KR102206506B1 - 극자외선(euv) 마스크 결함 검사를 위한 위상 콘트라스트 모니터링 - Google Patents
극자외선(euv) 마스크 결함 검사를 위한 위상 콘트라스트 모니터링 Download PDFInfo
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Abstract
광학 검사 기기를 사용하여 극자외선(EUV) 레티클을 검사하기 위한 방법과 장치가 개시된다. 이미징 퓨필에 위치한 퓨필 필터를 갖는 검사 기기가, EUV 시험 레티클의 시험 부분으로부터 반사되고 산란되는 출력 빔으로부터 시험 이미지 또는 신호를 획득하는데 사용된다. 퓨필 필터는 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성된다. 시험 레티클의 부분과 동일하도록 설계되는 기준 레티클 부분에 대해 기준 이미지 또는 신호가 획득된다. 시험 및 기준 이미지 또는 신호가 비교되고, 상기 비교에 기초하여 시험 레티클 부분이 임의의 후보 결함을 갖는지가 결정된다. 레티클의 복수의 시험 레티클 부분 각각에 대해, 검사 기기를 사용하기 위한 동작, 기준 이미지 또는 신호를 획득하기 위한 동작, 비교하기 위한 동작, 및 결정하기 위한 동작이 반복된다. 존재하는 것으로 결정된 임의의 후보 결함에 기초하여, 결함 리포트가 생성된다.
Description
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은, Qiang Zhang 등이 2016년 10월 7일에 출원한 "극자외선 포토마스크 검사를 위한 위상 콘트라스트 이미징"이라는 명칭의 미국 가특허출원 제62/405,826호를 우선권으로 청구하며, 이 가특허출원은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에서 모든 용도로 인용된다.
<기술분야>
본 발명은 일반적으로 레티클 검사 및 계측 분야에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 결함을 검출하기 위한 극자외선(EUV) 레티클의 검사 및 측정에 관한 것이다.
EUVL(EUV 리소그래피)의 수십 년의 연구 개발 후, EUVL은 결국 현실이 되고 있는 것을 보인다. 2017년 초반 당시에 전세계적으로 적어도 14개의 EUV 스캐너가 설치되어 있었다. EUVL의 구현에 어떠한 기본적인 기술적 방해가 없다는 업계 합의가 있는 것으로 생각된다.
EUVL을 향한 이러한 움직임은 결국 여러 경쟁적인 EUV 레티클 패턴 검사 기술을 얻게 하였다. 한 가지 접근법으로 화학선 검사가 있으며, 이러한 검사는 현재 허용 불가능한 처리율을 갖는다. 다른 2가지 검사 가능성은 e-빔 검사와 DUV 검사를 포함한다. DUV 검사 접근법에서, 13.5nm인 EUVL 파장과 매우 상이한 파장(통상 193nm)을 사용하여 EUV 포토마스크를 검사한다. 상당한 파장 불일치로 인해, EUV 마스크 상의 중요한 결함으로부터의 신호가 매우 약할 수 있다. 앞선 내용에 비춰볼 때, 적절히 결함 신호를 향상시키는 혁신적인 기술을 찾는 것이 유리할 것이다.
다음은 본 발명의 특정 실시예의 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 개시의 간략한 요약을 제공한다. 이러한 요약은 본 개시의 확장적인 개요는 아니며, 본 발명의 핵심/중요 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 기술하지 않는다. 그 유일한 목적은, 본 명세서에서 개시한 일부 개념을, 이후에 제시되는 더 상세한 기재에 대한 전조로서 간략한 형태로 제시하는 것이다.
일 실시예에서, 광학 검사 기기를 사용하여 극자외선(EUV) 레티클을 검사하는 방법이 개시된다. 이미징 퓨필(imaging pupil)에 위치한 퓨필 필터를 갖는 검사 기기를 사용하여, EUV 시험 레티클의 시험 부분으로부터 반사 및 산란되는 출력 빔으로부터 시험 이미지 또는 신호를 획득한다. 퓨필 필터는 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성된다. 시험 레티클의 부분과 동일하도록 설계되는 기준 레티클 부분에 대해 기준 이미지 또는 신호가 획득된다. 시험 이미지 또는 신호와 기준 이미지 또는 신호를 비교하고, 상기 비교에 기초해 시험 레티클의 부분이 임의의 후보 결함을 갖는지가 결정된다. 레티클의 복수의 시험 레티클 부분 각각에 대해, 검사 기기를 사용하기 위한 동작, 기준 이미지 또는 신호를 획득하기 위한 동작, 비교하기 위한 동작, 및 결정하기 위한 동작이 반복된다. 존재하는 것으로 결정된 임의의 후보 결함에 기초하여, 결함 리포트가 생성된다.
특정 구현에서, 퓨필 필터는, 시험 레티클의 부분에서의 비-위상(non-phase) 또는 상이한 위상의(differently phased) 오브젝트와 비교해서 위상 오브젝트의 신호 세기를 향상시키기 위해, 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성된다. 추가 양상에서, 퓨필 필터는, 위상 변화를 도입해서 위상 오브젝트로부터 산란된 광과 상기 위상 오브젝트로부터 반사된 광 사이의 위상이 더 긴밀하게 매칭하고 상기 산란된 광과 반사된 광이 서로 보강 간섭하여 위상 오브젝트의 검출된 이미지 신호를 향상시킬 수 있도록, 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 퓨필 필터는, 퓨필 필터를 통해 투과되는 출력 빔의 일부분에 도입되는 위상 변화의 양에 대응하는 깊이를 갖는 에칭된 부분을 갖는, 용융 실리카와 같은, 유리의 슬래브(slab of glass)이다. 일 양상에서, 에칭된 깊이는 예컨대 193nm와 같은 검사 기기 파장에서 90°의 위상 변화를 제공하도록 대략 85nm이다. 일 실시예에서, 퓨필 필터의 에칭된 부분은, 출력 광의 반사된 부분에 대응하는 조명 영역에 위상 변화를 제공하며, 출력 광의 산란된 광 부분에 대응하는 상기 조명 영역 외부에서는 제공하지 않도록, 상기 조명 영역과 실질적으로 매칭하는 폭을 갖는다. 추가 양상에서, 조명 영역은 시그마 0.5 조명에 대응하며, 퓨필 필터의 폭은 이미징 퓨필의 애퍼쳐 직경의 대략 절반과 동일하다. 다른 양상에서, 조명은, 시그마 0.5보다 작은 것 또는 큰 것 중 어느 하나인 퓨필 영역에 대응할 수 있다. 다른 양상에서, 퓨필 필터는, 에칭된 부분을 포함하는 측면 반대편의 유리의 측면 상에 복수의 해프-톤(half-tone) 패턴을 포함한다. 이 양상에서, 해프-톤 패턴은 출력 광의 투과도(transmission)를 제어하도록 크기가 조정되어 배치된다.
대안적인 실시예에서, 본 방법은, 복수의 퓨필 필터 구성에 의해 생성된 위상 변화각의 함수로서 복수의 결함 타입에 대한 결함 세기 신호를 시뮬레이션함으로써 위상 필터를 설계하는 단계를 더 포함한다. 다른 실시예에서, 퓨필 필터는, 복수의 레티클 패턴과 결함 타입에 대해 복수의 세기 톤의 정정을 야기하도록, 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성된다. 다른 양상에서, 퓨필 필터는, 복수의 결함 타입에 대한 복수의 초점 오프셋이 실질적으로 동일하게 되도록, 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 EUV 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은, 입사 빔을 생성하기 위한 광원, 입사 빔을 EUV 레티클에 지향시키기 위한 조명 광학기기, 입사 빔에 응답하여 EUV 레티클로부터 반사 및/또는 산란된 출력 빔을 지향시키기 위한 집광 광학기기, 출력 빔을 검출하여 출력 빔에 대한 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 센서, 및 전술한 방법 중 하나 이상을 실행하도록 구성되는 제어기를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 양상은 도면을 참조하여 이하에서 더 기재될 것이다.
도 1은 예시적인 EUV 레티클의 측면도의 개략적인 표현이다.
도 2는 EUV 포토리소그래피 공정에서의 EUV 레티클 및 웨이퍼의 측면 사시도를 예시한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 콘트라스트 이미징을 위해 구성되는 검사 시스템의 개략적 표현이다.
도 4a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨필 필터의 측면도의 개략적인 표현이다.
도 4b는, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 투과도를 제어하기 위한 해프-톤 금속 패턴을 갖는 퓨필 필터의 측면도의 개략적인 표현이다.
도 5는, 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, 원형 편광을 갖는 해프-시그마 조명 하에서의, 통상의 EUV 컨택 마스크 패턴의 최상의 초점에서의 시뮬레이션된 이미지를 도시한다.
도 6은, 본 발명의 특정 적용에 따른 퓨필 필터의 위상각의 함수로서 EUV 마스크 상의 특대 및 침입 결함에 대한 계산된 결함 신호를 각각 예시하는 그래프를 포함한다.
도 7은, 3개의 상이한 조명 편광 조건 하에서 위상 콘트라스트 기술을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의, 시뮬레이션된 확장된 결함 리스트에 대한 막대 그래프를 도시한다.
도 8은, 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, 초점을 통한 특대, 소형 및 침입 결함에 대한 신호를 도시한다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 콘트라스트에 의한 검사 공정을 예시하는 흐름도이다.
도 2는 EUV 포토리소그래피 공정에서의 EUV 레티클 및 웨이퍼의 측면 사시도를 예시한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 콘트라스트 이미징을 위해 구성되는 검사 시스템의 개략적 표현이다.
도 4a는, 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨필 필터의 측면도의 개략적인 표현이다.
도 4b는, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 투과도를 제어하기 위한 해프-톤 금속 패턴을 갖는 퓨필 필터의 측면도의 개략적인 표현이다.
도 5는, 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, 원형 편광을 갖는 해프-시그마 조명 하에서의, 통상의 EUV 컨택 마스크 패턴의 최상의 초점에서의 시뮬레이션된 이미지를 도시한다.
도 6은, 본 발명의 특정 적용에 따른 퓨필 필터의 위상각의 함수로서 EUV 마스크 상의 특대 및 침입 결함에 대한 계산된 결함 신호를 각각 예시하는 그래프를 포함한다.
도 7은, 3개의 상이한 조명 편광 조건 하에서 위상 콘트라스트 기술을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의, 시뮬레이션된 확장된 결함 리스트에 대한 막대 그래프를 도시한다.
도 8은, 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, 초점을 통한 특대, 소형 및 침입 결함에 대한 신호를 도시한다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 콘트라스트에 의한 검사 공정을 예시하는 흐름도이다.
다음의 상세한 설명에서, 수많은 특정 상세가 본 발명의 철저한 이해를 제공하도록 설명될 것이다. 본 발명은 이들 특정한 상세 중 일부나 모두를 갖지 않고 실행될 수 있다. 다른 경우에, 잘 알려진 구성요소나 공정 동작은, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 상세하게 기재하지 않았다. 본 발명은 특정 실시예에 따라 기재될 것이지만, 본 발명을 이들 실시예로 제한하고자 하지 않음을 이해해야 할 것이다.
극자외선(EUV) 리소그래피 공정은 통상, 13.5nm와 같은 EUV 파장에서 웨이퍼 상의 패터닝을 용이하게 하도록 설계되는 EUV 타입 레티클을 사용한다. 도 1은 예시적인 EUV 레티클의 일부분의 측면도의 개략적인 표현이다. 도시된 바와 같이, EUV 레티클(100)은 용융 실리카와 같은, 저열 팽창(LTE: Low Thermal Expansion) 또는 초저 팽창(ULE: Ultra-Low Expansion) 유리 판과 같은 기판(102)을 포함할 수 있다.
기판은, EUV 파장에서 리소그래피 노광을 실행하기 위해 EUV 파장에서 중간 반사도(예컨대, 60% 내지 70% 또는 이상)를 제공하는 소재의 다중 층(104)으로 덮인다. 다중 층(ML) 스택(104)은, EUV 방사선의 열악한 흡수재이면서 EUV 방사선의 반사를 최대화하는 브래그 반사기 역할을 한다. 반사는 일반적으로 상이한 굴절률의 소재 사이의 경계에서 발생하며, 이때 굴절률 차이가 클수록 더 많은 반사를 초래한다. 극히 낮은 파장에 노출되는 소재에 대한 굴절률이 대략 1과 같지만, 상이한 굴절률의 교대 층을 갖는 다중 층을 사용하여 상당한 반사를 달성할 수 있다. ML 스택은 또한 낮은 흡수 특성으로 구성될 수 있어서, 충돌 방사선은 적은 손실로 반사된다. 특정 실시예에서, 다중 층(104)은, 대략 7nm 피치로 배치되는 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si) 층의 대략 30개와 40개 사이(또는 40개와 50개 사이)의 교대 쌍을 포함한다. 다른 적절한 층은 Mo2C와 Si, Mo와 베릴륨(Be), 몰리브덴 루테늄(MoRu)과 Be의 교대 층을 포함할 수 있다.
다중 층(104)은 산화를 방지하도록 Ru와 같은 캐핑 층을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, EUV 레티클은 석영, 반사 방지 코팅(ARC: AntiReflective Coating) 및 기타 피처를 포함할 수 있다. 패턴(예컨대, 106a 및 106b)이, 다중 층(104) 위에 배열되는 흡수재 층에 형성된다. 예컨대, 탄탈륨 붕소 산화물(TaBo)과 같은 얇은 반사 방지 산화물이 씌워진 탄탈륨 붕소 질화물(TaBN)이 EUV 흡수재의 역할을 한다. 레티클 패턴에 사용되는 소재(들)는 초미세 분해능 피처를 달성하기 위해 거의 0의 에칭 바이어스를 갖도록 선택될 수 있다.
일반적으로, 임의의 적절한 EUV 포토리소그래피 공정이 EUV 레티클을 통해 웨이퍼 상의 포토레지스트 층을 노광하도록 구현될 수 있다. 도 2는 EUV 포토리소그래피 공정에서의 레티클 및 웨이퍼 샘플의 측면 사시도를 예시한다. 포토리소그래피 시스템의 광원은 EUV 레티클과 함께 사용하기에 적절한 임의의 적절한 방사선을 발생시킬 수 있다. 예컨대, 대략 11nm와 14nm 사이의 EUV 파장이나 더 낮은 소프트 x-선 파장을 활용할 수 있다. 특정 구현에서, 대략 13.5nm의 파장이 생성된다.
포토리소그래피 동안, EUV 레티클의 다중 층(104)으로부터 반사되는 방사선(206)이 웨이퍼 기판(204) 상에 형성되는 레지스트 층(202)에 흡수된다. 흡수된 방사선이 광산(photoacid)(H+)과 증폭된 광산(예컨대, 208a 및 208b)을 발생시키며, 이들 광산은, 포토레지스트가 현상될 때 EUV 레티클의 흡수재 패턴 층(예컨대, 106a)에 대응하는 웨이퍼 기판(204)의 레지스트 층(202)에 노광된 패턴을 형성한다. EUV 레티클과 웨이퍼 사이의 반사 이미징 광학기기는 명료성을 위해 도 2에서는 생략한다.
실리콘 웨이퍼 상에 인쇄된 패턴을 규정하는 EUV 포토마스크의 결함도 제어(defectivity control)가 공정 수율 관리 관점에서 중요한 역할을 한다. 그러나 결함 검출은, EUV 스캐너가 사용하는 것과 동일한 파장(예컨대, 13.5nm)에서 포토마스크를 광학적으로 검사하는 화학선 EUV 포토마스크 검사기가 없기 때문에 EUV 리소그래피 현상의 고위험 영역 중 하나로 간주되고 있다. 잠재적으로 우수한 감도를 제공할 수 있는 전자-빔 검사 기기는 통상, 원하는 것보다 수십배 느리며 그에 따라 전체 마스크 검사에 실용적인 해법이 아닌 검사 처리율을 갖는다. 현재, 및 예측 가능한 미래에는, 패턴화된 EUV 포토마스크의 검사가 심-UV(DUV) 파장 범위(190 내지 260nm) 내에서 동작하는, 더 많이 이용 가능한, 더 높은 처리율 검사 기기에 의존해야 한다.
검사 기기와 리소그래피 기기 사이의 파장의 이러한 극적인 차이는 EUV 포토마스크 결함 검출에 적용될 때 DUV 검사 기기의 성능에 상당한 영향을 미친다. 예컨대, DUV 검사 기기는 EUV 리소그래피 스캐너와 비교하여 열악한 광학 분해능을 가져, 결국 해당 결함의 더 낮은 이미지 콘트라스트를 야기한다. 또한, EUV 포토마스크(예컨대, ML 배경 소재 대 흡수재 소재 패턴)를 구성하는 상이한 소재는 EUV 파장과 DUV 파장 사이의 극적으로 상이한 광학 속성을 가지며, 이것은 EUV 포토마스크로부터 반사되는 광의 진폭과 위상에 크게 영향을 미친다. 더 구체적이며 통상적인 예에서, 결함 감도는, 결함으로부터 산란된 광이 배경 패턴으로부터 반사된 광과 위상이 다른 경향이 있기 때문에, 절충될 수 있다. 그러한 효과는, DUV 검사 기기의 달성 가능한 EUV 포토마스크 결함 검출 감도를 결정할 때 주요한 제한 팩터가 되었다.
본 발명의 특정한 실시예는, 반사 모드에서 위상 콘트라스트 이미징을 활용함으로써 DUV 검사 기기의 EUV 포토마스크 결함 감도를 상당히 개선하기 위한 장치와 기술을 제공한다. 일 예에서, 위상 콘트라스트 이미징은, 미국 캘리포니아주 밀피타스(Milpitas)에 소재한 KLA-Tencor로부터 구매 가능한 TeronTM 6xx 검사 기기와 같은 DUV 검사 기기 상에서, 상기 기기의 이미징 퓨필에 광학 필터링 디바이스를 삽입함으로써, 구현될 수 있다. 위상 콘트라스트 이미징은 일반적으로 반사된 광을 기반으로 하는데, EUV 마스크가 DUV 광을 투과시키지 않는 경향이 있기 때문이다.
마스크 상의 ML 및 결함 소재로부터 반사된 광에 대해 세기 레벨이 유사할지라도, ML은 통상 결함이나 흡수재 패턴 밑에 있으므로, 결함이나 흡수재 층과는 상이한 위상에서 광을 다시 반사한다. 이러한 위상차는 결함 신호 세기의 감소를 야기할 수 있지만, 또한 위상 콘트라스트 이미징 공정에서 이용될 수 있어서, 개선된 콘트라스트 결과를 위해 타 신호보다 한 신호를 향상시킬 수 있는데, 이 또한 결함 검출을 개선한다.
하드웨어와 소프트웨어의 임의의 적절한 조합이 레티클 검사를 위한 위상 콘트라스트를 구현하는데 사용될 수 있다. 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 콘트라스트 반사 이미징을 위해 구성되는 검사 시스템(300)의 개략도이다. 이 시스템(300)은 일반적으로, EUV 레티클의 검사에 적절한 광원(302)을 포함한다. 광원의 일 예는 준-연속파 레이저이다. 특정 실시예에서, 광원은 일반적으로 고펄스 반복율, 저잡음, 고출력, 안정성, 신뢰성 및 확장성을 제공할 수도 있다. EUV 스캐너가 13.5nm 파장에서 동작하지만, EUV 레티클용 검사 기기가 동일한 파장에서 동작할 필요는 없음을 주목해야 한다. 예컨대 193nm에서 동작하는 KLA-Tencor로부터의 TeronTM 시스템이 EUV 레티클을 검사하는데 사용될 수 있다.
검사 기기는 일반적으로 동작 파라미터의 세트, 즉 "레시피"로 설정될 수 있다. 레시피 설정은 다음의 설정, 즉 퓨필 필터 구성, 줌 설정, 하나 이상의 결함 검출 역치 값(threshold value), 초점 설정, 조명 또는 검출 애퍼쳐 설정, 입사 빔각 및 파장 설정, 검출기 설정, 반사되거나 투과된 광량에 대한 설정, 에어리얼 모델링(aerial modeling) 파라미터 등 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 특정 실시예는 S, P, 원형 등과 같은 설정 편광을 갖는, 반사 모드의 검사 시스템을 활용한다.
검사 시스템은 조명 광빔을 피검사 표면(312) 상에 집속시키기 위한 광학 요소의 집합을 포함한다. 예컨대, 시스템(300)은 정밀한 빔 위치지정을 위한 빔 조향 디바이스와 빔 조절 디바이스를 포함하며, 이러한 빔 조절 디바이스는 광 레벨 제어, 스페클 잡음 감소 및 높은 빔 균일성을 제공하는데 사용될 수 있다. 빔 조향 및/또는 빔 조절 디바이스는 예컨대 레이저와는 별개의 물리적인 디바이스일 수 있다. 편의상, 도 3은 집광기 렌즈(304), 빔 분할기(306) 및 조명 광학기기용 대물렌즈(308)만을 예시한다. 그러나 당업자는, 검사 시스템이 특정 검사 기능을 달성하기 위한 다른 광학 또는 전자 요소를 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 대물렌즈(308)는 특정 저 수차 요건을 충족하기 위해 상대적으로 클 수도 있다. 대물렌즈는 예컨대 각 픽셀 당 대략 100nm 미만 또는 더 상세하게는 대략 75nm 미만 또는 심지어는 60nm 미만과 같이 상이한 픽셀 크기로 조정될 수 있다.
샘플(310)은 또한 검사 시스템(300)의 스테이지(참조번호 없음) 상에 놓일 수 있으며, 검사 시스템(300)은 또한 입사 빔에 대해 스테이지(및 샘플)를 이동시키기 위한 위치지정 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 모터 메커니즘 각각은 스크류 드라이브 및 스테퍼 모터, 피드백 위치를 갖는 선형 드라이브 또는 대역 액추에이터 및 스테퍼 모터로 형성될 수 있다.
입사빔(들)이 샘플(310) 상에 충돌한 후, 광은 그 후 "출력 광" 또는 "출력 빔"의 형태로 샘플(310)로부터 반사 및 회절/산란될 수 있다. 검사 시스템은 또한 출력 광을 하나 이상의 검출기를 향해 지향시키기 위한 임의의 적절한 렌즈 배치를 포함한다. 도시된 바와 같이, 출력 빔은 검출기 또는 이미징 렌즈(313)에 의해 수광될 수 있으며, 이 렌즈(313)는 출력 빔을 검출기 또는 이미징 센서(314)를 향해 지향시킨다. 특정 실시예에서, 센서(314)는 시간 지연 적분(TDI: Time Delay Integration) 검출기이다. 통상의 TDI 검출기는 피검사 표면의 동일 영역의 다중 노광을 축적하여, 입사광을 수집하는데 이용 가능한 적분 시간을 효과적으로 증가시킨다. 일반적으로, 센서나 검출기는 트랜스듀서, 컬렉터, 전하-결합 디바이스(CCD: Charge-Coupled Device) 또는 다른 타입의 방사선 센서를 포함할 수 있다.
레티클을 이미징할 때, ML과 흡수재 소재 모두로부터의 광을 분석할 수 있다. 예컨대, ML과 흡수재 모두에 대한 193nm 파장에서의 키르히호프 복소 반사 계수가 계산될 수 있다. 이 계산은, 흡수재가 ML의 반사 진폭의 대략 절반인 반사 진폭을 가지며 이들 사이의 -90°위상각차가 있음을 보여주며, 이것은 EUV 마스크가 강한 위상 오브젝트임을 나타낸다. EUV 흡수재 스택 막 두께와 타입은 실제 변할 수 있음을 주목해야 한다. 마스크의 위상 속성은 일반적으로 정확한 위상각에서 특정 가변성으로 지속된다.
마스크 패턴(M)이 주어진다면, 단일 코히어런트 평면파의 조명 하에서 마스크 광학 근접 필드(E)가 키르히호프 근사 내에서 고려될 수 있으며, 다음과 같이 기록될 수 있다:
여기서, rML/rabs는 각각 ML 및 흡수재에 대한 키르히호프 복소 반사 계수를 나타낸다. M은 다음과 같이 규정되는 마스크 이진 패턴을 나타낸다:
프레넬 회절 이론 하에서, 마스크 근접 필드가 대물렌즈의 파필드(far field) 퓨필 평면으로 전파될 때, 파필드 퓨필 평면에서의 광학 필드(
)는 마스크 근접 필드(
)의 푸리에 변환으로서 다음과 같이 간단히 기재될 수 있다:
변수(
)는 입사각이며, 이때
=0이 직각이다. 영이 아닌 
는 마스크로부터 산란된 광에 대응하고, 
의 변화는 반사각과 산란각 사이의 차이에 대응한다. 
는 디랙(Dirac) 델타 함수이다. 우변의 첫번째 항은 마스크로부터의 회절된 필드이고, 두번째 항은 마스크로부터의 반사된 필드이다. 회절 차수 사이의 상대적인 위상각이 이진 마스크와 유사한 
에 의해 결정됨을 알 수 있다. 그러나 반사된 필드의 위상은 일반적으로 패턴 레이아웃에 따라 회전된 필드와는 상이하다. 이제, 예컨대 컨택 및 비아 패턴을 인쇄하기 위한 EUV 마스크와 같은 EUV 기술의 조기 채택(early adoption)을 위해 특히 흥미 있는 특별한 사용례를 고려하기로 한다. 이 경우에 있어서, 마스크는, 대부분 흡수재로 덮여 있으며 그 내부에 작은 컨택 홀이 있는 다크 필드 마스크이다. 또한, 
이므로, 퓨필 필드는 다음과 같이 간략화할 수 있다:
상기 수학식은, 반사된 필드가 도 1에 도시된 스택에 대해 rabs/rML만큼, 즉 -90°에 가깝게 회절된 필드와는 상이한 위상을 지님을 나타내며, 이것은 종래의 이미징 모드 하에서의 감소한 패턴 이미지 콘트라스트를 초래할 수 있다. 이를 정정하기 위해, 반사된 필드에 +90°위상을 추가하도록 설계되거나 구성되는 퓨필 평면에서의 위상 필터를 구현할 수 있으며, 이것은 결과적인 이미지의 콘트라스트를 개선하도록 설계될 수 있다. 그에 따라, 위상 필터는, 그 반사된 광과 산란된 광 사이에 이미 존재하는 위상차를 갖는 위상 오브젝트로부터 반사된 광과 산란된 광 사이에서, 90°와 같은 추가 위상차를 도입하여, 예컨대 비-위상(non-phase) 또는 상이한 위상의(differently phased) 오브젝트에 대한 이 위상 오브젝트로부터의 신호를 향상시키도록 배치되거나 설계될 수 있다. 하나의 방식으로는, 위상 오브젝트로부터의 산란된 광과 반사된 광 사이의 위상이 더욱 긴밀하게 매칭되며 서로 보강 간섭하여, 다른 비-위상 또는 상이한 위상의 레티클 부분이나 오브젝트에 대해 이 위상 오브젝트의 검출된 이미지 신호를 향상시킬 수 있도록, 위상의 변화를 제공하는 것이다.
도 3의 예시된 예에서, 시스템(300)은 출력 광에 대해 위상 콘트라스트를 제공하는 퓨필 필터(307)를 포함한다. 퓨필 필터(307)는 용융 실리카와 같은 얇은 유리 슬래브에 에칭함으로써 제조할 수 있다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨필 필터의 측면도의 개략적 표현이다. 에칭 깊이나 높이(h)가 에칭되지 않은 영역에 대한 필터의 위상을 결정한다. 193nm에서, 대략 85nm의 에칭 깊이는 90°에 가까운 위상각을 줄 것이다.
퓨필 필터의 기하학적 형상(geometry)은 조명 애퍼쳐의 형상과 매칭하도록 구성된다. 즉, 퓨필 필터는, 출력 광의 반사된 부분에 또한 대응하는 조명 영역 내에 위상 변화를 제공하는 반면, 대부분 산란된 광 부분에 대응하는 상기 조명 영역 외부에서는 위상 변화를 제공하지 않도록 구성된다. 예컨대, 시그마 0.5 조명이 사용된다면, 퓨필 필터는, 퓨필 이미징 애퍼쳐 직경의 대략 절반의 직경을 갖는 에칭된 부분을 갖는 원형 디스크일 수 있다. 도 4a의 예에서, 에칭된 부분의 폭(w)은 시그마 0.5 애퍼쳐와 같은 애퍼쳐 직경과 매칭하도록 크기 조정될 수 있다. 시그마 0.5 조명 및 원형 편광은, 위상 콘트라스트 이미징의 영향을 예시하는 예로서 여기서 선택된다. 이것은 EUV 포토마스크 검사에 대한 유일한 조명 옵션으로 고려되어서는 안 된다.
(MgF2 등과 같은) 반사 방지 코팅이 유리의 일측면 또는 양측면 상에 증착되어 미광(stray light)을 감소시킬 수 있다. 필터의 투과도는 통상 변화하지 않지만, 크롬, 알루미늄 또는 니켈과 같이 DUV 광과 호환 가능한 소재로 만든 유리의 편평한 측면 상에 해프-톤 금속 또는 기타 부분 투과성 패턴을 놓음으로써 또한 제어될 수 있다. 도 4b는, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 투과도를 제어하기 위한 해프-톤 금속 패턴(404)을 갖는 퓨필 필터의 측면도의 개략적 표현이다. 해프-톤 패턴은, 특정한 결함 타입이나 마스크 패턴 타입에 대한 결함 검출 감도를 더 개선하기 위해 필요에 따라 필터를 통해 투과되는 광량을 변화시키도록, 크기와 이격 거리가 변할 수 있다.
EUV 마스크 검사의 상대적 결함 감도에 대한 위상 콘트라스트 이미징의 영향을 도시하기 위해, 철저한 광학 시뮬레이션이 실행되어, 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, KLA-Tencor로부터의 TeronTM 6xx 검사 기기에 의해 생성되었던 EUV 마스크 패턴과 여러 결함의 이미지를 모델링한다. 도 5는, 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, 원형 편광을 갖는 해프-시그마 0.5 조명 하에서의, 통상의 EUV 컨택 마스크 패턴(502)의 최상의 초점에서의 시뮬레이션된 이미지를 도시한다. 마스크의 위상 속성으로 인해, 위상 콘트라스트가 없는 이미지는 이미지(504)가 나타내는 바와 같이 콘트라스트 반전을 보인다. 더 높은 반사도의 노광된 ML 영역에 대응하는 컨택 홀이 위상 콘트라스트를 갖지 않는 이미지(504)에서 더 어둡게 보인다. 서로 가까운 컨택들은 또한 열악한 분해능을 갖는다. 한편, 위상 콘트라스트가 있는 경우, 결과적인 이미지(506)는 정확한 이미지 톤을 보인다. 각각의 개별 컨택이 또한 더 양호한 분해능을 갖는다.
특대 결함(oversize defect)은 의도한 것보다 큰 컨택이며, 침입 타입 결함은 존재하는 추가 흡수재를 가져서, 비아가 불완전하다. 도 6은 본 발명의 특정 적용에 따른 퓨필 필터의 위상각의 함수로서 EUV 마스크 상의 특대 및 침입 결함에 대한 계산된 결함 신호를 각각 예시하는 그래프를 포함한다. 퓨필(604)에 위치한 퓨필 필터(606)의 최적 위상각(θ)은 임의의 결함 타입, 결함 조성, 레티클 타입 및 레티클 조성에 맞게 임의의 적절한 방식으로 설계되며 결정될 수 있다. 일반적으로, 퓨필 필터는 전체 조명 영역에 대해 위상 콘트라스트를 제공하도록 설계된다. 예컨대, 조명 프로파일이 원형, 타원형 또는 링 형상이라면, 퓨필 필터는, 각각 유사하게 원형, 타원형 또는 링 형상인 위상 변화 영역을 갖는다. 그 이유는, 광이 EUV 마스크로부터 반사될 때, 마스크 패턴과 임의의 결함이 전체 퓨필 영역을 (반사된 광 외에) 채우도록 광을 산란/회절시키는 경향이 있을 것이기 때문이다.
구체적으로, 도 6은, 곡선(610a 및 610b)으로서, 특대 및 침입 결함 타입 각각에 대한 퓨필 필터 위상각의 함수로서 시뮬레이션되는 결함 세기 신호를 도시한다. 그래프(608a 및 608b)는 각각 특대 및 침입 결합에 대한 신호 대 잡음 비(SNR) 값(614a 및 614b)을 예시한다. 그래프(608a 및 608b)는 또한 각각 특대 및 침입 결함에 대한 라인 에지 거칠기(LER) 잡음 신호(612a 및 612b)를 예시한다. LER은 위상 변화에 따라 동일하게 유지되는 경향이 있음을 볼 수 있다.
0°의 위상각이 위상 콘트라스트 이미징이 없는 경우에 대응한다. 특대 컨택 결함과 침입 결함 모두에 대해 본 바와 같이, 90°에 가까운 위상각은 결함 신호(610a 및 610b)를 최대화하기 위해 최적화에 가깝게 된다. 침입 결함에 대한 결함 신호(610b)가 LER 거칠기(612b)보다 클지라도, 대략 130°의 위상각이 결국 더 강한 결함 신호(610b)를 야기하는 것으로 보이며, 이 결함 신호는 LER 잡음(612b)을 충분히 초과하여, 130°가 그러한 결함 타입에 선택될 수 있다.
도 7은, 3개의 상이한 조명 편광 조건 하에서 위상 콘트라스트 기술을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의, 시뮬레이션된 확장된 결함 리스트에 대한 막대 그래프를 도시한다. 도시된 바와 같이, 위상 콘트라스트는 많은 상이한 편광 조건 하에서 특대, 소형, 침입 및 돌출 결함의 신호에 향상을 제공할 수 있다. 최대의 신호 개선은 소형 및 침입 결함에서 보게 되며, 이것은 50-80%의 개선이 있을 수 있다.
핀홀 결함이 이 개선에 대한 예외인데, 아마도 고유한 그 기하학적 형상 때문일 수 있으며, 이러한 형상이 다른 결함 타입과는 다소 상이한 위상 시그니쳐를 이 핀홀 결함에 제공한다. 위상 콘트라스트 이미징은 일반적으로 핀홀 결함에 대한 결함 신호의 감소를 야기한다.
그에 따라, 퓨필 필터는 상이한 위상 변화 값으로 구성될 수 있다. 예컨대, 상이한 퓨필 필터는 상이한 에칭된 깊이를 가지며, 결과적인 위상 변화 값이 방향(315)을 따라 이미징 퓨필 평면에 선택적으로 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 위상 콘트라스트가 없는 검사의 경우, 예컨대 핀홀 결함 검출의 경우 퓨필 평면으로부터 모든 퓨필 필터를 제거할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예는 주어진 검사 시스템 상에서의 다중 퓨필 필터의 구현을 또한 포함할 수 있다. 어떤 특정 퓨필 필터가 검사 통과에 사용되는지의 선택은 검출되는 결함 타입과 EUV 마스크 스택의 특정한 특성에 의존한다. 상이한 퓨필 필터로 각각 수행되는 다중 검사 통과가 모든 중요한 결함 타입에 대한 최적의 전체 검사 감도를 달성하기 위해 처음에 수행될 수 있다. 퓨필 필터의 세트가 이미징 경로에 제공될 수 있다. 검사 동안, 특정한 스와쓰(swath)(N)가 처리되고 있는 중에, 컴퓨터 노드는 스와쓰(N+1)에 대응하는 데이터베이스를 분석할 수 있으며 이 스와쓰에 대한 최상의 퓨필 필터를 추천할 수 있다. 이 필터가 스와쓰(N+1)를 최적으로 스캐닝하기 위해 선택될 수 있다. 즉, 필터는, 현재 또는 이전 스와쓰나 다른 레티클 영역 상의 하나 이상(즉 다중) 퓨필 필터를 사용한 결과를 기초로 하여 그 다음 스와쓰에 대해 선택될 수 있다.
패턴 라인 에지 거칠기(LER) 잡음은 EUV 마스크에서의 주된 판 잡음 소스인 것을 볼 수 있다. LER 잡음이 위상 콘트라스트 이미징에 어떻게 응답하는지의 시뮬레이션을 또한 도 7에 도시한다. 흥미롭게도, LER 잡음은 위상 콘트라스트 이미징에 오히려 둔감하다. 결국, 결함 신호 대 잡음(SNR)은 콘트라스트 이미징의 사용으로 대폭 개선될 수 있어서, 더 높은 결함 감도를 야기할 수 있다.
위상 콘트라스트 이미징은, EUV 마스크를 검사할 때 검사 기기의 광학 성능을 또한 개선할 수 있다. 도 8은 위상 콘트라스트가 있는 경우와 없는 경우의, 초점을 통한 특대, 소형 및 침입 결함에 대한 신호를 도시한다. 일반적으로 말해, 결함 신호를 최대로 하는 초점 오프셋에서 검사 기기를 동작하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나 3개의 결함에 대한 최상의 초점 위치가 위상 콘트라스트가 없다면 극적으로 상이함을 그래프(802b)에서 볼 수 있다.
위상 콘트라스트 이미징의 사용이 없다면 모든 결함에 대한 최상의 신호를 제공하는 단일 초점 오프셋을 찾는 것은 종종 불가능할 수 있다. 이 상황에서, 상이한 초점 오프셋을 갖는 다중 통과 검사가 사용될 수 있어서 검사 처리율을 절충할 수도 있다. 위상 콘트라스트가 있다면, 그러나 결함 신호가 향상될 뿐만 아니라, 모든 3개의 결함에 대한 최상의 초점 위치가 그래프(802a)에 도시된 바와 같이 서로로부터 50nm 내에 있도록 정렬되어, 단일 통과 검사가 모든 3개의 결함 타입을 포착하게 한다. 다른 예에서, 모든 3개의 결함은 서로로부터 70nm 내에 있도록 정렬된다.
위상 콘트라스트 이미징의 다른 장점은 결함 분류에 관한 것이며, 이러한 결함 분류는 결함 잔류 이미지에 포함된 정보에 의존한다. 예컨대, EUV 컨택 패턴의 경우, 특대 결함이 밝은 톤(804a)을 갖는 경향이 있는 반면, 소형 또는 침입 결함(806a 및 808b)은 어두운 톤을 갖는 경향이 있다. 또한 도 8에서 보여지는 바와 같이, 최상의 초점에서의 결함 세기 톤은 위상 콘트라스트가 없다면 소형(806b)과 침입(808b)에 대해 부정확하지만, 위상 콘트라스트가 있다면 정확하다. 위상이 있는 경우(804a)와 위상이 없는 경우(804b)의, 특대 결함에 대한 결함 세기 톤이 정확하다는 점을 주목해야 한다. 그에 따라, 위상 콘트라스트 이미징은 아마도 더 정확한 결함 분류 결과를 제공할 것이며, 이는 세기 톤이 모든 결함 타입에 대해 정확하기 때문이다.
마지막으로, 위상 콘트라스트 이미징은 다이-투-다이 및 다이-투-데이터베이스 검사 모드 모두와 호환 가능하다. 다이-투-데이터베이스 검사에서, 결함이 없는 기준 이미지는, 설계 데이터베이스로부터 형성될 레티클을 제조하며 이미징하기 위한 제조 및 검사 기기 효과를 시뮬레이션함으로써 입력되는 마스크 설계 데이터베이스를 기초로 하여 광학 이미지를 계산함으로써 생성될 수 있다. 정확한 렌더링을 위해, 검사 기기의 광학 조건을 고려할 필요가 있다. KLA-Tencor로부터 구매 가능한 6xx DB 렌더링 알고리즘의 부분 코히어런트 모델(PCM)은 이 모델에 대한 특정 퓨필 함수를 제공함으로써 위상 콘트라스트 이미징을 처리하도록 구성된다.
임의의 적절한 기술이 증가한 결함 감도뿐만 아니라 본 명세서에서 기재한 다른 이점을 위한 위상 콘트라스트의 구현에 사용될 수 있다. 도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 콘트라스트에 의한 검사 공정(900)을 예시하는 흐름도이다. 먼저, 레티클은, 동작(902)에서, 어떤 출력 광이 레티클로부터 반사되며 회절되는지에 응답하여, 입사 광으로 조명된다. 예컨대, 레티클은 검사 기기에 로딩되며, 이 검사 기기는 심자외선(DUV) 범위(190-260nm)에서 동작하며 반사 모드로 구성된다. 일 예시적인 검사 기기가 도 3에서 기재되고 있다. 본 명세서에서 기재된 위상 콘트라스트 기술의 구현을 위해, 레티클은 일반적으로 강한 위상 특징을 갖는다. 예컨대, ML 및 흡수재 패턴은 90°와 같이, 이들 사이의 상당한 위상각 차이를 갖는 경향이 있어서, 패턴/결함과 배경 사이의 이미지 콘트라스트가 정정이 없다면 열악하게 된다. EUV 레티클은 또한 검사 기기의 파장에 필적하거나 그보다 작은 패턴 기하학적 형상을 갖는 경향이 있을 것이다. EUV 흡수재 스택 막 두께와 타입(및 결함 소재 타입)이 실제 변할 수 있으며, 마스크의 위상 속성이 정확한 위상각 차이에서의 특정한 가변성으로 지속됨을 주목해야 한다.
동작(904)에서, 출력 광은 그 후, 콘트라스트 및 결함 검출 감도를 향상시키기 위해 출력 광에 위상 변화를 도입하도록 이미징 퓨필에서 필터링될 수 있다. 예컨대, 제르니케(Zernike) 위상 필터가, 결과적인 이미지의 콘트라스트를 개선하기 위해 반사된 필드에 90°위상을 추가하도록 퓨필 평면에 위치한다. 즉, 퓨필 필터는 투과하는 광에 위상 변화를 적용한다. 유사한 정정이 또한 적용될 수 있어서, 배경 패턴에 대해 강한 위상 시그니쳐를 전하는 마스크 패턴 결함의 이미지 콘트라스트를 개선할 수 있으며, 그에 따라 양호한 결함 감도를 달성할 수 있다.
이미징 시스템 상에서 위상 콘트라스트 이미징을 위한 퓨필 필터를 구현하는 대안적인 방식으로는 그러한 시스템에 큰 구면 수차를 도입하는 것이다. 이러한 구면 수차는, KLA-Tencor로부터 구매 가능한 상기 6xx Teron 시스템 상에서 구현될 수 있는 이미징 시스템의 최상의 초점 위치의 시프트와 연계하여 등배율(iso-magnification) 곡선을 따라 줌 렌즈 그룹의 위치를 변화시킴으로써 도입할 수 있다. 이러한 대안적인 방법은 이미징 퓨필에 퓨필 필터링을 물리적으로 삽입할 필요가 없다. 그러나 이러한 방식으로 얻게 되는 결함 감도 개선은 퓨필 필터링 디바이스를 사용하는 것과 비교하여 상당하지 않을 것이다. 그에 따라, 이러한 수차 기술은 추가 위상 콘트라스트용 퓨필 필터의 사용과 결합될 수 있다.
도 9의 예시한 예를 다시 참조하면, 그후 동작(906)에서, 필터링된 출력 광이 검출될 수 있으며 개선된 콘트라스트 및 결함 감도를 갖는 시험 이미지가 생성된다. 레티클의 동일한 영역에 대응하는 기준 이미지가 동작(908)에서 또한 획득될 수 있다. 기준 이미지는, 동일한 다이로부터 획득될 수 있거나 이미징된 레티클 부분을 제조하는데 사용되었던 설계 데이터베이스의 설계 기술서(design description)로부터 렌더링될 수 있다. 예컨대, 모델은, 설계 데이터 패턴이 실제 검사 레티클을 형성하도록 변경되는 것, 예컨대 설계 다각형의 코너가 둥글게 되는 것 등과 동일한 방식으로 이 설계 데이터 패턴을 변경하기 위한 공정을 시뮬레이션함으로써 레티클 패턴 이미지를 시뮬레이션한다. 이 모델은 또한, 특정 검사 기기를 모델링함으로써 그렇게 시뮬레이션된 레티클 패턴으로부터 생성되는 기준 이미지를 시뮬레이션하여, 실제 검사 레티클로부터의 시험 이미지를 생성한다. 더욱 구체적으로, 이 모델은 광이 시뮬레이션된 레티클로부터 어떻게 반사 및/또는 회절되는지와 검사 기기의 광학기기 및 센서에 의해 검출되는지를 시뮬레이션하며, 그러한 검출된 광을 기초로 하여 기준 이미지를 시뮬레이션한다. 레티클 제조 시뮬레이션 및 검사 기기 시뮬레이션용의 예시적인 모델링 소프트웨어로 미국 캘리포니아주 밀피타스에 소재한 KLA-Tencor로부터 구매 가능한 PROLITHTM이 있다.
그 후 동작(910)에서, 기준 및 시험 이미지는 결함을 검출하기 위해 비교될 수 있다. 예컨대, 시험 이미지는 기준 이미지로부터 감산될 수 있어서 차이 이미지를 획득할 수 있다. 일 예에서, 각각의 이미지 픽셀로부터의 세기 값이 감산될 수 있다. 다른 예에서, 다중 픽셀을 나타내는 각각의 이미지 쌍에서의 픽셀에 대한 2개의 세기 평균이 비교되거나 감산된다. 시험 및 기준 이미지를 비교하는데 사용되는 기술에 상관 없이, 차이 이미지 부분을 "이벤트"라 칭할 수 있다.
그 후 동작(912)에서 차이 또는 이벤트가 후보 결함에 대응하는지가 하나 이상의 역치(들)를 기초로 하여 결정될 수 있다. 임의의 적절한 타입과 개수의 결함 분석이 차이 이미지 부분에 대해 실행될 수 있어서 후보 결함을 검출할 수 있다. 예컨대, 디센스(desense) 처리가 선택적으로 각각의 이벤트에 관해 실행될 수 있다. 디센싱 공정에서, 덜 엄격한(또는 상이한) 역치나 알고리즘이 사용될 수 있어서 각각의 이벤트가, 거짓 결함에 더 민감한 다른 영역이나 특성 타입과 비교하여, 오결함(false defect)/아티팩트에 덜 민감한 것으로 식별된 레티클의 하나 이상의 미리 규정된 영역이나 특성 타입에 대한 결함인지를 결정한다. 일 예에서, 사용자는, 상이한 역치를 사용하는 것과 같은 상이한 방식으로 상이한 레티클 영역이나 타입의 특성(예컨대, 에지 등)을 분석하도록 레시피를 설정할 수 있다.
후보 결함에 대한 결함 리포트(defect report)가 또한 생성되어 저장될 수 있다. 결함 리포트는 임의의 적절한 포맷으로 되어 있을 수도 있다. 일 구현에서, 결함 리포트는 각각의 후보 결함에 대한 이미지 및 위치의 기준을 포함할 수 있다. 결함 리포트는 각각의 후보 결함에 대한 시험 이미지와 기준 이미지 사이의 차이를 포함할 수 있음을 주목해야 한다. 각각의 후보 결함의 이미지와 위치는 또한 이후의 리뷰를 위해 결함 리포트와 함께 저장될 수 있다. 다른 예에서, 결함 리포트는, 잠재적인 결함으로서 규정되었거나 플래깅되었던 세기 차이로 구성되는 이미지의 형태로 되어 있다. 이 리포트는, 이후에 더 설명하는 바와 같이 후보 결함에 대한 가변 세기나 평균 세기 차이에 대응하는 가변 컬러를 갖는 결함 맵의 형태로 되어 있을 수도 있다.
동작(902 내지 912)은 각각의 레티클 영역에 대해 반복될 수 있어서 전체 레티클이 검사됨을 주목해야 한다. 레티클이 검사된 후, 동작(914)에서 레티클이 검사를 통과하는지가 결정된다. 예컨대, 미리 규정된 역치를 초과하는 각각의 이미지 차이나 세기 값 차이가 이때 더 주의 깊게 리뷰될 수 있어서, 레티클이 결함이 있는지 더는 사용될 수 없는지를 결정할 수 있다. 예컨대, SEM은 각각의 결함 후보를 리뷰하여 임계 치수(CD)가 규격 외인지를 결정하는데 사용될 수 있다. 이 리뷰 공정은 리포트된 후보 결함 중 임의의 것이나 모두에 대해 구현될 수 있다.
구현되는 검사 접근법에 상관없이, 레티클이 리뷰를 통과하지 못한다면, 대응하는 레티클은 동작(916)에서 수리되거나 폐기되는 것 중 하나가 될 수 있으며, 검사는 종료한다. 예컨대, 특정한 결함이 레티클로부터 제거될 수 있다. 포토리소그래피 공정이 델타 세기 맵을 기초로 하여 또한 조정될 수 있다. 일 구현에서, 델타 값(ΔI/I)이 ΔI/I=-ΔD/D만큼 부분적 도즈 정정(ΔD/D)에 상관될 수 있다. 세기 변경을 기초로 한 도즈 정정은, 네덜란드 벨트호벤(Veldhoven)에 소재한 ASML로부터 구매 가능한 DoseMapperTM 계측기나 독일 짜이스(Zeiss)로부터 구매 가능한 CDC 정정 계측기에 의해 결정될 수 있다.
레티클이 통과한다면, 리뷰 공정은 레티클을 폐기하거나 수리하지 않고도 종료될 수 있다. 통과한 레티클은 동작(918)에서 웨이퍼를 제조하는데 사용될 수 있다. 레티클(수리되거나 통과한 레티클)이 다시 사용된 후, 이 레티클은 다시 검사될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 레티클이 검사를 통과한다면, 모든 후보 결함은 "허용 가능한 차이"인 것으로 간주될 수 있으며, 그러한 허용 가능한 차이 값은 저장될 수 있으며 이후에 재사용될 수 있어서, 그러한 레티클이 사용된 후 레티클을 신속하게 재판정(requalify)하는데 사용될 수 있다. 이 예에서, "허용 가능한 차이"는 베이스라인 이벤트의 세트로서 사용된다. 그러한 베이스라인 이벤트가 사용된 레티클 상에 존재한다면, 그러한 베이스라인 이벤트는 허용 가능한 것으로 간주될 수 있으며 후보 결함으로서 리포팅되지 않을 수 있다. 베이스라인 이벤트가 검출된 이래로 발생한 유일한 차이가 후보 결함인 것으로 결정되어 결함 리뷰를 받게 된다.
다시 도 3의 시스템을 참조하면, 조명 빔이 피검사 표면에 대해 실질적으로 직각으로 샘플 표면(312)을 향해 지향될 수 있다. 다른 실시예에서, 조명 광 빔은 경사진 각도로 지향될 수 있어서, 조명 및 반사 빔의 분리를 허용한다.
센서(314)는 통상적으로 또한 처리 시스템(316)과 결합되거나, 더욱 일반적으로는 신호 처리 디바이스에 결합되며, 이러한 시스템(316)은, 센서(314)로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호나 이미지로 변환하여 처리하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다. 처리 시스템(316)은 하나 이상의 반사되고 산란된 빔의 세기, 위상 및/또는 기타 특징을 분석하도록 구성될 수 있다. 처리 시스템(316)은 결과적인 시험 이미지 및 기타 검사 특징을 디스플레이하기 위한 사용자 인터페이스(예컨대, 컴퓨터 스크린)를 제공하도록 (예컨대, 프로그래밍 명령어에 의해) 구성될 수 있다. 처리 시스템(316)은 또한 입력을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스(예컨대, 키보드, 마우스, 조이스틱)를 포함할 수 있다. 처리 시스템(316)은 또한, 예컨대 검사 시스템 요소의 샘플 위치(예컨대 집속 및 스캐닝), 퓨필 필터 구성, 줌 설정 및 기타 검사 파라미터와 구성을 제어하기 위해 스테이지와 결합될 수 있다. 특정한 실시예에서, 처리 시스템(316)은 앞서 상세하게 기재된 검사 기술을 수행하도록 구성된다. 처리 시스템(316)은 통상 적절한 버스나 다른 통신 메커니즘을 통해 하나 이상의 메모리와 입출력 포트에 결합된 하나 이상의 프로세서를 갖는다.
그러한 정보 및 프로그램 명령어는 특수하게 구성된 컴퓨터 시스템 상에서 구현될 수 있기 때문에, 그러한 시스템은, 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장될 수 있는, 본 명세서에서 기재한 여러 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령어/컴퓨터 코드를 포함한다. 기계-판독 가능 매체의 예는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이크와 같은 자기 매체; CD-ROM 디스크와 같은 광학 매체; 광학 디스크와 같은 광-자기 매체; 및 판독 전용 메모리 디바이스(ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 같이, 프로그램 명령어를 저장 및 실행하도록 특수하게 구성되는 하드웨어 디바이스를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다. 프로그램 명령어의 예는 컴파일러에 의해 생성되는 것과 같은 기계 코드와, 번역기를 사용하여 컴퓨터에 의해 수행될 수 있는 더 고차 레벨 코드를 포함하는 파일 모두를 포함한다.
상기 기재와 도면은 시스템의 특정 구성요소에 대한 제한으로서 해석되지 않아야 하며, 시스템은 많은 다른 형태로 구현될 수 있음을 주목해야 한다. 예컨대, 검사 또는 측정 기기는, 레티클이나 웨이퍼의 결함을 검출하며 및/또는 그 특성의 중요한 양상을 해결하기 위해 배치되는 임의의 수의 알려진 이미징 또는 계측 기기로부터의 임의의 적절한 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 검사 또는 측정 기기는 브라이트 필드 이미징 현미경술, 다크 필드 이미징 현미경술, 풀 스카이(full sky) 이미징 현미경술, 위상 콘트라스트 현미경술, 편광 콘트라스트 현미경술 및 코히어런스 프로브 현미경술에 맞게 조정될 수 있다. 단일 및 다중 이미지 방법이 타겟의 이미지를 포착하기 위해 사용될 수 있다는 점이 또한 고려된다. 이들 방법은 예컨대 단일 그래브, 이중 그래브, 단일 그래브 코히어런스 프로브 현미경술(CPM: Coherence Probe Microscopy) 및 이중 그래브 CPM 방법을 포함한다. 스캐터로메트리(scatterometry)와 같은 비-이미징 광학 방법은 검사 또는 계측 장치를 형성할 때에 또한 고려될 수 있다.
다른 검사 응용에서, 입사 광이나 검출 광은 임의의 적절한 공간 애퍼쳐를 통과하여 임의의 적절한 입사각에서 임의의 입사 또는 검출 광 프로파일을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 프로그램 가능한 조명 또는 검출 애퍼쳐가 이중극, 사중극, 퀘이사(quasar), 환형 등과 같은 특정 빔 프로파일을 발생시키는데 활용될 수 있따. 특정 예에서, 픽셀화된 조명 기술이 구현될 수 있다. 앞서 기재한 위상 콘트라스트 기술 중 임의의 기술 외에도, 프로그램 가능한 조명 및 특수 애퍼쳐가 레티클 상의 특정한 패턴에 대한 특성 콘트라스트를 향상시킬 목적에 기여할 수 있다.
검사 장치는 반도체 디바이스나 웨이퍼 및 광학 레티클뿐만 아니라 EUV 레티클이나 마스크를 검사하기에 적절할 수 있다. 본 발명의 검사 장치와 기술을 사용하여 검사되거나 이미징될 다른 타입의 샘플은 평면 패널 디스플레이와 같은 임의의 표면을 포함한다.
일반적으로, 검사 기기는 입사 광빔을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원, 입사 빔을 샘플에 지향시키기 위한 조명 광학기기, 입사 빔에 응답하여 샘플로부터 방출되는 출력 빔을 지향시키기 위한 집광 광학기기, 출력 빔을 검출하여 출력 빔에 대한 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 센서, 및 검사 기기의 구성요소를 제어하며 여기에 상세히 설명한 검사 기술을 용이하게 하기 위한 제어기를 포함할 수 있다.
예시적인 검사 시스템에서, 입사 빔은 임의의 적절한 형태의 코히어런트 광일 수도 있다. 또한, 입사 빔을 샘플을 향해 지향시키며 샘플로부터 나온 출력 빔을 검출기를 향해 지향시키기 위해 임의의 적절한 렌즈 배치가 사용될 수 있다. 출력 빔은 샘플로부터 반사되거나 산란될 수 있거나 샘플을 통해 투과될 수 있다. EUV 레티클 검사의 경우, 출력 빔은 샘플로부터 반사되고 산란된다. 마찬가지로, 임의의 적절한 검출기 타입이나 개수의 검출 요소가 출력 빔을 수광하며 수광한 출력 빔의 특징(예컨대, 세기)을 기초로 하여 이미지 또는 신호를 제공하도록 사용될 수 있다.
전술한 발명이 명확한 이해를 목적으로 더 상세하게 기재되었을지라도, 첨부한 청구범위 내에서 특정한 변화와 수정이 실행될 수 있음이 자명할 것이다. 본 발명의 공정, 시스템 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방식이 있음을 주목해야 한다. 비록 앞서 기재한 기술이 시험 및 기준 이미지에 대해 기재되었을지라도, 시험 및 기준 레티클의 일부분은 레티클에 대해 검출되었던 복수의 세기 값 및 좌표에 의해 표현될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예는 예시적이지만 제한적이지는 않은 것으로 고려될 것이며, 본 발명은 본 명세서에서 기재한 상세로 제한되지 않을 것이다.
Claims (24)
- 광학 검사 기기를 사용하여 극자외선(EUV) 레티클을 검사하는 방법에 있어서,
이미징 퓨필(imaging pupil)에 위치한 퓨필 필터를 갖는 검사 기기를 사용하여, EUV 시험 레티클의 시험 부분으로부터 반사되고 산란되는 출력 빔으로부터 시험 이미지 또는 시험 신호를 획득하는, 검사 기기 사용 단계로서, 상기 퓨필 필터는 상기 레티클 상의 잡음으로부터의 신호와 비교해서 임의의 결함으로부터의 신호를 강화시키기 위해 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되고, 상기 퓨필 필터는 복수의 퓨필 필터 구성에 의해 생성된 위상 변화각의 함수로서 복수의 결함 타입에 대해 시뮬레이션된 결함 세기 신호에 기초하여 설계되는 것인, 상기 검사 기기 사용 단계;
상기 시험 레티클의 부분과 동일하게 설계되는 기준 레티클 부분에 대해 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하는 단계;
상기 시험 이미지와 상기 기준 이미지를, 또는 상기 시험 신호와 상기 기준 신호를 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 시험 레티클의 부분이 임의의 후보 결함을 갖는지를 결정하는 단계;
상기 레티클의 복수의 시험 레티클 부분 각각에 대해, 상기 검사 기기를 사용하기 위한 동작, 상기 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하기 위한 동작, 비교하기 위한 동작, 및 결정하기 위한 동작을 반복하는 단계; 및
존재하는 것으로 결정된 임의의 후보 결함에 기초하여, 결함 리포트(defect report)를 생성하는 단계를 포함하는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법. - 제1항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 상기 시험 레티클 부분에서의 비-위상(non-phase) 또는 상이한 위상의(differently phased) 오브젝트와 비교해서, 결함을 포함하는, 위상 오브젝트의 신호 세기를 강화시키기 위해, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 위상 변화를 도입해서 위상 오브젝트로부터 산란된 광과 상기 위상 오브젝트로부터 반사된 광 사이의 위상이 더 긴밀하게 매칭되고 상기 산란된 광과 반사된 광이 서로 보강 간섭하여 상기 위상 오브젝트의 검출된 이미지 신호를 강화시킬 수 있도록, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 상기 퓨필 필터를 통해 투과되는 상기 출력 빔의 일부분에 도입되는 위상 변화의 양에 대응하는 에칭된 깊이를 가진 에칭된 부분을 갖는 유리의 슬래브(slab of glass)인, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 에칭된 깊이는 90°의 위상 변화를 제공하도록 대략 85nm인, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 퓨필 필터의 에칭된 부분은, 출력 광의 반사된 부분에 대응하는 조명 영역에는 위상 변화를 제공하고, 상기 출력 광의 산란된 광 부분에 대응하는 상기 조명 영역의 외부에는 제공하지 않도록, 상기 조명 영역과 실질적으로 매칭되는 폭을 갖는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 조명 영역은 시그마 0.5 조명에 대응하며, 상기 퓨필 필터의 폭은 상기 이미징 퓨필의 애퍼쳐 직경의 대략 절반과 동일한, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 상기 에칭된 부분을 포함하는 측면 반대편의 상기 유리의 측면 상에 복수의 해프-톤(half-tone) 패턴을 포함하며, 상기 해프-톤 패턴은 출력 광의 투과도(transmission)를 제어하도록 크기가 조정되어 배치되는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 광학 검사 기기를 사용하여 극자외선(EUV) 레티클을 검사하는 방법에 있어서,
이미징 퓨필에 위치한 퓨필 필터를 갖는 검사 기기를 사용하여, EUV 시험 레티클의 시험 부분으로부터 반사되고 산란되는 출력 빔으로부터 시험 이미지 또는 시험 신호를 획득하는, 검사 기기 사용 단계로서, 상기 퓨필 필터는 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는 것인, 상기 검사 기기 사용 단계;
상기 시험 레티클의 부분과 동일하게 설계되는 기준 레티클 부분에 대해 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하는 단계;
상기 시험 이미지와 상기 기준 이미지를, 또는 상기 시험 신호와 상기 기준 신호를 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 시험 레티클의 부분이 임의의 후보 결함을 갖는지를 결정하는 단계;
상기 레티클의 복수의 시험 레티클 부분 각각에 대해, 상기 검사 기기를 사용하기 위한 동작, 상기 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하기 위한 동작, 비교하기 위한 동작, 및 결정하기 위한 동작을 반복하는 단계;
존재하는 것으로 결정된 임의의 후보 결함에 기초하여, 결함 리포트를 생성하는 단계; 및
복수의 퓨필 필터 구성에 의해 생성된 위상 변화각의 함수로서 복수의 결함 타입에 대한 결함 세기 신호를 시뮬레이션함으로써 상기 퓨필 필터를 설계하는 단계를 포함하는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법. - 제1항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 복수의 레티클 패턴과 결함 타입에 대해 복수의 세기 톤의 정정을 야기하도록, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 복수의 결함 타입에 대한 복수의 초점 오프셋이 실질적으로 동일하게 되도록, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- 제1항에 있어서, 상이한 위상 콘트라스트 효과를 갖는 복수의 퓨필 필터로부터 상기 퓨필 필터를 선택하는 단계를 더 포함하며, 상기 선택은 이전에 검사된 레티클 영역으로부터의 분석 결과에 기초하는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
- EUV 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템에 있어서,
입사 빔을 생성하기 위한 광원;
상기 입사 빔을 EUV 레티클에 지향시키기 위한 조명 광학기기(illumination optics);
상기 입사 빔에 응답하여 상기 EUV 레티클로부터 반사되고 산란된 출력 빔을 지향시키기 위한 집광 광학기기(collection optics)로서, 상기 출력 빔은 퓨필 필터를 통과해 센서를 향해 지향되는, 상기 집광 광학기기;
상기 검사 시스템의 이미징 퓨필에 위치한 상기 퓨필 필터로서, 상기 퓨필 필터는, 상기 레티클 상의 잡음으로부터의 신호와 비교해서 임의의 결함으로부터의 신호를 강화시키기 위해 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되고, 상기 퓨필 필터는 복수의 퓨필 필터 구성에 의해 생성된 위상 변화각의 함수로서 복수의 결함 타입에 대해 시뮬레이션된 결함 세기 신호에 기초한 설계를 갖는, 상기 퓨필 필터;
상기 퓨필 필터로부터 상기 출력 빔을 검출하고 상기 출력 빔에 대한 이미지 또는 신호를 생성하는 상기 센서; 및
제어기를 포함하고,
상기 제어기는,
시험 레티클 부분과 동일하게 설계되는 기준 레티클 부분에 대해 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하는 동작;
시험 이미지와 상기 기준 이미지를, 또는 시험 신호와 상기 기준 신호를 비교하는 동작, 및 상기 비교에 기초하여 상기 시험 레티클 부분이 임의의 후보 결함을 갖는지를 결정하는 동작;
상기 레티클의 복수의 시험 레티클 부분 각각에 대해, 상기 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하는 동작, 상기 비교하는 동작, 및 상기 결정하는 동작을 반복하는 동작; 및
존재하는 것으로 결정된 임의의 후보 결함에 기초하여, 결함 리포트를 생성하는 동작을 수행하도록 구성되는, 검사 시스템. - 제13항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 상기 시험 레티클 부분에서의 비-위상 또는 상이한 위상의 오브젝트와 비교해서, 결함을 포함하는, 위상 오브젝트의 신호 세기를 강화시키기 위해, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 검사 시스템.
- 제14항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 위상 변화를 도입해서 위상 오브젝트로부터 산란된 광과 상기 위상 오브젝트로부터 반사된 광 사이의 위상이 더 긴밀하게 매칭되고 상기 산란된 광과 반사된 광이 서로 보강 간섭하여 상기 위상 오브젝트의 검출된 이미지 신호를 강화시킬 수 있도록, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 검사 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 상기 퓨필 필터를 통해 투과되는 상기 출력 빔의 일부분에 도입되는 위상 변화의 양에 대응하는 깊이를 가진 에칭된 부분을 갖는 유리의 슬래브인, 검사 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 깊이는 90°의 위상 변화를 제공하도록 대략 85nm인, 검사 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 퓨필 필터의 에칭된 부분은, 출력 광의 반사된 부분에 대응하는 조명 영역에는 위상 변화를 제공하고, 상기 출력 광의 산란된 광 부분에 대응하는 상기 조명 영역의 외부에는 제공하지 않도록, 상기 조명 영역과 실질적으로 매칭되는 폭을 갖는, 검사 시스템.
- 제18항에 있어서, 상기 조명 영역은 시그마 0.5 조명에 대응하며, 상기 퓨필 필터의 폭은 상기 이미징 퓨필의 애퍼쳐 직경의 대략 절반과 동일한, 검사 시스템.
- 제18항에 있어서, 상기 조명 영역은, 시그마 0.5보다 작은 것 또는 큰 것 중 어느 하나인 퓨필 영역에 대응하는, 검사 시스템.
- 제16항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 상기 에칭된 부분을 포함하는 측면 반대편의 상기 유리의 측면 상에 복수의 해프-톤 패턴을 포함하며, 상기 해프-톤 패턴은 출력 광의 투과도를 제어하도록 크기가 조정되어 배치되는, 검사 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 복수의 레티클 패턴과 결함 타입에 대해 복수의 세기 톤의 정정을 야기하도록, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 검사 시스템.
- 제13항에 있어서, 상기 퓨필 필터는, 복수의 결함 타입에 대한 복수의 초점 오프셋이 실질적으로 동일하게 되도록, 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되는, 검사 시스템.
- 광학 검사 기기를 사용하여 극자외선(EUV) 레티클을 검사하는 방법에 있어서,
검사 기기를 사용하여, EUV 시험 레티클의 시험 부분으로부터 반사되고 산란되는 출력 빔으로부터 시험 이미지 또는 시험 신호를 획득하는, 검사 기기 사용 단계로서, 상기 검사 기기는, 상기 시험 레티클의 부분 상에서의 잡음 형태의 비-위상 또는 상이한 위상의 오브젝트와 비교해서, 결함 형태의 위상 오브젝트의 신호 세기를 강화시키기 위해 구면 수차를 도입하여 상기 출력 빔 내에 위상 콘트라스트를 제공하도록 구성되고, 상기 검사 기기는 복수의 퓨필 필터 구성에 의해 생성된 위상 변화각의 함수로서 복수의 결함 타입에 대한 시뮬레이션된 결함 세기 신호에기초하여 설계된 퓨필 필터로부터 구면 수차를 도입하는 것인, 상기 검사 기기 사용 단계;
상기 시험 레티클의 부분과 동일하게 설계되는 기준 레티클 부분에 대해 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하는 단계;
상기 시험 이미지와 상기 기준 이미지를, 또는 상기 시험 신호와 상기 기준 신호를 비교하고, 상기 비교에 기초하여 상기 시험 레티클의 부분이 임의의 후보 결함을 갖는지를 결정하는 단계;
상기 레티클의 복수의 시험 레티클 부분 각각에 대해, 상기 검사 기기를 사용하기 위한 동작, 상기 기준 이미지 또는 기준 신호를 획득하기 위한 동작, 비교하기 위한 동작, 및 결정하기 위한 동작을 반복하는 단계; 및
존재하는 것으로 결정된 임의의 후보 결함에 기초하여, 결함 리포트를 생성하는 단계를 포함하는, 극자외선(EUV) 레티클 검사 방법.
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