KR101731338B1 - 위치 측정 방법, 위치 이탈 맵의 작성 방법 및 검사 시스템 - Google Patents

위치 측정 방법, 위치 이탈 맵의 작성 방법 및 검사 시스템 Download PDF

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KR101731338B1
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

마스크는, 복수의 피검사 패턴과, 피검사 패턴이 형성된 영역과, 그 주위에 형성된 복수의 위치 측정용 패턴을 가진다. 위치 측정 장치에 의해 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다. 마스크가 재치(載置)된 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득하여 제1 위치 보정용 데이터를 작성한다. 위치 측정 장치에 의한 제2 패턴의 위치 좌표를 이용하여, 제1 위치 보정용 데이터를 보정하고, 제2 위치 보정용 데이터를 작성한다. 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 피검사 패턴과 위치 측정용 패턴의 각 광학 화상을 취득하여, 각 패턴의 위치 좌표를 얻는다. 제2 위치 보정용 데이터를 이용하여, 피검사 패턴의 위치 좌표를 보정한다.

Description

위치 측정 방법, 위치 이탈 맵의 작성 방법 및 검사 시스템 {POSITION MEASURING METHOD, POSITION-DEVIATION MAP GENERATING METHOD AND INSPECTION SYSTEM}
본 발명은, 위치 측정 방법, 위치 이탈 맵의 작성 방법 및 검사 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서는, 스테퍼 또는 스캐너라 불리는 축소 투영 노광 장치에 의해, 회로 패턴이 형성된 원화(原畵) 패턴(마스크 또는 레티클을 가리킨다. 이하에서는, 마스크로 총칭한다.)이 웨이퍼 상에 노광 전사된다.
최근의 대규모 집적 회로(Large Scale Integration ; LSI)의 고집적화 및 대용량화에 수반하여, 반도체 소자에 요구되는 회로 치수는 협소화의 일로를 걷고 있고, 마스크에 형성되는 패턴에 대하여 높은 정밀도가 요구되고 있다. 따라서 마스크 검사에 있어서는, 매우 작은 패턴의 결함이어도 검출하는 것이 필요하게 되었다. 종래의 검사 장치의 일례로서는, 예를 들면 일본 특허공보 제 4236825호에 개시되어 있는 것이 있다.
마스크에 형성된 패턴을 정확하게 검사하려면, 패턴의 위치 좌표를 마스크 전면에 걸쳐 정확하게 측정하는 것이 필요하다. 또한, 마스크에 있어서의 패턴의 위치 좌표를 측정하고, 이것과 설계 위치 좌표와의 이탈량의 분포를 맵화하여, 마스크의 제조 공정에 피드백하는 것도 중요하다.
종래는, CD - SEM와 같은 전용의 위치 측정 장치로 패턴의 주위에 배치된 마크의 위치 좌표를 측정하고, 그 값으로부터 패턴의 위치 좌표를 예측하여 검사를 행하였다. 그러나, 마크가 형성되는 개소는 한정적이기 때문에 수가 적고, 마스크 전면에서의 패턴의 위치 좌표를 고정밀도로 파악하기에는 문제가 있었다.
또한, 패턴 검사 장치로 검사에 이용하기 위하여 촬상된 화상을 이용하여, 패턴의 위치 좌표를 취득하는 방법도 있다. 이 방법에서는, 마스크 패턴의 광학 화상을 기초로, 설계 패턴으로부터 작성된 표본이 되는 화상을 참조하여 패턴의 위치 좌표를 파악한다. 그러나, 이 작업은 검사 공정 중에서 행해지므로, 마스크에 대하여 검사광이 장시간 조사됨에 따른 마스크의 열팽창 또는, 검사 장치 내부에서의 기류의 변동, 혹은 검사 장치의 각종 열원에 기인한 측장 시스템의 측정 오차 등에 의해, 패턴의 위치 좌표의 측정값에 변동을 발생시킬 우려가 있다.
또한, 검사 공정으로 얻어지는 화상으로부터 구해진 패턴의 위치 좌표를, 위치 측정 장치에 의해 측정된 위치 좌표를 이용하여 보정하는 것도 상정된다. 그러나, 상술한 바와 같이, 위치 측정 장치에 의한 측정 개소는 국소적이기 때문에, 측정되어 있지 않은 영역에 배치된 패턴의 위치 좌표를 보정하기에는 충분하지 않다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 검사 대상이 되는 패턴의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 위치 측정 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 검사 대상이 되는 패턴의 위치에 관한 정확한 위치 이탈 맵을 작성하는 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 검사 대상이 되는 패턴의 위치에 관한 정확한 위치 이탈 맵을 작성할 수 있는 검사 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은, 이하의 기재로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 제1 태양은, 위치 측정 장치에 의해, 피사체에 전사되는 복수의 제1 패턴과 상기 피사체에는 전사되지 않는 복수의 제2 패턴을 가지는 마스크의 상기 제 2의 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
검사 시스템에 의해, 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
상기 검사 시스템에 의해 측정된 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 제1 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
상기 위치 측정 장치에 의한 상기 제2 패턴의 위치 좌표와, 상기 검사 시스템에 의한 상기 제2 패턴의 위치 좌표와의 차를 구하는 공정과,
상기의 차를 이용하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
상기 제1 패턴의 위치 좌표와 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 포함하는 광학 화상을 취득하는 공정과,
상기 광학 화상의 상기 제2 패턴의 위치 좌표와 상기 제2 위치 보정용 데이터에 기초하는 제2 패턴의 위치 좌표와의 차분을 이용하여, 상기 광학 화상의 상기 제1 패턴의 위치 좌표를 보정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제2 태양은, 피사체에 전사되는 복수의 제1 패턴과, 상기 복수의 제1 패턴이 형성된 영역 및 상기 영역의 주위에 형성되고 또한, 피사체에는 전사되지 않는 복수의 제2 패턴을 가지는 마스크를 준비하는 공정과,
위치 측정 장치에 의해 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
상기 마스크를 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블 상에 재치(載置)하고, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하여, 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하여 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 복수의 제1 패턴에 대한 제1 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
상기 위치 측정 장치에 의해 측정된 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
상기 복수의 제1 패턴의 결함 검사 공정 시에, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하고,
상기 테이블의 위치 좌표와 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상으로부터, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표 및 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 구하여,
상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표와 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표에 대하여, 각각, 대응하는 패턴의 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상과의 위치 이탈량을 취득하고,
상기 복수의 제2 패턴의 위치 이탈량과, 상기 제2 위치 보정용 데이터에 의한 상기 복수의 제2 패턴의 위치 이탈량과의 차분을 구하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량에 상기 차분을 가감하여 상기 위치 이탈량을 보정하고,
상기 보정된 위치 이탈량을 이용하여 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표를 보정하고, 상기 보정 위치를 상기 제1 패턴의 위치로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제3 태양은, 피사체에 전사되는 복수의 제1 패턴과, 상기 복수의 제1 패턴이 형성된 영역 및 상기 영역의 주위에 형성되고 또한, 피사체에는 전사되지 않는 복수의 제2 패턴을 가지는 마스크를 준비하는 공정과,
위치 측정 장치에 의해 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
상기 마스크를 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블 상에 재치하고, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하여, 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하여 얻어진 값에 기초하여, 상기 복수의 제1 패턴에 대한 제1 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
상기 위치 측정 장치에 의해 측정된 상기 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
상기 복수의 제1 패턴의 결함 검사 공정 시에, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하고,
상기 테이블의 위치 좌표와 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상으로부터, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표 및 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 취득하여, 이들의 패턴의 설계 좌표와의 위치 이탈량을 상기 마스크 상의 위치 좌표와 대응시킨 상기 위치 이탈량의 맵을 작성하는 공정과,
상기 복수의 제2 패턴에 대하여, 상기 위치 이탈량의 맵에 의한 위치 이탈량과, 상기 제2 위치 보정용 데이터에 의한 위치 이탈량과의 차분을 구하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량에 가감함으로써, 상기 위치 이탈량의 맵을 보정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 이탈 맵의 작성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제4 태양은, X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블과,
상기 테이블의 위치 좌표를 측정하는 위치 측정부와,
상기 테이블 상에 재치된 피검사 시료의 광학 화상을 취득하는 광학 화상 취득부와,
상기 피검사 시료에 형성된 패턴의 설계 데이터로부터 상기 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
상기 피검사 시료의 복수의 제1 패턴의 광학 화상과, 상기 제1 패턴의 광학 화상과 함께 취득되고, 상기 복수의 제1 패턴이 형성된 영역 및 상기 영역의 주위에 형성된 복수의 제2 패턴의 광학 화상과, 이들의 광학 화상의 취득 시에 측정된 상기 테이블의 위치 좌표로부터, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표 및 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 취득하여, 이들의 패턴의 설계 좌표와의 위치 이탈량을 상기 피검사 시료 상의 위치 좌표와 대응시킨 상기 위치 이탈량의 맵을 작성하는 맵 작성부와,
상기 복수의 제1 패턴과는 상이한 공정으로 취득한 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상과, 상기 광학 화상에 대응하는 상기 제2 패턴의 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상과의 위치 이탈량을 산출하여, 상기 복수의 제1 패턴에 대한 제1 위치 보정용 데이터를 작성하고,
위치 측정 장치에 의해 측정된 상기 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 위치 보정용 데이터 작성부와,
상기 맵 작성부의 일부 또는 상기 맵 작성부와는 상이한 것으로서, 상기 복수의 제2 패턴에 대하여, 상기 위치 이탈량의 맵에 의한 위치 이탈량과, 상기 제2 위치 보정용 데이터에 의한 위치 이탈량과의 차분을 구하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량에 가감함으로써 상기 위치 이탈량의 맵을 보정하는 맵 보정부와,
상기 제1 패턴의 광학 화상과 참조 화상을 비교하여, 이들의 차분값이 소정의 임계치를 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 비교부를 가지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템에 관한 것이다.
도 1은 실시 형태 1에 있어서의 위치 측정 방법의 순서도의 일례이다.
도 2는 본 실시 형태에 있어서의 마스크의 평면 모식도이다.
도 3은 도 2의 일부 확대도이다.
도 4는 도 3의 A - A'선을 따른 단면도이다.
도 5는 위치 측정용 패턴의 일례이다.
도 6은 위치 측정용 패턴의 다른 예이다.
도 7은 위치 측정용 패턴의 다른 예이다.
도 8은 본 실시 형태에 있어서의 검사 시스템의 개략 구성도이다.
도 9는 도 8의 검사 시스템에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 도이다.
도 10은 광학 화상의 취득 순서를 설명하는 도이다.
도 11은 실시 형태 1에 있어서의 위치 측정 방법의 순서도의 다른 예이다.
도 12는 실시 형태 2에 있어서의 위치 이탈 맵의 작성 방법의 순서도이다.
도 13은 실시 형태 2에 있어서의 위치 이탈 맵의 일례이다.
실시 형태 1.
<위치 측정 방법>
본 실시 형태에서는, 마스크에 형성된 패턴의 위치를 정확하게 파악할 수 있는 위치 측정 방법에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법의 순서도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법은, 위치 측정 장치에 의해, 마스크(101)에 형성된 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다(S1). 또한, 검사 시스템을 이용하여, 마스크(101)가 재치되는 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득하고, 테이블의 위치 좌표의 측정값과, 이 광학 화상으로부터, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다(S2). 또한, S1의 마스크(101)는, 후에 상술하는, 웨이퍼에 전사되는 복수의 피검사 패턴과, 그 피검사 패턴이 형성된 영역 및 당해 영역의 주위에 형성되고 또한, 웨이퍼에는 실질적으로 전사되지 않는 복수의 위치 측정용 패턴을 가지는 마스크이다. 따라서 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법은, S1의 전에, 복수의 피검사 패턴과 복수의 위치 측정용 패턴을 가지는 마스크(101)를 준비하는 공정이 포함된다.
이어서, S2에서 얻어진 복수의 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값을 이용하여, 이들 복수의 측정값 간의 대응을 행함으로써, 제1 위치 보정용 데이터를 작성한다(S3). 또한, S1에서 위치 측정 장치를 이용하여 얻어진 복수의 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값과, 그 복수의 위치 측정용 패턴에 대하여, S2에서 광학 화상을 취득하여 얻어진 위치 좌표의 측정값 간의 차를 구하고, 그 차를 이용하여 상술한 제1 위치 보정용 데이터를 보정하고, 제2 위치 보정용 데이터를 작성한다(S4).
이어서, 피검사 패턴의 검사 공정에 있어서, 검사 시스템을 이용하여, 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 결함 검사를 목적으로 상기 피검사 패턴의 광학 화상이 취득되는데, 이 때 위치 측정용 패턴의 광학 화상도 취득한다(S5). 이어서, 테이블의 위치 좌표의 측정값과, S5에서 얻어진 광학 화상으로부터, 피검사 패턴의 위치 좌표와 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다(S6). 그리고 이들의 측정값은, 검사 시스템 내의 환경 변동에 따른 오차를 포함하는 것이므로, 제2 위치 보정용 데이터를 이용하여 측정값을 보정한다(S7).
본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법은, 이상의 S1 ~ S7의 각 공정을 포함하여, 준비된 마스크의 피검사 패턴의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 이하, 피검사 패턴의 위치 측정이 행해지는 마스크 및 마스크 상의 피검사 패턴의 결함 검사 등을 행하는 검사 시스템에 대하여 개략을 설명한 후, 도 1에 나타낸 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법의 각 공정(S1 ~ S7)에 대하여 자세히 설명한다.
본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법에 의해 위치 측정이 행해지는 마스크에는, 예를 들면 복수의 도형 패턴으로 이루어지는 복수의 피검사 패턴(제1 패턴)이 형성되어 있다. 마스크의 검사 공정에 있어서는, 피검사 패턴의 결함의 유무가 조사되므로, 피검사 패턴의 위치 좌표를 정확하게 파악하는 것이 중요하다. 따라서 마스크에는, 피검사 패턴 외에, 피검사 패턴의 위치 좌표를 파악하는 것에 이용되는 복수의 위치 측정용 패턴(제2 패턴)이 형성되어 있다.
피검사 패턴으로서는, 예를 들면 웨이퍼에 전사되는 회로 패턴을 들 수 있다. 또한, 피검사 패턴에는, 웨이퍼에는 전사되지 않지만, 회로 패턴의 해상도를 향상시킬 목적으로 회로 패턴에 인접하여 형성되는 보조 패턴도 포함된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 피검사 패턴이 전사되는 대상물로서 웨이퍼를 예를 들지만, 대상물은 웨이퍼에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 글라스 기판이어도 된다.
위치 측정용 패턴은, 실질적으로 웨이퍼에 전사되지 않는 패턴으로서, 마스크 상의 위치를 측정할 목적으로 형성되는 패턴이다. 여기서, '실질적으로 전사되지 않는 패턴'이란, 웨이퍼에 전사되지 않는 패턴, 또는 웨이퍼에 전사되었어도 반도체 소자의 성능에 영향을 주지 않는 패턴을 말한다.
위치 측정용 패턴은 임의의 형상으로 할 수 있지만, 라인 패턴으로 하는 것이 바람직하며, 일방향으로 연장되는 라인 패턴과, 이와 상이한 방향으로 연장되는 라인 패턴이 조합된 형상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 라인 패턴의 엣지 위치를 검출함으로써, 위치 측정용 패턴의 위치를 파악할 수 있고, 또한, 상이한 방향으로 연장되는 라인 패턴에 대해서도 엣지 위치를 검출함으로써, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 위치 측정용 패턴으로서, 도 5에 나타낸 바와 같은 십자 형상의 패턴(147)을 들 수가 있다. 이 경우, X 방향과 Y 방향의 각 엣지 위치의 검출이 가능하다.
도 2는, 마스크(101)의 평면 모식도이다. 또한, 도 3은, 도 2의 일부 확대도이다. 웨이퍼에 노광 전사되는 피검사 패턴(도 2에서는 생략되어 있으나, 도 3에서는 부호 144로 나타낸다.)은, 일반적으로 기판의 중앙측에 형성된다. 본 실시 형태에서는, 피검사 패턴(144)이 형성되는 영역을 패턴 형성 영역(145)이라 한다.
도 4는, 도 3의 A - A'선을 따른 단면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 마스크(101)는, 기판(141)과, 기판(141)의 일방의 주면(主面)에 형성된 제1 막(142)과, 제1 막(142)의 주연부에 형성된 제2 막(143)을 가진다. 기판(141)은, 석영 글라스와 같은 투광성이 높은 재료로 구성된다. 제1 막(142)은, 기판(141)보다 투과율이 낮은 재료로 형성되는 하프톤막으로 할 수 있다. 예를 들면, 불화 크롬계(CrF), 몰리브덴 실리사이드계(MoSiON, MoSiO), 텅스텐 실리사이드계(WSiO), 지르코늄 실리사이드계(ZrSiO) 등의 재료로 형성되고, 심자외광의 투과율이 수 % 정도로 된 것으로 할 수 있다. 제2 막(143)은, 기판(141)의 주연 영역에 있어서 제1 막(142)을 덮도록 하여 형성된다. 제2 막(143)은, 예를 들면 크롬(Cr)으로 형성된 막으로 할 수 있다.
피검사 패턴(144)은 제1 막(142)에 형성된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 피검사 패턴(144)은 제1 막(142)을 선택적으로 제거함으로써 형성된 개구부이다.
위치 측정용 패턴(147)도 제1 막(142)에 형성된다. 그러나, 피검사 패턴(144)이, 제1 막(142)의 패턴 형성 영역(145)에 한정되는 것에 반하여, 위치 측정용 패턴(147)은, 기판의 주연 영역, 보다 자세하게는 도 4에서 제2 막(143)이 형성되는 영역을 제외하고, 제1 막(142)의 전면에 형성된다. 즉, 위치 측정용 패턴(147)은 패턴 형성 영역(145)에도 형성된다.
상술한 바와 같이, 피검사 패턴(144)은, 웨이퍼에 전사되는 패턴 또는, 웨이퍼에의 미세 패턴의 전사를 보조하기 위하여 형성된 패턴이다. 이에 반하여, 위치 측정용 패턴(147)은, 마스크(101) 상에서의 소정 위치를 파악하기 위하여 이용되는 패턴으로, 웨이퍼에의 전사는 필요로 하지 않는다. 그러나, 위치 측정용 패턴(147)도, 제1 막(142)을 선택적으로 제거하여 형성되므로, 피검사 패턴(144)을 투과하는 광은, 위치 측정용 패턴(147)도 투과하게 된다. 따라서 위치 측정용 패턴이 웨이퍼에 실질적으로 전사되지 않게 하기 위하여, 위치 측정용 패턴(147)을 투과하는 광의 강도가 약해지도록 그 치수는 소정값보다 작게 설계된다.
예를 들면, 도 2 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 위치 측정용 패턴(147)이, 서로 직교하는 라인 패턴으로 이루어지는 십자 형상인 경우, 피검사 패턴(144)을 웨이퍼에 전사할 시의 노광광의 파장을 193 nm로 하면, 십자 형상을 구성하는 라인 패턴의 폭방향의 치수가 160 nm미만이고, 제1 막(142)이(상술한 바와 같은) 기판(141)보다 투과율이 낮은 하프톤막이면, 위치 측정용 패턴(147)은 웨이퍼에 실질적으로 전사되지 않는다.
또한, 위치 측정용 패턴의 형상과, 그 위치 측정용 패턴을 조명하는 광의 형상으로부터, 웨이퍼에 전사되는 위치 측정용 패턴의 콘트라스트를 예측하여, 명부에 대응하는 패턴 위치에 암부를 마련하고, 암부에 대응하는 패턴 위치에 개구부를 마련하는 것도 효과적이다. 여기서, 소정의 계조치에 대하여, 이보다 큰 계조치를 나타내는 부분이 명부이고, 그 이하의 계조치를 나타내는 부분이 암부이다. 이 방법에 따르면, 광학 상의 간섭 효과에 의해, 웨이퍼 상에 있어서의 전사 패턴의 콘트라스트가 저하되므로, 위치 측정용 패턴이 웨이퍼에 실질적으로 전사되지 않게 할 수 있다.
예를 들면, 위치 측정용 패턴이 도 5에 나타내는 바와 같은 십자 형상이면, 전사 패턴의 중앙 부근이 밝아진다. 따라서 도 6에 나타내는 바와 같이, 중앙 부근이 암부가 된 패턴(150)으로 하면, 웨이퍼 상에 있어서의 전사 패턴의 콘트라스트가 낮아지도게 할 수 있다. 또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 직사각형의 개구부가 프레임 형상으로 배치되고, 그 내부가 암부가 된 패턴(151)으로 해도 된다. 이 경우에도, 동일한 효과가 얻어진다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법의 S2에서 광학 화상의 취득에 이용되는 검사 시스템에 대하여 설명한다.
도 8은, S2에서 이용되는 검사 시스템(100)의 개략 구성도이다. 또한, 도 9는, 도 8의 검사 시스템(100)에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 도이다. 또한, 이들 도면에서는, 본 실시 형태에서 필요한 구성부를 기재하고 있으나, 검사에 필요한 다른 공지의 구성부가 포함되어 있어도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서, '~부' 또는 '~회로'로 기재한 것은, 컴퓨터로 동작 가능한 프로그램에 의해 구성할 수 있으나, 소프트웨어가 되는 프로그램뿐 아니라, 하드웨어와 소프트웨어와의 조합 또는 펌웨어와의 조합에 의해 실시되는 것이어도 된다. 프로그램에 의해 구성되는 경우, 프로그램은, 예를 들면 자기 디스크 장치인 기억부에 기록된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 검사 시스템(100)은, 광학 화상 취득부를 구성하는 구성부(A)와, 구성부(A)에서 취득된 광학 화상을 이용하여 검사에 필요한 처리 또는, 위치 이탈 맵의 작성을 행하는 구성부(B)를 가진다.
구성부(A)는, 광원(103)과, 수평 방향(X 방향, Y 방향) 및 회전 방향(θ 방향)으로 이동 가능한 XYθ 테이블(102)과, 광원(103a, 103b)과, 투과 조명계를 구성하는 광학계(170a)와, 반사 조명계를 구성하는 광학계(170b)와, 확대 광학계(104)와, 포토 다이오드 어레이(105)와, 센서 회로(106)와, 레이저 측장 시스템(122)과, 오토 로더(130)를 가진다. 포토 다이오드 어레이(105)에는 센서(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이 센서의 예로서는, TDI(Time Delay Integration) 센서를 들 수 있다.
레이저 측장 시스템(122)은 위치 측정부를 구성하고, XYθ 테이블(102)의 위치를 측정하는 것이다. 도시는 생략하지만, 예를 들면 레이저 헤드로부터의 레이저 광을 XYθ 테이블(102)에 고정된 스테이지 미러에 입반사시켜, XYθ 테이블(102)의 위치를 측정한다.
구성부(A)에서는, 검사 대상이 되는 마스크(101)의 광학 화상 데이터(204)가 취득된다. 광학 화상 데이터(204)는, 마스크(101)의 설계 패턴 데이터에 포함되는 도형 데이터에 기초하는 도형이 묘화된 마스크의 화상 데이터이다. 이는, 예를 들면 8 비트의 부호 없음 데이터로서 각 화소의 밝기의 계조를 표현하는 것이다.
구성부(B)에서는, 검사 시스템(100)의 전체의 제어를 담당하는 제어 계산기(110)가, 데이터 전송로가 되는 버스(120)를 개재하여, 위치 회로(107), 전개 회로(111), 참조 화상 작성부를 구성하는 참조 회로(112), 비교부를 구성하는 비교 회로(108), 위치 보정용 데이터 작성부를 구성하는 위치 보정용 데이터 작성 회로(125), 맵 작성부를 구성하는 맵 작성 회로(126), 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득부를 구성하는 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127), 오토 로더 제어 회로(113), 테이블 제어 회로(114), 기억부의 일례가 되는 자기 디스크 장치(109), 자기 테이프 장치(115), 플렉서블 디스크 장치(116), CRT(117), 패턴 모니터(118) 및 프린터(119)에 접속되어 있다. XYθ 테이블(102)은, 테이블 제어 회로(114)에 의해 제어된 X 축 모터, Y 축 모터 및 θ 축 모터에 의해 구동된다. 이들 구동 기구에는, 예를 들면 에어 슬라이더와, 리니어 모터 또는 스텝 모터를 조합하여 이용할 수 있다.
제어 계산기(110)는 테이블 제어 회로(114)를 제어하여, XYθ 테이블(102)을 구동한다. XYθ 테이블(102)의 위치 좌표(x, y)는, 상기 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정되어 위치 회로(107)로 보내진다.
또한, 제어 계산기(110)는 오토 로더 제어 회로(113)를 제어하여, 오토 로더(130)를 구동한다. 오토 로더(130)는 마스크(101)를 자동적으로 반송하고, 검사 종료 후에는 자동적으로 마스크(101)를 반출할 수 있다.
이상으로 설명한 검사 시스템을 이용하여, 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법은, 상술한 마스크에 형성된 피검사 패턴의 위치 측정을 행한다. 이하에서, 도 1에 나타낸, 본 실시 형태에 따른 위치 측정 방법의 각 공정(S1 ~ S7)에 대하여 상술한다.
S1은, 후술하는 S2와 함께, 본래의 위치 측정의 대상인 피검사 패턴에 대하여, 그 정확한 좌표 위치를 구하기 위한 보정용 데이터를 작성하는 것을 목적으로서 행해진다. S1에서는, 위치 측정 장치를 이용하여, 마스크(101)의 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다.
위치 측정 장치는, 마스크(101)의 피검사 패턴을 검사하는 검사 시스템의 외부 장치이다. 예를 들면, LEICA사 제품 LMS - IPRO가 위치 측정 장치로서 이용된다.
S1에 있어서는, 마스크(101)에 배치된 모든 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정할 필요는 없다. (도 10을 이용하여 후술하는 바와 같이) 위치 측정용 패턴의 광학 화상은, 패턴이 형성된 영역을 가상적으로 분할하는 스트라이프마다 취득되지만, 각 스트라이프의 시점과 종점의 각 위치에 있는 위치 측정용 패턴에 대하여 스트라이프마다 측정하면 된다. 혹은, 각 스트라이프의 시점 및 종점의 어느 일방에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 스트라이프마다 측정해도 된다.
도 2에 있어서, 마스크(101)에는 X 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형 형상의 스트라이프(도 2에서는 도시되지 않음)가 Y 축 방향을 따라 나란히 배치되어 있다. 부호 S로 나타내는 영역은 각 스트라이프의 시점에 해당되고, 부호 E로 나타내는 영역은 각 스트라이프의 종점에 해당된다. 도 1의 S1에서는, 부호 S로 나타내는 영역 및 부호 E로 나타내는 영역의 적어도 일방에 배치된 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다.
S2는, 상술한 S1과 함께, 본래의 위치 측정의 대상인 피검사 패턴에 대하여, 그 정확한 좌표 위치를 구하기 위한 보정용 데이터를 작성하는 것을 목적으로서 행해진다.
S2는, 상술한 도 8의 검사 시스템(100)을 이용하여 다음과 같이 행해진다.
먼저, 마스크(101)를 XYθ 테이블(102) 상에 재치한다. 이어서, 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득하면서, 레이저 측장 시스템(122)에 의해, 이 광학 화상에 대응하는 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표(x, y)를 측정한다. 이에 의해, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표(x, y)가 구해진다.
위치 측정용 패턴에는, 상술한 바와 같이, 투과광에 의한 조명에 의해 피검사 패턴과 함께 위치 측정용 패턴이 웨이퍼 등에 실질적으로 전사되는 것을 막기 위한 고안이 실시되어 있다. 이 때문에, 투과광에 의한 조명에서는 위치 측정에 필요한 위치 측정용 패턴의 선명한 광학 화상이 얻어지지 않는다. 따라서 도 8에 있어서, XYθ 테이블(102)의 하방에 배치된 광원(103b)으로부터의 광을 반사 조명계(170b)를 개재하여 마스크(101)에 조사하고, 그 반사광을 확대 광학계(104)를 개재하여 포토 다이오드 어레이(105)에 입사시킨다.
포토 다이오드 어레이(105)에 입사된 광은, 포토 다이오드 어레이(105)에 의해 광전 변환되고, 또한, 센서 회로(106)에 의해 A / D(아날로그 · 디지털) 변환된다. 이에 의해, 위치 측정용 패턴의 광학 화상 데이터(204)가 얻어진다.
도 10은, 마스크(101)에 형성된 위치 측정용 패턴의 광학 화상의 취득 순서를 설명하는 도이다. 또한, 도 10에 있어서, 마스크(101)는, 도 8의 XYθ 테이블(102) 상에 재치되어 있는 것으로 한다. 그리고 위치 측정용 패턴이 배치된 영역의 일부는, 피검사 패턴이 배치된 영역과 겹쳐 있으므로, 피검사 패턴의 광학 화상도 위치 측정용 패턴의 광학 화상과 동일하게 하여 취득된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 위치 측정용 패턴은, 피검사 패턴이 형성되어 있는 패턴 형성 영역과, 그 패턴 형성 영역의 주변에 형성되어 있다. 그리고 피검사 패턴과 위치 측정용 패턴이 형성된 영역은, 직사각형 형상의 복수의 스트라이프(201, 202, 203, 204, …)에 의해 가상적으로 분할되어 있다. 각 스트라이프는, 예를 들면 폭이 수백 μm이고, 길이가 마스크(101)의 X 방향 또는 Y 방향의 전장(全長)에 대응하는 100 mm 정도의 영역으로 할 수 있다.
위치 측정용 패턴의 광학 화상은, 예를 들면 광원(103)으로서 파장 199 nm의 펄스 레이저를 이용하여 마스크(101)에 광을 조사하고, XYθ 테이블(102)을, 예를 들면 10 mm/초의 이동 속도로 연속하여 이동시키면서, 마스크(101)에서 반사한 광을 포토 다이오드 어레이(105)에 입사시켜, 스트라이프마다 취득된다. 즉, 도 10에서 위치 측정용 패턴의 광학 화상이 취득될 시에는, 각 스트라이프(201, 202, 203, 204, …)가 연속적으로 주사되도록 XYθ 테이블(102)의 동작이 제어되고, 예를 들면 XYθ 테이블(102)이 도 10의 -X 방향으로 이동하면서, 위치 측정용 패턴의 광학 화상이 취득된다. 그리고 도 8의 포토 다이오드 어레이(105)에, 도 10에 나타낸 바와 같은 주사폭(W)의 광학 화상이 연속적으로 입력된다. 또한, 도 10의 화살표는 광학 화상이 취득되는 방향과 순서를 나타내고 있고, 사선 부분은 광학 화상의 취득이 완료된 영역을 나타내고 있다.
도 8 및 도 9에 있어서, 위치 측정용 패턴의 광학 화상 데이터(204)는, 센서 회로(106)로부터 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에 보내진다. 또한, 레이저 측장 시스템(122)에서 측정된 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값은, 위치 회로(107)에 보내진 후, 제어 계산기(110)에 의해 읽어내져, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에 보내진다.
위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에서는, 센서 회로(106)로부터의 광학 화상 데이터(204)와, 위치 회로(107)로부터의 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값을 기초로, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표가 취득된다.
예를 들면, 위치 측정용 패턴이 십자 형상의 패턴인 경우, 광학 화상 데이터(204)로부터, X 방향으로 연장된 라인의 엣지와, Y 방향으로 연장된 라인의 엣지를 검출한다. 검출된 각 엣지의 위치 좌표는, 레이저 측장 시스템(122)에 의해 측정된 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표로부터 알 수 있다.
이어서, S3에서는, (S2에서 얻어진) 복수의 위치 측정용 패턴의 복수의 위치 좌표의 측정값을 이용하고, 예를 들면 이들 복수의 위치 좌표를 보완하여, 복수의 위치 좌표의 측정값의 대응을 행하여, 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 작성한다.
즉, 제1 위치 보정용 데이터(209a)는 복수의 위치 측정용 패턴에 대하여, 예를 들면 그 X 좌표 위치와 Y 좌표 위치를 XY 좌표 평면에 플롯한 것으로 할 수 있다. 구체적으로는, 그 XY 좌표 평면 상의 복수의 위치 좌표의 플롯을 보완하여, 보완된 플롯을 연결하는 그래프로서, 예를 들면 직선 형상의 그래프를 얻는다. 이 경우, 얻어진 XY 좌표 평면 상의 직선 형상 그래프는, 위치 측정 패턴의 X 좌표 위치와 Y 좌표 위치 간의 관계를 근사하는 것이다. 그리고 그 그래프로부터 위치 측정 패턴의 X 좌표 위치와 Y 좌표 위치 간의 직선적인 관계를, 예를 들면 Y = mX + n (m은 그래프의 기울기를 나타내고, n은 그래프의 Y 절편을 나타낸다.) 등의 일차식으로 추출함으로써, 복수의 위치 측정용 패턴의 복수의 위치 좌표의 측정값의 대응을 행하여 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 얻는다. 이 때, 위치 측정 패턴의 위치 좌표의 보완 및 위치 측정 패턴의 X 좌표 위치와 Y 좌표 위치 간의 대응은, 최소 제곱법을 이용하여 행할 수 있다.
얻어진 제1 위치 보정용 데이터(209a)는 후술하는 바와 같이, S1에서 위치 측정 장치에 의해 측정된 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값을 이용하여 보정되고, 제2 위치 보정용 데이터(209b)가 된다. 그리고 검사 시스템(100)에 의해 검사 중에 취득된 피검사 패턴의 위치 좌표의 보정에 이용된다.
또한, 제1 위치 보정용 데이터(209a)는, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값과, 위치 측정용 패턴의 설계 좌표와의 이탈량을 산출하여, 도 10의 스트라이프마다 X 방향의 위치에 대하여, 그 이탈량을 XY 좌표 평면에 플롯한 맵으로 해도 된다. 이 때 이탈량은, 위치 이탈의 크기와 방향을 나타내는 벡터량으로 한다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 위치 보정용 데이터(209a)는 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)로 작성된다.
또한, 마스크(101)에 형성되는 위치 측정용 패턴의 수는, 통상은 수십 개(예를 들면 30 개) 정도이므로, 제1 위치 보정용 데이터(209a)는, 예를 들면 수십 개 정도의 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값 또는, 상기의 이탈량을 보간하여 작성된다. 보간의 방법으로서는, 예를 들면 선형 보간, 다항식을 이용한 보간 및 스플라인 보간 등의 공지의 방법을 들 수 있다. 보간에 의해, 피검사 패턴의 근방에 배치된 위치 측정용 패턴의 위치 좌표 또는 위치 이탈량을 알 수 있으므로, 피검사 패턴의 위치 좌표의 보정 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그런데, 일반적으로, 레이저 측장 시스템에서는, 레이저광의 광로에 있어서의 공기의 흔들림에 의해 온도차 또는 밀도차를 발생시키면, 굴절률이 변화되어 측정 오차를 발생시키는 경우가 있다. 이 때문에, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정을 복수회 행하여, 공기 흔들림의 영향을 평균화시키는 것이 바람직하다. 도 8의 검사 시스템(100)에서는, 레이저 측장 시스템(122)에 의해, XYθ 테이블(102)의 위치 좌표를 측정하면서, 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득하는 공정을 복수회 반복하여 행하고, 그 광학 화상에 대응하는 XYθ 테이블(102)의 X 좌표의 평균값과 Y 좌표의 평균값을 구한다. 얻어진 평균 좌표를 위치 측정용 패턴의 위치 좌표로서, 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 작성하는 것이 바람직하다. 또한, 레이저 측장 시스템(122)으로 측정된 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값은, 위치 회로(107)에 보내진 후, 제어 계산기(110)에 의해 읽어내져, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에 보내지므로, 평균 좌표는, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125) 및 제어 계산기(110)의 어느 것으로 산출되어도 된다.
S4에서는, (S3에서 얻어진) 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여, 제2 위치 보정용 데이터를 작성한다.
상기한 바와 같이, 제1 위치 보정용 데이터(209a)는 위치 측정용 패턴의 광학 화상 데이터(204)를 이용하여 얻어진다. 여기서, 광학 화상 데이터(204)는 검사 시스템(100)을 이용하여 취득되므로, 보다 정확한 위치 보정용 데이터로 하려면, 검사 시스템(100)에 기인하는 변동을 고려하여 이를 보정할 필요가 있다. 따라서 제1 위치 보정용 데이터(209a)로부터 제2 위치 보정용 데이터가 작성된다.
즉, 도 1의 S1에서 위치 측정 장치에 의해 얻어진 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값을 이용하여, 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정하고, 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 작성한다(S4).
제2 위치 보정용 데이터(209b)는 제1 위치 보정용 데이터(209a)와 동일하게, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)로 작성된다.
(S1에서 얻어진) 위치 측정 장치에 의한 위치 데이터(도 9의 부호(200)), 즉, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값은, 예를 들면 도 8의 자기 디스크 장치(109)에 기억된다. 제어 계산기(110)는, 자기 디스크 장치(109)로부터 그 측정값을 읽어내, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에 보낸다. 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)는, 보내진 위치 측정용 패턴의 측정값을 이용하여 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정한다. 제1 위치 보정용 데이터(209a)의 보정은, 다음과 같이 하여 행해진다.
위치 측정 장치로 측정한 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값은, 예를 들면 도 10의 스트라이프마다 시점 및 종점의 각 위치에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값이 된다. 한편, 제1 위치 보정 데이터는 검사 시스템(100)을 이용하여, 상술한 바와 같이, 예를 들면 복수의 위치 측정용 패턴에 대하여, 그 X 좌표 위치와 Y 좌표 위치를 플롯한 것이다. 따라서 제1 위치 보정용 데이터(209a)에 있어서, 시점 및 종점 이외의 위치에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표에 대해서는, 그 보정에 이용되기 위한, 위치 측정 장치에 의한 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값이 존재하지 않는다. 따라서 제1 위치 보정용 데이터(209a)의 시점 및 종점에 있어서의 위치 좌표와, 위치 측정 장치로 측정한 동일한 시점 및 종점에 있어서의 위치 좌표와의 차를 구하고, (제1 위치 보정용 데이터(209a)에 있어서의 플롯의 경향은 보지(保持)하면서) 얻어진 차로부터 추측하여, 복수 측정값의 플롯인 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정한다.
S5에서는, 검사 시스템(100)을 이용하여 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표를 측정하면서, 피검사 패턴의 광학 화상과 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득한다. 이 공정은 피검사 패턴의 결함 검사 공정 중에서 행해진다.
피검사 패턴의 광학 화상의 취득 순서는, 도 10을 이용하여 설명한 것과 동일하고, 피검사 패턴과 함께 위치 측정용 패턴의 광학 화상도 취득된다. 여기서, 피검사 패턴의 광학 화상은, 투과광 및 반사광의 어느 것에 의해서도 취득 가능하며, 피검사 패턴의 검사에서는 반사광에 의한 광학 화상이 자주 이용되지만, 위치 측정용 패턴의 광학 화상도 아울러 취득하는 점에서는, 반사광에 의해 광학 화상을 취득하는 것이 좋다.
상술한 바와 같이, 포토 다이오드 어레이(105)에 입사된 광은, 포토 다이오드 어레이(105)에 의해 광전 변환되고, 또한, 센서 회로(106)에 의해 A / D(아날로그 · 디지털) 변환된다. 센서 회로(106)로부터의 광학 화상 데이터(204)는 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에 보내진다. 여기서, 광학 화상 데이터(204)에는 위치 측정용 패턴의 데이터와 피검사 패턴의 데이터가 포함된다.
또한, 상기의 광학 화상 데이터(204)의 취득과 함께, 레이저 측장 시스템(122)에서 광학 화상 데이터(204)에 대응하는 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표가 측정된다. 측정값은 위치 회로(107)에 보내진 후, 제어 계산기(110)에 의해 읽어내져 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에 보내진다.
S6에서는, (S5에서 구한) XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값과, 광학 화상으로부터, 피검사 패턴의 위치 좌표와 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 취득한다. 이 공정은 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에서 행해진다.
위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에서는, 검사 중에 취득된 광학 화상 데이터(204)와 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값으로부터, 피검사 패턴의 위치 좌표와 위치 측정용 패턴의 위치 좌표가 구해진다. 구체적으로는, 먼저 스트라이프 단위로 취득된 광학 화상 데이터는, 블록(또는 프레임)이라 불리는 소영역으로 분할된다. 그리고 광학 화상의 소정 영역과, 그 소정 영역에 대응하는 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상을 비교하여, 패턴 매칭에 의해 이들의 화상의 차분값의 절대값, 또는 차분의 제곱합이 최소가 되는 위치에 XYθ 테이블(102)을 평행 이동시킨다. 이 때의 평행 이동량과, 그 블록에 기록된 레이저 측장 시스템(122)의 데이터로부터 피검사 패턴의 위치 좌표가 결정된다.
S7에서는, (S6에서 취득한) 피검사 패턴의 위치 좌표를 제2 위치 보정용 데이터를 이용하여 보정한다. 상술한 S6에서 얻어진 피검사 패턴의 위치 좌표의 측정값은, 검사 시스템 내의 환경 변동에 따른 오차를 포함하는 것이므로 제2 위치 보정용 데이터를 이용한 측정값의 보정이 필요하다.
예를 들면, 마스크(101) 상에 있어서의 피검사 패턴과 위치 측정용 패턴과의 설계 위치 관계는 이미 알고 있으므로, (S6에서 구한) 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값과, 제2 위치 보정용 데이터에 의한 위치 측정용 패턴의 위치 좌표와의 이탈량으로부터, 상기의 위치 관계를 기초로 피검사 패턴의 이탈량을 구한다. 이 이탈량은, 피검사 패턴의 위치 좌표와 설계 좌표와의 이탈량의 참값, 즉, 검사 시스템 내부의 온도 변화에 따라 발생하는 측정 오차가 최소한이 되는 이탈량이다. 이탈량의 참값이 구해지면, 피검사 패턴의 위치 좌표의 측정값이 보정되므로, 이에 의해 피검사 패턴의 정확한 위치 좌표가 얻어진다. 또한, 이 때, 개개의 피검사 패턴의 보정은, 각각의 근방에 있는 위치 측정용 패턴의 위치로서, 제2 위치 보정용 데이터(209b)로부터 구해지는 위치를 참조하여 보정된다.
또한, 제1 위치 보정용 데이터(209a)로서, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값과, 위치 측정용 패턴의 설계 위치 좌표와의 이탈량을 산출하고, 도 10의 스트라이프마다 X 방향의 위치에 대하여 플롯한 맵을 사용하는 경우, 피검사 패턴의 정확한 위치 좌표는, 도 11에 나타내는 바와 같이 하여 구해진다.
도 11에 있어서, S1 - 1 ~ S1 - 6의 각 공정은, 각각 도 1의 S1 ~ S6의 각 공정과 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 먼저 위치 측정 장치에 의해 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다(S1 - 1). 또한, 검사 시스템에 의해 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다(S1 - 2).
이어서, (S1 - 2에서 얻은) 복수의 위치 측정용 패턴의 각 위치 좌표의 측정값에 대하여, 설계 좌표로부터의 이탈량(위치 이탈량)을 구하고, 도 10의 스트라이프마다 X 방향의 위치에 대하여 플롯한다. 또한, 이탈량의 값을 보간하여, 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 작성한다(S1 - 3).
이어서, (S1 - 1에서 얻은) 위치 측정 장치에 의해 측정된 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 이용하여, 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정하고, 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 작성한다(S1 - 4).
피검사 패턴과 위치 측정용 패턴의 각 광학 화상을 취득하고(S1 - 5), 피검사 패턴과 위치 측정용 패턴의 각 위치 좌표를 구한다(S1 - 6).
이어서, (S1 - 6에서 얻은) 피검사 패턴의 위치 좌표의 측정값과 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값에 대하여, 각각 대응하는 설계 위치 좌표로부터의 이탈량을 구하고(S1 - 7), 도 10의 스트라이프마다 X 방향의 위치에 대하여 플롯한다. 이 공정은, 도 9의 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에서 행해진다.
이어서, (S1 - 7에서 얻은) 이탈량을 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 이용하여 보정한다(S1 - 8). 이 공정은, 도 9의 맵 작성 회로(126)에서 행해진다. 예를 들면, 각 위치 측정용 패턴에 대하여, 위치 좌표의 측정값으로부터 구한 이탈량과 제2 위치 보정용 데이터(209b)와의 차분을 구하여, 피검사 패턴의 위치 좌표의 측정값으로부터 구한 이탈량에 가감한다. 이에 의해, 피검사 패턴의 정확한 위치 이탈량을 알 수 있다. 여기서, 피검사 패턴의 위치 이탈량에 적용되는 차분은, 그 피검사 패턴의 가능한 한 근처에 배치된 위치 측정용 패턴으로부터 구해지는 차분으로 하는 것이 바람직하다. 이미 설명한 바와 같이, 마스크(101)에 형성되는 위치 측정용 패턴의 수에는 한계가 있으므로, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값으로부터 구해지는 이탈량의 값을 보간함으로써, 피검사 패턴의 근방에 있어서의 위치 측정용 패턴의 차분을 추측하여 피검사 패턴에 적용할 수 있다.
S1 - 8에 있어서, 피검사 패턴의 설계 위치 좌표로부터의 정확한 이탈량이 파악된다. 이 이탈량은, 피검사 패턴의 위치 좌표와 설계 좌표와의 이탈량의 참값, 즉, 검사 시스템(100)의 내부에 있어서의 온도 변화에 따라 발생하는 측정 오차가 최소한이 되는 이탈량이다.
S1 - 9에서는, (S1 - 8에서 얻은) 이탈량의 참값을 이용하여 피검사 패턴의 위치 좌표를 보정한다. 이에 의해, 피검사 패턴의 정확한 위치를 구할 수 있다.
피검사 패턴의 정확한 위치가 구해지면, 예를 들면 결함으로서 검출해야 할 결함을 놓칠 우려를 저감할 수 있다. 혹은, 결함으로서 검출해서는 안될 결함이 검출되는 것을 막을 수도 있다.
본 실시 형태에 있어서, 피검사 패턴의 정확한 위치 좌표를 얻으려면, 정확한 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 작성하는 것이 필요하다. 그리고 이를 위해서는, 위치 측정용 패턴의 수를 증가시켜, 제2 위치 보정용 데이터(209b), 나아가서는 제1 위치 측정용 데이터(209a)를 구성하는 측정점을 가능한 한 많게 하는 것이 중요하다. 본 실시 형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 위치 측정용 패턴(147)이 패턴 형성 영역(145)에도 형성된다. 즉, 패턴 형성 영역(145)을 제외하고 형성되는 경우와 비교하여, 위치 측정용 패턴(147)의 총수를 증가시킬 수 있다. 이 때, 위치 측정용 패턴(147)의 치수를 소정값보다 작게 하여, 위치 측정용 패턴(147)을 투과하는 광의 강도를 억제함으로써, 위치 측정용 패턴(147)이 웨이퍼 등에 실질적으로 전사되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 패턴의 형상과, 그 패턴을 조명하는 광의 형상으로부터, 웨이퍼에 전사되는 전사 패턴의 콘트라스트를 예측하여, 명부에 대응하는 패턴 위치에 암부를 마련하고, 암부에 대응하는 패턴 위치에 개구부를 마련하여, 전사 패턴의 콘트라스트가 저하되게 해도 동일하게 회피할 수 있다.
그런데, 피검사 패턴 또는 위치 측정용 패턴의 설계 위치 좌표는, 이들의 패턴의 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상으로부터 알 수 있다. 참조 화상은, 검사 대상이 되는 패턴의 설계 데이터로부터, 도 8의 검사 시스템(100) 내에서 다음과 같이 하여 작성된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 설계자(유저)가 작성한 CAD 데이터(201)는, OASIS와 같은 계층화된 포맷의 설계 중간 데이터(202)로 변환된다. 설계 중간 데이터(202)로는, 레이어(층)마다 제작되는 각 마스크(101)에 형성되는 패턴 데이터(설계 패턴 데이터)가 저장된다.
패턴 데이터는, 도 8의 검사 시스템(100)의 자기 디스크 장치(109)에 기억되어 있다. 패턴 데이터에 포함되는 도형은, 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것이다. 자기 디스크 장치(109)에는, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y) 외에, 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로서, 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장된다.
설계 중간 데이터(202)는, 전자빔 묘화 장치로 판독 가능한 포맷의 포맷 데이터(203)로 변환된다. 이에 의해, 검사 시스템(100)은, 전자빔 묘화 장치의 묘화 데이터를 그대로 읽어낼 수 있다.
전개 회로(111)는, 자기 디스크 장치(109)로부터 제어 계산기(110)를 통해 패턴 데이터를 읽어낸다. 이어서, 전개 회로(111)는, 읽어낸 패턴 데이터를 2 개의 값 내지는 다수의 값의 이미지 데이터(설계 화상 데이터)로 변환한다. 구체적으로는, 전개 회로(111)는 묘화 데이터를 도형마다의 데이터까지 전개하여, 그 도형 데이터의 도형 형상을 나타내는 도형 코드 또는 도형 치수를 해석한다. 그리고 소정의 양자화 치수의 그리드를 단위로 하는 칸 내에 배치되는 패턴으로서, 패턴 데이터를 2 개의 값 내지는 다수의 값의 이미지 데이터에 전개한다. 또한, 센서 화소에 상당하는 영역(칸)마다 설계 패턴에 있어서의 도형이 차지하는 점유율이 연산되고, 각 화소 내의 도형 점유율이 화소값이 된다.
전개 회로(111)에서 변환된 이미지 데이터는 참조 회로(112)에 보내진다.
참조 회로(112)는, 도형의 이미지 데이터인 패턴 데이터에 적절한 필터 처리를 실시하여 참조 화상 데이터(206)를 생성한다. 또한, 필터 처리를 실시하는 이유는, 다음과 같다.
마스크(101)에 형성된 패턴은, 그 제조 공정에서 코너의 라운딩 또는 선폭의 완성 치수가 가감되어 있고, 설계 패턴과 엄밀하게는 일치하지 않는다. 또한, 도 8의 센서 회로(106)로부터 얻어진 광학 화상은, 확대 광학계(104)의 해상 특성 또는 포토 다이오드 어레이(105)의 애퍼처 효과에 의해 흐려진 상태, 환언하면 공간적인 로우 패스 필터가 작용된 상태에 있다. 따라서 검사에 앞서 검사 대상이 되는 마스크를 관찰하고, 그 제조 프로세스 또는 검사 장치의 광학계에 의한 변화를 모의한 필터 계수를 학습하여, 패턴 데이터에 2 차원의 디지털 필터를 설치한다. 이와 같이 하여, 참조 화상에 대하여 광학 화상과 유사한 처리를 실시한다.
필터 계수의 학습은, 제조 공정에서 정해진 기준이 되는 마스크의 패턴을 이용하여 행해도 되고, 또한, 검사 대상이 되는 마스크(본 실시 형태에서는 마스크(101))의 패턴의 일부를 이용하여 행해도 된다. 후자이면, 학습에 이용된 영역의 패턴 선폭 또는 코너의 라운딩의 완성 상태에 근거한 필터 계수가 취득되고, 마스크 전체의 결함 판정 기준에 반영되게 된다.
또한, 검사 대상이 되는 마스크(101)를 사용하여 필터 계수의 학습을 행할 경우, 제조 로트의 불균일 또는, 검사 장치의 컨디션 변동과 같은 영향을 배제한 필터 계수의 학습이 가능하다는 이점이 있다. 그러나, 마스크(101)의 면 내에서 치수 변동이 있으면, 학습에 이용한 개소에 대해서는 최적인 필터 계수가 되지만, 다른 영역에 대해서는 반드시 최적인 계수가 되지는 않으므로, 유사 결함을 발생시킬 원인이 될 수 있다. 따라서 면 내에서의 치수 변동의 영향을 받기 어려운 마스크(101)의 중앙 부근에서 학습하는 것이 바람직하다. 혹은 마스크(101)의 면 내의 복수의 개소에서 학습을 행하여, 얻어진 복수의 필터 계수의 평균값을 이용해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 패턴의 동일한 위치를 동일한 방법으로 측정해도, 검사 시스템 내의 환경 변화에 따라 측정값에 차이가 발생하지만, 본 실시 형태의 위치 측정 방법에 의하면, 이러한 측정값의 변동을 보정하여 패턴의 정확한 위치를 파악할 수 있다.
또한, 특히 본 실시 형태에서는, 위치 측정용 패턴을 마스크 상에서 피검사 패턴이 형성되는 영역에도 마련하므로, 위치 측정용 패턴의 총수를 많게 하여, 정확한 위치 보정용 데이터를 작성할 수 있다. 이 때, 위치 측정용 패턴이 웨이퍼 등에 실질적으로 전사되는 것은, 위치 측정용 패턴의 치수를 소정값보다 작게 하여, 위치 측정용 패턴을 투과하는 광의 강도를 억제함으로써 회피 가능하다. 또한, 패턴의 형상과, 그 패턴을 조명하는 광의 형상으로부터, 웨이퍼에 전사되는 전사 패턴의 콘트라스트를 예측하여, 명부에 대응하는 패턴 위치에 암부를 마련하고, 암부에 대응하는 패턴 위치에 개구부를 마련하여, 전사 패턴의 콘트라스트가 저하되도록 해도 동일하게 회피할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 위치 측정 방법에 의해 피검사 패턴의 위치를 정확하게 파악함으로써, 정확한 검사를 행할 수 있게 된다. 즉, 피검사 패턴의 위치 좌표의 측정값이 변동되는 것을 고려하지 않고 검사를 행하면, 본래는 허용해서는 안될 위치 이탈량을 허용하거나, 허용 가능한 위치 이탈량을 결함으로서 검출하는 경우가 발생할 수 있다. 그러나, 피검사 패턴의 위치 좌표를 보정한 후에 검사함으로써, 검출할 수 없었던 결함을 검출할 수 있게 되거나, 반대로 결함으로서 검출해서는 안될 결함이 검출되는 것을 막을 수 있게 된다.
실시 형태 2.
<위치 이탈 맵의 작성 방법>
마스크 패턴의 미세화가 진행되는 상황하에 있어서는, 검사 공정에서 미세한 결함을 검출하는 것이 필요하고, 또한, 패턴의 위치 좌표와 설계 위치 좌표와의 이탈량의 분포를 맵화하여, 마스크의 제조 공정에 피드백하는 것도 필요하다. 따라서 본 실시 형태에서는, 마스크에 있어서의 검사 패턴의 위치에 관한 정확한 위치 이탈 맵을 작성하는 방법에 대하여 설명한다.
위치 이탈 맵은, 피검사 패턴의 위치 좌표와 설계 위치 좌표 간의 위치 이탈의 양의 분포를 맵화하여 기술한 것이다. 정확한 위치 이탈 맵을 작성하려면, 정확한 위치 이탈량을 구할 필요가 있다.
위치 이탈 맵이 작성되는 마스크는 검사 대상이기도 하다. 본 실시 형태에서는, 실시 형태 1에서 설명한 마스크(101)를 이용하여 위치 이탈 맵의 작성 방법을 설명한다.
도 12는, 본 실시 형태에 있어서의 위치 이탈 맵의 작성 방법을 나타내는 순서도이다. 피검사 패턴에 대하여, 그 위치 좌표의 설계 위치 좌표로부터의 위치 이탈량을 정확하게 구하기 위하여, 실시 형태 1에서 설명한 제1 위치 보정용 데이터와 제2 위치 보정용 데이터를 이용한다. 그러므로, 도 12에 있어서의 S11 ~ S17은, 각각 도 11에 있어서의 S1 - 1 ~ S 1 - 7과 동일하다.
S18에서는, (S17에서 얻어진) 피검사 패턴의 위치 좌표와 설계 위치 좌표와의 위치 이탈량, 및 위치 측정용 패턴과 설계 위치 좌표와의 위치 이탈량으로부터 위치 이탈 맵을 작성한다. 피검사 패턴과 위치 측정용 패턴의 각 위치 좌표의 측정값은, 검사 공정 중에서 취득되는 광학 화상을 기초로 구해지므로, 이들의 측정값에는, 검사 시스템 내의 환경 변화에 따른 오차가 포함된다. 따라서 이들의 측정값으로부터 구해진 위치 이탈량, 그리고 이 위치 이탈량을 맵화한 위치 이탈 맵에도 오차가 포함된다. 따라서 제2 위치 보정용 데이터를 이용하여 위치 이탈 맵을 보정한다(S19).
이어서, 도 12에 나타내는 각 공정(S11 ~ S19)에 대하여 상술한다.
S11에서는, 위치 측정 장치를 이용하여, 마스크(101)의 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정한다. 위치 측정 장치는, 마스크(101)의 피검사 패턴을 검사하는 검사 시스템의 외부 장치이며, 예를 들면 LEICA사 제품 LMS - IPRO를 들 수 있다.
S11에 있어서는, 마스크(101)에 배치된 모든 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 측정할 필요는 없다. 위치 측정용 패턴의 광학 화상은, 패턴이 형성된 영역을 가상적으로 분할하는 스트라이프마다 취득되지만, 각 스트라이프의 시점과 종점의 각 위치에 있는 위치 측정용 패턴에 대하여 스트라이프마다 측정하면 된다. 혹은, 각 스트라이프의 시점 및 종점의 어느 일방에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 스트라이프마다 측정해도 된다.
S12에서는, 마스크(101)의 모든 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를, 도 8에 나타내는 검사 장치 시스템(100)를 이용하여 측정한다. 구체적으로는, 먼저 마스크(101)를 XYθ 테이블(102) 상에 재치한다. 이어서, 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득하면서, 레이저 측장 시스템(122)에 의해, 이 광학 화상에 대응하는 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표(x, y)를 측정한다. 이에 의해, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표(x, y)가 구해진다. S12는 피검사 패턴의 검사 공정의 전에 행해진다.
S13에서는, (S12에서 얻어진) 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값에 기초하여, 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 작성한다. 제1 위치 보정용 데이터(209a)는, 도 8의 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에서 작성된다.
위치 보정용 데이터 작성 회로(125)는, 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값으로부터 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 작성한다. 위치 보정용 데이터(209a)는, (S12에서 얻어진) 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값과, 위치 측정용 패턴의 설계 좌표와의 이탈량을 산출하고, 도 10의 스트라이프마다 X 축 방향 또는 Y 축 방향의 위치에 대하여 플롯한 맵으로 할 수 있다. 또한, 이탈량은, 위치 이탈의 크기와 방향을 나타내는 벡터량으로 한다.
S14에서는, (S13에서 얻어진) 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정하여, 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 작성한다. 제2 위치 보정용 데이터(209b)는, 제1 위치 보정용 데이터(209a)와 동일하게, 도 8의 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에서 작성된다.
S11에서 얻어진 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값은, 예를 들면 도 8의 자기 디스크 장치(109)에 기억된다. 제어 계산기(110)는, 자기 디스크 장치(109)로부터 이 측정값을 읽어내, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)에 보낸다. 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)는, 보내진 위치 측정용 패턴의 측정값을 이용하여 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정한다. 제1 위치 보정용 데이터(209a)의 보정은, 다음과 같이 하여 행해진다.
위치 측정 장치로 측정한 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값은, 예를 들면 도 10의 스트라이프마다 시점 및 종점의 각 위치에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표의 측정값이 된다. 따라서 제1 위치 보정용 데이터(209a) 중에서, 스트라이프의 시점 및 종점에 있어서의 각 위치 좌표를 추출하고, 이들의 위치 좌표와, 위치 측정 장치로 측정한 동일한 시점 및 종점에 있어서의 각 위치 좌표와의 차분을 구한다. 그리고 제1 위치 보정용 데이터(209a)에 있어서의 시점 및 종점 이외의 위치에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표에 상기의 차분에 기초하여 결정된 값을 가감한다. 예를 들면 스트라이프마다, 시점에 있어서의 차분과 종점에 있어서의 차분의 평균값을 구하고, 얻어진 평균값을 대응하는 스트라이프 내의 위치 측정용 패턴의 위치 좌표에 가감할 수 있다. 혹은 스트라이프마다, 시점과 종점의 각 X 좌표를 횡축으로 하고, 시점에 있어서의 차분과 종점에 있어서의 차분을 종축으로 하여 플롯한다. 그리고 스트라이프마다 2 점을 선형 보간하여 얻어지는 직선으로부터, 위치 측정용 패턴의 각 위치 좌표에 대응하는 차분을 구하여, 제1 위치 보정용 데이터(209a)에 있어서의 시점 및 종점 이외의 위치에 있는 위치 측정용 패턴의 위치 좌표에 가감해도 된다.
S15에서는, 검사 시스템(100)을 이용하여, XYθ 테이블(102)의 위치 좌표를 측정하면서, 피검사 패턴의 광학 화상과 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 취득한다. 이 공정은 피검사 패턴의 결함 검사 공정 중에서 행해진다.
피검사 패턴의 광학 화상의 취득 순서는, 실시 형태 1에서 도 10을 이용하여 설명한 것과 동일하고, 피검사 패턴과 함께 위치 측정용 패턴의 광학 화상도 취득된다. 여기서 피검사 패턴의 광학 화상은, 투과광 및 반사광의 어느 것에 의해도 취득 가능하지만, 위치 측정용 패턴의 광학 화상도 아울러 취득하는 점에서는, 반사광에 의해 광학 화상을 취득하는 것이 좋다. 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 위치 측정용 패턴은, 투과광에 의한 웨이퍼에의 전사가 실질적으로 되지 않게 그 형상 또는 치수가 조정되고 있기 때문이다.
도 8에서 포토 다이오드 어레이(105)에 입사된 광은, 포토 다이오드 어레이(105)에 의해 광전 변환되고, 또한, 센서 회로(106)에 의해 A / D(아날로그 · 디지털) 변환된다. 센서 회로(106)로부터의 광학 화상 데이터(204)는, 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에 보내진다. 여기서 광학 화상 데이터(204)에는, 위치 측정용 패턴의 데이터와 피검사 패턴의 데이터가 포함된다.
또한, 상기의 광학 화상 데이터(204)의 취득과 함께, 레이저 측장 시스템(122)에서 광학 화상 데이터(204)에 대응하는 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표가 측정된다. 측정값은, 위치 회로(107)에 보내진 후, 제어 계산기(110)에 의해 읽어내져 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에 보내진다.
S16에서는, (S15에서 구한) XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값과, 광학 화상으로부터, 피검사 패턴의 위치 좌표와 위치 측정용 패턴의 위치 좌표를 취득한다. 이 공정은 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에서 행해진다.
위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에서는, 검사 중에 취득된 광학 화상 데이터(204)와 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표의 측정값으로부터, 피검사 패턴의 위치 좌표와 위치 측정용 패턴의 위치 좌표가 구해진다. 구체적으로는, 다음과 같다. 먼저, 스트라이프 단위로 취득된 광학 화상 데이터는, 블록(또는 프레임)이라 불리는 소영역으로 분할된다. 그리고 광학 화상의 소정 영역과, 이 소정 영역에 대응하는 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상을 비교하고, 패턴 매칭에 의해 이들의 화상의 차분값의 절대값, 또는 차분의 제곱합이 최소가 되는 위치에 XYθ 테이블(102)을 평행 이동시킨다. 이 때의 평행 이동량과, 그 블록에 기록된 레이저 측장 시스템(122)의 데이터로부터 피검사 패턴의 위치 좌표가 결정된다.
S17에서는, (S16에서 구한) 피검사 패턴의 위치 좌표와 위치 측정용 패턴의 위치 좌표에 대하여, 각각의 설계 위치 좌표로부터의 위치 이탈량을 구한다. 이 공정도 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에서 행해진다. 실시 형태 1에서 설명한 바와 같이, 피검사 패턴 또는 위치 측정용 패턴의 설계 위치 좌표는, 이들의 패턴의 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상으로부터 알 수 있다. 피검사 패턴 또는 위치 측정용 패턴의 위치 이탈량은, 이들의 광학 화상과, 대응하는 참조 화상 간의 (좌표 위치의) 차분의 절대값, 또는 차분의 제곱합이 최소가 되는 값으로 할 수 있다.
S18에서는, (S17에서 얻어진) 위치 이탈량의 분포를 나타내는 맵(위치 이탈 맵)을 작성한다. 이 공정은 맵 작성 회로(126)에서 행해진다.
구체적으로는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)로부터의 위치 이탈량 데이터와, 위치 회로(107)로부터의 제어 계산기(110)에 의해 읽어내진 XYθ 테이블(102)의 위치 좌표가, 각각 맵 작성 회로(126)에 보내진다. 그리고 맵 작성 회로(126)에 있어서, 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)로부터 보내진 위치 이탈량을 마스크(101) 상의 위치 좌표, 즉, X 축 방향 또는 Y 축 방향의 위치와 대응시켜 플롯함으로써, 위치 이탈 맵(210)(위치 이탈 맵의 측정값)이 작성된다.
예를 들면, 피검사 패턴의 전체를, 소정 영역과 그 근방에 있고 이 소정 영역과 동일한 크기의 복수의 영역으로 이루어지는 복수의 단위 영역으로 분할한다. 이어서, 단위 영역마다, 피검사 패턴의 광학 화상의 소정 영역과 이 소정 영역에 대응하는 참조 화상과의 차분의 절대값 또는 차분의 제곱합이 최소가 되는 값을 구한다. 또한, 소정 영역의 근방에 있고 이 소정 영역과 동일한 크기의 복수의 영역에 대해서도 영역마다 광학 화상과 이 광학 화상에 대응하는 참조 화상과의 차분의 절대값 또는 당해 차분의 제곱합이 최소가 되는 값을 구한다. 이어서, 이들 값의 평균값을 취득하고, 이 평균값을 단위 영역마다의 위치 이탈량으로서 맵을 작성한다. 또한, 도 9의 위치 좌표 · 위치 이탈량 취득 회로(127)에 있어서, 위치 이탈량 데이터(208)를 평균화한 것이, 여기서 설명한 평균값에 대응한다.
S19에서는, (S14에서 작성한) 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 이용하여, (S18에서 작성한) 위치 이탈 맵(210)을 보정한다.
위치 이탈 맵(210)의 보정은, 예를 들면 다음과 같이 하여 행해진다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 위치 보정용 데이터 작성 회로(125)로부터 제2 위치 보정용 데이터(209b)가 맵 작성 회로(126)에 보내진다. 그리고 각 위치 측정용 패턴에 대하여, 위치 이탈 맵(210)과 제2 위치 보정용 데이터(209b)와의 차분을 구하여, 위치 측정용 패턴의 위치 이탈량의 참값을 구한다. 그리고 이 참값을 위치 이탈 맵(210)을 구성하는 피검사 패턴의 위치 이탈량에 가감하고, 피검사 패턴의 위치 이탈량을 보정함으로써, 피검사 패턴의 위치 이탈량의 참값이 얻어진다. 따라서 피검사 패턴의 위치 이탈량의 참값을 맵화함으로써, 보정된 위치 이탈 맵(211), 즉, 정확한 위치 이탈량을 반영한 위치 이탈 맵을 얻을 수 있다. 이 위치 이탈 맵(211)은, 피검사 패턴의 위치 좌표와 설계 좌표와의 정확한 위치 이탈량을 맵화한 것이고, 마스크(101)의 제조 공정에 피드백되어 포토리소그래피의 조건 조정에 이용된다.
이어서, 도 13을 참조하면서, 도 12의 S18에서 작성한 위치 이탈 맵과, 제1 위치 보정용 데이터 및 제2 위치 보정용 데이터와, 제2 위치 보정용 데이터를 이용하여 보정된 위치 이탈 맵과의 관계에 대하여 설명한다.
도 13의 실선은, 피검사 패턴과 위치 측정용 패턴의 위치 이탈 맵의 측정값이다. 이는 도 12의 S18에서 작성한 위치 이탈 맵에 대응한다.
도 13의 일점 파선은 제1 위치 보정용 데이터이며, 파선은 제2 위치 보정용 데이터이다. 모두, XY 평면 상에서 Y 좌표를 특정했을 시의 X 좌표와 위치 이탈량과의 관계를 나타내는 것이며, 또한, 각 점은 위치 측정용 패턴의 위치 이탈량을 나타내고 있다.
이미 설명한 바와 같이, 실선의 위치 이탈 맵을 구성하는 위치 측정용 패턴의 위치 이탈량은, 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 이용하여 구해진다. 마찬가지로, 제1 위치 보정용 데이터를 구성하는 위치 측정용 패턴의 위치 이탈량도, 위치 측정용 패턴의 광학 화상을 이용하여 구해진다. 따라서 X 좌표가 동일하면, 동일한 위치 측정용 패턴이기 때문에, 원리상으로는 동일한 위치 좌표가 될 것이고, 위치 이탈량도 동일해질 것이다. 그러나, 검사 공정에서 얻어지는 측장 시스템에 의한 측정 결과는 변동되기 때문에, 검사 전에 얻어진 측정 결과와의 사이에 상이를 발생시켜, 도 13의 실선과 일점 파선과 같이 된다.
이러한 측정 결과의 변동은 피검사 패턴의 위치에 대해서도 마찬가지이다. 따라서 도 13의 실선은 외관상 위치 이탈 맵이고, 올바른 위치 이탈량을 반영한 것은 아니므로, 이 위치 이탈 맵을 제조 공정에 피드백해도 포토리소그래피의 조건 조정을 적확하게 행할 수는 없다.
따라서 실선의 위치 이탈 맵을 보정할 필요가 있지만, 제1 위치 보정용 데이터(209a)도, 검사 시스템(100)을 이용하여 측정된 위치 좌표로부터 작성된 것이므로, 측정 오차를 포함하고 있다. 따라서 제1 위치 보정용 데이터(209a)를 보정하여 얻어지는 제2 위치 보정용 데이터(209b)를 이용하여, 실선의 위치 이탈 맵을 보정한다. 도 13의 점선은, 이렇게 하여 얻어진 위치 이탈 맵의 보정값이다.
도 13의 점선으로 나타나는 위치 이탈 맵의 보정값은, 피검사 패턴의 위치 좌표와 설계 위치 좌표 간의 이탈량을 정확하게 반영하고 있으므로, 이것을 반도체 소자의 제조 공정에 피드백함으로써, 반도체 소자의 제조 수율을 향상시키는 것이 가능해진다.
실시 형태 3.
<검사 시스템>
도 8은 본 실시 형태에 있어서의 검사 시스템의 구성도이다. 또한, 도 9는, 도 8의 검사 시스템에 있어서의 데이터의 흐름을 나타내는 도이다.
본 실시 형태의 검사 시스템은, 피검사 패턴의 결함을 검출하는 검사 기능과, 피검사 패턴의 위치 측정 기능과, 피검사 패턴의 설계값으로부터의 위치 이탈량의 맵을 작성하는 위치 이탈 맵 작성 기능을 가진다. 이 중, 위치 측정 기능에 대해서는, 실시 형태 1에서 설명한 바와 같고, 또한, 위치 이탈 맵의 작성 기능에 대해서는, 실시 형태 2에서 설명한 바와 같다. 따라서 이하에서는, 주로 검사 기능에 대하여 설명한다. 또한, 실시 형태 1 및 2와 동일하게, 본 실시 형태에서도 마스크(101)를 검사 대상으로서 이용한다.
도 8의 구성부(A)에서 취득된 마스크(101)의 광학 화상 데이터(204)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 센서 회로(106)로부터 비교 회로(108)에 보내진다. 또한, 비교 회로(108)에는, 참조 회로(112)로부터 참조 화상 데이터(206)도 보내진다. 또한, 위치 회로(107)로부터 출력된 XYθ 테이블(102) 상에서의 마스크(101)의 위치를 나타내는 데이터도 비교 회로(108)에 보내진다.
비교 회로(108)에서는, 광학 화상 데이터(204)와, 이 광학 화상 데이터(204)에 대응하는 설계 데이터에 기초하는 참조 화상 데이터(206)가 비교된다. 그리고 이들의 차분값이 소정의 임계치를 초과하면, 비교 회로(108)는 피검사 패턴에 결함이 있다고 판정한다. 이하에, 다이-투-데이터베이스(Die to Datebase) 비교 방식에 의한 검사의 구체적인 예를 설명한다.
다이-투-데이터베이스 비교 방식에서는, 참조 화상 데이터는 광학 화상 데이터에 대한 결함 검사의 기준으로서 이용된다. 이 경우, 투과 조명계에 의해 피검사 패턴의 광학 화상을 취득했을 경우에는, 투과 화상 데이터끼리의 비교가 된다. 투과 화상 데이터는, 도 8에 있어서, 광원(103a)으로부터의 광을, 조명 광학계(170a)를 개재하여 마스크(101)에 조사하고, 마스크(101)의 하방에 배치된 확대 광학계(104)를 개재하여, 포토 다이오드 어레이(105)에 입사시킴으로써 취득된다. 한편, 반사 조명계를 이용한 구성이면, 반사 화상 데이터끼리의 비교가 된다. 또한, 투과와 반사를 조합하여 투과 화상과 반사 화상을 취득했을 경우에는, 투과 화상 데이터끼리, 반사 화상 데이터끼리를 비교한다. 이러한 비교에 의해, 피검사 패턴의 형상 결함이 검출된다. 구체적인 비교 방법은 다음과 같다.
도 9의 설계 중간 데이터(202)의 패턴 데이터에 포함되는 도형은, 직사각형 또는 삼각형을 기본 도형으로 한 것이다. 자기 디스크 장치(109)에는, 도형의 기준 위치에 있어서의 좌표(x, y), 변의 길이, 직사각형 또는 삼각형 등의 도형종을 구별하는 식별자가 되는 도형 코드와 같은 정보로서, 각 패턴 도형의 형태, 크기, 위치 등을 정의한 도형 데이터가 저장된다. 또한, 클러스터(또는 셀)를 이용하여 계층화된 데이터는 스트라이프로 배치되지만, 스트라이프는 적당한 사이즈로 분할되어 서브 스트라이프가 된다. 그리고 광학 화상으로부터 잘라내진 서브 스트라이프와, 광학 화상에 대응하는 참조 화상으로부터 잘라내진 서브 스트라이프가, 비교 회로(108) 내의 비교 유닛에 투입된다.
비교 회로(108)에 투입된 서브 스트라이프는, 검사 프레임이라 불리는 직사각형의 소영역으로 더 분할된다. 그리고 비교 유닛에 있어서 프레임 단위로 비교되어 결함이 검출된다. 비교 회로(108)에는, 복수의 검사 프레임이 동시에 병렬하여 처리되도록, 수십 개의 비교 유닛이 장비되어 있다. 각 비교 유닛은, 1 개의 검사 프레임의 처리가 종료되는 대로, 미처리의 프레임 화상을 가져온다. 이에 의해, 다수의 검사 프레임이 차례로 처리된다.
비교 유닛에서의 처리는, 구체적으로는 다음과 같이 하여 행해진다. 먼저, 광학 화상과 참조 화상을 위치 조정한다. 이 때, 패턴의 엣지 위치 또는, 휘도의 피크의 위치가 일치되도록, 화소 단위로 평행 시프트 시키는 외에, 근린(近隣)의 화소의 휘도값을 비례 배분하여, 화소 미만의 조정도 행한다. 위치 조정을 종료한 후는, 광학 화상과 참조 화상과의 화소마다의 레벨 차를 평가하거나, 패턴 엣지 방향의 화소의 미분값끼리를 비교하여, 적절한 비교 알고리즘에 따라 결함을 검출한다. 구체적으로는, 투과 화상 데이터끼리, 반사 화상 데이터끼리 또는 투과 화상 데이터와 반사 화상 데이터를 조합한 비교 판정 알고리즘이 이용된다. 비교 결과, 양자의 차이가 결함 판정 임계치를 초과했을 경우에는, 그 개소가 결함으로 판정된다. 차이는, 예를 들면 패턴의 위치 또는 형상의 차이로 할 수 있다. 본 실시 형태에 따르면, 광학 화상의 정확한 위치가 얻어지므로, 참조 화상과 정확한 위치 조정을 할 수 있고, 그에 따라 정확한 결함 판정을 행할 수 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 비교 회로(108)에서의 참조 화상 데이터(206)와의 비교 결과, 피검사 패턴에 결함이 검출되면, 그 결과는 마스크 검사 결과(205)에 보존된다. 구체적으로는 제어 계산기(110)에 의해, 결함의 좌표 또는, 결함 판정의 근거가 된 광학 화상이, 마스크 검사 결과(205)로서 자기 디스크 장치(109)에 보존된다.
이 후, 마스크 검사 결과(205)는, 검사 시스템(100)의 외부 장치인 리뷰 장치(500)에 보내진다(도 9). 또한, 리뷰 장치는 검사 시스템(100)의 일부여도 된다.
리뷰는, 오퍼레이터에 의해, 검출된 결함이 실용상 문제가 되는 것인지 여부를 판단하는 동작이다. 오퍼레이터는, 예를 들면 결함 판정의 근거가 된 기준 화상과, 결함이 포함되는 광학 화상을 비교해 보아, 수정이 필요한 결함인지 아닌지를 판단한다. 그리고 리뷰 공정을 거쳐 판별된 결함 정보도, 도 8의 자기 디스크 장치(109)에 보존된다. 리뷰 장치에서 1 개라도 수정해야 할 결함이 확인되면, 마스크(101)는 결함 정보 리스트(207)와 함께, 검사 시스템(100)의 외부 장치인 수정 장치(600)에 보내진다(도 9). 수정 방법은, 결함의 타입이 볼록계의 결함인지 오목계의 결함인지에 따라 상이하므로, 결함 정보 리스트(207)에는, 요철의 구별을 포함하는 결함의 종별과 결함의 좌표가 첨부된다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 각종 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 다이-투-데이터베이스(Die to Database) 비교 방식에 의한 검사를 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 다이-투-다이(Die to Die) 비교 방식 또는, 셀(Cell) 비교 방식이어도 되고, 또한, 나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint Lithography ; NIL)에 있어서의 템플릿의 검사와 같이, 1 개의 화상 내에서 주목하는 화소와 그 주변의 화소를 비교하는 방식이어도 된다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 장치 구성 또는 제어 방법 등, 본 발명의 설명에 직접 필요로 하지 않는 부분에 대한 기재를 생략했지만, 필요로 하는 장치 구성 또는 제어 방법을 적절히 선택하여 이용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 그 외에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 위치 측정 방법, 위치 이탈 맵의 작성 방법 및 검사 시스템은, 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 위치 측정 장치에 의해, 피사체에 전사되는 복수의 제1 패턴과 상기 피사체에는 전사되지 않는 복수의 제2 패턴을 가지는 마스크의 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
    검사 시스템에 의해, 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
    상기 검사 시스템에 의해 측정된 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 제1 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
    상기 위치 측정 장치에 의한 상기 제2 패턴의 위치 좌표와, 상기 검사 시스템에 의한 상기 제2 패턴의 위치 좌표와의 차를 구하는 공정과,
    상기의 차를 이용하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
    상기 제1 패턴의 위치 좌표와 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 포함하는 광학 화상을 취득하는 공정과,
    상기 광학 화상의 상기 제2 패턴의 위치 좌표와 상기 제2 위치 보정용 데이터에 기초하는 제2 패턴의 위치 좌표와의 차분을 이용하여, 상기 광학 화상의 상기 제1 패턴의 위치 좌표를 보정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 위치 보정용 데이터는, 상기 검사 시스템에 의해 측정된 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 이용하고, 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 보완하여 대응시킴으로써 작성된 것인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  3. 피사체에 전사되는 복수의 제1 패턴과, 상기 복수의 제1 패턴이 형성된 영역 및 상기 영역의 주위에 형성되고 또한, 피사체에는 전사되지 않는 복수의 제2 패턴을 가지는 마스크를 준비하는 공정과,
    위치 측정 장치에 의해 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
    상기 마스크를 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블 상에 재치하고, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하여, 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하여 얻어진 측정값에 기초하여, 상기 복수의 제1 패턴에 대한 제1 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
    상기 위치 측정 장치에 의해 측정된 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
    상기 복수의 제1 패턴의 결함 검사 공정 시에, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하고,
    상기 테이블의 위치 좌표와 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상으로부터, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표 및 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 구하여,
    상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표와 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표에 대하여, 각각, 대응하는 패턴의 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상과의 위치 이탈량을 취득하고,
    상기 복수의 제2 패턴의 위치 이탈량과, 상기 제2 위치 보정용 데이터에 의한 상기 복수의 제2 패턴의 위치 이탈량과의 차분을 구하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량에 상기 차분을 가감하여 상기 복수의 제1 패턴의 상기 위치 이탈량을 보정하고,
    상기 보정된 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량을 이용하여 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표를 보정하여, 상기 제1 패턴의 보정된 위치를 상기 제1 패턴의 위치로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 위치 보정용 데이터는, 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하여 상기 복수의 제2 패턴의 X 좌표 위치와 Y 좌표 위치를 XY 좌표 상에 플롯하여 얻어진 것이며,
    상기 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정은, 상기 제1 위치 보정용 데이터의 상기 XY 좌표 상에서의 시점 및 종점에 있어서의 위치 좌표와, 상기 위치 측정 장치로 측정된 동일한 시점 및 종점에 있어서의 위치 좌표와의 차를 구하고,
    얻어진 차로부터 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 상기 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 패턴은, 투과광에 의해 상기 피사체에 전사되는 도형 패턴이고,
    상기 복수의 제2 패턴은, 상기 피사체에 전사되지 않게 상기 투과광의 강도가 조정되어 있는 위치 측정용 패턴인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 제1 패턴은, 투과광에 의해 상기 피사체에 전사되는 도형 패턴이고,
    상기 복수의 제2 패턴은, 상기 피사체에 전사되지 않게 상기 투과광의 강도가 조정되어 있는 위치 측정용 패턴인 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스크를 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하는 공정을 복수회 반복하여 행하고, 상기 테이블의 X 좌표의 평균값과 Y 좌표의 평균값을 구하고, 얻어진 평균 좌표와 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상으로부터, 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 취득하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 보정용 데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하는 공정을 복수회 반복하여 행하고, 상기 테이블의 X 좌표의 평균값과 Y 좌표의 평균값을 구하고, 얻어진 평균 좌표와 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상으로부터, 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 취득하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 보정용 데이터를 작성하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
  9. 피사체에 전사되는 복수의 제1 패턴과, 상기 복수의 제1 패턴이 형성된 영역 및 상기 영역의 주위에 형성되고 또한, 피사체에는 전사되지 않는 복수의 제2 패턴을 가지는 마스크를 준비하는 공정과,
    위치 측정 장치에 의해 상기 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하는 공정과,
    상기 마스크를 X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블 상에 재치하고, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하여, 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 측정하여 얻어진 값에 기초하여, 상기 복수의 제1 패턴에 대한 제1 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
    상기 위치 측정 장치에 의해 측정된 상기 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 공정과,
    상기 복수의 제1 패턴의 결함 검사 공정 시에, 상기 테이블의 위치 좌표를 측정하면서, 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상을 취득하고,
    상기 테이블의 위치 좌표와 상기 복수의 제1 패턴의 광학 화상과 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상으로부터, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표 및 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 취득하여, 이들의 패턴의 설계 좌표와의 위치 이탈량을 상기 마스크 상의 위치 좌표와 대응시킨 상기 위치 이탈량의 맵을 작성하는 공정과,
    상기 복수의 제2 패턴에 대하여, 상기 위치 이탈량의 맵에 의한 위치 이탈량과, 상기 제2 위치 보정용 데이터에 의한 위치 이탈량과의 차분을 구하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량에 가감함으로써, 상기 위치 이탈량의 맵을 보정하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 이탈 맵의 작성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 제1 패턴은 투과광에 의해 상기 피사체에 전사되는 도형 패턴이고,
    상기 복수의 제2 패턴은, 상기 피사체에 전사되지 않게 상기 투과광의 강도가 조정되어 있는 위치 측정용 패턴인 것을 특징으로 하는 위치 이탈 맵의 작성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 패턴의 설계 데이터로부터 상기 제1 패턴의 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하고, 상기 제2 패턴의 설계 데이터로부터 상기 제2 패턴의 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 공정을 가지고,
    상기 위치 이탈량은, 상기 광학 화상의 미리 정해진 영역과 상기 미리 정해진 영역에 대응하는 참조 화상과의 차분의 절대값 또는 제곱합이 최소가 되는 값인 것을 특징으로 하는 위치 이탈 맵의 작성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위치 이탈량의 맵을 작성하는 공정은, 상기 복수의 제1 패턴의 전체를, 소정 영역과 그 근방에 있고 상기 소정 영역과 동일한 크기의 복수의 영역으로 이루어지는 복수의 단위 영역으로 분할하는 공정과,
    상기 단위 영역마다, 상기 제1 패턴의 광학 화상의 상기 소정 영역과 상기 소정 영역에 대응하는 참조 화상과의 차분의 절대값 또는 제곱합이 최소가 되는 값을 구하고, 또한, 상기 소정 영역의 근방에 있고 상기 소정 영역과 동일한 크기의 상기 복수의 영역에 대해서도 각 영역마다 광학 화상과 상기 광학 화상에 대응하는 참조 화상과의 차분의 절대값 또는 제곱합이 최소가 되는 값을 구하여, 이들의 값의 평균값을 취득하는 공정과,
    상기 평균값을 상기 단위 영역마다의 위치 이탈량으로서 맵을 작성하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 위치 이탈 맵의 작성 방법.
  13. X 축 방향 및 Y 축 방향으로 이동 가능한 테이블과,
    상기 테이블의 위치 좌표를 측정하는 위치 측정부와,
    상기 테이블 상에 재치된 피검사 시료의 광학 화상을 취득하는 광학 화상 취득부와,
    상기 피검사 시료에 형성된 패턴의 설계 데이터로부터 상기 광학 화상에 대응하는 참조 화상을 작성하는 참조 화상 작성부와,
    상기 피검사 시료의 복수의 제1 패턴의 광학 화상과, 상기 제1 패턴의 광학 화상과 함께 취득되고, 상기 복수의 제1 패턴이 형성된 영역 및 상기 영역의 주위에 형성된 복수의 제2 패턴의 광학 화상과, 이들의 광학 화상의 취득 시에 측정된 상기 테이블의 위치 좌표로부터, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 좌표 및 상기 복수의 제2 패턴의 위치 좌표를 취득하여, 이들의 패턴의 설계 좌표와의 위치 이탈량을 상기 피검사 시료 상의 위치 좌표와 대응시킨 상기 위치 이탈량의 맵을 작성하는 맵 작성부와,
    상기 복수의 제1 패턴과는 상이한 공정으로 취득한 상기 복수의 제2 패턴의 광학 화상과, 상기 광학 화상에 대응하는 상기 제2 패턴의 설계 데이터로부터 작성된 참조 화상과의 위치 이탈량을 산출하여, 상기 복수의 제1 패턴에 대한 제1 위치 보정용 데이터를 작성하고,
    위치 측정 장치에 의해 측정된 상기 제2 패턴의 위치 좌표에 기초하여 상기 제1 위치 보정용 데이터를 보정하여 제2 위치 보정용 데이터를 작성하는 위치 보정용 데이터 작성부와,
    상기 맵 작성부의 일부 또는 상기 맵 작성부와는 상이한 것으로서, 상기 복수의 제2 패턴에 대하여, 상기 위치 이탈량의 맵에 의한 위치 이탈량과, 상기 제2 위치 보정용 데이터에 의한 위치 이탈량과의 차분을 구하여, 상기 복수의 제1 패턴의 위치 이탈량에 가감함으로써 상기 위치 이탈량의 맵을 보정하는 맵 보정부와,
    상기 제1 패턴의 광학 화상과 참조 화상을 비교하여, 이들의 차분값이 소정의 임계치를 초과하는 경우에 결함으로 판정하는 비교부를 가지는 것을 특징으로 하는 검사 시스템.
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