KR102052229B1 - 레티클 열화를 검출하기 위한 반사맵 및 투과맵의 사용 - Google Patents

레티클 열화를 검출하기 위한 반사맵 및 투과맵의 사용 Download PDF

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Abstract

광학 레티클 검사 도구는 각각의 로컬 영역에 대해, 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역으로부터 반사된 광에 대응하는 다수의 반사된 강도값의 평균을 얻기 위해 검사 동안에 사용된다. 광학 레티클 검사 도구는 또한 각각의 로컬 영역에 대해, 레티클의 각각의 로컬 영역의 서브영역을 통해 투과된 광에 대응하는 다수의 투과된 강도값의 평균을 얻기 위해 검사 동안에 또한 사용된다. 조합된 강도 맵은 각각의 로컬 영역에 대해, 레티클이 열화되지 않았으면 레티클의 레티클 패턴이 조합된 강도 맵으로부터 상쇄되도록 그리고 레티클이 열화되었으면 레티클의 레티클 패턴이 조합된 강도 맵으로부터 상쇄되지 않도록 다수의 반사된 강도값의 평균과 다수의 투과된 강도값의 평균을 조합함으로써 발생된다.

Description

레티클 열화를 검출하기 위한 반사맵 및 투과맵의 사용 {USING REFLECTED AND TRANSMISSION MAPS TO DETECT RETICLE DEGRADATION}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 칼 이. 헤스(Carl E. Hess) 등에 의해 2012년 3월 20일 출원되고, 발명의 명칭이 "마스크 열화를 검출하기 위한 투과 및 반사 강도 맵의 사용(Using Transmission and Reflected Intensity Maps to Detect Mask Degradation)"인 미국 가출원 제61/613,181호의 35 U.S.C. §119 하에서 우선권을 주장하고, 이 출원은 모든 목적으로 그대로 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
발명의 기술분야
본 발명은 일반적으로 레티클 검사(reticle inspection)에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 레티클 열화(degradation)를 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조의 산업은 층상화되어(layered) 실리콘과 같은 기판 상에 패터닝되는 반도체 재료를 사용하여 집적 회로를 제조하기 위한 고도로 복잡한 기술을 수반한다. 대규모의 회로 집적 및 반도체 디바이스의 감소하는 크기에 기인하여, 제조된 디바이스들은 결함에 대해 점점 더 민감해지고 있다. 즉, 디바이스 내에 고장을 유발하는 결함이 점점 더 소형화되고 있다. 디바이스는 최종 사용자 또는 소비자로의 출하 이전에는 고장이 없다.
집적 회로는 통상적으로 복수의 레티클로부터 제조된다. 초기에, 회로 설계자는 특정 집적 회로(integrated circuit: IC) 디자인을 기술하는 회로 패턴 데이터를 레티클 제조 시스템 또는 레티클 라이터(reticle writer)에 제공한다. 회로 패턴 데이터는 통상적으로 제조된 IC 디바이스의 물리층의 표현적인 레이아웃(representational layout)의 형태이다. 표현적인 레이아웃은 IC 디바이스의 각각의 물리층의 표현층(예를 들어, 게이트 산화물, 폴리실리콘, 금속화 등)을 포함하고, 여기서 각각의 표현층은 특정 IC 디바이스의 층의 패터닝을 규정하는 복수의 다각형으로 구성된다. 레티클 라이터는 특정 IC 디자인을 제조하기 위해 이후에 사용될 복수의 레티클을 작성하기 위해(예를 들어, 통상적으로 전자빔 라이터 또는 레이저 스캐너가 레티클 패턴을 노광하는 데 사용됨) 회로 패턴 데이터를 사용한다.
레티클 또는 포토마스크는 적어도 투명 영역 및 불투명 영역과, 때때로 반투명 영역 및 위상 전이(phase shifting) 영역을 포함하는 광학 요소이고, 이들 영역들은 함께 집적 회로와 같은 전자 디바이스 내에 공면(coplanar) 특징부의 패턴을 규정한다. 레티클은 에칭, 이온 주입 또는 다른 제조 프로세스를 위해 반도체 웨이퍼의 지정된 영역을 규정하기 위해 포토리소그래피 동안에 사용된다.
각각의 레티클 또는 레티클의 그룹의 제조 후에, 각각의 새로운 레티클은 통상적으로 결함 또는 열화가 없다. 그러나, 레티클은 결함성이고 또는 사용 후에 열화되게 될 수도 있다. 따라서, 향상된 레티클 검사 기술에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
이하에는 본 발명의 특정 실시예의 기본 이해를 제공하기 위해 본 발명의 개략화된 요약을 제시한다. 이 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니고, 본 발명의 주요/임계 요소를 식별하거나 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다. 그 유일한 목적은 이하에 제시되는 더 상세한 설명을 배제하는 것으로서 개략화된 형태로 본 명세서에 개시된 몇몇 개념을 제시하는 것이다.
일 실시예에서, 포토리소그래픽 레티클을 검사하는 방법이 개시된다. 레티클의 복수의 로컬 영역이 규정된다. 각각의 로컬 영역에 대해 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역으로부터 반사된 광에 대응하는 다수의 반사된 강도값의 평균을 얻기 위해 검사 동안에 광학 레티클 검사 도구가 사용된다. 각각의 로컬 영역에 대해 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역을 통해 투과된 광에 대응하는 다수의 투과된 강도값의 평균을 얻기 위해 검사 동안에 광학 레티클 검사 도구가 또한 사용된다. 조합된 강도 맵은 각각의 로컬 영역에 대해, 레티클이 열화되지 않았으면 레티클의 레티클 패턴이 조합된 강도 맵으로부터 상쇄되도록 그리고 레티클이 열화되었으면 레티클의 레티클 패턴이 조합된 강도 맵으로부터 상쇄되지 않도록 다수의 반사된 강도값의 평균과 다수의 투과된 강도값의 평균을 조합함으로써 발생된다.
특정 구현예에서, 조합된 강도 맵은 레티클이 레티클 패턴부 외부에 있는 레티클의 부분에 대응하는 복수의 강도값과는 상이한 레티클 상의 열화의 공간적 방사상(radial) 패턴 및 레티클 패턴부의 모두에 대응하는 복수의 강도값을 포함하는 조합된 강도 맵을 생성하는 공간적 방사상 패턴에서 열화되는 것을 지시한다. 다른 양태에서, 검사는 레티클이 포토리소그래피 프로세스에서 반복적으로 사용된 후에 수행되고 공간적 방사상 패턴은 포토리소그래피 프로세스에 의해 발생된다. 또 다른 실시예에서, 다수의 반사된 강도값의 평균 및 다수의 투과된 강도값의 평균은, 이러한 레티클 상에 열화가 존재하지 않을 때, 조합된 강도 맵이 레티클 상의 비-패턴부에 대응하는 복수의 강도값과 실질적으로 동일한 레티클 상의 패턴부에 대응하는 복수의 강도값을 포함하도록 조합된다.
다른 실시예에서, 각각의 로컬 영역에 대한 다수의 반사된 강도값의 평균은 광학 레티클 검사 도구에 의해 얻어진 반사된 강도 이미지로부터 얻어지고, 각각의 로컬 영역에 대한 다수의 투과된 강도값의 평균은 광학 레티클 검사 도구에 의해 얻어진 투과된 강도 이미지로부터 얻어진다. 이 양태에서, 조합된 강도 맵은 반사된 및 투과된 강도 이미지의 모두를 조합하는 이미지의 형태이다. 다른 양태에서, 각각의 로컬 영역은 반사된 및 투과된 강도 이미지의 화소에 대응한다. 다른 양태에서, 각각의 로컬 영역은 반사된 및 투과된 강도 이미지의 패치에 대응하고, 각각의 패치는 복수의 화소를 갖는다.
또 다른 구현예에서, 다수의 반사된 강도값의 평균 및 다수의 투과된 강도값의 평균은 다수의 반사된 및 투과된 강도값으로부터 특정값을 가중함으로써 조합된다. 다른 양태에서, 복수의 로컬 영역은 레티클의 전체 능동 영역을 실질적으로 포함하고, 조합된 강도 맵은 레티클의 전체 능동 영역을 위해 발생된다. 다른 실시예에서, 검사는 펠리클(pellicle)이 레티클에 장착되는 동안에 수행되고, 조합된 강도 맵은 레티클의 펠리클이 사전 규정된 레벨을 초과하는 시간 동안 열화되었는지 여부를 지시한다.
특정 실시예에서, 본 발명은 포토리소그래픽 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 시스템은 입사빔을 발생하기 위한 광원 및 입사광을 샘플 상에 지향시키기 위한 조명 광학계 모듈을 포함한다. 시스템은 입사빔에 응답하여 샘플로부터 반사되는 반사된 출력빔 및 입사빔에 응답하여 샘플을 통해 투과되는 투과된 출력빔을 적어도 하나의 센서에 지향시키기 위한 수집 광학계 모듈을 또한 갖는다. 반사된 출력빔을 검출하고 반사된 출력빔을 위한 반사된 강도 이미지 또는 신호를 생성하고 투과된 출력빔을 검출하고 투과된 출력빔을 위한 투과된 강도 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 센서가 구성된다. 시스템은 전술된 동작들의 적어도 일부를 수행하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명은 전술된 동작들의 적어도 일부를 수행하기 위한 그 위에 저장된 명령을 갖는 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 양태는 도면을 참조하여 이하에 더 설명된다.
도 1a는 고파워 극자외선(deep ultra violet: UV) 광을 사용하여 포토리소그래픽 노광을 경험하는 레티클부의 개략 측면도이다.
도 1b는 반복된 리소그래픽 노광에 기인하는 마스크 특징부의 열화를 도시하고 있는 도 1a의 레티클의 개략 측면도이다.
도 1c는 반복된 포토리소그래피 노광 프로세스 동안에 발생되는 MoSi 레티클부의 열화를 도시하고 있다.
도 2는 세척 프로세스에 기인하는 레티클 특징부의 부식을 도시하고 있다.
도 3a는 펠리클 프레임(pellicle frame)에 의해 둘러싸인 능동 영역을 갖는 레티클의 개략 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 레티클과 펠리클의 개략 측면도를 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레티클 상의 간단한 불투명 패턴으로부터 얻어진 조합된 강도 맵의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레티클 검사 프로세스를 도시하고 있는 흐름도이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 레티클의 2개의 "스와스(swath)"에 대응하는 2개의 강도 데이터의 세트의 개략도이다.
도 6b는 특정 구현예에 따른 패치로 분할되는 스와스에 대응하는 강도 데이터 세트의 개략도이다.
도 6c는 레티클의 특정 스와스의 특정 패치의 다수의 화소 또는 점에 대응하는 다수의 강도값을 도시하고 있다.
도 7a는 본 발명의 특정 구현예에 따른 실질적으로 열화를 갖지 않는 레티클로부터 반사된 이미지 및 투과된 이미지를 조합하는 결과를 도시하고 있다.
도 7b는 본 발명의 특정 구현예에 따른 상당한 열화를 갖는 레티클로부터 반사된 이미지 및 투과된 이미지를 조합하는 결과를 도시하고 있다.
도 8은 본 발명의 기술이 구현될 수도 있는 예시적인 검사 시스템의 개략도이다.
도 9a는 특정 실시예에 따른 웨이퍼 상에 포토마스크로부터 마스크 패턴을 전사하기 위한 리소그래픽 시스템의 간단화된 개략도이다.
도 9b는 특정 실시예에 따른 포토마스크 검사 장치의 개략도를 제공하고 있다.
이하의 설명에서, 수많은 특정 상세가 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 본 발명은 이들 특정 상세들의 일부 또는 모두 없이 실시될 수도 있다. 다른 경우에, 공지의 프로세스 동작 또는 장치 부품은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않게 하기 위해 상세히 설명되지 않는다. 본 발명은 특정 실시예와 함께 설명될 것이지만, 이는 본 발명을 실시예에 한정하도록 의도된 것은 아니라는 것이 이해될 수 있을 것이다.
용어 "레티클"은 일반적으로 그 위에 형성된 불투명 재료의 층을 갖는 글래스, 보로실리케이트 글래스, 석영 또는 용융 실리카와 같은 투명한 기판을 포함한다. 불투명(또는 실질적으로 불투명) 재료는 포토리소그래픽 광(예를 들어, 극UV)을 완전히 또는 부분적으로 차단하는 임의의 적합한 재료를 포함할 수도 있다. 예시적인 재료는 크롬, 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 탄탈 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, 불투명 MoSi 온 글래스(opaque MoSi on glass: OMOG) 등을 포함한다. 폴리실리콘 필름이 또한 접착성을 향상시키기 위해 불투명층과 투명 기판 사이에 추가될 수도 있다. 몰리브덴 산화물(MoO2), 텅스텐 산화물(WO2), 티타늄 산화물(TiO2) 또는 크롬 산화물(CrO2)과 같은 저반사성 필름이 불투명 재료 위에 형성될 수도 있다.
용어 레티클은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 명시야 레티클, 암시야 레티클, 2원 레티클, 위상 전이 마스크(phase-shift mask: PSM), 교번 PSM, 감쇠 또는 하프톤(halftone) PSM, 3원 감쇠 PSM 및 무크롬 위상 리소그래피 PSM을 포함하는 상이한 유형의 레티클을 칭한다. 명시야 레티클은 투명한 필드 또는 배경 영역을 갖고, 암시야 레티클은 불투명한 필드 또는 배경 영역을 갖는다. 2원 레티클은 투명한 또는 불투명한 패터닝된 영역을 갖는 레티클이다. 예를 들어, 크롬 금속 흡착 필름에 의해 규정된 패턴을 갖는 투명한 용융 실리카 블랭크로부터 제조된 포토마스크가 사용될 수 있다. 2원 레티클은 위상 전이 마스크(PSM)와는 상이한데, 그 일 유형은 광을 단지 부분적으로만 투과하는 필름을 포함할 수도 있고, 이들 레티클은 통상적으로 하프톤 또는 매립형 위상 전이 마스크(embedded phase-shift mask: EPSM)라 칭할 수도 있다. 위상-전이 재료가 레티클의 교번 투명 공간 상에 배치되면, 레티클은 교번 PSM, ALT PSM 또는 레벤슨(Levenson) PSM이라 칭한다. 임의의 레이아웃 패턴에 적용된 일 유형의 위상 전이 재료는 불투명 재료를 부분적으로 투과성 또는 "하프톤" 필름으로 대체함으로써 제조될 수도 있는 감쇠 또는 하프톤 PSM이라 칭한다. 3원 감쇠 PSM은 마찬가지로 완전 불투명 특징부를 포함하는 감쇠 PSM이다.
레티클은 다수의 상이한 방식으로 시간 경과에 따라 손상되게 될 수도 있다. 제1 열화 예에서, 포토리소그래픽 노광 프로세스는 레티클의 불투명 재료의 물리적 열화를 야기할 수도 있다. 예를 들어, 레티클 상에 사용되는 193 nm에서의 고파워 극자외선(UV) 빔과 같은 고파워 빔이 레티클 상의 불투명 재료에 물리적으로 손상을 유발할 수도 있다. 손상은 또한 248 nm UV 빔과 같은 다른 파장에 의해 발생될 수도 있다. 실제로, UV 빔은 불투명 특징부의 코너를 블래스팅 제거(blasting off)하고 특징부를 평탄화되게 함으로써 레티클 상의 불투명 패턴이 물리적으로 침강(slump)하게 할 수도 있다. 이 특정 물리적 효과는 레티클의 임계 치수(critical dimension: CD)에 악영향을 미칠 수 있다.
도 1a는 고파워 극자외선(UV) 광(108)을 사용하여 포토리소그래픽 노광을 경험하는 레티클부(100)의 개략도 측면도이다. 레티클부(100)는 투명 기판(102) 상에 형성된 불투명 패턴(104a, 104b)을 포함한다. 불투명 패턴(104a, 104b)은 광(108)을 실질적으로 차단하고, 투명부는 광(108)을 기초 웨이퍼(도시 생략)로 통과시켜 입사광(108)에 반응하는 이러한 웨이퍼 상에 포토리소그래피 필름을 노광한다. 필름의 노광된 영역은 노광된(비노광된) 필름부를 제거하기 위해 에칭 프로세스와 같은 추가의 프로세싱 후에 웨이퍼 상에 패턴을 형성한다.
도시되어 있는 바와 같이, 불투명 패턴 구조체(104a, 104b)는 임계 치수(CD) 폭(106a, 106c)을 각각 갖고 설계되고 형성된다. 유사하게, 불투명 특징부(104a, 104b) 사이의 간격은 CD 폭(106b)을 갖는다. 특정 CD 값은 일반적으로 어떻게 이러한 특정 레티클 특징부가 포토리소그래피 프로세스에서 웨이퍼에 전사되는지에 영향을 미칠 수도 있고, 이러한 CD는 이 전사 프로세스를 최적화하도록 선택된다. 다른 방식으로 말하면, 특정 레티클 특징부의 CD 값이 지정된 CD 범위 내에 있으면, 이러한 CD 값은 회로 설계자에 의해 의도된 바와 같은 최종적인 집적 회로의 적절한 동작을 허용하는 대응 웨이퍼 특징부의 제조를 야기할 것이다. 특징부들은 통상적으로 집적 칩 영역을 보존하기 위해 연산 회로를 또한 생성하는 최소 치수를 갖고 형성된다.
각각의 노광 동안, 극UV 광이 비교적 높은 파워로 레티클에 인가된다. UV 빔은 불투명 특징부의 표면을 발포(bubble)시키고 왜곡시킬 수 있어, 조면화된 표면(roughened surface)(도시 생략)을 생성한다. 이 조면화 효과 후에, 고파워 UV 광은 불투명한 특징부를 "아래로 압박"하는 경향이 있어, 더 라운딩되고 평탄화된 불투명 특징부를 생성한다. 마스크 특징부 치수, 예를 들어 도 1a의 106a 내지 106c는 초기에 사전 규정된 사양에 부합하는 CD 값을 가질 수도 있다. 그러나, 극UV로의 반복된 노광 후에, 예를 들어 마스크 특징부는 CD 값이 더 이상 사전 규정된 사양 내에 있지 않도록 열화될 수도 있다. 이 유형의 열화는 이 유형의 문제점이 통상적으로 크롬형 레티클에서 발생하기 때문에 "크롬" 열화라 칭한다.
도 1b는 반복된 리소그래픽 노광에 기인하는 마스크 특징부의 물리적 유형 열화를 도시하고 있는 도 1a의 레티클의 개략 측면도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 열화된 특징부(154a, 154b)는 상당히 변경된 치수(156a, 156c)를 나타내고, 뿐만 아니라 간격 폭(156b)에 영향을 미친다. 도시되어 있는 바와 같이, 불투명 특징부(154a, 154b)는 원래 폭(106a, 106c)에 각각 비교할 때, 상당히 더 큰 폭(156a, 156c)을 갖고, 반면에 이러한 불투명 특징부들 사이의 간격은 원래 폭(106b)과 비교할 때 훨씬 더 작은 폭(156b)을 갖는다. 이 열화의 결과로서, 특징부 CD 값은 상당히 변화되어 웨이퍼 수율에 영향을 미치게 될 수도 있다. 예를 들어, 마스크 특징부 폭(156a, 156c)은 원래 선폭 CD보다 상당히 클 수도 있고, 반면에 간격 폭(156b)은 원래 선 간격폭 CD보다 상당히 더 작을 수도 있다.
다른 유형의 열화가 특히 MoSi 레티클에서 발생하지만, 또한 다른 유형의 레티클에서 발생할 수도 있다. 도 1c는 반복된 포토리소그래피 노광 프로세스 동안에 발생된 MoSi 레티클부의 열화를 도시하고 있다. 노광 동안, 광은 MoSi 특징부(164a, 164b)와 화학 반응하여 산화층(174b, 174b)이 이러한 MoSi 특징부 상에 형성되게 한다. 즉, 광은 MoSi 재료로부터 산소를 이온화하기 위해 광촉매 화학 반응을 유발하고, 이러한 MoSi 특징부의 표면의 산화를 유발한다. 이 산화는 불투명 MoSi 특징부가 에지를 따른 산화 빌드업(build-up)에 의해 라운딩되게 한다. 이 MoSi 산화는 또한 CD가 변화되게 한다. 예를 들어, MoSi 특징부(164a, 164b)는 여분의 산화 재료(174a, 174b)와 함께, 각각 176a, 176c의 더 큰 특징부 폭 CD 및 더 작은 간극 CD(176b)를 야기한다.
다른 열화 예에서, 불투명 특징부는 세척 프로세서에 의해 더 소형화될 수도 있다. 공기 또는 다른 소스로부터의 화학적 오염물은 레티클 표면 상에 형성되어 "헤이즈(haze)"를 유발할 수도 있다. 이 헤이즈는 통상적으로 레티클로부터 세척 제거된다. 그러나, 이 세척 프로세스는 레티클 특징부의 부식을 유발할 수도 있다. 도 2는 세척 프로세스에 기인하는 레티클 특징부의 부식을 도시하고 있다. 세척 전에, 레티클은 투명 기판(202) 상에 특정 크기 및 형상의 레티클 특징부(204a, 204b)를 포함한다. 세척 동안, 세척 용액은 이들 레티클 특징부가 부식되게 하여 부식된 특징부(206a, 206b)를 형성할 수도 있다. 세척형 열화는 또한 특히 CD가 더욱 더 소형화되기 때문에(예를 들어, 200 nm 이하), 웨이퍼 수율에 영향을 미칠 수도 있다.
레티클의 펠리클은 또한 시간 경과에 따라 열화될 수도 있다. 도 3a는 펠리클 프레임(302)에 의해 둘러싸인 능동 영역(304)을 갖는 레티클의 개략 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 레티클 및 펠리클의 개략 측면도를 도시하고 있다. 펠리클은 펠리클 프레임(302) 및 펠리클 프레임(302)에 의해 지지된 투명 필름(306)을 포함한다. 펠리클은 오염으로부터 능동 영역(304)을 보호하기 위해 레티클 상에 장착된다.
리소그래피 시스템은 비교적 높은 개구수를 갖기 때문에, 레티클의 이면 상의 작은 오염물은 초점 내에 있지 않고 일반적으로 노광 특성에 영향을 미치지 않는다. 그러나, 펠리클 필름은 노광 동안에 시간 경과에 따라 어두어지거나 다른 방식으로 변화할 수도 있다. 펠리클 필름(306)은 예를 들어 세척 프로세스 후에 새로운 필름으로 교체될 수도 있지만, 세척들 사이에 펠리클 열화를 모니터링하는 것이 유리할 것이다. 펠리클 열화는 시간 경과에 따라 방사상이 되는 경향이 있고, 웨이퍼 제조에 악영향을 미칠 수도 있다.
특정 실시예는 샘플, 예를 들어 레티클을 위해 얻어진 반사 및 투과 강도 맵의 조합을 사용하여, 크롬, MoSi, 펠리클과 같은 레티클의 열화 또는 세척형 열화를 검출하기 위한 기술 및 시스템을 제공한다. 열화는 조합된 맵을 가로질러 공간적으로 변하는 시그너처(signature)를 야기하는 경향이 있고, 이 시그너처는 반복된 리소그래피 노광으로 점진적으로 더 현저해진다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 간단한 레티클 패턴으로부터 얻어진 조합된 강도 맵(418)의 개략도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 간단한 2개의 크로스 패턴을 포함하는 레티클 영역의 반사된 이미지(402)가 얻어진다. 반사된 이미지(402)는 광이 레티클의 투명부를 통해 통과하고 검출기로 재차 반사되지 않기 때문에, 투명 레티클 영역에 대응하는 어두운 영역(410)을 갖는 경향이 있을 것이다. 대조적으로, 반사된 이미지(402)는 광이 검출기로 재차 반사되는 2개의 불투명 레티클 크로스형 패턴을 위한 더 밝은 영역(408a, 408b)을 나타낼 것이다.
대응 투과된 이미지(406)는 반사된 이미지(402)보다 반대 강도 패턴을 갖는 경향이 있을 것이다. 도시되어 있는 바와 같이, 투과된 이미지(406)는 불투명 레티클 패턴에 대해 어두운 크로스부(414a, 414b) 및 투명 레티클부에 대해 밝은 영역(412)을 포함한다.
조합된 이미지(418)가 반사된 이미지 및 투과된 이미지로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사된 이미지와 투과된 이미지를 함께 평균하는 것은 비교적 회색 조합된 이미지(418)를 생성한다. 즉, 대부분의 불투명 레티클 패턴은 패턴 에지(416a, 416b)를 제외하고는, 조합된 이미지로부터 상쇄될 것이다. 조합된 이미지로부터 레티클 패턴의 상쇄가 불완전하지만, 넓은 영역 평균은 조합된 강도 맵에 대한 패턴 영향의 극적인 감소를 야기할 수 있다.
레티클 패턴으로부터의 영향이 최소화될 때, 열화는 조합된 맵에서 용이하게 보여질 수 있다. 예를 들어, 크롬 열화는 투과된 이미지에 비교할 때, 반사된 이미지 내의 불균형화된 영향을 생성하는 경향이 있을 것이다. 크롬 열화는 투과된 이미지 내의 대응 변화 없이 불투명 레티클 재료의 반사율의 상당한 감소를 유발할 수 있다. 이 불균형은 이어서 레티클 패턴이 열화된 레티클부에서 마찬가지로 상쇄되지 않기 때문에, 조합된 맵에서 강조될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레티클 검사 프로세스(500)를 도시하고 있는 흐름도이다. 레티클이 제조된 후에, 이러한 레티클은 동작 502에서 하나 이상의 포토리소그래피 프로세스에 사용될 수 있다. 그러나, 레티클은 검사되기 전에 사용될 필요가 없다. 레티클이 사용되는지 여부에 무관하게, 레티클의 반사된 및 투과된 이미지는 동작 504에서 얻어질 수도 있다.
반사된 이미지의 각각의 로컬 영역에 대한 평균 반사된 강도값이 이어서 동작 506에서 얻어질 수도 있다. 마찬가지로, 투과된 이미지의 각각의 로컬 영역에 대해 평균 투과된 강도값이 또한 동작 508에서 얻어질 수도 있다. 각각의 레티클 이미지는 일반적으로 다수의 점으로부터 다수의 강도값이 얻어지는 복수의 로컬 영역으로 분할될 수 있다. 일 예에서, 각각의 로컬 영역은 화소에 대응한다. 다른 예에서, 각각의 로컬 영역은 복수의 화소를 포함하는 패치부에 대응한다. 이하의 예에서, 패치부가 사용되지만, 임의의 적합한 유형 및 크기의 로컬 영역이 본 발명의 기술과 함께 이용될 수 있다.
레티클의 패치부는 이 강도 데이터를 얻도록 스캐닝될 수 있다. 패치부는 특정 시스템 및 적용 요건에 따라 임의의 크기 및 형상일 수도 있다. 일반적으로, 각각의 패치부에 대한 다수의 강도값이 임의의 적합한 방식으로 레티클을 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 예로서, 각각의 패치부를 위한 다수의 강도값은 레티클을 래스터 스캔(raster scanning)함으로써 얻어질 수도 있다. 대안적으로, 이미지는 원형 또는 나선형 패턴과 같은 임의의 적합한 패턴을 갖는 레티클을 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 물론, 센서(하나 이상)는 상이하게(예를 들어, 원형 패턴으로) 배열될 필요가 있을 수도 있고 그리고/또는 레티클은 레티클로부터 원형 또는 나선형 형상을 스캔하기 위해 스캐닝 동안에 상이하게 이동될 수도 있다(예를 들어, 회전됨).
이하에 예시된 예에서, 레티클이 센서를 지나 이동함에 따라, 광은 레티클의 직사각형 영역(이하 본 명세서에서, "스와스"라 칭함)으로부터 검출되고, 이러한 검출된 광은 각각의 패치 내의 다수의 점에서 다수의 강도값으로 변환된다. 본 실시예에서, 스캐너의 센서는 레티클로부터 반사되고 투과되는 광을 수용하고, 레티클의 패치의 스와스에 대응하는 강도 데이터를 그로부터 발생하도록 직사각형 패턴으로 배열된다. 특정 예에서, 각각의 스와스는 약 1백만 화소 폭 및 약 1000 내지 2000 화소 높이일 수 있고, 반면에 각각의 패치는 약 2000 화소 폭 및 1000 화소 높이일 수 있다. 일 예에서, 각각의 화소는 72 nm의 크기를 갖는다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 레티클(600)의 2개의 "스와스"(602a, 602b)에 대응하는 2개의 강도 데이터의 세트, 예를 들어 반사된 데이터 및 투과된 데이터의 개략도이다. 각각의 강도 데이터의 세트는 레티클(600)의 "스와스"에 대응할 수도 있다. 각각의 강도 데이터의 세트는 사행형(serpentine) 또는 래스터 패턴으로 레티클로부터 스와스를 순차적으로 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 예를 들어, 레티클(600)의 제1 스와스(602)는 제1 강도 데이터의 세트를 얻기 위해 좌측으로부터 우측으로 광학 검사 시스템의 광학 빔에 의해 스캐닝된다. 제2 스와스(604)는 이어서 제2 강도 데이터의 세트를 얻기 위해 우측으로부터 좌측으로 스캐닝된다. 도 6b는 패치로 분할되는 스와스에 대응하는 강도 데이터 세트(602a)의 개략도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 강도 데이터(602a)는 레티클의 스와스의 패치에 대응하는 이러한 강도 데이터 세트(652a, 652b, 652c, 652d)와 같은 복수의 패치를 위한 강도 데이터를 더 포함한다.
강도 데이터가 각각의 스와스의 각각의 패치 내의 다수의 점을 위해 수집되는 동안에 또는 후에, 평균 강도값은 또한 예를 들어 각각의 반사된 및 투과된 이미지의 하나 이상의 패치 중 각각의 패치 또는 세트를 위해 결정될 수도 있다. 도 6c는 레티클의 특정 스와스의 특정 패치(652a)의 다수의 화소 또는 점에 대응하는 다수의 강도값(예를 들어, 672a, 672b, 672c, 672d, 672e, 672f)을 도시하고 있다. 예를 들어, 레티클의 패치에 대응하는 반사된 강도 데이터 세트(652a)는 반사된 강도값(26, 25, 25, 25, 24, 25 등)을 포함할 수도 있다. 각각의 패치에 대한 모든 반사된 강도값은 함께 평균되어 이러한 패치를 위한 평균 반사된 강도값(예를 들어, 25)을 결정한다.
각각의 패치를 위한 반사된 및 투과된 강도값은 임의의 적합한 방식으로 셋업된 광학 검사 도구를 사용하여 얻어질 수도 있다. 예를 들어, 광학 검사 도구는 일반적으로 반사된 강도값 및 투과된 강도값의 모두를 얻기 위해 동작 파라미터의 세트 또는 "레시피"를 갖고 셋업된다. 레시피 세팅은 이하의 세팅: 특정 패턴, 화소 크기의 레티클을 스캐닝하기 위한 세팅, 단일의 신호로부터 인접한 신호를 그룹화하기 위한 세팅; 포커스 세팅, 조명 또는 검출 개구 세팅, 입사빔 각도 및 파장 세팅, 검출기 세팅, 반사된 또는 투과된 광의 양을 위한 세팅, 에어리얼(aerial) 모델링 파라미터 등 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
도 5를 재차 참조하면, 각각의 로컬 영역(예를 들어, 패치 또는 화소)에서 평균 반사된 및 투과된 강도값은 동작 510에서 조합된 반사된(R) 및 투과된(T) 이미지 또는 맵을 발생하도록 조합될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 화소, 패치 또는 각각의 패치의 세트에 대한 R 및 T 평균은 함께 합산되거나 평균될 수도 있다.
특유의 R 및/또는 T 값은 또한 가중될 수도 있다. 예를 들어, R 또는 T 강도값은 조합된 이미지 또는 맵 내의 레티클 불투명 패턴의 상쇄가 최적화되도록(예를 들어, 최소 레티클 패턴이 조합된 이미지 내에 잔류함) 상이하게 가중될 수 있다. 일 구현예에서, 상이한 R 강도값은 패턴 상쇄를 최대화하기 위해 상이하게 가중될 수 있다. 열화가 없는 레티클이 레티클의 패턴부에 대응하는 특정 강도값(컬러)을 갖는 반사된 이미지를 생성하면, 이들 특정 R 강도값은 동일한 레티클 패턴부에 대응하는 T 강도값으로 상쇄하기 위해 가중될 수 있다.
몇몇 경우에, 특정 영역에 대한 R 및 T 신호는 반대 부호 대신에, 동일한 부호를 가질 수도 있는 데, 이는 결과들이 연계된 영역에서 불일치하고 신뢰적이지 않을 수도 있다는 것을 지시할 수도 있다. 따라서, R과 T의 조합은 이러한 영역에서 하향 가중되고(down-weighted) 불충분하게 신뢰적이면 계산으로부터 제거될 수 있다.
가중값은 실질적으로 열화 또는 결함을 갖지 않는 것으로 검증되어 있는 공지의 양호한 레티클로부터의 검사 결과의 분석에 의해 얻어질 수 있다. 레티클은 임의의 적합한 방식을 실질적으로 열화 또는 결함을 갖지 않는 것으로서 검증되거나 규정될 수도 있다. 예를 들어, 새롭게 제조된 레티클의 구매자는 레티클이 결함 및 열화가 없는 것으로서 제조자에 의해 검증되어 있다고 추정할 수도 있다. 대안적으로, 레티클은 예를 들어 다이-대-데이터베이스 검사를 수행함으로써, 레티클 상에 임의의 CD 균일성이 존재하는지 또는 레티클이 열화되었는지 여부를 판정하기 위해 광학 또는 주사 전자 현미경으로 검사될 수도 있다. 레티클은 헤이즈, 뿐만 아니라 다른 유형의 열화 및 결함을 제거하기 위해 세척 후에 유사하게 검사될 수도 있다.
조합된 강도 맵이 제공된 후에, 이러한 맵은 이어서 동작 512에서 레티클이 사양 외에 있는 열화를 갖는지 여부를 판정하도록 분석될 수도 있다. 이어서 동작 514에서 이러한 맵에 기초하여 레티클이 검사를 통과하였는지 여부가 판정될 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 열화되지 않은 레티클이 균일한 강도 조합된 이미지를 생성하는 경향이 있을 것이기 때문에 조합된 맵 이미지 상의 임의의 공간 변동 시그너처의 존재가 레티클의 열화를 표현하는 것으로 판정할 수도 있다. 대안적으로, 자동화 프로세스는 임의의 공간 편차가 사전 규정된 임계치 초과(또는 미만)인 연계된 평균 강도값을 갖는지 여부를 판정할 수도 있다. 평균 강도값이 사전 규정된 임계치 초과(또는 미만)이면, 대응 레티클부는 이어서 레티클이 결함성이고 더 이상 사용될 수 없는지 여부를 판정하도록 더 주의깊게 리뷰될 수도 있다. 예를 들어, SEM은 임계 치수(CD)가 사양 외에 있는지 여부를 판정하도록 결함성 영역을 리뷰하는 데 사용될 수도 있다.
레티클이 검사를 실패하면, 레티클은 동작 516에서 폐기되거나 가능하면 수리될 수도 있다. 예를 들어, 특정 결함은 레티클로부터 세척될 수 있다. 수리 후에, 검사는 임의의 시간에 레티클 상에 수행되고 절차(500)는 반복된다.
임의의 적합한 메커니즘이 임의의 적합한 형태로 조합된 반사된 및 투과된 강도를 저장하고 그리고/또는 표시하는 데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 강도 맵은 레티클의 각각의 영역을 위한 평균 강도 편차값의 리스트로서 텍스트로 표현될 수 있다. 각각의 조합된 평균 강도값은 대응 레티클 영역 좌표와 나란히 열거될 수도 있다. 각각의 조합된 강도값은 또한 그리드점 차이값의 표준 편차 또는 분산과 같은 메트릭(metric)에 의해 표현될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 조합된 강도 맵은 상이한 강도 편차값 또는 범위가 상이하게 착색된 레티클 영역, 상이한 막대 그래프 높이, 상이한 그래프 값 또는 3차원 표현 등과 같은 상이한 시각적 방식으로서 나타나도록 시각적으로 표현될 수도 있다. 조합된 강도는 상이한 그리드점 샘플링 크기로 또는 다항식 피트(fit) 또는 푸리에 변환과 같은 상이한 함수 형태로의 피팅에 의해 표현될 수 있다. 개별의 반사된 및 투과된 맵은 또한 예를 들어 시각적으로 또는 정량적으로 표현될 수 있다.
열화가 레티클 상에 아직 발생하지 않았을 때, 조합된 반사된 이미지 및 투과된 이미지는 불투명 패턴이 반사된 이미지 및 투과된 이미지 내에 대향하는 강도값을 생성하기 때문에 대부분 회색인 경향이 있다. 도 7a는 본 발명의 특정 구현예에 따른 실질적으로 열화를 갖지 않는 레티클로부터 반사된 이미지 및 투과된 이미지를 조합하는 결과를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 반사된 이미지(702) 및 투과된 이미지(704)는 각각의 로컬 영역의 반사된 및 투과된 강도값을 평균하는 조합된 이미지(706)로 조합된다. 최종 조합된 이미지(706)는 실질적으로 균일한 회색 외관을 갖는다.
도 7b는 본 발명의 특정 구현예에 따른 상당한 열화를 갖는 레티클로부터 반사된 이미지 및 투과된 이미지를 조합하는 결과를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 상당한 열화는 투과된 이미지(772)보다는 반사된 이미지(774)에서 더 많이 나타난다. 최종적인 조합된 이미지(776)는 이 실질적인 방사상 열화 뿐만 아니라 조합된 이미지를 상쇄하지 않는 레티클 패턴의 영역을 나타낸다.
특정 조합된 강도 맵 실시예는 레티클을 위한 공간 치수의 강도 변화를 예시하고 있다. 예를 들어, 조합 강도 맵은 레티클의 특유의 더 큰 영역에 대해 투과된 및 반사된 광의 평균에 대응한다. 이 조합된 강도 맵은 미세한 스케일 분해능에서 결함을 해결할 필요 없이 평균 공간 편차를 예시한다. 부가적으로, 적당한 열화는 이러한 열화가 반사된 및/또는 투과된 이미지에서 명백히 보여질 수 있기 전에 조합된 강도 이미지에 나타날 수 있다. 조합된 강도 맵은 또한 용이하게 발생되어 비-반복적인 레티클 특징부, 뿐만 아니라 반복적인 레티클 특징부에 적용될 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예는 또한 예를 들어 SEM으로 수행된 바와 같이 다른 검사 기술에 비교할 때 더 많은 수의 점이 샘플링되는 것을 허용할 수도 있다. SEM 검사는 매우 느리기 때문에, 드문 샘플링(sparse sampling)(예를 들어, 통상적으로 2000 점 이하)이 종종 사용된다. 본 발명의 일 예시적인 구현예에서, 각각의 패치(1k×2k)는 각각의 화소의 모든 2백만개의 점에 대한 강도값을 얻도록 스캐닝되는 약 2백만개의 화소를 포함한다. 평균이 각각의 패치에 대해 얻어지면, 2백만개의 점이 샘플링된다. 다른 예에서, 2개의 패치에서 점들의 평균은 백만개의 점이 각각의 2-패치 그리드에 대해 샘플링되게 한다. 50개의 패치가 평균되면, 40,000개의 점이 각각의 50-패치 그리드에 대해 샘플링된다. 200개의 패치를 평균하는 것은 10,000개의 점이 샘플링되게 하고, 이는 여전히 SEM 검사에서 샘플링하기를 원할 수도 있는 점의 최대수보다 훨씬 더 많다.
반사된 광에 대응하는 강도값은 각각의 패치를 위한 평균 강도값을 결정하기 전 또는 후에 투과된 광에 대한 강도값과 조합될 수도 있다. 예를 들어, 반사된 및 투과된 강도값의 평균은 각각의 점 또는 화소에 대해 결정될 수도 있다. 대안적으로, 평균은 패치의 반사된 및 투과된 강도값에 대해 개별적으로 계산될 수도 있다. 각각의 패치에 대한 개별적으로 계산된 반사된 평균 및 투과된 평균은 이어서 함께 조합되거나 평균될 수도 있다. 일 예시적인 구현예에서, 반사된(R) 및 투과된(T) 값은 (T-R)/2로 조합될 수도 있다. R 및 T 평균값은 또한 합산될 수 있다. 반사된 신호는 통상적으로 투과된 신호와는 반대 부호이다. 따라서, 2개의 맵을 감산하는 것은 신호를 함께 가산한다. 노이즈 소스는 T 및 R에 대해 상이하기 때문에, 노이즈는 조합된 신호로부터 평균되는 경향이 있을 수 있다.
조합된 강도 맵은 펠리클이 부착되는 동안에 또는 펠리클이 제거된 후에(예를 들어, 교체를 위해) 레티클의 능동 영역을 위해 발생될 수도 있다. 능동 영역은 리소그래피 프로세스 동안에 웨이퍼 상에 대응 패턴을 발생하는 데 사용되는 레티클 패턴부이다. 즉 레티클 능동 영역은 웨이퍼의 복수의 다이 영역을 발생하는 데 사용된다. 펠리클이 존재하면, 조합된 강도 맵은 레티클 능동 영역, 펠리클 또는 모두의 열화를 나타낼 수도 있다.
조합된 강도 맵은 단지 불균일한 열화를 나타내는 경향이 있을 것이다. 예를 들어, 강도차 맵은 레티클 또는 펠리클을 가로지르는 방사상 열화 패턴을 나타낼 수도 있다. 강도는 능동 영역의 상이한 밀도 레벨에 기초하여 변할 수도 있다. 예를 들어, 동일한 열화는 레티클의 더 높은 밀도 능동 영역에 대응하는 영역에 조합된 강도 맵에 더 명백하게 나타날 수도 있다.
조합된 강도 맵이 패턴 밀도 효과를 보상하기 위해 발생될 수도 있다. 강도 변화는 에지 화소의 수에 의존하기 때문에, 각각의 패치를 위한 강도값은 에지 화소의 평균수에 기초하여 스케일링될 수 있다. 예를 들어, 각각의 특정 패치 평균은 에지 화소의 특정 패치의 수로 나눈 레티클 내의 모든 패치를 위한 에지 화소의 평균수에 의해 스케일링될 수 있다(감소되거나 증가됨). 패치가 에지를 갖지 않으면(예를 들어, 비어 있음), 이 스케일링은 0으로 나눠지지 않도록 이러한 패치를 위해 수행되지 않을 것이다.
본 발명의 기술은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적합한 조합으로 구현될 수도 있다. 도 8은 본 발명의 기술이 구현될 수도 있는 예시적인 검사 시스템(800)의 개략도이다. 검사 시스템(800)은 검사 도구 또는 스캐너(도시 생략)로부터 입력(802)을 수신할 수도 있다. 검사 시스템은 수신된 입력(802)을 분배하기 위한 데이터 분배 시스템(예를 들어, 804a, 804b), 수신된 입력(802)의 특정 부분/패치를 프로세싱하기 위한 강도 신호 (또는 패치) 프로세싱 시스템[예를 들어, 패치 프로세서 및 메모리(806a, 806b)], 조합된 강도 맵을 생성하기 위한 맵 발생기 시스템[예를 들어, 맵 발생기 프로세서 및 메모리(812)], 검사 시스템 부품들 사이의 통신을 허용하기 위한 네트워크[예를 들어, 교환 네트워크(808)], 광학 대용량 저장 디바이스(816), 및 반사된, 투과된 및 조합된 강도 맵을 리뷰하기 위한 하나 이상의 검사 제어 및/또는 리뷰 스테이션(예를 들어, 810)을 또한 포함할 수도 있다. 검사 시스템(800)의 각각의 프로세서는 통상적으로 하나 이상의 마이크로프로세서 집적 회로를 포함할 수도 있고, 인터페이스 및/또는 메모리 집적 회로를 또한 포함할 수도 있고, 부가적으로 하나 이상의 공유된 및/또는 글로벌 메모리 디바이스에 결합될 수도 있다.
입력 데이터(802)를 발생하기 위한 스캐너 또는 데이터 취득 시스템(도시 생략)은 레티클의 이미지 또는 강도 신호를 얻기 위한 임의의 적합한 기구(예를 들어, 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이)의 형태를 취할 수도 있다. 예를 들어, 스캐너는 반사되고, 투과되거나 다른 방식으로 하나 이상의 광 센서로 유도되는 검출된 광의 부분에 기초하여 레티클의 부분의 강도값을 생성하거나 또는 광학 이미지를 구성할 수도 있다. 스캐너는 이어서 강도값을 출력할 수도 있고 또는 이미지는 스캐너로부터 출력될 수도 있다.
스캐너 또는 검사 도구는 입사 광학 빔이 레티클의 각각의 패치를 가로질러 스캔함에 따라 반사된 및 투과된 광을 검출하고 수집하도록 동작 가능할 수도 있다. 전술된 바와 같이, 입사 광학 빔은 복수의 패치를 각각 포함하는 레티클 스와스를 가로질러 스캔할 수도 있다. 광은 각각의 패치의 복수의 점 또는 서브영역으로부터 이 입사빔에 응답하여 수집된다.
스캐너 또는 검사 도구는 일반적으로 이러한 검출된 광을 강도값에 대응하는 검출된 신호로 변환하도록 동작 가능할 수도 있다. 검출된 신호는 레티클의 상이한 위치에서 상이한 강도값에 대응하는 진폭값을 갖는 전자기 파형의 형태를 취할 수도 있다. 검출된 신호는 또한 간단한 강도값의 리스트 및 연계된 레티클 점 좌표의 형태를 취할 수도 있다. 검출된 신호는 또한 레티클 상의 상이한 위치 또는 스캔점에 대응하는 상이한 강도값을 갖는 이미지의 형태를 취할 수도 있다. 반사된 및 투과된 이미지는 레티클의 모든 위치가 스캔되어 검출된 신호로 변환된 후에 발생될 수도 있고, 또는 반사된 및 투과된 이미지의 부분은 각각의 레티클부가 전체 레티클이 스캔된 후에 완성되는 최종 반사된 및 투과된 이미지로 스캔된다.
검출된 신호는 또한 에어리얼 이미지(aerial image)의 형태를 취할 수도 있다. 즉, 에어리얼 촬상 기술은 웨이퍼 상에 노광된 포토레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 생성하기 위해 포토리소그래피 시스템의 광학 효과를 시뮬레이팅하는 데 사용될 수도 있다. 일반적으로, 포토리소그래피 도구의 광학계는 레티클로부터 검출된 신호에 기초하여 에어리얼 이미지를 생성하도록 에뮬레이팅된다. 에어리얼 이미지는 포토리소그래피 광학계 및 레티클을 통해 웨이퍼의 포토레지스트층 상으로 통과된 광으로부터 생성된 패턴에 대응한다. 부가적으로, 특정 유형의 포토레지스트 재료를 위한 포토레지스트 노광 프로세스가 또한 에뮬레이팅될 수도 있다.
입사광 또는 검출광은 임의의 적합한 입사각에서 임의의 입사 또는 검출광 프로파일을 생성하도록 임의의 적합한 공간 개구를 통해 통과할 수도 있다. 예로서, 프로그램 가능 조명 또는 검출 개구는 다이폴(dipole), 쿼드러폴(quadrapole), 퀘이사(quasar), 환형(annulus) 등과 같은 특정 빔 프로파일을 생성하도록 이용될 수도 있다. 특정 예에서, 소스 마스크 최적화(Source Mask Optimization: SMO) 또는 임의의 픽셀화된 조명 기술이 구현될 수도 있다.
강도 또는 이미지 데이터(802)는 네트워크(808)를 거쳐 데이터 분배 시스템에 의해 수신될 수도 있다. 데이터 분배 시스템은 수신된 데이터(802)의 적어도 일부를 보유하기 위해, RAM 버퍼와 같은 하나 이상의 메모리 디바이스와 연계될 수도 있다. 바람직하게는, 통 메모리는 데이터의 전체 스와스를 보유하기 위해 충분히 크다. 예를 들어, 1 기가바이트의 메모리는 1백만 × 1000 화소 또는 점에 대해 양호하게 작용한다.
데이터 분배 시스템(예를 들어, 804a, 804b)은 또한 프로세서(예를 들어, 806a, 806b)로의 수신된 입력 데이터(802)의 부분의 분배를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템은 제1 패치를 위한 데이터를 제1 패치 프로세서(806a)에 라우팅할 수도 있고, 제2 패치를 위한 데이터를 패치 프로세서(806b)에 라우팅할 수도 있다. 다수의 패치를 위한 다수의 데이터의 세트는 또한 각각의 패치 프로세서에 라우팅될 수도 있다.
패치 프로세서는 적어도 레티클의 부분 또는 패치에 대응하는 강도값 또는 이미지를 수신할 수도 있다. 패치 프로세서는 각각 또한 수신된 데이터부를 보유하는 것과 같은 로컬 메모리 기능을 제공하는 DRAM 디바이스와 같은 하나 이상의 메모리 디바이스(도시 생략)에 결합되거나 일체화될 수도 있다. 바람직하게는, 메모리는 레티클의 패치에 대응하는 데이터를 보유하기에 충분히 크다. 예를 들어, 8 메가바이트의 메모리는 512×1024 화소인 패치에 대응하는 강도값 또는 이미지에 대해 양호하게 작용한다. 대안적으로, 패치 프로세서는 메모리를 공유할 수도 있다.
각각의 프로세서는 하나 이상의 패치의 각각의 세트를 위한 평균 패치 강도값을 결정하고 저장할 수도 있다. 예를 들어, 각각의 프로세서는 하나의 패치의 평균 또는 각각의 다수의 패치의 세트를 위한 평균을 결정할 수도 있다. 예를 들어, 평균은 1, 2, 50 또는 200 패치의 각각의 세트에 대해 결정될 수도 있다. 평균이 결정되는 패치의 수는 물론 샘플링 입도에 영향을 미친다. 즉, 각각의 평균 계산을 위한 더 많은 수의 패치는 더 낮은 샘플링 수와 연계된다. 그러나, 더 많은 패치가 각각의 평균을 결정하는 데 사용됨에 따라 노이즈가 저감된다.
각각의 입력 데이터(802)의 세트는 레티클의 스와스에 대응할 수도 있다. 하나 이상의 데이터의 세트는 데이터 분배 시스템의 메모리에 저장될 수도 있다. 이 메모리는 데이터 분배 시스템 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 제어될 수도 있고, 메모리는 복수의 파티션으로 분할될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템은 스와스의 부분에 대응하는 데이터를 제1 메모리 파티션(도시 생략) 내에 수신할 수도 있고, 데이터 분배 시스템은 다른 스와스에 대응하는 다른 데이터를 제2 메모리 파티션(도시 생략) 내에 수신할 수도 있다. 바람직하게는, 데이터 분배 시스템의 각각의 메모리 파티션은 단지 이러한 메모리 파티션과 연계된 프로세서에 라우팅되는 데이터의 부분만을 유지한다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템의 제1 메모리 파티션은 제1 데이터를 보유하여 패치 프로세서(806a)에 라우팅할 수도 있고, 제2 메모리 파티션은 제2 데이터를 보유하여 패치 프로세서(806b)에 라우팅할 수도 있다.
데이터 분배 시스템은 데이터의 임의의 적합한 파라미터에 기초하여 데이터의 각각의 세트를 규정하고 분배할 수도 있다. 예를 들어, 데이터는 레티클 상의 패치의 대응 위치에 기초하여 규정되고 분배될 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 스와스는 스와스 내의 화소의 수평 위치에 대응하는 칼럼 위치의 범위와 연계된다. 예를 들어, 스와스의 칼럼 0 내지 256은 제1 패치에 대응할 수도 있고, 이들 칼럼 내의 화소는 하나 이상의 패치 프로세서에 라우팅되는 제1 이미지 또는 강도값의 세트를 포함할 것이다. 마찬가지로, 스와스의 칼럼 257 내지 512는 제2 패치에 대응할 수도 있고, 이들 칼럼 내의 화소는 상이한 패치 프로세서(들)에 라우팅되는 제2 이미지 또는 강도값의 세트를 포함할 것이다.
도 9a는 특정 실시예에 따른 포토마스크(M)로부터 웨이퍼(W) 상에 마스크 패턴을 전사하는 데 사용될 수 있는 전형적인 리소그래픽 시스템(900)의 간단화된 개략도이다. 이러한 시스템의 예는 스캐너 및 스텝퍼, 더 구체적으로는 네덜란드 벨트호벤 소재의 ASML로부터 입수 가능한 PAS 5500 시스템을 포함한다. 일반적으로, 조명 소스(903)는 조명 광학계(907)[예를 들어, 렌즈(905)]를 통해 마스크 평면(902) 내에 위치된 포토마스크(M) 상에 광빔을 유도한다. 조명 렌즈(905)는 그 평면(902)에 개구수(901)를 갖는다. 개구수(901)의 값은 포토마스크 상의 어느 결함이 리소그래픽 종속 결함이고 어느 결함이 아닌지에 영향을 미친다. 포토마스크(M)를 통해 통과하는 빔의 부분은 촬상 광학계(913)를 통해 웨이퍼(W) 상에 유도된 패터닝된 광학 신호를 형성하여 패턴 전사를 개시한다.
도 9b는 특정 실시예에 따른 레티클 평면(952)에서 비교적 큰 개구수(951b)를 갖는 촬상 렌즈를 포함하는 조명 광학계(951a)를 갖는 예시적인 검사 시스템(950)의 개략도를 제공하고 있다. 도시되어 있는 검사 시스템(950)은 향상된 검사를 위해 예를 들어 60 내지 200X 배율 이상을 제공하도록 설계된 현미경 배율 광학계를 포함하는 검출 광학계(953a, 953b)를 포함한다. 예를 들어, 검사 시스템의 레티클 평면(952)에서 개구수(951b)는 리소그래피 시스템(900)의 레티클 평면(902)에서 개구수(901)보다 상당히 클 수도 있는 데, 이는 테스트 검사 이미지와 실제 인쇄된 이미지 사이의 차이를 야기할 것이다.
본 명세서에 설명된 검사 기술은 도 9b에 개략적으로 도시되어 있는 것과 같은 다양한 특정하게 구성된 검사 시스템 상에 구현될 수도 있다. 도시되어 있는 시스템(950)은 조명 광학계(951a)를 통해 레티클 평면(952)의 포토마스크(M) 상에 유도되는 광빔을 생성하는 조명 소스(960)를 포함한다. 광원의 예는 응집 레이저 광원(예를 들어, 극UV 또는 가스 레이저 발생기), 필터링된 램프, LED 광원 등을 포함한다. 일 예에서, 소스는 193 nm 레이저이다. 전술된 바와 같이, 검사 시스템(950)은 대응 리소그래피 시스템의 레티클 평면 개구수[도 9a의 요소(901)]보다 클 수도 있는 레티클 평면(952)에서의 개구수(951b)를 가질 수도 있다. 검사될 포토마스크(M)는 레티클 평면(952)에서 마스크 스테이지 상에 배치되고 소스에 노출된다.
마스크(M)로부터의 패터닝된 이미지는 센서(954a) 상에 패터닝된 이미지를 투영하는 광학 요소(953a)의 집합체를 통해 유도된다. 반사 시스템에서, 광학 요소[예를 들어, 빔스플리터(976) 및 검출 렌즈(978)]는 반사광을 센서(954b) 상에 유도하여 캡처한다. 2개의 센서가 도시되어 있지만, 단일의 센서가 동일한 레티클 영역의 상이한 스캔 동안에 반사된 및 투과된 광을 검출하는 데 사용될 수 있다. 적합한 센서는 전하 결합 소자(charged coupled device: CCD), CCD 어레이, 시간 지연 적분(time delay integration: TDI) 센서, TDI 센서 어레이, 포토멀티플라이어 튜브(photomultiplier tube: PMT) 및 다른 센서를 포함한다.
조명 광학 칼럼은 마스크 스테이지 및/또는 레티클의 패치를 스캔하기 위해 임의의 적합한 메커니즘에 의해 검출기 또는 카메라에 대해 이동된 스테이지에 대해 이동될 수도 있다. 예를 들어, 모터 메커니즘은 스테이지를 이동시키는 데 이용될 수도 있다. 모터 메커니즘은 예로서, 스크류 드라이브 및 스텝퍼 모터, 피드백 위치를 갖는 선형 드라이브, 또는 밴드 액추에이터 및 스텝퍼 모터로부터 형성될 수도 있다.
각각의 센서(예를 들어, 954a 및/또는 954b)에 의해 캡처된 신호는 컴퓨터 시스템(973)에 의해 또는 더 일반적으로는 하나 이상의 신호 프로세싱 디바이스에 의해 프로세싱될 수 있고, 이 신호 프로세싱 디바이스들은 각각의 센서로부터의 아날로그 신호를 프로세싱을 위한 디지털 신호로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 컨버터를 각각 포함할 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 통상적으로 입출력 포트에 결합된 하나 이상의 프로세서와, 적절한 버스 또는 다른 통신 메커니즘을 거치는 하나 이상의 메모리를 갖는다.
컴퓨터 시스템(973)은 변화 초점 및 다른 검사 레시피 파라미터와 같은 사용자 입력을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스(예를 들어, 키보드, 마우스, 조이스틱)를 또한 포함할 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 또한 예를 들어 샘플 위치를 제어하기 위한(예를 들어, 포커싱 및 스캐닝) 스테이지에 접속되고, 이러한 검사 시스템 부품의 구성 및 다른 검사 파라미터를 제어하기 위한 다른 검사 시스템 부품에 접속될 수도 있다.
컴퓨터 시스템(973)은 최종 강도값, 이미지 및 다른 검사 결과를 표시하기 위한 사용자 인터페이스(예를 들어, 컴퓨터 스크린)를 제공하도록 구성될 수도 있다(예를 들어, 프로그래밍 명령을 갖고). 컴퓨터 시스템(973)은 반사된 및/또는 투과된 감지된 광빔의 강도, 위상 및/또는 다른 특성을 분석하도록 구성될 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 최종적인 강도값, 이미지 및 다른 검사 특성을 표시하기 위한 사용자 인터페이스를 제공하도록(예를 들어, 컴퓨터 스크린 상에) 구성될 수도 있다(예를 들어, 프로그래밍 명령을 갖고). 특정 실시예에서, 컴퓨터 시스템(973)은 전술된 검사 기술을 수행하도록 구성된다.
이러한 정보 및 프로그램 명령은 특정하게 구성된 컴퓨터 시스템 상에 구현될 수도 있기 때문에, 이러한 시스템은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있는 본 명세서에 설명된 다양한 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령/컴퓨터 코드를 포함한다. 기계-판독 가능 매체의 예는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체; CD-ROM 디스크와 같은 광학 매체; 광학 디스크와 같은 자기-광학 매체; 및 판독 전용 메모리 디바이스(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특정하게 구성된 하드웨어 디바이스를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 프로그램 명령의 예는 컴파일러에 의해 생성된 바와 같은 기계 코드와, 인터프리터를 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수도 있는 더 고레벨 코드를 포함하는 파일의 모두를 포함한다.
특정 실시예에서, 포토마스크를 검사하기 위한 시스템은 본 명세서에 설명된 기술을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 검사 시스템의 일 예는 미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-Tencor로부터 입수 가능한 특정하게 구성된 TeraScanTM DUV 검사 시스템을 포함한다.
상기 발명은 명료한 이해의 목적으로 소정 상세로 설명되었지만, 특정 변경 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 본 발명의 프로세스, 시스템 및 장치를 구현하는 다수의 대안적인 방식이 존재하는 것이 주목되어야 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 한정이 아니라 예시적인 것으로서 고려되어야 하고, 본 발명은 본 명세서에 제공된 상세에 한정되어서는 안된다.
100: 레티클부 102: 투명 기판
104a, 104b: 불투명 패턴 108: 입사광
202: 투명 기판 204a, 204b: 레티클 특징부
302: 펠리클 프레임 304: 능동 영역
402: 반사된 이미지 406: 투과된 이미지
600: 레티클 602: 제1 스와스

Claims (20)

  1. 포토리소그래픽 레티클(photolithographic reticle)의 검사 방법에 있어서,
    레티클의 복수의 로컬 영역을 규정하는 단계;
    각각의 로컬 영역에 대해, 상기 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역으로부터 반사된 광에 대응하는 다수의 반사된 강도값의 평균을 얻기 위해, 검사 동안에 광학 레티클 검사 도구를 사용하는 단계;
    각각의 로컬 영역에 대해, 상기 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역을 통해 투과된 광에 대응하는 다수의 투과된 강도값의 평균을 얻기 위해, 검사 동안에 상기 광학 레티클 검사 도구를 사용하는 단계; 및
    각각의 로컬 영역에 대해, 상기 레티클이 열화(degrade)되지 않은 경우에 상기 레티클의 레티클 패턴이 조합된 강도 맵에서 상쇄되도록, 그리고 상기 레티클이 열화된 경우에 상기 레티클의 레티클 패턴이 상기 조합된 강도 맵에서 상쇄되지 않도록, 상기 다수의 반사된 강도값의 평균 및 상기 다수의 투과된 강도값의 평균을 조합함으로써, 상기 조합된 강도 맵을 생성하는 단계
    를 포함하는, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조합된 강도 맵은 상기 레티클이 공간적 방사상(spatially radial) 패턴에서 열화되었음을 나타내며, 상기 공간적 방사상 패턴은, 레티클 패턴부 외부에 있는 상기 레티클의 부분에 대응하는, 복수의 강도값과는 상이한, 상기 레티클 상의 열화의 공간적 방사상 패턴 및 상기 레티클 패턴부 양자 모두에 대응하는, 복수의 강도값을 포함하는 상기 조합된 강도 맵을 초래하는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검사는 상기 레티클이 포토리소그래피 프로세스에서 반복적으로 사용된 후에 수행되며, 상기 공간적 방사상 패턴은 상기 포토리소그래피 프로세스에 의해 야기되는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    해당 레티클 상에 열화가 존재하지 않을 때, 상기 조합된 강도 맵이, 상기 레티클 상의 비-패턴부에 대응하는 복수의 강도값과 실질적으로 동일한, 상기 레티클 상의 패턴부에 대응하는 복수의 강도값을 포함하도록, 상기 다수의 반사된 강도값의 평균 및 상기 다수의 투과된 강도값의 평균이 조합되는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 로컬 영역에 대한 상기 다수의 반사된 강도값의 평균은 상기 광학 레티클 검사 도구에 의해 얻어진 반사된 강도 이미지로부터 얻어지고, 각각의 로컬 영역에 대한 상기 다수의 투과된 강도값의 평균은 상기 광학 레티클 검사 도구에 의해 얻어진 투과된 강도 이미지로부터 얻어지고, 상기 조합된 강도 맵은 상기 반사된 강도 이미지 및 상기 투과된 강도 이미지 양자 모두를 조합하는 이미지 형태인 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 로컬 영역은 상기 반사된 강도 이미지 및 상기 투과된 강도 이미지의 화소에 대응하는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    각각의 로컬 영역은 상기 반사된 강도 이미지 및 상기 투과된 강도 이미지의 패치(patch)에 대응하고, 각각의 패치는 복수의 화소를 갖는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 반사된 강도값의 평균 및 상기 다수의 투과된 강도값의 평균은 상기 다수의 반사된 강도값 및 상기 다수의 투과된 강도값으로부터의 특정값을 가중함으로써 조합되는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 로컬 영역은 실질적으로 상기 레티클의 전체 능동 영역을 포함하고, 상기 조합된 강도 맵은 상기 레티클의 전체 능동 영역에 대해 발생되는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 검사는 펠리클(pellicle)이 상기 레티클에 장착되는 동안에 수행되고, 상기 조합된 강도 맵은, 상기 레티클의 펠리클이 시간이 지남에 따라 사전 규정된 레벨을 초과하여 열화되었는지 여부를 표시하는 것인, 포토리소그래픽 레티클의 검사 방법.
  11. 포토리소그래픽 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템에 있어서,
    입사빔을 발생하기 위한 광원;
    상기 입사빔을 샘플 상에 지향시키기 위한 조명 광학계 모듈;
    상기 입사빔에 응답하여 상기 샘플로부터 반사되는 반사된 출력빔 및 상기 입사빔에 응답하여 상기 샘플을 통해 투과되는 투과된 출력빔을 적어도 하나의 센서에 지향시키기 위한 수집 광학계 모듈;
    상기 반사된 출력빔을 검출하고, 상기 반사된 출력빔에 대한 반사된 강도 이미지 또는 신호를 생성하고, 상기 투과된 출력빔을 검출하고, 상기 투과된 출력빔에 대한 투과된 강도 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
    제어기
    를 포함하며, 상기 제어기는,
    레티클의 복수의 로컬 영역을 규정하는 동작;
    각각의 로컬 영역에 대해 검사 동안, 상기 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역으로부터 반사된 광에 대응하는 다수의 반사된 강도값의 평균을 상기 반사된 출력빔으로부터 얻는 동작;
    각각의 로컬 영역에 대해 검사 동안, 상기 레티클의 각각의 로컬 영역의 복수의 서브영역을 통해 투과된 광에 대응하는 다수의 투과된 강도값의 평균을 상기 투과된 출력빔으로부터 얻는 동작; 및
    각각의 로컬 영역에 대해, 상기 레티클이 열화되지 않은 경우에 상기 레티클의 레티클 패턴이 조합된 강도 맵에서 상쇄되도록, 그리고 상기 레티클이 열화된 경우에 상기 레티클의 레티클 패턴이 상기 조합된 강도 맵에서 상쇄되지 않도록, 상기 다수의 반사된 강도값의 평균 및 상기 다수의 투과된 강도값의 평균을 조합함으로써, 상기 조합된 강도 맵을 생성하는 동작
    을 수행하도록 구성되는 것인, 포토리소그래픽 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 조합된 강도 맵은, 상기 레티클이 공간적 방사상 패턴에서 열화되었음을 나타내며, 상기 공간적 방사상 패턴은, 레티클 패턴부 외부에 있는 상기 레티클의 부분에 대응하는, 복수의 강도값과는 상이한, 상기 레티클 상의 열화의 공간적 방사상 패턴 및 상기 레티클 패턴부 양자 모두에 대응하는, 복수의 강도값을 포함하는 상기 조합된 강도 맵을 초래하는 것인, 검사 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 검사는 상기 레티클이 포토리소그래피 프로세스에서 반복적으로 사용된 후에 수행되며, 상기 공간적 방사상 패턴은 상기 포토리소그래피 프로세스에 의해 야기되는 것인, 검사 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    해당 레티클 상에 열화가 존재하지 않을 때, 상기 조합된 강도 맵이, 상기 레티클 상의 비-패턴부에 대응하는 복수의 강도값과 실질적으로 동일한, 상기 레티클 상의 패턴부에 대응하는 복수의 강도값을 포함하도록, 상기 다수의 반사된 강도값의 평균 및 상기 다수의 투과된 강도값의 평균이 조합되는 것인, 검사 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    각각의 로컬 영역에 대한 상기 다수의 반사된 강도값의 평균은 상기 반사된 출력빔으로부터 얻어진 반사된 강도 이미지로부터 얻어지고, 각각의 로컬 영역에 대한 상기 다수의 투과된 강도값의 평균은 상기 투과된 출력빔으로부터 얻어진 투과된 강도 이미지로부터 얻어지고, 상기 조합된 강도 맵은 상기 반사된 강도 이미지 및 상기 투과된 강도 이미지 양자 모두를 조합하는 이미지 형태인 것인, 검사 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    각각의 로컬 영역은 상기 반사된 강도 이미지 및 상기 투과된 강도 이미지의 화소에 대응하는 것인, 검사 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    각각의 로컬 영역은 상기 반사된 강도 이미지 및 상기 투과된 강도 이미지의 패치에 대응하고, 각각의 패치는 복수의 화소를 갖는 것인, 검사 시스템.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 반사된 강도값의 평균 및 상기 다수의 투과된 강도값의 평균은, 상기 다수의 반사된 강도값 및 상기 다수의 투과된 강도값으로부터 특정값을 가중함으로써 조합되는 것인, 검사 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 로컬 영역은 실질적으로 상기 레티클의 전체 능동 영역을 포함하고, 상기 조합된 강도 맵은 상기 레티클의 전체 능동 영역에 대해 발생되는 것인, 검사 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 검사는 펠리클이 레티클에 장착되는 동안에 수행되고, 상기 조합된 강도 맵은 상기 레티클의 펠리클이 시간이 지남에 따라 사전 규정된 레벨을 초과하여 열화되었는지 여부를 표시하는 것인, 검사 시스템.
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