KR101298444B1

KR101298444B1 - 패턴의 라인폭 및/또는 위치 에러에 대한 검사 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101298444B1
Application number: KR1020110032731A
Authority: KR
Inventors: 다까나오 도우야; 슈이찌 다마무시; 히데노리 사또; 히로유끼 다니자끼; 다께시 후지와라; 에이지 사와; 겐따로 오꾸다; 히로유끼 이께다; 히로무 이노우에; 히로시 쯔까다
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2013-08-22
Also published as: KR20110113591A; US9036896B2; TW201430338A; TWI467161B; US9406117B2; JP2011221264A; JP5254270B2; TW201200869A; TWI519778B; US20110255770A1; US20150193918A1

Abstract

피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 방법 및 시스템으로서, 설계 패턴 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 단계와, 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 준비하는 단계와, 상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 기준 화상을 선택하는 단계와, 표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라 선택된 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 선택된 기준 화상에 상응하는 광 화상의 제1 에지 및 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 사이의 차를 취득함으로써 검사값을 판정한다.

Description

패턴의 라인폭 및/또는 위치 에러에 대한 검사 시스템 및 방법{AN INSPECTION SYSTEM AND METHOD FOR INSPECTING LINE WIDTH AND/OR POSITIONAL ERRORS OF A PATTERN}

본 출원의 우선권에 기초가 되는 명세서, 청구범위 도면 및 요약을 포함하는 2010년 4월 9일 출원된 일본 특허 출원 제2010-090057호의 전체 개시 내용이 본 명세서에 의해 원용된다.

본 발명은 마스크와 같이 피검사체 상에 형성되는 패턴의 위치 또는 라인폭을 검사하기 위한 검사 방법 및 검사 시스템에 관한 것이다.

최근, 반도체 장치에 요구되는 회로의 라인폭은 고집적화로 인해 점점 좁아지고 큰 스케일의 집적 회로(LSI)의 용량이 증가하고 있다. 반도체 장치는 그 위에 회로 패턴이 형성된 오리지날 화상 패턴을 사용하여, "스테퍼"로 불리는 감소된 투영 노광 장치로 웨이퍼 상의 패턴의 노광 전사에 의한 회로 형성을 통해 제조되고, 이들은 마스크 또는 레티클(이후, 일괄적으로 마스크라고 함)이라고 한다. 이러한 미세 회로 패턴을 웨이퍼에 전사하는데 사용되는 마스크는 미세 패턴을 기입할 수 있는 전자빔 기입 장치에 의해 제조된다. 또한, 레이저빔을 사용하여 기입하는 레이저빔 리토그래피 장치의 발달도 시도되고 있다. 전자빔 리토그래피 장치는 또한 웨이퍼 상에 회로 패턴을 직접 기입하는 경우 사용된다.

LSIs 제조 비용이 매우 높기 때문에, 제조의 경제적 효율성을 위해 수율의 증대가 요구된다. 한편, 최근 대표적인 논리 장치에서, 수십 나노미터(nm)의 라인폭을 가진 패턴의 형성이 요구된다. 노광 전사동안 마스크에서의 패턴 결함 및 공정 조건에서의 변동이 수율 감소의 큰 인자가 될 수 있다. 또한, 수율을 감소시키는 주요 인자는 패턴 결함과 노광 전사의 조건 변화가 내포된 마스크를 포함한다. 결과적으로, 마스크 검사 공정에서, 패턴 결함으로 검출되어야 하는 치수가 소형화되고, 패턴의 극히 미세한 위치 에러를 검출하는 것이 필요해진다. 따라서, LSI 제조시에 사용되는 마스크의 치수를 검사하기 위해 검사 시스템에는 높은 정밀도가 요구된다.

패턴 결함을 검사하는 방법으로서, 다이 투 다이 검사 시스템 및 다이 투 데이터베이스 검사 시스템이 언급될 수 있다. 다이 투 다이 검사 시스템은 검사되는 마스크가 그 위체 복수의 동일 칩 패턴 또는 각각이 동일 패턴 세그먼트를 포함하는 복수의 칩 패턴을 갖는 경우에 사용된다. 이 시스템에 따르면, 마스크 패턴이 직접 비교되기 때문에, 비교적 간단한 장치 구성으로 높은 정밀도의 검사가 행해질 수 있다. 그러나, 비교되는 양쪽 패턴에 공통인 결함은 검출될 수 없다. 한편, 다이 투 데이터베이스 검사 방법에서는, 마스크 상의 실제 패턴이 마스크를 제조하는 데 사용되는 설계 패턴 데이터로부터 생긴 기준 데이터와 비교된다. 따라서, 이 방법은 설계 패턴 데이터와 패턴의 정확한 비교가 가능하지만, 이 방법은 기준 화상을 생성하기 위한 프로세싱 시스템이 요구되기 때문에 필요한 시스템 크기가 크다. 검사되는 마스크가 웨이퍼에 전사되는 하나의 칩 패턴만 갖는 경우 이 검사 방법을 사용할 수밖에 없다.

다이 투 다이 검사에서, 광원으로부터 광이 발광되고, 검사되는 마스크는 광학 시스템을 통해 이 광으로 조사된다. 마스크는 테이블 상에 장착되고, 이 테이블은 발광된 빔이 마스크의 표면을 스캔하도록 이동된다. 마스크를 통해 투과되거나 마스크로부터 반사된 광은 렌즈를 통해 화상 센서에 도달하여, 그 위에 화상을 형성한다. 이에 따라 화상 센서에 형성된 광 화상은 측정 데이터로서 비교부에 송신된다. 비교부는 적절한 알고리즘에 따라 기준 데이터와 이 측정 데이터를 비교하고, 이들이 동일하지 않으면, 이 마스크는 결함을 갖는 것으로 판정된다.(일본 특허 출원 공개공보 (JP-A) 제2008-112178호 참조)

종래 검사 시스템에서는, 광 화상 센서로 광 화상을 촬영하여 얻어진 마스크 패턴 화상은 정확한 것으로 판정된다. 그러나, 마스크 상의 장치 패턴의 최근 소형화에 따르면, 원하지 않은 패턴 결함과 정확한 패턴 사이의 차를 구별하는 것이 어렵다. 또한, 이 방법을 사용하여 패턴의 위치 결함 또는 라인폭 차가 측정되면, 패턴에 따라 측정치가 변동하는 문제점이 생성한다. 이는, 마스크 전체면에 걸쳐 라인폭 차 또는 위치적 결함이 정확하게 계산될 수 없다는 것을 의미한다. 이런 종류의 문제는 많은 패턴을 갖는 논리 마스크에서 현저하고, 따라서 각 패턴을 정확하게 측정할 수 있는 방법의 개발이 필요하다. 패턴의 치수를 정확하게 제어해야 필요성으로 인해 마스크 제조의 어려움이 증가하고 있다. 결과적으로, 요구되는 사양을 충족시키는 마스크의 수율에서 손실이 있기 때문에, 마스크 제조 비용을 증가시킨다.

본 발명은 상기 상황을 고려하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 마스크와 기준 패턴 상에 형성된 패턴의 라인폭 차의 분포 또는 위치 어긋남의 분포를 정확하게 계산할 수 있는 검사 방법 및 검사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 과제 및 장점은 다음의 설명으로부터 명확하다.

본 발명은 상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 라인폭을 검사하는 방법으로서, 상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와, 상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 단계와, 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법(inspection recipe)을 준비하는 단계와, 상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 단계와, 표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 사이의 차를 취득하여 그 취득치를 검사값으로서 판정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에서, 상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 위치 어긋남량을 검사하는 방법으로서, 상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와, 상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 단계와, 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 준비하는 단계와, 상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 단계와, 표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상 사이의 위치 어긋남량을 취득하여, 그 취득치를 검사값으로서 판정하는 단계를 포함한다.

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본 발명의 다른 실시 형태에서, 상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 라인폭을 검사하는 방법으로서, 상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와, 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 준비하는 단계와, 상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 상기 광 화상을 선택하는 단계와, 표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 광 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와, 상기 제1 에지와 제2 에지 사이의 라인폭을 측정하여, 그 측정치를 검사값으로서 판정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에서, 상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 라인폭을 검사하는 방법으로서, 상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와, 상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 단계와, 상기 기준 화상에서 패턴의 라인폭을 측정하는 단계와, 얻어진 측정값을 등록하는 단계와, 상기 측정값을 중심으로 하는 임계값의 범위를 등록하는 단계와, 등록된 임계값과 매칭되는 라인폭을 가진 패턴이 상기 광 화상에 존재하는지 여부를 판정하여, 이러한 패턴이 존재하는 경우 이러한 패턴의 라인폭을 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에서, 상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 라인폭을 검사하는 방법으로서, 상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와, 상기 패턴 라인폭의 계산된 값과 상기 계산된 값을 중심으로 하는 임계값의 범위를 등록하는 단계와, 등록된 임계값과 매칭되는 라인폭을 가진 패턴이 상기 광 화상에 존재하는지 여부를 판정하여, 이러한 패턴이 존재하는 경우 이러한 패턴의 라인폭을 측정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에서, 피검사체 상에 광을 조명하여 화상 센서에서 상기 피검사체의 화상을 수신하고 상기 피검사체 상에 제공되는 패턴을 검사하는 검사 시스템으로서, 상기 검사 시스템은, 화상 센서와, 상기 화상 센서로부터 화상을 취득하기 위한 광 화상 취득부와, 상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 생성부와, 템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 선택부- 상기 선택부는 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 이용함-와, 표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 검출부와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 검출부와, 상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 차를 측정하여, 그 측정치를 검사값으로서 취득하는 취득부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 형태에서, 피검사체 상에 광을 조명하여 화상 센서에서 상기 피검사체의 화상을 수신하고 상기 피검사체 상에 제공되는 패턴을 검사하는 검사 시스템으로서, 상기 검사 시스템은, 화상 센서와, 상기 화상 센서로부터 화상을 취득하기 위한 광 화상 취득부와, 상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 생성부와, 템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 선택부- 상기 선택부는 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 이용함-와, 표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 검출부와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 검출부와, 상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 기준 화상과 상기 광 화상의 위치 어긋남량을 측정하여, 그 측정치를 검사값으로서 취득하는 취득부를 포함한다.

본 발명에 따르면, 라인폭 차의 분포 또는 검사되는 대상에 형성된 패턴과 기준 패턴의 위치 어긋남량의 분포가 정확하게 계산될 수 있다.

도 1은 본 실시 형태에 따른 검사 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 데이터의 흐름을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 필터링을 도시한 도면이다.
도 4는 본 실시 형태에 따라 마스크 측정 데이터가 취득되는 방법을 도시하는 도면이다.
도 5는 하나 이상의 등록된 템플레이트와 파라미터 세팅을 가진 각 검사 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 파라미터 세팅을 도시한 표시 화면의 일예이다.
도 7은 리스크 변화도의 맵 표시의 일예이다.
도 8a는 스캔되는 패턴의 예이다.
도 8b는 레이저빔의 스캔 방향의 휘도 변화를 도시한다.
도 9a는 제1 마스크의 화상이다.
도 9b는 제2 마스크의 화상이다.
도 9c는 웨이퍼 상에 전사되는 패턴 화상이다.
도 10은 라인폭을 특정함으로써 특정 패턴을 추출하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11은 점선으로 폐쇄되게 도시된 바와 같이 광 화상의 측정 대상의 화상이다.
도 12는 Y 방향으로 판독되는 점선으로 둘러싸인 패턴의 예를 도시한 화상이다.
도 13은 제1 광 화상 에지와 제1 기준 화상 에지 사이에서 폭 측정이 행해진 패턴의 예를 도시한 화상이다.
도 14는 제1 및 제2 광 화상 에지와 제1 및 제2 기준 화상 에지 사이에서 폭 측정이 행해진 패턴의 예를 도시한 화상이다.

도 1은 본 실시 형태에서 검사 시스템의 구조도이다. 본 실시 형태에서, 피검사체는 포토리토그래피 등에 사용되는 마스크이다. 본 실시 형태의 검사 시스템은 다이 투 데이터베이스 검사 시스템이고, 기준 화상은 마스크 상에 형성되는 설계 패턴 데이터로부터 생성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 검사 시스템(100)은 광 화상 취득부(A)와 제어부(B)를 갖는다.

광 화상 취득부(A)는 광원(103), 수평 방향(X 방향, Y 방향) 및 회전 방향(θ방향)으로 이동가능한 XYθ 테이블(102), 전송 조명 시스템으로 구성된 조명 광학 시스템(170), 확대 광학 시스템(104), 포토다이오드 어레이(105), 센서 회로(106), 위치 측정 시스템(122) 및 자동 로더(130)를 포함한다.

제어부(B)에서, 전체 검사 시스템(100)의 제어를 담당하는 제어 컴퓨터는 데이터 전송 채널인 버스(120)를 통해 위치 측정 회로(107), 비교 회로(108), 기준 회로(112), 패턴 생성 회로(111), 자동 로더 제어 회로(113), 테이블 제어 회로(114), (기억 장치의 일예인) 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 가요성 디스크부(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 및 프린터(119)에 접속된다. XYθ 테이블(102)은 테이블 제어 회로(114)에 의해 제어되는 X축 모터, Y축 모터 및 θ축 모터에 의해 구동된다. 예를 들어, 스텝 모터는 이들의 모터용으로 사용될 수 있다.

데이터베이스 시스템의 기초 데이터인 설계 패턴 데이터는 자기 디스크 장치(109)에 저장되고, 검사의 진행에 따라 판독된 후 패턴 생성 회로(111)로 송신된다. 이 패턴 생성 회로(111)에서, 설계 패턴 데이터는 화상 데이터(비트 패턴 데이터)로 변환된다. 이어서, 이 화상 데이터는 기준 회로(112)로 송신된 후, 기초 화상이 되는 기준 화상의 생성에 사용된다.

도 1은 본 실시 형태에 필요한 구조적 구성요소를 도시하지만, 다른 공지된 구성요소가 사용될 수 있다.

도 2는 본 실시 형태의 데이터의 흐름을 도시한 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 설계자(유저)에 의해 생성된 CAD 데이터(401)는 OASIS 등의 계층적 포맷으로 중간 설계 데이터(402)로 변환된다. 각 층마다 생성되고 각 마스크 상에 형성되는 설계 패턴 데이터는 중간 설계 데이터(402)로서 저장되다. 일반적으로, 이 검사 시스템(100)은 OASIS 데이터를 직접 판독할 수 있도록 구성되지 않는다. 즉, 고유의 포맷 데이터는 검사 시스템(100)의 각 제조자에 의해 사용된다. 따라서, OASIS 데이터는 각 층마다 각 검사 시스템에 고유한 포맷 데이터(403)로 변환된 후 검사 시스템(100)에 입력된다. 포맷 데이터(403)는 검사 시스템(100)에 고유의 데이터로 형성될 수 있지만, 또한 리토그래피 시스템과 양립할 수 있는 데이터로도 형성될 수 있다.

포맷 데이터(403)는 도 1의 자기 디스크 장치(109)에 입력된다. 즉, 포토마스크(101)의 패턴 형성동안 사용되는 설계 패턴 데이터는 자기 디스크 장치(109)에 기억된다.

설계 패턴 데이터는 직사각형 및 삼각형과 같은 기본 형상으로 각각 구성된 패턴 특징을 포함한다. 예를 들어, 직사각형, 삼각형 등의 도면 타입(figure type)을 구별하는 식별자인 도면 코드, 측면의 길이 및 기준 위치에서의 좌표(x, y) 정보인 도면 데이터는 자기 디스크 장치(109)에 기억되고, 도면 데이터는 각 패턴 도면의 형상, 크기 및 위치 등을 정의한다.

또한, 대략 몇 십 ㎛ 범위에 존재하는 도면의 조립체는 일반적으로 클러스터 또는 셀이라 하고, 데이터는 이러한 클러스터 또는 셀을 사용하여 구성된다. 클러스터 또는 셀에서, 배열 좌표 또는 도면의 설명은 또한 다양한 도면이 개별적으로 배열되거나 소정의 간격으로 반복적으로 배열되는 경우에 대해 정의된다. 클러스터 또는 셀 데이터는 그 폭이 몇 백 ㎛이고 그 길이가 포토마스크의 X 방향 또는 Y 방향으로 전체 길이에 상응하는 대략 100nm인 스트립 형상의 영역에 더 배치되고, 이러한 영역은 프레임 또는 스트라이프라 한다.

설계 패턴 데이터는 자기 디스크 장치(109)로부터 제어 컴퓨터(110)를 통해 패턴 생성 회로(111)에 의해 판독된다.

패턴 생성 회로(111)는 각 패턴 특징을 가진 데이터를 생성하고, 패턴 특징의 형상을 나타내는 데이터에서 형상 코드를 해석하여 그 치수를 얻는다. 그 후, 패턴 생성 회로(111)는 이 패턴을 계산된 양자화 치수를 가진 가상적 정사각형 격자(또는 격자 요소)로 분할하고, 각 격자 요소에서 설계 패턴 세그먼트의 2비트 또는 다치 비트 설계 화상 데이터를 생성한다. 생성된 설계 화상 데이터를 사용함으로써, 패턴 생성 회로(111)는 (센서 셀에 상응하는) 각 격자 요소에서 설계 패턴 점유율을 계산한다. 각 픽셀의 이 패턴 점유율은 픽셀 값을 나타낸다.

다음에, 상술된 2치 또는 다치 화상 데이터로 변환된 설계 패턴 데이터(설계 화상 데이터)는 기준 회로(112)로 송신된다. 기준 회로(112)에서, 기준 회로(112)에 송신된 도면의 화상 데이터인 설계 화상 데이터는 적절하게 필터링 처리된다.

도 3은 필터링 처리를 설명한다.

센서 회로(106)로부터 취득된 광 화상인 취득 마스크 측정 데이터(404)는 광학 시스템의 해상도 특성 및 포토다이오드 어레이의 어퍼처 효과로 인해 어느 정도 "흐려지고(blurred)", 즉, 광 화상은 공간적으로 저대역 통과 필터링된 화상이다. 따라서, (화상 강도(그레이 값)가 디지털 수치화된 설계 패턴 데이터로 변환되는) 비트 패턴 데이터를 필터링 처리함으로써, "흐려지게" 취득 마스크 측정 데이터(404)와 매칭되도록 순응될 수 있다. 이러한 방식으로, 취득 마스크 측정 데이터(404)와 비교될 수 있는 기준 데이터가 생성된다.

다음에, 마스크 측정 데이터(404)를 취득하는 방법이 도 1 및 도 4를 사용하여 설명된다.

도 1에서, 포토마스크(101)의 광 화상, 즉, 마스크 측정 데이터(404)는 광 화상 취득부(A)에 의해 취득된다. 취득 마스크 측정 데이터(404)는 설계 패턴에 포함된 도면 데이터를 기초로 한 도면이 제공되는 마스크의 화상이다. 마스크 측정 데이터(404)를 취득하는 특정 방법은 다음과 같다.

피검사체인 포토마스크(101)는 X축 및 Y축 모터에 의해 2개의 수평 방향으로 이동가능하고 θ축 모터에 의해 수평 방향으로 회전가능한 XYθ 테이블(102) 위에 장착된다. 다음에, 포토마스크(101) 상에 형성된 패턴 위로 XYθ 테이블(102) 위에 배치된 광원(103)으로부터 광이 조사된다. 더 상세하게는, 광원(103)으로부터 조사되는 광 빔은 조명 광학 시스템(170)을 통해 포토마스크(101) 상에 조사된다. 확대 광학 시스템(104), 포토다이오드 어레이(105) 및 센서 회로(106)는 포토마스크(101) 아래에 배치된다. 포토마스크(101)를 관통하는 광은 확대 광학 시스템(104)을 통해 포토다이오드 어레이(105) 상에 광 화상으로 촬상된다. 여기서, 확대 광학 시스템(104)은 또한 자동 포커싱 기구(도시 안됨)에 의해 자동 포커스 조정이 행해지도록 구성될 수도 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 검사 시스템(100)은 광이 포토마스크(101) 아래로부터 조사되고 반사된 광이 확대 광학 시스템을 통해 제2 포토다이오드 어레이에 조사되고 투과된 광과 반사된 광이 동시에 수집되도록 구성될 수도 있다.

도 4는 마스크 측정 데이터(404)를 취득하는 절차를 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 검사 영역은 Y 방향으로 사실상 스캔 폭 W를 가진 복수의 스트립 형상의 검사 스트라이프(20)로 분할된다. XYθ 테이블(102)의 동작은 분할된 검사 스트라이프(20)가 연속적으로 스캔되어 XYθ 테이블(102)이 X 방향으로 이동하는 동안 광 화상이 취득되도록 제어된다. 도 4에 도시된 바와 같은 스캔 폭 W를 가진 화상이 포토다이오드 어레이(105)를 통해 연속적으로 취득된다. 제1 검사 스트라이프(20)의 화상이 취득되는 경우, 제2 검사 스트라이프(20)의 스캔 폭 W를 가진 화상은 XYθ 테이블(102)이 반대 방향으로 이동하는 동안 유사하게 연속적으로 취득된다. 제3 검사 스트라이프(20)의 화상은 제2 검사 스트라이프(20)의 화상이 취득되는 방향과 반대 방향, 즉, 제1 검사 스트라이프(20)의 화상이 취득되는 방향과 동일한 방향으로 XYθ 테이블(102)이 이동하는 동안 취득된다. 이러한 방식으로, 화상이 연속적으로 취득되어, 처리 시간을 감소시킨다.

포토다이오드 어레이(105) 상에 촬상된 패턴 화상은 광전기 변환되고, 그 후, 센서 회로(106)에서 또한 A/D(아날로그 디지털) 변환처리된다. 포토다이오드 어레이(105)에 화상 센서가 구비된다. 화상 센서의 예로서, TDI(Time Delay Integration) 센서가 언급될 수 있다. 예를 들어, 포토마스크(101)의 패턴은 XYθ 테이블(102)이 X축 방향으로 연속적으로 이동하는 동안 TDI 센서에 의해 촬상된다.

XYθ 테이블(102)은 제어 컴퓨터(110)의 제어 하에 테이블 제어 회로(114)에 의해 구동되고, X 방향, Y 방향 및 θ방향으로 구동하는 3축(X-Y-θ) 모터 등의 시스템에 의해 구동할 수 있다. 예를 들어, 스텝 모터가 X축 모터, Y축 모터 및 θ축 모터용으로 사용될 수 있다. XYθ 테이블(102)의 이동 위치는 위치 측정 시스템(122)에 의해 측정되어 위치 측정 회로(107)로 송신된다. 위치 측정 시스템(122)의 경우, 예를 들어, 레이저를 사용한 측정 시스템이 사용된다. 또한, XYθ 테이블(102) 상의 포토마스크(101)는 자동 로더 제어 회로(113)에 의해 구동되는 자동 로더(130)로부터 자동적으로 운반된 후 검사 완료후 자동적으로 방출되도록 구성된다.

센서 회로(106)로부터 출력된 취득 마스크 측정 데이터(404)는 위치 측정 회로(107)로부터 출력된 XYθ 테이블(102) 상의 포토마스크(101)의 위치를 도시하는 데이터와 함께 비교 회로(108)에 송신된다. 취득 마스크 측정 데이터(404)는 예를 들어, 8비트 언싸인드(unsigned) 데이터이고, 각 화소의 휘도의 그라데이션을 표현한다. 또한, 상술된 기준 화상은 비교 회로(108)에 송신된다.

비교 회로(108)에서, 센서 회로(106)로부터 송신된 취득 마스크 측정 데이터(404)와 기준 회로(112)에서 생성된 기준 화상은 적절한 비교 결정 알고리즘을 사용하여 비교된다. 투과 화상만의 알고리즘, 반사 화상만의 알고리즘으로 비교가 행해지거나 또는 투과와 반사를 결합한 알고리즘으로 비교가 행해진다. 또한, 복수의 알고리즘이 결함의 성질에 따라 선택될 수 있다. 각 알고리즘에 대해 임계값이 설정되고, 임계값을 초과하는 반응값을 가진 결과가 결함으로서 검출된다. 이 경우, 먼저, 이 알고리즘에 대해 가임계값이 설정되고, 이 임계값을 기초로 행해진 결함 검사의 결과가 후술되는 리뷰 단계에서 리뷰된다. 이 처리가 반복되고, 충분한 결함 검출 범위에 도달했다고 판정된 경우, 상술된 가임계값이 알고리즘의 임계값이라고 판정된다.

비교 결과로서, 취득 마스크 측정 데이터(404)와 기준 화상 사이의 차가 임계값을 초과한다면, 그 위치는 결함이 있는 것으로 판정된다. 결함이 있는 것으로 판정되면, 그 좌표와, 결함 판정의 기초인 취득 마스크 측정 데이터(404)와 기준 화상은 마스크 검사 결과(405)로서 자기 디스크 장치(109)에 기억된다.

마스크 검사 결과(405)는 검사 시스템(100)의 외부 장치인 리뷰 장치(500)에 송신된다. 리뷰는 검출된 결함이 문제가 되는지 여부를 판정하기 위해 작업자에 의해 행해지는 동작이다. 리뷰 장치(500)에서, 마스크의 결함 위치의 화상은 마스크가 장착되는 테이블을 이동시키면서 표시되어 각 결함의 결함 좌표가 관찰될 수 있다. 동시에, 결함 판정을 판정하는 조건과 이 판정에 대한 기초가 되는 광 화상 및 기준 화상은 이들이 확인될 수 있도록 화면 상에 나란히 표시된다. 마스크 상의 결함과 웨이퍼 전사 화상을 리뷰 단계에서 나란히 표시함으로써, 마스크 패턴이 교정되어야 하는지의 여부가 쉽게 판정된다. 일반적으로, 마스크로부터 웨이퍼까지의 투영(projection)이 크기면에서 대략 1/4만큼 감소하기 때문에, 나란히 표시할 때 이 감소된 크기가 고려된다.

검사 시스템(100)에 의해 검출된 모든 결함이 리뷰 장치(500)에서 식별된다. 이 식별된 결함 정보는 검사 시스템(100)에 복귀되어 자기 디스크 장치(109)에 저장된다. 교정이 요구되는 하나의 결함이라도 리뷰 장치(500)에서 확인되면, 이 마스크는 결함 정보 리스트(406)와 함께 검사 시스템(100)의 외부 장치인 교정 장치(600)에 보내진다. 패턴 결함의 경우, 교정 방법은 결함 형태가 볼록 결함 또는 오목 결함인지의 여부에 따라 상이하다. 따라서, 오목/볼록 결함의 식별과 결함의 좌표를 포함하는 결함 형태가 결함 정보 리스트(406)에 포함된다. 예를 들어, 교정 장치에 의해 교정되어야 하는 패턴 위치를 확인하기 위한 패턴 데이터와 차광막의 요구 트리밍 또는 보충 사이의 구분이 포함된다.

검사 시스템(100)은 그 자신의 리뷰 기능을 가질 수 있다. 이 경우, 마스크 검사 결과(405)는 검사 시스템(100)의 CRT(117) 또는 개별적으로 구성된 컴퓨터의 화면 상에 결함 판정의 여분의 정보와 함께 표시된다.

리뷰 단계에서, 이 결함은 검사 결과로부터 생성된 데이터에 기초하여 모니터 상에 표시되고, 작업자는 이러한 결과가 실제 문제가 되는지 여부를 판정하고 이에 따라 이 결함을 분류한다. 더 구체적으로, 광 화상과 기준 화상으로부터 비교 화상이 생성되고, 비교 화상에 표시되는 결함이 작업자에 의해 리뷰된다. 이러한 화상의 화소 데이터는 각 화소에 대해 그라데이션 값으로 표시된다. 즉, 256단계의 그라데이션 값을 가진 컬러 팔레트로부터 하나의 값이 0 그라데이션에서 255그라데이션까지 부여되고, 제공된 패턴과 결함이 이 값에 따라 표시된다.

광 화상은 실제 제공된 패턴을 촬상할 때 취득되고, 패턴 에지의 단면은 제공 데이터에서 특정되는 바와 같이 이상적 형상을 갖는다. 예를 들어, 패턴의 단면 형상이 제공 데이터에서 직사각형이어도, 단면 형상은 종종 실제 패턴에서 완만히 테이퍼진 형상을 갖는다. 따라서, 그라데이션 값은 패턴 에지 근처에서 점차 변한다. 따라서, 결함 판정 처리동안, 패턴 에지가 있는 장소를 구체화하는 것이 필요하다. 여기서, 라인 패턴의 경우, 그라데이션 값이 크게 변화하는 위치가 패턴 에지로 간주되고, 라인의 양 단부, 즉, 라인 폭에서 패턴 에지 사이의 거리가 측정된다. 취득된 광 화상의 라인폭이 기준 화상으로부터 얻어지는 라인폭과 비교되어 이들 사이의 차가 라인폭 차(ΔCD)로서 정의된다. 또한, 광 화상과 기준 화상은 또한 패턴 에지들의 위치에서의 차에 관해 비교되고, 이러한 위치 사이의 차가 위치 어긋남의 양으로 정의된다.

상술된 바와 같이, 패턴의 라인폭 또는 라인폭 차 및 라인들 사이의 위치 어긋남량이 측정될 때, 패턴들의 형상 및 크기에 따라 측정값에 변동이 생기는 문제가 있을 수 있다. 이에 대한 이유는 기준 화상의 생성동안 생기는 광 화상과 기준 화상 사이의 오리지널 에러가 패턴에 따라 상이하기 때문이라고 상정된다. 즉, 기준 화상은 설계 패턴 데이터를 수학적으로 처리할 때 얻어지는 광 화상과 유사한 화상이지만, 생성되는 화상과 실제 광 화상 사이에는 본질적으로 약간의 편차가 있다. 이러한 편차는 패턴에 따라 상이하다. 따라서, 패턴의 라인폭 또는 라인폭 차 및 라인들 사이의 위치 어긋남량이 광 화상과 기준 화상에 대해 마스크 전체면에 걸쳐 균일하게 측정되는 경우, 각 패턴에 대한 기준 화상과 광 화상 사이의 본질적인 편차가 측정값에 반영되고, 이에 따라 측정값이 패턴에 의존하게 된다. 따라서 마스크 전체면에 걸친 정확한 분포, 즉, 라인폭 또는 라인폭 차의 정확한 분포 또는 위치 어긋남의 분포를 발견할 수 없다. 이러한 문제는 그 위에 많은 패턴을 가진 논리 마스크에서 특히 현저하다.

본 실시 형태에서, 특정 패턴만이 추출되고, 광 화상과 그 안의 기준 화상에서 패턴의 라인폭 또는 라인폭 차 및 라인들 사이의 위치 어긋남량이 측정된다. 이러한 방식으로, 패턴에 따라 상이한 측정값의 혼합을 방지할 수 있고, 비교적 정확한 측정 정확도를 보증할 수 있다. 특정 패턴을 추출하는 방법으로서, 1) 화상의 패턴 매칭 및 2) 라인폭 특정이 언급될 수 있다.

먼저, 화상의 패턴 매칭에 의한 특정 패턴을 추출하는 방법 및 그 후 패턴의 라인폭 또는 각 추출된 패턴에 대한 광 화상과 기준 화상의 패턴들 사이의 라인폭 차 및 위치 어긋남량이 설명된다.

이 방법에서, 복수의 검사 방법이 준비된다. "검사 방법(inspection recipe)"은 템플레이트와 파라미터 설정의 조합으로 설명될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 검사 방법은 하나 이상의 등록된 템플레이트와 파라미터 설정을 갖고, 이들은 예를 들어, 도 1의 자기 디스크 장치(109)에 기억된다. 파라미터 설정은 제1 에지 검색 설정, 제2 에지 검색 설정, 및 다른 설정을 갖는다. 제1 에지 및 제2 에지는 광 화상과 기준 화상의 패턴들 사이의 라인폭 차 또는 패턴의 라인폭을 측정하는 경우 기준 에지로서 기능하는 패턴 에지이다.

제1 에지 검색 설정 및 제2 에지 검색 설정으로서, 마스크, 템플레이트 지정, 측정 포인트로 기능하는 좌표인 초기 검색 좌표와 최종 검색 좌표, 측정되는 폭, 측정값에 대한 임계값 설정, 화면의 흑백 지정, 최종 좌표를 특정하는 방법 등에 대한 정보를 도시하는 마스크 ID로 형성될 수 있다. 또한, 다른 설정으로서, CD(한계 치수, Critical Dimension)의 제어값, 위치 어긋남의 제어값 등이 형성될 수 있다. 제어값은 패턴의 실제값과 설정값 사이의 차다. 도 6은 파라미터 설정을 도시한 표시 화면의 일예이다.

상술된 다른 설정은 또한 광 화상과 기준 화상 사이의 차를 측정하거나 또는 광 화상의 치수를 측정하는지의 여부에 관한 측정 대상의 지정을 포함한다. 즉, 등록된 템플레이트와 패턴 매칭처리되는 대상은 기준 화상 또는 광 화상일 수 있다. 광 화상과 매칭이 행해지는 경우, 기준 화상은 생성할 필요가 없다는 점에서 장점이 있다. 그러나, 패턴이 화상의 중심에 위치되도록 매칭이 행해지기 때문에, 위치 어긋남이 파악될 수 없다. 따라서, 광 화상과의 매칭은 라인폭만을 측정할 목적으로 지정된다.

화상의 패턴 매칭에 의한 특정 패턴을 추출한 후 각 추출된 패턴에 대한 기준 화상과 광 화상의 패턴들 사이의 위치 어긋남량과 패턴의 라인폭 또는 라인폭 차를 측정하는 연속적인 단계는 도 1의 비교 회로(108)에서 행해진다.

도 1의 센서 회로(106)로부터 출력된 광 화상은 위치 측정 회로(107)로부터 출력되는 XYθ 테이블(102) 상에 마스크의 위치를 도시하는 데이터와 함께 비교 회로(108)에 송신된다. 기준 회로(112)에서 필터링 처리되는 설계 패턴 데이터는 기준 화상이 되어 비교 회로(108)로 송신된다. 비교 회로(108)에서, 센서 회로(106)로부터 송신된 광 화상과 기준 회로(112)에서 생성되는 기준 화상이 비교된다.

본 실시 형태에서, 비교 회로(108)에서, 패턴과 템플레이트가 서로에 대해 점검되고, 그 후 템플레이트에 대응하는 기준 화상이 판정된다. 다음에, 판정되는 기준 화상의 좌표(보통 중심 좌표)는 기준 좌표로서 설정되고, 파라미터 설정에서 정의된 설정에 따라 제1 에지 및 제2 에지가 판정된다. 구체적으로, 에지 포인트는 에지 방향이 확인된 설계 패턴의 폭 방향 화소값의 프로파일에 대해 계산된 임계값을 사용한 서브 화소로서 검출된다. 예를 들어, 기준 화상에서, 화소값이 "200"과 "0"사이에서 변화하는 위치가 에지 포인트인 것으로 여겨지면, 이 에지 포인트는 임계값을 사용하여 검출된다. 이 때, 임계값은 특정 화소의 휘도와 매칭되는 경우와 2개의 화소의 휘도 사이에 있는 경우를 포함한다.

제1 에지와 제2 에지가 판정된 후, 설계 패턴의 폭 방향 치수의 측정, 즉, 라인폭의 측정 및 에지 위치의 검출은 파라미터 설정에서 정의된 설정에 따라 검출된 에지 포인트를 기초로 행해진다.

비교 회로(108)는 광 화상을 판독하고, 제1 에지에 대응하는 에지와 제2 에지에 대응하는 에지를 검출하고, 라인폭 차 또는 광 화상과 기준 화상 사이의 위치 어긋남량을 계산한 후, 이를 검사값으로 설정한다.

더 상세하게는, 광 화상과 기준 화상 사이의 차를 측정함으로써, 라인폭 차 또는 패턴들 사이의 위치 어긋남량이 계산될 수 있다.

예를 들어, (도 13의 Q3으로 도시된 바와 같이) 광 화상의 제1 에지(O1)와 기준 화상의 제1 에지(R1) 사이의 치수의 측정, 및 (도 13의 Q4로 도시된 바와 같이) 광 화상의 제2 에지(O2)와 기준 화상의 제2 에지(R2) 사이의 치수의 측정이 수행될 수 있다. 또는, 라인폭 차는 광 화상의 제1 에지(O1)로부터 제2 에지(O2)까지의 치수(측정 Q1) 및 도 14에 도시된 바와 같이 (폭 방향과 에지 위치 검출에서의 치수의 측정을 기초로 한) 설계 패턴의 제1 에지(R1)로부터 제2 에지(R2)까지의 치수(측정 Q2)를 측정한 후, 이러한 두 개의 측정치로부터 라인폭 차를 계산함으로써 계산될 수 있다.

이와 달리, 위치 어긋남량은 광 화상의 제1 에지(O1)와 제2 에지(O2)의 하나의 중간 위치와, 도 14의 설계 패턴의 제1 에지(R1)와 제2 에지(R2)의 다른 중간 위치와, 그 후 이러한 위치 사이의 차를 비교함으로서 계산될 수 있다.

비교 회로(108)는 얻어진 검사값을 기초로 마스크 상에 형성된 패턴이 정상인지 불량인지의 여부를 판정한다. 더 상세하게는, 검사값인 라인폭 차 또는 광 화상과 기준 화상의 패턴들 사이의 위치 어긋남량이 검사 방법의 임계값을 초과하는 경우 이 패턴은 허용가능한 범위 외부에 있는 것으로 판정된다. 즉, 검사값이 임계값보다 플러스측으로 크거나 임계값보다 마이너스측으로 작은 경우, 이 패턴은 결함이 있는 것으로 판정된다.

다음은 라인폭에 대해 정상/불량 판정의 일예이다. 이 판정은 또한 위치 어긋남에 대해서도 동일한 방식으로 수행될 수 있다.

먼저, 마스크 상에 가상으로 위치된 검사 스트라이프가 일정 분할 폭을 가진 유닛으로 수평 및 수직으로 분할하여 검사 영역을 형성한다. 따라서, 복수의 패턴이 각 분할 영역에 존재한다.

다음에, X 방향 및 Y 방향의 라인폭은 화상의 패턴 매칭에 의해 추출되는 특정 패턴으로 측정된다.

다음에, 각 화소마다 측정된 라인폭의 측정 결과가 기록되고(tallied), 라인폭 차가 계산된 후 얻어진 값에 기초한 각 라인폭 차에 대한 발생률(the rate of occurrence)이 기록된다. 검사값으로서, 발생의 평균값이 발생 기록 결과로부터 계산된다. 라인폭의 발생 분포가 그래프화되면, 라인폭의 정상 부분에서, 라인폭 차의 발생 분포는 설계 패턴 데이터에서와 같이 0nm 상에 중심 맞춰져 분포된다. 반대로, 라인폭의 비정상 부분에서는, 라인폭의 발생 분포는 0nm로부터 이탈된 값에 중심 맞춰져 분포된다.

이어서, 발생의 평균값이 계산된 임계값 내에 있는지의 여부가 판단된다. 임계값 내에 있으면, 허용가능으로 여겨지지만, 임계값을 초과하면, 허용불능이라고 여겨진다.

본 실시 형태에서, 복수의 검사 방법을 준비함에 따라서, 각 검사 방법마다 제어값을 설정할 수 있고, 제어값에 대한 검사 결과의 비율을 발견할 수 있고, 위험 변화도를 계산할 수 있고, 그 후 각 검사 방법에 대한 위험 변화도가 맵 표시될 수 있다. 이와 달리, 복수의 검사 방법은 위험 변화도를 맵 표시하기 위해 중첩될 수 있다. 여기서, 위험 변화도는 제어값으로부터 비정상을 표시하는 인디케이터이다. 예를 들어, CD 제어값이 15nm이고 CD 검사값이 5nm인 경우, 위험 변화도는 다음식으로 표현된다.

(5/15) x 100=33(%)

특정 제어값의 표시는 작업자에 의해 판정될 수 있다. 예를 들어, 측정 영역에서 평균 위험 변화도가 표시되거나 또는 높은 위험 변화도를 가진 영역이 표시될 수 있다.

도 7은 위험 변화도의 맵 표시의 일예이다. 이 예에서, 영역은 각각의 위험 변화도로 분할된 후 표시되고, 위험 변화도는 A, B 그리고 C의 순으로 감소한다.

이전 검사 방법에서, 설계 패턴의 폭 방향의 양단부에서의 에지 부분에, 인접한 한 쌍의 화소(에지 쌍)가 검색되어 설계 패턴의 에지 방향을 확인한다.

구체적으로, 설계 윈도우의 중심 화소인 초점 화소로부터, X 방향, Y 방향 및 XY 방향에 대해 ±45°방향으로 구성된 4 방향(+방향 및 -방향이 고려되는 경우 8 방향)으로 검색이 행해진다. 그 결과로부터, 한 쌍의 화소가 존재하는 검색 방향이 검출되고, 설계 패턴의 에지 방향이 검출된 검색 방향에 직교하는 방향에 있다고 인정된다. 예를 들어, 설계 패턴의 양단부에서 각 에지 포인트에 대응하는 화소가 X 방향 검색에 의해 검출되면, 그 후, 이러한 화소는 에지 쌍으로 여겨지고, 검색 방향인 X 방향에 직교하는 방향, 즉, Y 방향이 이 패턴의 에지 방향으로 인지된다. 설계 패턴의 양 단부의 에지 포인트는 검출된 에지 쌍의 화소값에 기초하여 서브 화소로 검출되고, 그 후, 설계 패턴 폭 방향 치수는 에지 포인트로부터 계산된다. 에지의 위치 어긋남은 전체 패턴의 벗어남을 측정함으로써 계산된다.

이러한 방식으로, 이전 검사 방법에서, 폭 방향으로의 치수는 에지 쌍에 대해 검색함으로써 발견되고, 에지 위치에서의 어긋남은 전체 패턴의 어긋남으로부터 발견되며, 각 에지 좌표는 계산되지 않는다. 그러나, 이 방법에서는, 에지 위치가 에지들 사이의 패턴의 형상에 따라 변화하는 문제점이 있다. 예를 들어, 도 8a에 도시된 패턴1의 폭 방향으로의 치수 α가 계산되면, 종래 방법에서는, 측정을 위해 원래 의도된 위치와 다른 위치가 측정될 수 있다.

도 8b는 도 8a의 패턴1에 대한 레이저빔의 스캔 방향(X 방향)으로의 휘도 변화를 도시한다. 이 경우, 측정을 위해 원래 의도된 치수는 참조 기호 α에 의해 도시된 길이이고, 이 치수의 단부는 에지이다. 그러나, 종래 방법에 따르면, 에지가 참조 기호 β에 의해 도시된 범위에 있는 것으로 판정되는 문제가 발생하고, 결과적으로, 참조 기호 α에 의해 도시된 부분은 측정될 수 없다.

반대로, 본 실시 형태에서, 매칭 기준 좌표가 발견되고 에지의 좌표가 판정되기 때문에, 에지들 사이의 패턴 형상에 의한 영향없이 측정이 행해질 수 있다. 즉, 도 8a에서, 매칭 기준 좌표(2)가 형립되고, 제1 에지 및 제2 에지는 파라미터 설정에서 정의된 설정에 따라 판정된다. 구체적으로, 에지 포인트는 도 8b에 도시된 폭 방향으로 화소값의 프로파일에 대해 계산된 임계값을 사용하여 서브 화소로 검출된다. 참조 기호(3)는 제1 에지에 대한 검색 범위를 도시하고, 참조 기호(4)는 제2 에지에 대한 검색 범위를 도시한다. 검색 결과로서 얻어진 에지의 좌표를 특정함으로써, 도 8b에서 참조 기호 α에 의해 도시된 부분은 에지들 사이의 패턴에 상관없이 측정될 수 있다. 측정폭도 계산될 수 있고 이 측정 범위 내의 평균값이 측정값으로서 사용될 수 있다.

특정 패턴이 화상의 패턴 매칭에 의해 추출된 후 추출된 패턴에 대한 광 화상과 기준 화상의 패턴들 사이의 라인폭 차 또는 위치 어긋남량이 측정되는 상술된 방법에 따르면, 복수의 마스크들 사이에서 검사 방법이 설정되는 함으로써, 웨이퍼 상에 형성되는 패턴들 사이의 치수는 복수의 마스크를 중첩하여 측정될 수 있다.

도 9a는 패턴(5)을 가진 제1 마스크의 화상이고, 도 9b는 패턴(7)을 가진 제2 마스크의 화상이다. 패턴(5)이 제1 마스크를 사용하는 웨이퍼에 전사된 후 패턴(7)이 제2 마스크를 사용하는 동일한 웨이퍼에 전사되면, 도 9c에 도시된 바와 같이 패턴(5') 및 패턴(7')이 얻어진다. 이 경우, 제1 마스크가 제1 에지 검색 설정으로 특정되고, 제2 마스크가 제2 에지 검색 설정으로 특정되면, 제1 에지와 제2 에지 사이의 치수는 패턴(5')과 패턴(7') 사이의 치수에 상응한다. 도 9a 내지 도 9c에서, 참조 기호(6, 8, 9)는 매칭 기준 좌표이다. 참조 기호(10)는 제1 에지 검색 범위를 도시하고, 참조 기호(11)는 제2 에지 검색 범위를 도시한다. 또한, 참조 기호(12)는 원하는 측정 위치를 도시하고, 이 위치는 제1 마스크와 제2 마스크를 중첩하여 얻는다.

다음에, 라인폭을 특정함으로써 특정 패턴이 추출된 후, 패턴의 라인폭 또는 추출된 패턴에 대한 광 화상과 기준 화상의 패턴들 사이의 라인폭 차가 설명된다. 도 10은 이 방법을 도시한 흐름도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 기준 화상의 각 화상의 라인폭이 측정되고(S101), 얻어진 측정값을 중심으로 하는 임계값 범위에서의 값이 등록된다(S102). 측정 대신에, 계산된 값이 지정될 수 있고, 이 지정된 값뿐만 아니라 지정된 값에 중심이 맞춰진 계산된 범위에서의 값이 등록될 수 있다. 또한, 기준 화상 대신에, 이 방법은 광 화상에 대해 행해질 수 있다.

다음에, 광 화상이 취득되고(S103), 광 화상이 S102에서 등록된 값과 매칭하는 라인폭을 가진 패턴을 갖는지의 여부에 대해 라인폭 정의 단계(S104)동안 판정된다.

S104에서, 라인폭은 계산된 허용가능한 값을 사용하여 정의된다.

예를 들어, X 방향 및 Y 방향으로 등록된 라인폭은 300nm±10nm이고, 도 11의 광 화상에서의 측정 대상은 참조 기호(13)에 의해 도시된 점선에 의해 둘러싸인 패턴이다. 이 방법은 도 10의 S105로 진행하고 라인폭 측정과 측정값의 기록(tallying)이 행해진다.

한편, 참조 기호(13)에 의해 둘러싸인 패턴 이외의 패턴은 이들이 등록된 라인폭을 갖지 않기 때문에 측정 대상으로 고려되지 않고, 따라서 단계 이동이 행해진다(S106).

측정이 S105에서 완료되어도, 이 방법은 S106으로 진행하고, 단계 이동이 행해진다.

S107에서, 마스크의 모든 영역에 걸쳐 원하는 위치의 측정이 완료되었는지 여부가 판정된다. 측정이 완료되지 않았으면, 이 방법은 S103에 복귀하고 동일한 처리가 반복된다.

그러나, 측정이 완료되었으면, 이 방법은 S108로 진행하고 후속 단계가 완료된다. 그 후 얻어진 측정 결과를 이용하여 라인폭 에러의 맵이 생성된다.

등록된 라인폭이 예를 들어, X 방향으로 지정되지 않고 Y 방향으로 100nm± 6nm로 지정되는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 이는 X축 방향으로의 긴 라인 패턴에 상응한다. 이 경우, 참조 기호(14)에 의해 도시된 점선에 의해 둘러싸인 패턴에서, X축 방향의 라인폭은 측정되지 않고, Y 방향의 라인폭만 측정된다.

상술된 바와 같이, 본 실시 형태에서, 화상의 패턴 매칭에 의해 행해지는 방법 또는 라인폭을 특정함으로써 행해지는 방법을 사용하여, 다양한 패턴을 가진 마스크로부터 특정 패턴만이 추출되고, 라인폭 또는 각 추출된 패턴에 대한 광 화상과 기준 화상 사이의 패턴의 라인폭 차 및 위치 어긋남량이 측정된다. 이에 의해, 패턴에 따라 상이한 측정값이 혼재하는 것을 방지할 수 있어서 마스크의 전체면에 걸쳐 정확한 에러 분포가 계산될 수 있다. 또한, 라인폭 차의 분포를 나타내는 맵 또는 위치 에러량 분포를 나타내는 맵이 각 추출된 패턴에 대해 생성될 수 있고, 이 맵을 사용하여 라인폭 또는 위치 에러가 각 패턴에 대해 제어될 수 있다.

본 발명의 특징 및 장점은 다음과 같이 요약될 수 있다.

본 발명에 따르면, 라인폭 차의 분포 또는 피검사체에 형성되는 패턴과 기준 패턴의 위치 어긋남량의 분포가 정확하게 계산될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서 다양한 대체가 행해질 수 있기 때문에 상술한 실시 형태에 제한되지 않는다.

본 실시 형태의 상기 설명은 본 발명의 설명에 필수적이지 않은 특정된 장치 구성, 제어 방법 등을 포함하지 않고, 그 이유는 임의의 적절한 장치 구성, 제어 방법 등이 본 발명을 구현하는데 채용될 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 범위는 본 기술 분야의 당업자가 설계할 수 있는 본 발명의 요소 및 그에 대한 변경을 채용한 모든 패턴 검사 시스템 및 패턴 검사 방법을 포함한다.

명확히, 본 발명의 많은 변형 및 변경이 상기 교시내용을 참조하여 가능하다. 따라서, 본 발명의 첨부된 청구범위 내에서 특정하게 설명된 것 이외에도 실행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

Claims

상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 라인폭을 검사하는 방법으로서,
상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와,
상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 단계와,
하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법(inspection recipe)을 준비하는 단계와,
상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 단계와,
표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와,
상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 단계와,
상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 사이의 차를 취득하여 그 취득치를 검사값으로서 판정하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 광 화상의 제1 에지로부터 상기 기준 화상의 제1 에지까지의 하나의 길이 및 상기 광 화상의 제2 에지로부터 상기 기준 화상의 제2 에지까지의 다른 길이를 측정하여, 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 사이의 길이 차를 취득하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 기준 화상의 제1 에지로부터 상기 기준 화상의 제2 에지까지의 길이와 상기 광 화상의 제1 에지로부터 상기 광 화상의 제2 에지까지의 길이 사이의 차를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 사이의 차를 취득하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 검사 방법에서 임계값을 초과하는 검사값에 상응하는 패턴은 결함이 있는 것으로 판정하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
제1항에 있어서,
복수의 피검사체들 사이에 검사 방법을 설정하는 단계와,
상기 복수의 피검사체들 중 하나에서, 선택된 기준 화상의 제1 에지와 상기 선택된 기준 화상의 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지, 및 상기 복수의 피검사체들 중 다른 하나에서, 선택된 기준 화상의 제2 에지와 상기 선택된 기준 화상의 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 위치 어긋남량을 검사하는 방법으로서,
상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와,
상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 단계와,
하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 준비하는 단계와,
상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 단계와,
표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와,
상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 단계와,
상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상 사이의 위치 어긋남량을 취득하여, 그 취득치를 검사값으로서 판정하는 단계를 포함하는, 패턴 위치 어긋남량을 검사하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 광 화상의 제1 에지와 제2 에지의 중간 위치와 상기 기준 화상의 제1 에지와 제2 에지의 중간 위치의 차이로부터 광 화상과 기준 화상의 위치 어긋남량을 취득하는 단계를 포함하는, 패턴 위치 어긋남량을 검사하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 검사 방법에서 임계값을 초과하는 검사값에 상응하는 패턴은 결함이 있는 것으로 판정하는 단계를 포함하는, 패턴 위치 어긋남량을 검사하는 방법.
제6항에 있어서,
복수의 피검사체들 사이에 검사 방법을 설정하는 단계와,
상기 복수의 피검사체들 중 하나에서, 선택된 기준 화상의 제1 에지와 상기 선택된 기준 화상의 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지, 및 상기 복수의 피검사체들 중 다른 하나에서, 선택된 기준 화상의 제2 에지와 상기 선택된 기준 화상의 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 단계를 포함하는, 패턴 위치 어긋남량을 검사하는 방법.
상이한 종류의 패턴이 제공되는 피검사체 상의 패턴 라인폭을 검사하는 방법으로서,
상기 피검사체를 촬상하여 광 화상을 얻는 단계와,
하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 준비하는 단계와,
상기 패턴과 상기 템플레이트를 서로에 대해 점검하여 상기 템플레이트에 상응하는 상기 광 화상을 선택하는 단계와,
표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 광 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 단계와,
상기 제1 에지와 제2 에지 사이의 라인폭을 측정하여, 그 측정치를 검사값으로서 판정하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 검사 방법에서 임계값을 초과하는 검사값에 상응하는 패턴은 결함이 있는 것으로 판정하는 단계를 포함하는, 패턴 라인폭을 검사하는 방법.
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피검사체 상에 광을 조명하여 화상 센서에서 상기 피검사체의 화상을 수신하고 상기 피검사체 상에 제공되는 패턴을 검사하는 검사 시스템으로서, 상기 검사 시스템은,
화상 센서와,
상기 화상 센서로부터 화상을 취득하기 위한 광 화상 취득부와,
상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 생성부와,
템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 선택부- 상기 선택부는 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 이용함-와,
표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 검출부와,
상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 검출부와,
상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 광 화상과 상기 기준 화상의 라인폭 차를 측정하여, 그 측정치를 검사값으로서 취득하는 취득부를 포함하는, 검사 시스템.
제14항에 있어서, 검사 방법에서 임계값을 초과하는 검사값에 상응하는 패턴은 결함이 있는 것으로 판정하는 판정부를 포함하는, 검사 시스템.
피검사체 상에 광을 조명하여 화상 센서에서 상기 피검사체의 화상을 수신하고 상기 피검사체 상에 제공되는 패턴을 검사하는 검사 시스템으로서, 상기 검사 시스템은,
화상 센서와,
상기 화상 센서로부터 화상을 취득하기 위한 광 화상 취득부와,
상기 패턴의 설계 데이터로부터 기준 화상을 생성하는 생성부와,
템플레이트에 상응하는 상기 기준 화상을 선택하는 선택부- 상기 선택부는 하나 이상의 템플레이트와 검사에 필요한 파라미터 설정을 구비한 검사 방법을 이용함-와,
표준 좌표를 이용하여 파라미터 설정에 따라, 선택된 상기 기준 화상에서 제1 에지와 제2 에지를 검출하는 검출부와,
상기 선택된 기준 화상의 상기 제1 에지에 상응하는 광 화상의 제1 에지와, 상기 선택된 기준 화상의 상기 제2 에지에 상응하는 광 화상의 제2 에지를 검출하는 검출부와,
상기 광 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지 및 상기 기준 화상의 상기 제1 에지와 제2 에지를 이용하여 상기 기준 화상과 상기 광 화상의 위치 어긋남량을 측정하여, 그 측정치를 검사값으로서 취득하는 취득부를 포함하는, 검사 시스템.
제16항에 있어서, 검사 방법에서 임계값을 초과하는 검사값에 상응하는 패턴은 결함이 있는 것으로 판정하는 판정부를 포함하는, 검사 시스템.