KR20200118489A - 검사 툴 및 검사 방법 - Google Patents

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토마스 자릭 후이스만
샌더 프레데릭 부이스터
허머너스 아드리아누스 딜렌
도로테아 마리아 크리스티나 오르스초트
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

반도체 샘플을 검사하는 방법이 설명되며, 샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함하고, 상기 방법은: SEM을 사용하여 구조체의 이미지를 생성하는 단계; 개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는 이미지에 기초하여 개구부의 치수를 결정하고; 및 이미지의 콘트라스트에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정함으로써 이루어짐- ; 개구부의 결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부의 품질을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

검사 툴 및 검사 방법
본 출원은 2018년 3월 13일에 출원된 EP 출원 18161533.7의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 SEM 기반 검사 툴, 검사 방법 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행하게 또는 역-평행하게(anti-parallel) 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치에서 통상적으로 적용되는 방사선 빔은 예를 들어 (예를 들어, 248 nm 또는 193 nm의 파장을 갖는) DUV 방사선 빔 또는 (예를 들어, 11 nm 또는 13.5 nm의 파장을 갖는) EUV 방사선 빔일 수 있다.
집적 회로의 제조는 통상적으로 복수의 층들의 스태킹(stacking)을 필요로 할 수 있으며, 이에 의해 층들은 정확하게 정렬되어야 한다. 이러한 정렬이 없으면, 층들 사이의 필요한 연결에 결함이 있어, 집적 회로의 오작동을 유도할 수 있다.
전형적으로, 집적 회로의 저부 층 또는 층들은 트랜지스터 또는 그 구성요소들과 같은 최소 구조체들을 포함할 것이다. 후속한 층들의 구조체들은 전형적으로 더 크고, 저부 층들에서의 구조체들의 외부로의 연결들을 가능하게 한다. 이를 고려하면, 2 개의 층들의 정렬은 집적 회로의 저부에서 가장 어려울 것이다.
회로 또는 회로 층이 적절히 패터닝될 것을 보장하기 위해, 기판들은 흔히 e-빔 검사 툴들과 같은 검사 툴들을 사용하여 검사를 거친다. 이러한 툴들은, 예를 들어 리소그래피 장치에 의해 수행되는 소정 공정 단계들이 예상대로 실행되는지의 여부를 평가하기 위해 적용될 수 있다.
현재 이용가능한 고분해능 SEM과 같은 e-빔 검사 툴들의 성능을 개선하는 것이 바람직할 것이다.
e-빔 검사 툴들의 성능을 개선하는 것이 바람직하고, 특히 e-빔 검사 툴과 같은 검사 툴에 의해 수행되는 측정들에 기초하여 리소그래피 장치 또는 공정의 성능에 대한 더 상세한 피드백을 얻는 것이 바람직할 것이다.
이러한 문제들을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 반도체 샘플을 검사하는 방법이 제공되고, 샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부(opening)들을 갖는 구조체를 포함하며, 상기 방법은:
SEM을 사용하여 구조체의 이미지를 생성하는 단계;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는
이미지에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 치수를 결정하고; 및
이미지의 콘트라스트(contrast)에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 개방-상태(open-state)를 결정함으로써 이루어짐- ;
결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 품질을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 반도체 샘플을 검사하는 방법이 제공되고, 샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함하며, 상기 방법은:
구조체의 이미지를 생성하는 단계;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는
이미지에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 치수를 결정하고; 및
최상부 층과 개구부 사이 또는 최상부 층과 복수의 개구부들 사이의 콘트라스트를 결정함으로써 이루어짐- ;
결정된 치수 및 결정된 콘트라스트 모두에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 품질을 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,
샘플을 유지하도록 구성되는 대상물 테이블 -샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함함- ;
e-빔을 생성하도록 구성되는 e-빔 소스;
샘플 상에 전자 빔을 지향하도록 구성되는 빔 머니퓰레이터(beam manipulator);
샘플과 전자 빔의 상호작용에 의해 야기되는 샘플의 응답 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
처리 유닛을 포함하는 검사 툴이 제공되고, 처리 유닛은:
검출기로부터 응답 신호를 수신하고;
응답 신호에 기초하여 구조체의 이미지를 생성하고;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하도록 구성되며, 이는
이미지에 기초하여 개구부의 치수를 결정하고;
이미지의 콘트라스트에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정하고;
개구부의 결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부의 품질을 결정함으로서 이루어진다.
이제, 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 툴을 도시하는 도면;
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 검사 툴의 개략적인 평면도 및 측면도;
도 4 및 도 5는 전자 빔을 사용하는 스캐닝 과정들의 개략적인 단면도;
도 6은 복수의 개구부들을 포함하는 구조체의 SEM 이미지를 개략적으로 도시하는 도면;
도 7은 층 내의 2 개의 개구부들을 가로지르는 e-빔의 스캐닝을 개략적으로 도시하는 도면;
도 8은 SEM 이미지의 상세한 뷰를 개략적으로 도시하는 도면;
도 9는 복수의 개구부들의 콘트라스트 분포를 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 10은 본 발명에 따른 검사 툴의 더 상세한 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결되는 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 더 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 마스크 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 마스크 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 마스크 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이, 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입들, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 포괄하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 타입으로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계들이 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 타입으로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야 함을 의미하는 것이 아니라, 단지 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓인다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 소스가 수은 램프인 경우, 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성되는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
방사선 빔(B)은 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 (도 1에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있음]. 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체" 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 마스크 테이블(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 매 이동 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
나타낸 바와 같은 실시예에서, 리소그래피 장치는 본 발명에 따른 검사 툴(IT)을 더 포함한다. 이러한 검사 툴(IT)은 예를 들어 리소그래피 장치에 의해 처리되는 기판(W) 상에 또는 그 관심 영역 내에 존재하는 구조체, 특히 매립 구조체(buried structure)의 특성을 결정할 수 있게 한다. 일 실시예에서, 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같이, 검사 툴은 기판을 검사하기 위한 전자 빔 소스를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 위치설정 디바이스(PW)는 검사 툴(IT)의 작동 범위 내에 기판(W)을 위치시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 검사 툴(IT)은 예를 들어 언급된 구조체의 특성, 예를 들어 전기적 특성, 재료 특성 및/또는 기하학적 특성을 결정하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 이 정보는 후속하여 리소그래피 장치의 제어 유닛에 제공될 수 있으며, 예를 들어 정보에 기초하여 조명 시스템, 투영 시스템 또는 위치설정 디바이스들 중 하나 중 1 이상을 제어함으로써 노광 공정 동안 사용될 수 있다.
나타낸 바와 같은 실시예에서, 리소그래피 장치는 방사선 빔을 위해 DUV 방사선을 적용하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 패터닝 디바이스(MA)는 투과 패터닝 디바이스일 수 있고, 투영 시스템(PS)은 1 이상의 렌즈를 포함할 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 방사선 빔을 위해 EUV 방사선을 적용하도록 구성될 수 있다. 이러한 경우, 패터닝 디바이스(MA)는 반사 패터닝 디바이스일 수 있고, 투영 시스템(PS)은 1 이상의 거울을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 장치는 조명 시스템(IL) 및/또는 투영 시스템(PS)을 하우징하기 위한 1 이상의 진공 챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 리소그래피 장치는 처리될 또는 처리된 기판의 인라인 또는 오프라인 검사를 수행하기 위해 본 발명에 따른 검사 툴을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 반도체 기판과 같은 대상물을 검사하도록 구성되는 검사 툴이 제공된다. 도 2는 이러한 검사 툴(10)의 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 본 발명에 따르면, 검사 툴(10)은 e-빔 소스(11)라고도 하는 전자 빔 소스(11)를 포함한다.
이러한 e-빔 소스(11)는 일반적으로 알려져 있으며, 본 발명에서 대상물(13), 예를 들어 기판의 영역 상으로 전자 빔(12)을 투영하기 위해 적용될 수 있다. 나타낸 바와 같은 실시예에서, 대상물(13)은 클램핑 메카니즘(13.4), 예를 들어 진공 클램프 또는 정전기 클램프에 의해 대상물 테이블(13.2)에 장착된다. 또한, e-빔이 투영되는 대상물의 영역은 샘플이라고 칭해질 수도 있다. 이러한 e-빔 소스(11)는 예를 들어 0.2 keV 내지 100 keV 범위의 에너지를 갖는 전자 빔(12)을 생성하는 데 사용될 수 있다. e-빔 소스(11)는 통상적으로 직경이 약 0.4 내지 5 nm인 스폿 상에 전자 빔(12)을 포커싱하기 위한 1 이상의 렌즈를 가질 수 있다. 일 실시예에서, e-빔 소스(11)는 전자 빔(12)을 편향시킬 수 있는 1 이상의 스캐닝 코일 또는 디플렉터 플레이트를 더 포함할 수 있다. 이렇게 함으로써, 전자 빔(12)은 예를 들어 X-축 및 (X-축 및 Z-축에 수직인) Y-축을 따라 편향될 수 있고, XY-평면은 대상물의 영역이 스캔될 수 있도록 대상물의 표면에 평행하다.
본 발명의 일 실시예에서, 전자 빔 소스는 관심 영역의 각각의 복수의 서브-영역들 상으로 복수의 전자 빔들을 투영하도록 구성된다. 이렇게 함으로써, 단위 시간당 검사 또는 조사될 수 있는 관심 영역이 확대될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서, 전자 빔 소스는 상이한 에너지 레벨을 갖는 전자 빔들을 생성하도록 구성될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, e-빔 또는 빔들에 대한 적용된 에너지 레벨에 따라, 상이한 부분들 또는 구조체, 예를 들어 매립 구조체가 검사될 수 있다.
이러한 e-빔(12)이 표면에 충돌하는 경우, 표면 상의 상호작용들 및 표면 아래의 재료와의 상호작용들이 발생하여, 노광된 표면이 방사선 및 전자들 모두를 방출하게 할 것이다. 통상적으로, 전자 빔(12)이 샘플과 상호작용하는 경우, 빔을 구성하는 전자들은 상호작용 볼륨으로 알려진 눈물방울-형 볼륨(teardrop-shaped volume) 내에서 산란 및 흡수를 통해 에너지를 잃을 것이다. 전자 빔과 샘플 사이의 에너지 교환은 통상적으로:
- 비탄성 산란에 의한 이차 전자들의 방출,
- 샘플과의 탄성 산란 상호작용에 의한, 상호작용 볼륨에서 반사되거나 후방산란되는 전자들의 방출,
- X-선 방출, 및
- 예를 들어, deep UV 내지 IR의 범위 내의 전자기 방사선의 방출의 조합을 유도할 것이다. 전자기 방사선의 후자의 방출은 일반적으로 음극선 발광(cathodoluminescent light) 또는 CL-광이라고 칭해진다.
본 발명의 일 실시예에서, 검사 툴(10)은 이차 전자들의 검출을 위한 검출기(15) 및 샘플에 의해 방출된 후방산란 전자들을 위한 검출기(15.1)를 더 포함한다. 도 2에서, 화살표들(14)은 방출된 이차 또는 후방산란 전자들을 나타낸다.
나타낸 바와 같은 실시예에서, 검사 툴은 검출기들(15 및 15.1)에 의해 검출되는 바와 같은 방출된 이차 또는 후방산란 전자들을 처리하기 위한, 예를 들어 마이크로프로세서, 컴퓨터 등을 포함한 제어 유닛(17) 또는 처리 유닛을 더 포함한다.
일 실시예에서, 제어 유닛(17)은 검출기들(15, 15.1)로부터 신호들(15.2)을 수신하기 위한 입력 단자(17.2)를 포함하며, 신호들(15.2)은 검출되는 방출된 이차 또는 후방산란 전자들을 나타낸다.
일 실시예에서, 제어 유닛은 e-빔 소스(11)를 제어하는 제어 신호(11.2)를 출력하기 위한 출력 단자(17.4)를 더 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛(17)은 검사될 대상물, 예를 들어 반도체 기판의 관심 영역 상으로 e-빔(12)을 투영하도록 e-빔 소스(11)를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 제어 유닛(17)은 관심 영역을 스캔하도록 e-빔 소스(11)를 제어하도록 구성될 수 있다.
대상물의 관심 영역의 이러한 스캐닝 동안, 검출기는 관심 영역의 상이한 부분들로부터 이차 또는 후방산란 전자들(14)을 수용할 수 있다. 일 예시로서, 적용된 e-빔은 예를 들어 직경이 1 내지 4 nm인 단면을 가질 수 있는 한편, 관심 영역은 100 nm x 100 nm이다. 이러한 것으로서, 관심 영역이 스캐닝되었을 때, 관심 영역을 가로지르는 e-빔에 대한 응답이 검출기들(15, 15.1)에 의해 포착될 수 있으며, 여기서 검출된 신호는 조명된 픽셀 당 검출된 전자들로 구성된다. 픽셀 크기는, 예를 들어 e-빔의 단면보다 작거나 클 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 툴(50)의 평면도 및 단면도를 개략적으로 도시한다. 나타낸 실시예는 인클로저(enclosure: 51), 검사될 대상물을 수용하고 검사된 대상물을 내보내기 위한 인터페이스로서 작용하는 한 쌍의 로드 포트(load port: 52)들을 포함한다. 나타낸 실시예는 EFEM(equipment front end module)이라 칭하는 대상물 전달 시스템(53)을 더 포함하고, 이는 로드 포트들로 및 로드 포트들로부터 대상물들을 처리 및/또는 수송하도록 구성된다. 나타낸 실시예에서, EFEM(53)은 EBI 시스템(50)의 로드 포트들과 로드 락(load lock: 55) 사이에서 대상물들을 수송하도록 구성되는 핸들러 로봇(handler robot: 54)을 포함한다. 로드 락(55)은 인클로저(51) 외부 및 EFEM에서 발생하는 분위기 조건들과, 검사 툴(50)의 진공 챔버(56)에서 발생하는 진공 조건들 사이의 인터페이스이다. 나타낸 실시예에서, 진공 챔버(56)는 검사될 대상물, 예를 들어 반도체 기판 또는 웨이퍼 상으로 e-빔을 투영하도록 구성되는 전자 광학기 시스템(57)을 포함한다. 검사 툴(50)은 전자 광학기 시스템(57)에 의해 발생되는 e-빔에 대해 대상물(59)을 변위시키도록 구성되는 위치설정 디바이스(58)를 더 포함한다.
일 실시예에서, 위치설정 디바이스는 실질적으로 수평인 평면에서 대상물을 위치시키는 XY-스테이지, 및 수직 방향에서 대상물을 위치시키는 Z-스테이지와 같은 다수 위치설정기들의 캐스케이드 구성(cascaded arrangement)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 위치설정 디바이스는 비교적 먼 거리에 걸쳐 대상물의 개략적인 위치설정을 제공하도록 구성되는 개략 위치설정기(coarse positioner) 및 비교적 짧은 거리에 걸쳐 대상물의 미세한 위치설정을 제공하도록 구성되는 미세 위치설정기(fine positioner)의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 위치설정 디바이스(58)는 검사 툴(50)에 의해 수행되는 검사 프로세스 동안 대상물을 유지하는 대상물 테이블을 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 대상물(59)은 정전기 클램프와 같은 클램프에 의해 대상물 테이블 상에 클램핑될 수 있다. 이러한 클램프는 대상물 테이블에 통합될 수 있다.
유리하게는, SEM과 같은 검사 툴이 구조체들, 특히 이러한 구조체들의 기하학적 또는 재료 특성들을 검사하기 위해 적용될 수 있다. 이는 도 4 및 도 5에 개략적으로 예시되어 있다. 도 4는 다층들 및 상이한 재료들을 포함하는 반도체 구조체(400)의 단면도를 매우 개략적으로 나타낸다. 도 4에 개략적으로 나타낸 바와 같은 구조체(400)는 제 1 재료의 저부 층(402) 및 제 2 재료의 최상부 층(408)을 포함하고, 제 2 층은 X-방향을 따라 전파될 때 토폴로지의 변화, 특히 증가된 높이를 갖는다. 또한, 도 4는 구조체(400)의 최상부 표면(412) 상에 충돌하는 e-빔(410)을 개략적으로 나타낸다. 점선(414)에 의해 e-빔(410)의 상호작용 볼륨, 즉 적용된 e-빔의 결과로서 이차 또는 후방산란 전자들이 발생될 수 있는 볼륨이 도시된다. e-빔은 단지 수 nm의 직경을 가질 수 있지만, 상호작용 볼륨은 전형적으로 재료 속성들 및 랜딩 에너지에 따라 더 큰 직경, 예를 들어 10 내지 1000 nm를 가질 것임을 유의할 수 있다. 도 4는 우측을 향한 e-빔의 스캐닝[화살표(420)로 나타냄]을 더 예시하며, 이에 의해 X-축을 따라 상호작용 볼륨(414)을 이동시킨다. 상기 스캐닝 동안, 상호작용 볼륨(414)은 샘플의 표면(412)을 따를 것이다. 이러한 것으로서, 이러한 스캐닝 움직임 동안, 상호작용 볼륨(414)은 토포그래피의 변화, 즉 위치 x = x0에서 발생하는 높이 스텝(height step)에 의해 영향을 받을 것이다. 결과로서, 검출된 바와 같은 이차 및/또는 후방산란 전자들의 양도 영향을 받을 것이다.
도 4의 하단에는 X-방향을 따르는 전자 빔(410)의 스캔 동안 검출된 바와 같은 검출기 신호(I)를 개략적으로 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, e-빔(410)이 높이 스텝에 근접하는 경우, 검출기 신호(I)에서 감소(450)가 발생할 수 있는 반면, e-빔(410)이 높이 스텝을 통과한 경우에는 짧은 증가(460)가 발생한다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 이에 따라 검출기 신호(I)의 이러한 변동의 발생은 샘플의 층에서의 높이 스텝의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일반적으로, 검출된 바와 같은 이차 및/또는 후방산란 전자들의 양은 토포그래피 변화들에 의해, 및 전자 빔에 의해 검사되는 재료의 재료 속성들에 의해 영향을 받을 수 있다. 후자의 효과는 도 5에 개략적으로 예시되어 있다.
도 5는 다층들 및 상이한 재료들을 포함하는 반도체 구조체(500)의 단면도를 매우 개략적으로 나타낸다. 도 5에 개략적으로 나타낸 바와 같은 구조체(500)는 제 1 재료의 저부 층(502) 및 최상부 층(508)을 포함하고, 최상부 층의 왼쪽 부분(508.1) 및 최상부 층의 오른쪽 부분(508.2)은 상이한 재료들로 만들어진다. 또한, 도 5는 구조체(500)의 최상부 표면(512) 상에 충돌하는 e-빔(510)을 개략적으로 나타낸다. 점선(514)에 의해 e-빔(510)의 상호작용 볼륨, 즉 적용된 e-빔의 결과로서 이차 또는 후방산란 전자들이 발생될 수 있는 볼륨이 도시된다. 도 5는 우측을 향한 e-빔의 스캐닝[화살표(520)로 나타냄]을 더 예시하며, 이에 의해 X-축을 따라 상호작용 볼륨(514)을 이동시킨다. 상기 스캐닝 동안, 상호작용 볼륨(514)은 샘플의 표면(512)을 따를 것이다. 이러한 것으로서, 이러한 스캐닝 움직임 동안, 상호작용 볼륨(514)은 재료의 변화, 즉 위치 x = x0에서 최상부 층(508)에 발생하는 재료 전이(material transition)에 의해 영향을 받을 것이다. 결과로서, 검출된 바와 같은 이차 및/또는 후방산란 전자들의 양도 영향을 받을 것이다.
도 5의 하단에는 X-방향을 따르는 전자 빔(510)의 스캔 동안 검출된 바와 같은 검출기 신호(I)를 개략적으로 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, e-빔(510)이 (위치 x = x0에서의) 재료 전이에 교차하는 경우, 검출기 신호(I)는 감소한 후 상이한 레벨에서 다시 일정하게 유지된다. 층 부분들(508.1 및 508.2)에 대해 적용되는 재료들에 따라, 신호(I)의 증가도 발생하였을 수 있음을 유의한다.
앞서 예시된 바와 같이, SEM에 의한 구조체의 스캐닝은 샘플 또는 샘플 상의 구조체에서 발생하는 재료 및 토포그래피 전이들 모두를 결정할 수 있게 한다. 따라서, 이러한 스캐닝은 이러한 샘플을 검사하고, 토포그래피/지오메트리 및 재료 모두의 측면에서 요구되는 또는 예상되는 구조체가 존재하는지 여부를 평가하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판 또는 샘플 상에서 수행되는 리소그래피 공정의 품질 평가를 더 정확한 방식으로 가능하게 하는 SEM 기반 검사 방법이 제시된다. 이러한 리소그래피 공정은 예를 들어 패터닝된 방사선 빔으로 기판, 특히 기판 상에 제공된 레지스트 층을 패터닝하는 공정 및 패터닝된 레지스트 층을 현상하는 후속 공정을 포함할 수 있다. 이러한 패터닝 및 현상의 결과로서, 기판 상의 특정 구조체가 예상될 수 있다. SEM 검사 툴을 사용하여, 실제 구조체가 결정될 수 있고 예상된 구조체와 비교될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 특히, 예를 들어 리소그래피 노광 공정에 의해, 이어서 현상 공정에 의해 복수의 개구부들이 만들어지는 최상부 층, 예를 들어 레지스트 층을 포함하는 구조체를 검사하는 데 적절하다. 이러한 공정은 흔히 최상부 층 아래의 구조체 또는 층에 접촉홀들을 에칭하기 위한 준비로서 적용되며, 이에 의해 최상부 층 내의 개구부들을 통해 에천트가 적용된다.
이러한 에칭 공정이 효과적이기 위해서는, 최상부 층의 개구부들이 올바른 크기를 갖고, 접촉홀들이 만들어질 층에 에천트가 도달하기에 충분히 깊은 것이 중요하다. 본 발명의 의미 내에서, 후자의 기준 또는 파라미터는 또한 최상부 층의 개구부가 저부에서 개방되는 양; 즉, 개구부가 최상부 층을 통해 관통홀을 형성하는지의 여부에 의해 정량화될 수 있다. 그러므로, 후자의 기준은 개구부의 개방-상태라고도 칭해질 수 있으며; 개방-상태는 저부에서 완전히 개방되어 있는 개구부와 저부에서 완전히 폐쇄되어 있는 개구부 사이의 범위일 수 있다.
파라미터 또는 기준 모두를 평가하기 위해, 본 발명에 따른 검사 방법은 복수의 개구부들을 포함하는 구조체의 SEM 이미지를 생성한다.
이러한 SEM 이미지(600)는 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 도 6은 복수의 개구부들이 제공되는 레지스트 층을 포함하는 샘플의 SEM 이미지(600)를 개략적으로 나타낸다. 특히 나타낸 바와 같은 레지스트 층은 복수의 열악하게 현상된 개구부들을 포함한다. 결과로서, SEM 이미지는 상이한 크기들의 복수의 어두운 및 그레이 스폿들(610)을 포함하고, 스폿들은 레지스트 층 내의 개구부들을 나타낸다. SEM 이미지에서 알 수 있는 바와 같이, 개구부들을 나타내는 스폿들의 크기에 있어서 큰 변동이 존재하고, 이는 개구부들의 직경에서의 큰 변동을 암시한다. 또한, 스폿들의 위치들에서 큰 세기 변동(그레이-스케일 값에 의해 표현됨)이 관찰될 수 있다.
기판 또는 샘플에서 생성되는 개구부들의 품질을 평가하기 위해, 본 발명에 따른 검사 방법은 2-폴드 기준, 즉 2 개의 파라미터의 평가를 사용하는 것을 제안하며, 이 둘 모두는 SEM 이미지를 사용하여 평가될 수 있다. 특히, 개구부의 크기 및 개구부들의 개방-상태가 SEM 이미지에 기초하여 평가된다. 이는 도 7에 예시되어 있다. 도 7은 샘플(700)의 단면도를 개략적으로 나타내고, 샘플은 반도체 기판의 층(730)의 상부에 제공되는 층(720), 예를 들어 레지스트 층에 제공되는 한 쌍의 개구부들(710.1, 710.2)을 포함한다.
도 7의 하단에는 전자 빔(740)이 X-방향을 따라 2 개의 개구부들을 스캐닝하는 데 사용되는 경우, 위치의 함수로서 검출기 신호를 개략적으로 나타낸다. 스캐닝된 개구부들에 대해, 두 개구부들은 상이한 직경(D1 대 D2)을 갖고 상이한 깊이를 갖는다는 것이 주목될 수 있으며; 특히, 개구부(710.1)는 층(720)을 통해 완전히 연장되고, 이에 따라 개구부(710.1)가 관통홀 또는 개구부라고 칭해질 수도 있는 반면, 개구부(710.2)는 그렇지 않다. 결과로서, 제 1 개구부(710.1)가 스캐닝되는 경우에 얻어지는 검출기 신호는 제 2 개구부(710.2)가 스캐닝되는 경우에 얻어지는 검출기 신호와 실질적으로 상이할 수 있다. 특히, 제 1 개구부(710.1)의 중심이 프로빙되는 경우에 인식되는 검출기 신호(I1)는 기판의 층(730)의 재료와 전자 빔(740)의 상호작용에 의존할 것이고, 반면에 제 2 개구부(710.2)의 중심이 프로빙되는 경우에 인식되는 검출기 신호(I2)는 주로 층(720)의 재료와 전자 빔(740)의 상호작용에 의존할 것이다. 결과로서, 일반적으로 완전히 개방되지 않은 개구부(710.2)의 프로빙으로부터의 검출기 신호와, 관통홀 또는 개구부(710.1)의 프로빙으로부터 발생하는 검출기 신호 사이에 명확한 구별이 존재할 것이다. 도 7에서, 검출기 신호(I = I0)는 개구부들(710.1 및 710.2) 외부의 검출된 세기를 지칭한다. 저부에서 여전히 폐쇄되어 있는 개구부가 스캐닝되는 경우에 관찰되는 바와 같은 세기(I2)에 대해, 이 세기는 개구부의 실제 깊이(d)에 따라 변동할 것이라는 것이 주목될 수 있다. 개구부(710.2)의 깊이(d)가 작을수록, 측정된 바와 같은 세기(I2)는 더 커질 것이다.
도 7의 하단 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 두 개구부들의 에지 근처에서, 약간의 신호 증가(I = Imax)가 관찰될 수 있다. 관심 영역에 걸쳐 구조체를 스캐닝하는 경우, 이에 따라 관심 영역의 2-차원 세기 맵이 검색될 수 있으며, 관심 영역은 예를 들어 복수의 개구부들을 포함한다. 이러한 복수의 개구부들이, 예를 들어 도 6에 나타낸 바와 같이 SEM을 사용하여 스캐닝되는 경우, 이미지(600)와 같은 이미지가 측정된 세기들, 즉 예를 들어 SEM의 검출기에 의해 포착된 바와 같은 세기 맵을 그레이-스케일 값들로 변환함으로써 얻어질 수 있고, 이에 의해 세기 레벨 I = I1은 검은색으로서 표현될 수 있는 한편, I = Imax는 흰색으로서 표현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, SEM 이미지(600)와 같은 SEM 이미지는 스캐닝되는 구조체의 다양한 파라미터들을 결정하는 데 사용된다. 이러한 파라미터들은, 예를 들어 구조체의 개구부들의 치수들 및 개구부들의 개방-상태, 즉 개구부들이 실제 관통홀들인지 여부를 포함한다. 도 8을 참조하여 예시되는 바와 같이, 이 파라미터들을 결정하기 위한 다양한 옵션들이 존재한다.
도 8는 도 6의 SEM 이미지의 더 상세한 도면(800)을 나타낸다. 도 8은 구조체 내의 4 x 4 개구부들의 매트릭스의 SEM 이미지를 개략적으로 나타낸다. 당업자라면 이해하는 바와 같이, 세기 맵 또는 그레이-스케일 값들에 기초하여, 이미지 처리 기술에 의해 검사 관심 영역 내의 개구부들의 위치들이 결정될 수 있다. 라인들(A 및 B)을 따라 세기 변동들을 관찰할 때, 라인 A는 개구부들을 교차하는 반면, 라인 B는 개구부들이 위치되지 않는 구조체의 영역을 교차한다는 것을 쉽게 평가할 수 있다. 다수 라인들, 예를 들어 수평 및 수직 모두를 따라 세기 또는 그레이-스케일 변동들을 평가함으로써, 개구부들의 위치가 정확하게 결정될 수 있다. 이에 기초하여, 개구부들 내부의 세기 값들 또는 그레이-스케일 값들(Iin)이 결정될 수 있고, 이들은 예를 들어 도 7에 나타낸 세기 값들(I1 및 I2)에 대응할 수 있고, 개구부들 외부의 세기 값들 또는 그레이-스케일 값들(Iout)은 예를 들어 도 7의 세기 값(I0)에 대응한다.
일 실시예에서, 세기 I0 또는 Iout, 즉 개구부들 외부의 세기(또는 그레이-스케일 값)는 개구부들 외부의 상이한 위치들에서 평균 세기로서 결정될 수 있다. 개구부들 내부의 세기 값들(I1, I2 또는 Iin)은, 예를 들어 개구부의 중심에서 측정된 세기 또는 개구부의 중심 근처의 평균 세기로서 결정될 수 있다. 일단 개구부들 외부의 세기(Iout) 및 개구부들 내부의 세기(Iin)가 알려지면, 개구부들 각각에 대해 개구부 외부의 세기와 개구부 내부의 세기 간의 차이가 계산될 수 있다. 이러한 차이가 콘트라스트라고 칭해질 수 있다. 이러한 것으로서, 포착된 SEM 이미지의 세기들 또는 그레이-스케일 값들에 기초하여, 스캐닝된 개구부들 각각에 대해 콘트라스트 값이 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 이 콘트라스트 값은 개구부가 관통 개구부인지의 여부를 결정하는 데 사용되며; 즉, 콘트라스트 값은 개구부의 개방-상태를 결정하는 데 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 개구부의 콘트라스트 값은 개구부의 콘트라스트 값이 임계값을 초과하는 경우에 관통 개구부로서 개구부를 한정하는 데 사용될 수 있다. 콘트라스트에 대한 임계값은, 예를 들어 다수 개구부들의 콘트라스트의 비교에 기초할 수 있다. 대안적으로, 임계값은 예를 들어 결정되는 가장 높은 콘트라스트 값에 기초할 수 있다. 도 6 및 도 8를 참조하면, 가장 높은 콘트라스트 값은 실질적으로 검은색으로 도시되는 개구부들, 예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같은 개구부들(800.1 및 800.2)에 대해 관찰될 것으로 언급될 수 있다. 최대 콘트라스트 값(Cmax)으로 칭해질 수 있는 이 개구부들의 콘트라스트 값에 기초하여, 예를 들어 관통 개구부로서 한정되기 위해, 개구부의 콘트라스트는 최대 콘트라스트 값(Cmax)의 적어도 90 %이어야 하는 것으로 결정될 수 있다.
대안예로서, 개구부의 개방-상태는 예를 들어 콘트라스트 분포에 기초할 수 있다. 이러한 콘트라스트 분포는, 예를 들어 SEM에 의해 스캐닝되는 복수의 개구부들에 대한 콘트라스트를 결정함으로써 얻어질 수 있다. 일 실시예에서, 측정되거나 검사되는 복수의 개구부들은 동일한 샘플 상에 존재한다. 하지만, 대안적으로, 복수의 개구부들을 각각 포함하는 상이한 샘플들의 측정들이 콘트라스트 분포를 결정하기 위해 조합될 수 있다. 콘트라스트 분포에 기초하여, 특정 개구부의 개방-상태가 후속하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 곡선 피팅(curve fitting)이 콘트라스트 분포에 적용될 수 있다. 이러한 곡선 피팅의 일 예시로서, 가우시안 곡선 피팅이 언급될 수 있다.
도 9은 복수의 개구부들의 콘트라스트를 결정할 때 얻어질 수 있는 콘트라스트 분포(900)를, 이에 피팅되는 가우시안 곡선(910)과 함께 개략적으로 나타낸다. 도 9의 그래프에서, 콘트라스트(C)는 수평축을 따라 도시되어 있는 반면, 특정 콘트라스트를 갖는 개구부들의 수(Y)는 수직축을 따라 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 분포의 상당부가 열악한 또는 낮은 콘트라스트를 갖는 몇몇 수의 개구부들 외에는 가우시안 분포에 다소 잘 피팅된다. 이 개구부들은 불충분하게 현상되는 것으로, 즉 관통 개구부들이 없는 것으로 간주될 가능성이 높을 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 가우시안 곡선이 콘트라스트 분포에 피팅되고, 검사된 개구부의 개방-상태의 자격을 부여하는 데 사용된다. 이러한 자격 부여는 예를 들어 분포의 분산(σ)에 기초할 수 있다. 일 예시로서, 라인(920)은 가우시안 분포(910)의 -3σ 라인을 나타낸다. -3σ 라인의 콘트라스트 값보다 낮은 콘트라스트 값을 갖는 여하한의 개구부가 예를 들어 결함이 있는 것으로, 즉 불충분하게 개방된 것으로 간주될 수 있다. -3σ 라인의 콘트라스트 값의 사용은 일 예시에 불과하다는 것이 특히 언급된다. 대안적으로, -4.5σ 라인 또는 -2.5σ 라인의 콘트라스트 값과 같은 다른 값들도 고려될 수 있다.
SEM에 의해 검사되는 구조체 내의 개구부의 개방-상태를 결정하는 것에 추가하여, 본 발명에 따른 검사 방법은 또한 얻어진 SEM 이미지에 기초하여 개구부들의 치수를 결정하는 것을 포함한다.
일 실시예에서, 결정된 바와 같은 치수는 개구부의 직경일 수 있다.
일 실시예에서, 개구부의 직경은 개구부를 가로지르는 라인을 따른 세기 또는 그레이-스케일에 기초하여 결정될 수 있다. 이러한 라인의 일 예시로서, 예를 들어 도 8에 나타낸 바와 같은 라인 A가 참조될 수 있다. 상기 라인을 따른 세기는 전형적으로 도 7의 하단에 나타낸 그래프와 유사한 방식으로 변동할 것이고; 알 수 있는 바와 같이, 개구부 또는 개구부들의 에지들 근처에서, 세기는 개구부들 외부의 평균 또는 정상 세기에 비해 다소 (레벨 Imax까지) 상승된다. 유사한 효과가 도 8에서 관찰될 수 있으며, 이는 개구부들의 에지를 이를 둘러싸는 영역보다 약간 더 밝게 나타낸다. 이러한 것으로서, 개구부의 직경은 개구부들 외부의 영역에서의 세기에 비해 상승되는, 상승된 세기가 검출되는 위치들에 기초하여 결정되거나 근사될 수 있다.
대안예로서, 개구부들의 직경을 결정 또는 추산하기 위해 타원 피팅 알고리즘이 SEM 이미지에 적용될 수 있다. 이러한 타원 피팅 알고리즘은 예를 들어 개구부의 에지에서의 상승된 세기들, 또는 개구부들 내부의 콘트라스트 값들 또는 세기 값들을 이용할 수 있다. 일 예시로서, 이러한 타원 피팅 알고리즘은 타원의 위치 및 직경을 찾을 수 있고, 이에 의해 사전설정된 임계치 미만인 개구부 내의 모든 세기 값들은 타원 내에 있다. 대안적으로, 개구부 내에서 발견되고 사전설정된 임계치 미만인 모든 콘트라스트 값들을 포함하는 타원을 찾을 수 있다. 예를 들어, 앞서 설명된 방법들 중 어느 하나를 사용하여 원들(800.3 및 800.4)이 발견될 수 있다.
일단 개구부들의 직경이 결정되면, 결정된 지오메트리에 기초한 개구부의 품질 평가가 수행될 수 있다. 일 실시예에서, 개구부들의 결정된 직경은 허용가능한 또는 수용가능한 직경 범위와 비교되며; 즉, 결정된 직경이 허용가능한 또는 수용가능한 범위 내에 있는 경우, 개구부의 치수는 수용가능한 것으로 여겨진다.
앞서 논의된 것과 유사한 방식으로, 개구부의 치수, 특히 개구부의 직경의 품질 평가가 복수의 개구부들의 직경을 결정함으로써 얻어지는 직경 분포에 기초할 수 있다는 것을 유의한다. 일단 이러한 직경 분포가 얻어지면, 곡선 피팅, 예를 들어 가우시안 곡선 피팅이 이에 적용될 수 있다. 그 후, 이러한 피팅된 곡선은 어느 범위의 직경들이 수용가능한 것으로 여겨지는지를 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 기판 또는 샘플 상의 구조체, 예를 들어 레지스트 층의 개구부의 품질 평가가 2-폴드 기준에 기초하여 이루어지는 검사 방법이 제안된다. 특히, 구조체의 개구부의 품질은 평가되는 개구부의 치수가 수용가능하고 개구부의 개방-상태가 수용가능한 경우에 수용가능한 것으로 여겨진다.
본 발명에 따른 검사 방법의 일 실시예에서, SEM 이미지는 개구부의 치수 및 개구부의 개방-상태 모두를 결정하는 데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 검사 방법은 본 발명에 따른 검사 툴에서 구현될 수 있다. 이러한 검사 툴은, 예를 들어:
샘플을 유지하도록 구성되는 대상물 테이블 -샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함함- ;
e-빔을 생성하도록 구성되는 e-빔 소스;
샘플 상으로 전자 빔을 지향하도록 구성되는 빔 머니퓰레이터;
전자 빔과 샘플의 상호작용에 의해 야기된 샘플의 응답 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 및
처리 유닛을 포함하고, 이는:
검출기로부터 응답 신호를 수신하고;
응답 신호에 기초하여 구조체의 이미지를 생성하고;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하도록 구성되며, 이는
이미지에 기초하여 개구부의 치수를 결정하고;
이미지의 콘트라스트에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정하고;
개구부의 결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부의 품질을 결정함으로서 이루어진다.
이러한 검사 툴을 사용하여, 리소그래피 장치에 의해 처리되고, 예를 들어 후속하여 현상되는 레지스트 층에 복수의 개구부들로 패터닝된 기판들이 패터닝 공정의 정확성을 평가하기 위해 검사될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 검사 툴(200)의 더 상세한 실시예를 개략적으로 도시하며, 이는 본 발명에 따른 검사 방법을 수행하도록 구성될 수 있다. 검사 툴(200)은 전자총(210)이라고 칭하는 e-빔 소스 및 이미징 시스템(240)을 포함한다.
전자총(210)은 전자 소스(212), 서프레서 전극(suppressor electrode: 214), 양극(anode: 216), 어퍼처(aperture)들의 세트(218), 및 콘덴서(220)를 포함한다. 전자 소스(212)는 앞서 설명된 바와 같이 쇼트키 방출기(Schottky emitter) 또는 수정된 쇼트키 방출기일 수 있다. 양극(216)의 양전하에 의해, 전자 빔(202)이 추출될 수 있고, 전자 빔(202)은 어퍼처 외부의 불필요한 전자 빔을 제거하기 위해 상이한 어퍼처 크기들을 가질 수 있는 조절가능한 어퍼처(218)를 사용함으로써 제어될 수 있다. 전자 빔(202)을 모으기 위해, 콘덴서(220)가 전자 빔(202)에 적용되며, 이는 또한 배율을 제공한다. 도 10에 나타낸 콘덴서(220)는 예를 들어 전자 빔(202)을 모을 수 있는 정전 렌즈일 수 있다. 반면에, 콘덴서(220)는 자기 렌즈일 수도 있다.
이미징 시스템(240)은, 예를 들어 블랭커(blanker: 248), 어퍼처들의 세트(242), 검출기(244), 4 개의 디플렉터 세트(250, 252, 254, 및 256), 한 쌍의 코일들(262), 요크(yoke: 260), 및 전극(270)을 포함할 수 있다. 전극(270)은 전자 빔(202)을 지연시키고 편향시키기 위해 사용될 수 있으며, 정전 렌즈 기능을 더 가질 수 있다. 또한, 코일(262) 및 요크(260)는 자기 대물 렌즈로 구성될 수 있다.
디플렉터들(250 및 256)은 전자 빔(202)을 큰 시야로 스캔하기 위해 적용될 수 있고, 디플렉터들(252 및 254)은 전자 빔(202)을 작은 시야로 스캔하기 위해 사용될 수 있다. 모든 디플렉터들(250, 252, 254 및 256)은 전자 빔(202)의 스캐닝 방향을 제어할 수 있다. 디플렉터들(250, 252, 254 및 256)은 정전 디플렉터 또는 자기 디플렉터일 수 있다. 요크(260)의 개구부는 샘플(300)을 향하고, 이는 샘플(300) 내로 자기장을 침투시킨다. 반면에, 전극(270)은 요크(260)의 개구부 아래에 배치되므로, 샘플(300)이 손상되지 않을 것이다. 전자 빔(202)의 색수차를 보정하기 위해, 지연기(270), 샘플(300), 및 요크(260) 또는 그 부분은 렌즈를 형성하여 전자 빔(202)의 색수차를 제거할 수 있다. 검사 툴(200)은, 예를 들어 프로세서, 마이크로프로세서, 제어기, 또는 컴퓨터로서 구현될 수 있는 처리 유닛(310)을 더 포함하고, 처리 유닛(310)은 검사 툴의 검출기 또는 검출기들, 예컨대 검출기(244)로부터 응답 신호를 수신하고 응답 신호를 스캐닝되거나 검사된 구조체 또는 샘플(300)의 이미지로 처리하도록 구성된다. 특히, 처리 유닛(310)은 스캐닝되거나 검사된 샘플에 복수의 개구부들이 제공되는 경우에,
- 스캐닝되거나 검사된 구조체의 이미지에 기초하여 개구부의 치수를 결정하고;
- 이미지의 콘트라스트에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정하고;
- 개구부의 결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부의 품질을 결정함으로써 개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 반도체 샘플의 층에 복수의 개구부들을 생성하는 데 사용되는 리소그래피 공정의 품질을 평가할 수 있게 한다. 본 발명에 따르면, 이러한 품질의 평가는 샘플의 이미지에서의 관찰된 콘트라스트 및 개구부 또는 개구부들의 치수에 기초한다.
이상, 본 발명은 스캐닝 전자 현미경에 의한 적용에 대하여 설명되지만, 당업자라면 본 발명이 다른 타입의 검사 툴들에도 유리하게 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 언급될 수 있는 이러한 툴들의 예시들은 다음과 같다:
- 하전 입자 빔 툴,
- X-선 이미징 시스템,
- EUV 이미징 시스템,
- 스캐닝 전자 현미경,
- 저-에너지 전자 현미경,
- 스핀-편광된 저-에너지 전자 현미경, 또는
- 광학 검사 툴.
따라서, 본 발명에 따르면, 이러한 툴들은 다음의 반도체 샘플을 검사하는 방법을 수행하도록 구성될 수 있고, 샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함하며, 상기 방법은:
- 구조체의 이미지를 생성하는 단계;
- 개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는
이미지에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 치수를 결정하고; 및
최상부 층과 개구부 사이 또는 최상부 층과 복수의 개구부들 사이의 콘트라스트를 결정함으로써 이루어짐- ;
- 결정된 치수 및 결정된 콘트라스트 모두에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 품질을 결정하는 단계를 포함한다.
앞서 설명된 바와 같이, 반도체 샘플 내의 개구부를 검사하기 위한 2-폴드 기준의 사용은 샘플의 리소그래피 처리를 사용하여 얻어진 바와 같은 개구부들의 품질의 더 정확한 평가를 가능하게 할 수 있다.
실시예들은 다음 항목들을 사용하여 더 설명될 수 있다:
1. 반도체 샘플을 검사하는 방법으로서,
샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함하고, 상기 방법은:
SEM을 사용하여 구조체의 이미지를 생성하는 단계;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는
이미지에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 치수를 결정하고; 및
이미지의 콘트라스트에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 개방-상태를 결정함으로써 이루어짐- ;
결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 품질을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
2. 1 항에 있어서, 콘트라스트는 이미지 상의 개구부 내부 및 개구부 외부에서 관찰되는 세기의 차이를 포함하는 방법.
3. 1 항에 있어서, 개구부의 치수는 개구부의 직경을 포함하고, 개구부의 직경을 결정하는 것은 타원 피팅 알고리즘을 이미지에 적용하는 것을 포함하는 방법.
4. 1 항에 있어서, 개구부의 치수는 개구부의 직경을 포함하고, 개구부의 직경은 이미지를 가로지르는 라인을 따른 세기 분포에 기초하여 결정되며, 라인은 이미지 상의 개구부를 교차하는 방법.
5. 1 항 내지 4 항 중 어느 하나에 있어서, 개구부의 개방-상태를 결정하는 것은 임계치 콘트라스트와 이미지의 콘트라스트를 비교하는 것을 포함하는 방법.
6. 1 항에 있어서, 개구부의 개방-상태를 결정하는 단계는:
복수의 개구부들에 대해, 개구부의 내부 및 개구부의 외부에서 관찰되는 세기의 차이로서 콘트라스트를 결정하는 단계;
복수의 개구부들에 대해 얻어지는 복수의 콘트라스트들의 콘트라스트 분포를 결정하는 단계;
분포에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
7. 5 항에 있어서, 콘트라스트 분포로의 곡선 피팅을 수행하는 단계 및 피팅된 곡선에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
8. 1 항 내지 7 항 중 어느 하나에 있어서, 개구부의 품질은 결정된 치수가 사전설정된 범위 내에 있는 경우 및 개방-상태가 수용가능하다고 여겨지는 경우에 수용가능한 것으로 여겨지는 방법.
9. 8 항에 있어서, 개구부의 개방-상태는 개구부의 콘트라스트가 사전설정된 범위 내에 있거나 사전설정된 임계치를 넘는 경우에 수용가능한 것으로 여겨지는 방법.
10. 검사 툴로서,
샘플을 유지하도록 구성되는 대상물 테이블 -샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함함- ;
e-빔을 생성하도록 구성되는 e-빔 소스;
샘플 상으로 전자 빔을 지향하도록 구성되는 빔 머니퓰레이터;
샘플과 전자 빔의 상호작용에 의해 야기되는 샘플의 응답 신호를 검출하도록 구성되는 검출기;
처리 유닛을 포함하고, 이는:
검출기로부터 응답 신호를 수신하고;
응답 신호에 기초하여 구조체의 이미지를 생성하고;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하도록 구성되며, 이는
이미지에 기초하여 개구부의 치수를 결정하고;
이미지의 콘트라스트에 기초하여 개구부의 개방-상태를 결정하고;
개구부의 결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 개구부의 품질을 결정함으로서 이루어지는 검사 툴.
11. 리소그래피 장치로서,
방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템;
패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체 -패터닝 디바이스는 패터닝된 방사선 빔을 형성하도록 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있음- ;
기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 및
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템
을 포함하고,
10 항에 따른 검사 툴을 더 포함하는 리소그래피 장치.
12. 반도체 샘플을 검사하는 방법으로서,
샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함하고, 상기 방법은:
구조체의 이미지를 생성하는 단계;
개구부 또는 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는
이미지에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 치수를 결정하고; 및
최상부 층과 개구부 사이 또는 최상부 층과 복수의 개구부들 사이의 콘트라스트를 결정함으로써 이루어짐- ;
결정된 치수 및 결정된 콘트라스트 모두에 기초하여 개구부 또는 복수의 개구부들의 품질을 결정하는 단계를 포함하는 방법.
13. 12 항에 있어서, 구조체의 이미지는 하전 입자 빔 툴, X-선 이미징 시스템, EUV 이미징 시스템, 스캐닝 전자 현미경, 저-에너지 전자 현미경, 스핀-편광된 저-에너지 전자 현미경 또는 광학 검사 툴을 사용하여 생성되는 방법.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있으며, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 그 안에 패턴을 남긴다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
앞선 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수 있다는 것을 분명히 알 것이다.

Claims (10)

  1. 반도체 샘플을 검사하는 방법으로서,
    상기 샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부(opening)들을 갖는 구조체를 포함하고, 상기 방법은:
    SEM을 사용하여 상기 구조체의 이미지를 생성하는 단계;
    개구부 또는 상기 복수의 개구부들을 검사하는 단계 -이는
    상기 이미지에 기초하여 상기 개구부 또는 상기 복수의 개구부들의 치수를 결정하고; 및
    상기 이미지의 콘트라스트(contrast)에 기초하여 상기 개구부 또는 상기 복수의 개구부들의 개방-상태(open-state)를 결정함으로써 이루어짐- ;
    결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 상기 개구부 또는 상기 복수의 개구부들의 품질을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘트라스트는 상기 이미지 상의 개구부의 내부 및 개구부의 외부에서 관찰되는 세기의 차이를 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부의 치수는 상기 개구부의 직경을 포함하고, 상기 개구부의 직경을 결정하는 것은 타원 피팅 알고리즘(ellipse fitting algorithm)을 상기 이미지에 적용하는 것을 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부의 치수는 상기 개구부의 직경을 포함하고, 상기 개구부의 직경은 상기 이미지를 가로지르는 라인을 따른 세기 분포에 기초하여 결정되며, 상기 라인은 상기 이미지 상의 개구부를 교차하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부의 개방-상태를 결정하는 것은 임계치 콘트라스트와 상기 이미지의 콘트라스트를 비교하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부의 개방-상태를 결정하는 단계는:
    복수의 개구부들에 대해, 상기 개구부의 내부 및 상기 개구부의 외부에서 관찰되는 세기의 차이로서 콘트라스트를 결정하는 단계;
    상기 복수의 개구부들에 대해 얻어지는 복수의 콘트라스트들의 콘트라스트 분포를 결정하는 단계; 및
    상기 분포에 기초하여 상기 개구부의 개방-상태를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    콘트라스트 분포로의 곡선 피팅을 수행하는 단계 및 피팅된 곡선에 기초하여 상기 개구부의 개방-상태를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부의 품질은 상기 결정된 치수가 사전설정된 범위 내에 있는 경우 및 상기 개방-상태가 수용가능(acceptable)하다고 여겨지는 경우에 수용가능한 것으로 여겨지는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 개구부의 개방-상태는 상기 개구부의 콘트라스트가 사전설정된 범위 내에 있거나 사전설정된 임계치를 넘는 경우에 수용가능한 것으로 여겨지는 방법.
  10. 검사 툴로서,
    샘플을 유지하도록 구성되는 대상물 테이블 -상기 샘플은 구조체의 최상부 층에 복수의 개구부들을 갖는 구조체를 포함함- ;
    e-빔을 생성하도록 구성되는 e-빔 소스;
    상기 샘플 상으로 전자 빔을 지향하도록 구성되는 빔 머니퓰레이터(beam manipulator);
    상기 샘플과 상기 전자 빔의 상호작용에 의해 야기되는 상기 샘플의 응답 신호를 검출하도록 구성되는 검출기; 및
    처리 유닛
    을 포함하고, 상기 처리 유닛은:
    상기 검출기로부터 상기 응답 신호를 수신하고;
    상기 응답 신호에 기초하여 상기 구조체의 이미지를 생성하고; 및
    개구부 또는 상기 복수의 개구부들을 검사하도록 구성되며, 이는
    상기 이미지에 기초하여 상기 개구부의 치수를 결정하고;
    상기 이미지의 콘트라스트에 기초하여 상기 개구부의 개방-상태를 결정하고; 및
    상기 개구부의 결정된 치수 및 결정된 개방-상태 모두에 기초하여 상기 개구부의 품질을 결정함으로서 이루어지는 검사 툴.
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