

이 거리 데이터(D92-D04)로부터, 거리 초기값(Db-Da)은 감산되어 편차 데이터를 계산하고((D92-D04)-(Db-Da)) (단계 "t"), 데이터 변환부(9)로 보내진다. 레이저 스케일의 위치 데이터(예컨대, S01 및 S45)는 환경 변화에 의해 거의 영향을 받지 않고 동일한 위치를 실질적으로 항상 지시할 수 있을지라도, 레이저 간섭계 (4)의 거리 데이터(D92-D04)는 거리 초기값(Db-Da)과 다른 이유는 환경의 변화에 의해 영향을 받는 순서로서 편차는 레이저 간섭계(4)의 검출된 결과에서 발생되는것으로 여겨진다. 즉, 얻어진 광 영상은 이 편차 데이터((D92-D04)-(Db-Da))에 의해서 확장 및 수축될 것이다.

한편, 데이터 변환부(9)는 상기 설명된 전처리에서 겹쳐지지 않은 중간 데이터로부터 실시간에 한 프레임마다 기준 영상을 합성하여(단계"u") 영상 비교부(10)로 보낸다(단계 "v"). 이 시점에서, 합성된 기준 영상은 기준 영상로부터 벗어나는 편차를 최소화시킨 후 보내질 편차 데이터에 기초해서 정확하게 보정된다. 한편, 이 보정에서 사용된 편차 데이터는 연관된 검사 영역 중의 하나에 의해 진행하는 검사 영역의 검사에서 얻어진 편차 데이터이다. 예를들면, 제3 검사 영역을 검사할 때 보정하기 위해 사용된 편차 데이터는 제2 검사 영역을 검사할 때 얻어진 데이터이다. 그러나, 제1 검사 영역에 대해 보정하기 위해 사용될 편차 데이터가 없을지라도, 그러한 큰 에러가 아직 발생되지 않았다고 판단하며 보정되지 않는다.

그러므로, 영상 비교부(10)는 광 영상 입력부(8)로부터 들어온 광 영상을, 결함을 검출하기 위해 한 프레임마다 데이터 변환부(9)로부터 들어온 보정 준비 광 영상과 비교한다(단계 "w").

상기 설명한 바와 같이, 레티클(1)의 외관 검사는 하나의 검사 영역에 대해 수행된다. 이러한 검사 처리는 한 장의 레티클(1)의 전체 검사 영역에 걸쳐서 수행된다. 전체 검사 영역의 검사가 완료되지 않는다면(단계"x"), X-Y 스테이지(2)는 후속 검사 영역의 검사 시작 위치로 이동되고(단계 "y"), 단계 "g" 및 "x"는 후속 검사 영역에 대해 실행된다. 또한, 전체 검사 영역의 검사가 완료되면(단계 "x"), 각 검사 영역의 검사된 결과는 합성되어, 레티클(1)의 전체 표면의 결함을 얻고(단계 "z"), 영상 비교부(10)로부터 디스플레이 수단 등(도시되지 않음)으로 출력한다.

그래서, 환경의 변화에 의해 영향을 거의 받지 않는 레이저 스케일(12)을 사용하여 보정함으로써, 레티클의 외관 검사는 높은 정확도로 수행될 수 있다.

레이저 스케일(12)의 반복 정확도 및 위치 검출 분해능은 실질적으로 0.01㎛이지만, 또 레이저 간섭계(4)와 비교하여 한 차원 나쁘지만, 스캐닝의 피치는 실질적으로 0.1㎛이므로 문제없다.

또한, 레이저 스케일(12)에 의해서만 x-축의 위치를 검사하는 방법은 레이저 간섭계(4)를 사용하지 않는 것으로 생각될 수 있지만, 일반적으로 대물렌즈(3)는 X-Y 스테이지(2)의 것과 상이한 위상으로 진동함으로써, 이러한 진동이 레이저 간섭계(4)에 의해 상쇄되는 한, 결함 검출은 높은 정확도로 수행될 수 없다. 그러므로, 레이저 간섭계(4)와 레이저 스케일을 조합해서 사용하는 것이 필요하다.

그 사이에, 레티클(1)의 광 영상을 얻기 위해서, 레이저 스캐닝 광학 시스템 (5)과 투과 광 검출부(7)의 조합을 사용하는 대용으로서, 수은등과 CCD 라인 센서 등의 조합을 사용할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 환경의 변화에 의해 거의 영향을 받지 않는 스케일을 사용하여 환경 변화를 수반한 레이저 간섭계의 측정 에러를 계산하고, 그 에러만큼 보정된 기준 영상을 합성하여 광 영상과 비교함으로써, 레티클을 정확하게 검사할 수 있다. 특히, 레이저 간섭계(4)의 에러는 다음번의 검사에서기준 영상을 합성하기 위해 피드백되는 것을 감시하기 때문에, 환경의 변화가 진행되는 경우에도 대응할 수 있으므로, 높은 정확도로 검사를 계속 수행할 수 있다. 또한, 매우 큰 온도 제어 챔버 및 파장 보상기가 필요없기 때문에, 전체 시스템의 크기는 소형이고 시스템의 가격은 저렴하게 만들 수 있다. 또한, 종래의 구조에 그 스케일을 더함으로써 간단하고 저렴하게 제조할 수 있다.

또한, 환경의 변화는 비교기와 같은 간접 측정 방법에 의해서 검출되지 않지만, 스테이지가 실제로 이동되는 거리는 레이저 간섭계의 방법과 레이저 스케일의 방법에 의해서 검출되므로, 두 가지 특징의 이점을 모두 취함으로써, 적절하게 보정된 기준 영상을 얻을 수 있고 정확하게 검사할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구체예만을 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 당업자는 다양한 다른 방법들에 의해 본 발명을 효과적으로 실시할 수 있을 것이며 이미 가능할 것이다.

Claims

레티클(reticle)이 위치된 X-Y 테이블을 이동시키면서 레이저 간섭계에 의해 상기 X-Y 테이블의 상대위치를 측정하는 동안, 투과된 광을 수광하고 광 영상을 형성하기 앞서 패턴을 작도(plotting)하는 레티클상에 광선을 조사(irradiating)하는 단계,

상기 패턴을 작도할 때 사용된 초안 데이터를 변환시킴으로써 합성된 기준 영상과 광 영상을 비교하는 단계 및,

상기 패턴의 결함을 검출하는 단계를 포함하며;

상기 X-Y 테이블의 위치를 검출하기 위해, 상기 레이저 간섭계에 의한 것보다도 환경 변화의 영향이 더 적은 스케일을 제공하는 단계,

상기 스케일을 사용하여 환경의 변화로 인한 상기 레이저 간섭계의 측정 에러의 편차 데이터를 얻는 단계 및,

상기 초안 데이터로부터 상기 편차 데이터의 크기만큼 보정된 상기 기준 영상을 합성하는 단계를 더 포함하는 레티클 검사 방법.
제 1항에 있어서,

상기 편차 데이터는,

상기 레티클에 대한 광선 조사 시작 위치에서 스케일과 상기 레이저 간섭계의 위치 데이터 및, 광선 조사 완료 위치에서 스케일 및 레이저 간섭계의 위치 데이터를 저장하고,

상기 광선 조사 완료 위치에서의 레이저 간섭계의 위치 데이터와 상기 광선 조사 시작 위치에서의 레이저 간섭계의 위치 데이터 사이의 차이의 초기 거리값을 미리 계산하고,

상기 스케일에 의해 검출된 위치 데이터가 그 시간에 레이저 간섭계의 상기 시작 위치 데이터를 저장하기 위해 상기 광선 조사 시작 위치의 위치 데이터와 일치하도록, 검사 대상의 레티클이 놓여있는 X-Y 테이블을 이동시키고,

이어서, 상기 X-Y 테이블을 이동시키면서 상기 레티클로의 상기 광선 조사를 시작하고,

그 스케일에 의해 검출된 위치 데이터가 상기 광선 조사 완료 위치의 위치 데이터와 일치되는 위치에 도달하는 시간에, 광선 조사를 중지할 뿐만 아니라 그 시간에 레이저 간섭계의 상기 완료 위치 데이터를 저장하며,

상기 레이저 간섭계의 상기 완료 위치 데이터와 상기 레이저 간섭계의 상기 시작 위치 데이터 사이의 차이의 거리 데이터를 계산하여, 그 거리 데이터와 상기 초기 거리값의 차이를 얻음으로써, 계산되는 레티클 검사 방법.
제 1항에 있어서,

상기 레이저 간섭계는 상기 광선을 조사하는 레이저 스캐닝 광학 시스템의 렌즈와 상기 X-Y 테이블간의 위상에서의 진동차을 제거하는 레티클 검사 방법.
제 1항에 있어서,

상기 스케일은 레이저 스케일인 레티클 검사 방법.
제 1항에 있어서,

상기 광선은 레이저 빔인 레티클 검사 방법.
제 1항에 있어서,

상기 레티클의 복수 개의 점에 있는 패턴의 결함은 순차적으로 검출되고, 기준 영상 합성 처리시에, 결함의 선행 검출에서 얻어진 편차 데이터에 기초해서 보정이 실행되는 레티클 검사 방법.
패턴이 사전에 그 위에 작도된 레티클을 운반하기 위한 X-Y 테이블,

상기 레티클상에 광선을 조사하기 위한 광선-스캐닝 광학 시스템,

상기 X-Y 테이블의 상대 위치를 측정하기 위한 레이저 간섭계,

상기 레이저 간섭계보다도 환경 변화의 영향이 더 적고, 상기 X-Y 테이블의 위치를 측정하기 위한 스케일,

상기 레티클상에 조사된 상기 광선의 투과된 광에 기초해서 광 영상을 얻기 위한 투과 광 검출부,

상기 스케일을 사용하여 상기 레이저 간섭계의 환경 변화로 인한 측정 에러의 편차 데이터를 얻기 위해, 상기 패턴을 작도할 때 사용된 초안 데이터로부터 상기 편차 데이터만큼 보정된 기준 영상을 합성하는 데이터 변환부 및,

상기 광 영상을 상기 기준 영상과 비교하여 상기 패턴의 결함을 검출하는 영상 비교부를 포함하는 레티클 검사 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 편차 데이터는, 상기 레이저 간섭계가 환경 변화의 영향을 받기 전에 측정된 완료 위치 데이터와 시작 위치 데이터간의 차이인 초기 거리값과, 상기 레이저 간섭계가 환경 변화의 영향을 받은 후에 측정된 완료 위치 데이터와 시작 위치 데이터간의 차이인 거리 데이터 사이의 차이인 레티클 검사 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 레이저 간섭계는 상기 광선을 조사하는 레이저 스캐닝 광학 시스템의 렌즈와 상기 X-Y 테이블 사이의 위상이 다른 진동을 제거하는 레티클 검사 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 스케일이 레이저 스케일인 레티클 검사 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 광선이 레이저 빔인 레티클 검사 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 데이터 변환부는 상기 패턴에 있는 결함의 선행 검출시에 얻어진 편차 데이터에 근거하여 보정된 기준 영상을 합성하는 레티클 검사 시스템.