KR20040038756A - 마스크의 결함을 검출하는 방법, 컴퓨터 프로그램 및 기준기판 - Google Patents

마스크의 결함을 검출하는 방법, 컴퓨터 프로그램 및 기준기판 Download PDF

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판데르베르프얀에버트
무드아우케얀
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

본 발명은, 마스크의 제조 직후 기준 기판이 마스크에 의하여 패터닝되는 경우의 마스크의 결함을 검출하는 방법에 관한 것이다. 기준 기판은 청정 조건내에 저장되는 한편, IC 제조가 이루어진다. 마스크의 결함이 의심되는 경우, 레지스트 코팅된 기판, 즉 테스트 기판이 마스크의 노광에 의해 패터닝된다. 기준 기판 및 테스트 기판상의 패턴은 마스크의 결함이 있는지를 판정하기 위해 비교된다. 마스크 결함의 위치는 패턴들의 소 영역들을 스캐닝함으로써 판명될 수 있다.

Description

마스크의 결함을 검출하는 방법, 컴퓨터 프로그램 및 기준 기판{A Method of Detecting Mask Defects, a Computer Program and a Reference Substrate}
본 발명은
방사선 투영빔을 공급하는 방사선시스템;
소정 패턴에 따라 투영빔을 패터닝하는 역할을 하는 패터닝수단을 지지하는 지지구조체;
기판을 잡아주는 기판테이블; 및
패터닝된 빔을 기판의 타겟부상으로 투영하는 투영시스템을 포함하는 포토리소그래피 장치에 사용되는 패터닝 수단의 에러를 검출하는 방법에 관한 것이다.
"패터닝수단(patterning means)"이라는 용어는 기판의 타겟부에 형성되어야 할 패턴에 대응하는 패터닝된 단면을 입사하는 방사빔에 부여하도록 사용될 수 있는 수단을 의미하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 하며, 본 명세서에서는 "광 밸브(light valve)"라는 용어로도 사용된다. 일반적으로, 상기 패턴은 집적회로 또는 기타 디바이스와 같이 타겟부에 형성될 디바이스 내의 특정기능층에 해당할 것이다(이하 참조). 그러한 패터닝수단의 예로는 다음과 같은 것들이 포함된다.
- 마스크. 이 마스크의 개념은 리소그래피분야에서 이미 잘 알려져 있고, 바이너리(binary)형, 교번위상-시프트(alternating phase-shift)형 및 감쇠위상-시프트형과 같은 마스크형식과 다양한 하이브리드 마스크형식을 포함한다. 방사빔내에 이러한 마스크가 놓이면, 마스크의 패턴에 따라 마스크로 입사되는 방사선의 선택적인 투과(투과형 마스크의 경우) 또는 반사(반사형 마스크의 경우)가 이루어진다. 마스크의 경우에는, 일반적으로 마스크테이블이 지지구조체가 되고, 상기 마스크테이블은 입사되는 투영빔내의 소정위치에 마스크가 고정될 수 있게 하며, 필요한 경우에는 마스크를 상기 빔에 대하여 상대적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
- 프로그램가능한 거울배열. 이러한 장치의 예로는, 점탄성 제어층 (viscoelastic control layer)과 반사면을 구비한 매트릭스-어드레서블 표면이 있다. 이러한 장치의 기본원리는, (예를 들어)반사면의 어드레스된 영역(addressed area)에서는 입사광이 회절광으로 반사되는 반면, 어드레스되지 않은 영역에서는 입사광이 비회절광으로 반사되는 것이다. 적절한 필터를 사용하면, 상기 비회절광을 필터링하여 회절광만 남게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 빔은 상기 매트릭스-어드레서블 표면의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 프로그램가능한 거울배열의 대안적인 실시예는 작은 거울의 매트릭스 배치를 채택하는 것인데, 상기 각각의 작은 거울은 적당하게 국부적으로 치우친 전기장을 가하거나 또는 압전작동수단(piezoelectric actuation means)을 채택하여 축에 대하여 개별적으로 기울어질 수 있다. 또한, 상기 거울은 매트릭스-어드레서블이고, 이러한 어드레싱된 거울은 입사하는 방사빔을 어드레싱되지 않은 거울에 대하여 다른 방향으로 반사할 것이다. 이러한 방식으로, 반사된 빔은 매트릭스-어드레서블 거울의 어드레싱 패턴에 따라 패터닝된다. 이때 요구되는 매트릭스 어드레싱은 적당한 전자수단을 사용하여 수행될 수 있다. 상술된 두가지 상황 모두에 있어서, 패터닝수단은 1이상의 프로그램가능한 거울배열로 이루어질 수 있다. 이러한 거울배열에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,296,891호 및 US 5,523,193호와 PCT 특허출원 WO 98/38597호 및 WO 98/33096호로부터 얻을 수 있다. 프로그램가능한 거울배열의 경우에, 상기 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
- 프로그램가능한 LCD 배열. 이러한 구조의 일례는 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 미국특허 US 5,229,872호에 개시되어 있다. 상술된 바와 같이, 이러한 경우에서의 지지구조체는 필요에 따라 고정되거나 또는 이동할 수 있는, 예를 들어, 프레임 또는 테이블로 구현될 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 본 명세서의 나머지 부분 중 어느 곳에서는 그 자체가 마스크와 마스크테이블을 포함하는 예시적인 용어로서 특정적으로 지칭될 수도 있다. 하지만, 그러한 예시에서 논의된 일반적인 원리는 상술한 바와 같은 패터닝수단의 광의의 개념으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 리소그래피 투영장치는 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다.이 경우에, 패터닝수단은 IC의 각각의 층에 대응되는 회로패턴을 형성할 수 있으며, 이 패턴은 이후에 방사선 감응재(레지스트)층으로 도포된 기판(실리콘 웨이퍼)상의 타겟부(1이상의 다이로 구성되는)상으로 묘화될 수 있다. 일반적으로, 단일 웨이퍼는 인접해 있는 타겟부들의 전체적인 네트워크를 포함하고, 이들 타겟부는 투영시스템에 의하여 한번에 하나씩 연속적으로 조사된다. 현재 통용되는 장치에서, 마스크테이블상의 마스크에 의한 패터닝을 채택하는 데에는, 두 가지 상이한 형식의 기계로 구분될 수 있다. 어느 한 형식의 리소그래피 투영장치에서는 타겟부상으로 전체 마스크 패턴을 한번에 노광함으로써 각 타겟부가 조사되는데, 이러한 장치를 통상적으로 웨이퍼 스테퍼(wafer stepper)라고 한다. 통상, 스텝-앤드-스캔 장치(step-and-scan apparatus)라고 불리워지는 대체 장치에서는 소정의 기준 방향("스캐닝 방향")으로 투영빔 하의 마스크 패턴을 점진적으로 스캐닝하는 한편, 상기 스캐닝 방향과 같은 방향 또는 반대 방향으로 기판테이블을 동기적으로 스캐닝함으로써 각 타겟부가 조사된다. 일반적으로, 투영시스템은 배율인자 M(일반적으로 < 1)을 가지므로 기판테이블이 스캐닝되는 속도 V는 마스크테이블이 스캐닝되는 속도의 인자 M배가 된다. 본 명세서에 참고자료로 채택되고, 여기서 서술된 리소그래피 장치에 관한 보다 상세한 정보는, 예를 들어 미국특허 US 6,046,792호에서 찾을 수 있다.
리소그래피 투영장치를 사용하는 제조공정에서, (예를 들어, 마스크의) 패턴은 방사선 감응재(레지스트)층에 의하여 적어도 부분적으로 도포되는 기판상으로 묘화된다. 이 묘화 단계에 앞서, 기판은 전처리(priming), 레지스트 코팅 및 소프트 베이크와 같은 여러가지 과정을 거칠 수 있다. 노광 후에는, 노광후 베이크(PEB), 현상, 하드 베이크 및 묘화된 형상의 측정/검사와 같은 또 다른 과정을 거치게 된다. 이러한 일련의 과정은, 예를 들어 IC의 각각의 층을 패터닝하는 기초로서 사용된다. 이렇게 패터닝된 층은 에칭, 이온주입(도핑), 금속화, 산화, 화학-기계적 폴리싱 등과 같은, 각각의 층을 가공하기 위한 여러 공정을 거친다. 여러 개의 층이 요구된다면, 새로운 층마다 전체공정 또는 그것의 변형된 공정이 반복되어져야만 할 것이다. 그 결과로, 기판(웨이퍼)상에는 집적회로 디바이스의 배열이 존재하게 될 것이다. 이들 집적회로 디바이스는 다이싱 또는 소잉 등의 기술에 의하여 서로 분리되고, 이들 각각의 집적회로 디바이스는 캐리어에 장착되고 핀 등에 접속될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되고 있는 이와 같은 공정에 관한 추가정보는 예를 들어, "Microchip Fabrication: A Practical Guide to Semiconductor Processing "(3판, Peter van Zant 저, McGraw Hill출판사, 1997, ISBN 0-07-067250-4)으로부터 얻을 수 있다.
설명을 간단히 하기 위하여, 상기 투영시스템은 이후에 "렌즈"라고 언급 될 것이다. 하지만 이 용어는 예를 들어, 굴절광학기, 반사광학기, 카타디옵트릭(catadioptric) 시스템을 포함하는 다양한 형태의 투영시스템을 내포하는 것으로서 폭 넓게 해석되어야 한다. 또한 상기 방사선시스템은 방사선투영빔의 지향, 성형 또는 제어하는 이들 설계형식 중의 어느 하나에 따라 동작하는 구성요소를 포함할 수 있고, 이후에 설명에서는 이러한 구성요소들을 집합적으로 또는 개별적으로 "렌즈"라고 언급할 것이다. 나아가, 상기 리소그래피 장치는 2이상의 기판테이블 (및/또는 2이상의 마스크테이블)을 구비하는 형태가 될 수도 있다. 이러한 "다수 스테이지" 장치에서, 추가테이블이 병행으로 사용될 수 있으며, 1이상의 스테이지가 노광에 사용되고 있는 동안, 1이상의 다른 스테이지에서는 준비작업단계가 수행될 수 있다. 본 명세서에서 참고자료로 채택되는 듀얼스테이지 리소그래피 장치는, 예를 들어, 미국특허 US 5,969,441호 및 국제특허출원 WO 98/40791호에 개시되어 있다.
마스크 또는 마스크패턴에서의 결함은, 결함이 있는 IC와 같은 디바이스를 생성시킬 수 있어서 바람직하지 않다. 통상적으로, 마스크의 결함은 2가지 범주로 나뉜다. 첫째로 마스크 투명 또는 반사부상의 먼지나 얼룩같은 오염이 노광방사선을 왜곡시키고/거나 차단하여 마치 그것이 패턴의 일부인 것처럼 기판상으로 프린트될 수 있다. 둘째로, 마스크재료(예를 들어 석영)에서의 크랙은 방사선을 차단 또는 산란시켜 왜곡된 이미지를 가져오게 한다. 셋째로, 마스크제조공정에서 패턴의 왜곡이 발생될 수도 있다. 상기 왜곡들은 핀홀, 크롬 스폿, 패턴 확장, 소실부, 패턴내의 파손부 및 인접한 패턴들간의 브릿지를 포함하여 이루어진다. 결함의 3가지 소스들 중에서, 오염(contamination)이 가장 흔하며, 오염의 가능성을 최소화하기 위하여 사용중에 마스크를 청정 상태로 유지하는 것이 일반적이다. 흔히 마스크상에 펠리클(pellicle)이 사용되어 상기 펠리클이 인스톨된 후에 마스크상에서의 오염물을 최소화하거나 제거할 수도 있다.
결함있는 디바이스의 제조를 피하기 위하여, 결함 있는 디바이스는 그것이 수정 또는 교체될 수 있도록 가능한 빨리 검출되어야 한다. 종래에는, 마스크 및/또는 마스크 펠리클의 결함이 의심되는 경우 또는 유지보수의 일 과정에 있어, 리소그래피장치로부터 마스크가 제거되고 검사된다. 마스크 및/또는 펠리클이 손상되지 않았다면 마스크가 상기 장치로 되돌려지고 생산이 계속된다. 마스크 및/또는 펠리클이 손상되었다면, 마스크 및/또는 펠리클이 수리되거나 교체된 다음, 리소그래피장치로 되돌려진다. 하지만, 리소그래피 장치로부터 마스크를 제거할 시에, 마스크 및 펠리클의 오염 및/또는 손상의 가능성이 증대되기 쉽다. 또한, 결함에 대한 점검시, 디바이스의 생산이 느려지거나 중단되기 때문에 정밀도를 유지하면서 가능한 신속하게 조사 및 검사하는 것이 유리하다.
본 발명의 목적은 패터닝수단의 결함을 검출하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적은 본 발명에 따른 패터닝수단의 결함을 검출하는 방법으로서,
포토리소그래피 과정중에 패터닝수단을 사용하여 기준기판상의 기준 패턴을 프린트하는 단계;
포토리소그래피 과정중에 상기 패터닝수단을 사용하여 상기 기준 기판과는상이한 생산 기판(production substrate)상에 디바이스 제조용 패턴을 노광시키는 단계;
포토리소그래피 과정중에 패터닝수단을 사용하여 테스트 기판상에 테스트 패턴을 프린트하는 단계; 및
프린팅된 상기 테스트 패턴을 상기 프린팅된 기준 패턴과 비교하여 상기 패터닝수단의 결함을 검출하는 단계를 포함하는 상기 방법에 의하여 달성된다.
패터닝수단의 노광은 패터닝수단이 제 위치, 즉 청정 조건내의 리소그래피 장치에서 일어나므로, 상기 패터닝수단은 더이상 오염 또는 제거 및 교체를 통한 손상의 가능성이 증대될 것으로 예측되지 않는다. 또한, 패터닝수단(예를 들어, 마스크)은 불필요하게 청정 조건으로부터 제거될 필요가 없기 때문에, 디바이스 스루풋은 사실상 영향을 받지 않는다. 테스트 기판의 노광은 생산 기판의 노광과 동시에 취해지고, 생산을 계속 진행하면서 테스트 기판의 어떠한 추가적인 조사가 이루어질 수 있다.
포토리스그래피의 방법은 잘 발달되어 있으며, 본 발명자들은 SiO2의 층을 갖는 실리콘 웨이퍼로 된 기판이 양호한 기준 기판이라는 것을 발견하였다. 질화물층을 갖는 웨이퍼 역시 양호한 기준 기판일 수 있다. 당업자들은 잘 알겠지만, 예를 들어 강한 콘트라스트를 갖는 정확한 패턴을 생성하기 위해 여타의 재료가 사용될 수 있다. 그 다음, 디바이스를 제조하는데 사용되는 포토리스그래피 방법을 채용하여 SiO2또는 여타 층내로 매우 정확한 패턴이 에칭된다.
오염을 피하기 위하여, 기준 기판과 패터닝수단 모두는 청정 조건내에서 저장된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 결함이 검출되는 경우에만 패터닝수단이 청정 조건으로부터 제거된다.
비교의 편의를 위하여, 테스트 기판이 기준 기판이 될 수 있다. 특히, 방사선감응재(레지스트) 층을 노광시킴으로써 테스트 기판이 패터닝될 수 있다. 일단 테스트 기판이 스캐닝되고나면, 레지스트가 제거될 수 있고 테스트 기판이 재사용된다
기준 패턴은, 각 기준 패턴 사이에 충분한 공간을 가진 복수의 상이한 위치에서 기준 기판상에 프린트되어 개별 테스트 패턴들이 각각의 기준 패턴 가까이에 프린트 되도록 하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 시각적인 비교에 의해 기준 패턴과 테스트 패턴을 비교하기 위하여, 패터닝된 테스트 기판 및 기준 기판이 1개 이상의 광학적 결함 검사 툴에 의해 동시에 스캐닝될 수 있다. 광학적 결함 검사 툴은, 예를 들어, 현미경 또는 KLA 검사 시스템(예를 들어, KLA-Tencor's 2139 시스템 또는 KLA=Tencor's ES20 시리즈)과 같은 주사전자현미경검사를 사용하는 시스템일 수 있다. 기준 패턴과 테스트 패턴의 여러번의 비교가 실시되고 다수결(majority voting)로 결함의 위치를 결정할 수 있다.
본 발명의 추가 형태에 따르면,
제1 및 제2패턴을 검사하는 수단; 및
상기 제1 및 제2패턴을 비교하는 수단을 포함하는 검사시스템이 제공된다.
제1 및 제2패턴을 검사하는 수단은 상기 제1 및 제2패턴을 동시에 검사할 수 있는 2개의 검사 툴로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 추가 형태에 따르면, 기준 기판상에 기준 패턴을 프린트하는데 패터닝 수단을 사용하고, 추후 동일 기준 기판상에 테스트 패턴을 프린트하는데 상기 패터닝 수단을 사용할 것을 리소그래피 투영장치에 지시하는 프로그램 코드수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 제1 및 제2패턴을 검사하고 상기 제1 및 제2패턴을 비교할 것을 검사시스템에 지시하는 프로그램 코드수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
본 발명의 또 다른 추가 형태에 따르면, 기판상에 패터닝 수단의 패턴의 프린팅된 내구성 있는 기준 이미지를 가지고 상기 기준 이미지 위에 더 이상의 패터닝된 층이 없는 기판을 포함하는 기준 기판이 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 것으로서, "프린트" 및 "프린팅된"이란 용어는 노광을 포함한다. 상기 용어들은 또한 레지스트의 노광 및 현상 또는 노광, 레지스트의 현상 및 에칭을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서는 IC의 제조에 있어서의 본 발명에 따른 장치의 사용례에 대하여 언급하였으나, 이러한 장치가 다른 여러 가능한 응용례를 가지고 있음이 명백히 이해되어야 할 것이다. 예를 들어, 상기 장치는 집적 광학시스템, 자기영역메모리용 유도 및 검출패턴, 액정표시패널, 박막자기헤드 등의 제조에도 이용될 수 있다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용례와 관련하여, 본 명세서에서 사용된 "레티클", "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 용어가 각각"마스크", "기판" 및 "타겟부" 등과 같은 좀 더 일반적인 용어로 대체되고 있음을 이해할 수 있다.
본 명세서에서, "방사선" 및 "빔"이란 용어는 (예를 들어, 파장이 365, 248, 193, 157 또는 126㎚ 인) 자외선과 EUV(예를 들어, 파장이 5 내지 20㎚ 범위인 극자외선) 및 이온빔 또는 전자빔과 같은 입자빔을 포함하는 모든 형태의 전자기방사선을 포괄하여 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 나타낸 도,
도 2는 조합된 기준 기판 및 테스트 기판상의 기준 패턴 및 테스트 패턴의 배치를 나타낸 도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 패터닝 수단의 결함에 대해 시험하는 방법의 흐름도이다.
상기 도면에 있어, 대응되는 참조부호는 대응되는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 리소그래피 투영장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는,
· 방사선(예를 들어, UV방사선)의 투영빔(PB)을 공급하는 방사선시스템(Ex,IL), (이 경우에는 특별히 방사원(LA)도 포함한다);
· 마스크(MA)(예를 들어, 레티클)를 잡아주는 마스크홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 마스크를 정확히 위치시키는 제1위치설정수단에 연결된 제1대물테이블(마스크테이블)(MT);
· 기판(W)(예를 들어, 레지스트 코팅된 실리콘 웨이퍼)을 잡아주는 기판홀더가 마련되어 있고, 아이템(PL)에 대하여 기판을 정확히 위치시키는 제2위치설정수단에 연결된 제2대물테이블(기판테이블)(WT);
· 기판(W)의 (예를 들어, 1이상의 다이를 포함하는)타겟부(C)에 마스크(MA)의 조사된 부분을 묘화(imaging)하는 투영시스템 ("렌즈")(PL)(예를 들어, 굴절렌즈 그룹);
ㆍ 검사시스템(IS)을 포함하여 이루어진다.
도시된 바와 같이, 상기 장치는 (투과마스크를 구비한) 투과형이다. 하지만, 일반적으로는, 예를 들어 (반사마스크를 구비한) 반사형일 수도 있다. 대안적으로, 상기 장치는 상술된 바와 같은 형식의 프로그램가능한 거울배열과 같은 그 밖의 다른 종류의 패터닝수단을 채택할 수도 있다.
방사원(LA)(예를 들어, 엑시머레이저)은 방사선의 빔을 생성한다. 상기 빔은 맞바로 조명시스템(일루미네이터)(IL)에 들어 가거나, 예를 들어 빔 익스펜더(Ex)와 같은 컨디셔닝 수단을 거친 다음에 조명시스템으로 들어간다. 상기 일루미네이터(IL)는 빔내의 세기 분포의 외반경 및/또는 내반경 크기(통상 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)를 설정하는 조정수단(AM)을 포함하여 이루어진다. 또한 이것은 일반적으로 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같은 여타의 다양한 구성요소들을 포함하고 있다. 이러한 방식으로, 마스크(MA)에 도달하는 빔(PB)은 그 단면에 소정의 균일성과 세기 분포를 갖게 된다.
도 1과 관련하여, 상기 방사원(LA)은 리소그패피 투영장치의 하우징내에 놓이지만(흔히 예를 들어, 방사원(LA)이 수은램프인 경우에서 처럼), 그것이 리소그래피 투영장치로부터 멀리 떨어져 있어서 그것이 만들어 낸 방사선빔이 (가령, 적절한 지향 거울에 의해) 장치 내부로 들어오게 할 수도 있다. 후자의 시나리오는 방사원(LA)이 대개 엑시머레이저인 경우이다. 본 발명과 청구 범위는 이들 시나리오를 모두 포함하고 있다.
이후, 상기 빔(PB)은 마스크테이블(MT)상에 잡혀 있는 마스크(MA)를 통과한다. 마스크(MA)를 지난 빔(PB)은 렌즈(PL)를 통과하여 기판(W)의 타겟부(C)위에 빔(PB)을 포커싱한다. 제2위치설정수단(및 간섭계측정수단(IF))에 의하여, 기판테이블(WT)은, 예를 들어 빔(PB)의 경로내에 상이한 타겟부(C)를 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제1위치설정수단은 예를 들어, 마스크 라이브러리로부터 마스크(MA)를 기계적으로 회수한 후에, 또는 스캔하는 동안에, 빔(PB)의 경로에 대하여 마스크(MA)를 정확히 위치시키도록 사용될 수 있다. 일반적으로 대물테이블(MT, WT)의 이동은, 도 1에 명확히 도시되지는 않았지만, 장행정모듈(long-stroke module)(개략 위치설정) 및 단행정모듈(미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 것이다. 하지만, (스텝-앤드-스캔 장치와는 대조적으로) 웨이퍼스테퍼의 경우에 마스크테이블(MT)이 단행정액추에이터에만 연결되거나 또는 고정될 수도 있다.
도시된 장치는 두가지 상이한 모드로 사용될 수 있다.
1. 스텝 모드에서는, 마스크테이블(MT)은 기본적으로 정지상태로 유지되며, 전체 마스크 이미지는 한번에(즉, 단일 "섬광"으로) 타겟부(C)에 투영된다. 그 후 기판테이블(WT)이 x 및/또는 y 방향으로 쉬프트되어 다른 타겟부(C)가 빔(PB)에 의하여 조사될 수 있다.
2. 스캔 모드에서는, 소정 타겟부(C)가 단일 "섬광"으로 노광되지 않는 것을 제외하고는 기본적으로 동일한 시나리오가 적용된다. 그 대신에, 마스크테이블(MT)이v의 속도로 소정 방향(소위 "스캔방향", 예를 들어 y 방향)으로 이동 가능해서, 투영빔(PB)이 마스크 이미지의 모든 부분을 스캐닝하도록 되고, 이와 함께 기판테이블(WT)은 속도V=Mv로, 동일한 방향 또는 그 반대 방향으로 동시에 이동하는데, 이 때M은 렌즈(PL)의 배율(통상M=1/4 또는M=1/5)이다. 이러한 방식으로, 해상도를 떨어뜨리지 않고도 비교적 넓은 타겟부(C)가 노광될 수 있다.
리소그래피 장치에 처음 설치할 때 마스크는 손상되지 않고 청정한 것으로 가정하며, 본 발명에 따라 기준 기판(10)은 마스크의 설치후에 마스크의 패턴을 기준 위치상으로 노광시킴으로써 프린팅된다. 기준 기판은 실제로 마스크의 설치 직후에 프린팅된다. 기준 기판(10)에는 추후에 결함이 생길 수 있는 패턴과 비교하기 위한 "이상적인" 패턴을 제공한다. 본 실시예에서, 기준 기판(10)은 공지된 청정도 및 두께로 된 SiO2의 바깥쪽 층을 갖는 실리콘 기판으로 형성된다. 상기 기판은 레지스트로 코팅된다. 기준 기판(10)을 프린트하기 위하여, 리소그래피 장치에 이미 설치되었으나 IC와 같은 디바이스의 생산에는 아직 사용되지 않는 마스크가 사용되어 레지스트를 노광하도록 투영 빔을 패터닝한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 1 이상의 실제적으로 동일한 기준 패턴(R1,R2,R3,R4...)이 이격되어 노광된다. 레지스트 재료는 그 밑에 SiO2가 드러나도록 현상된 다음 예를 들어 플루오르화수소산을 사용하여 에칭된다. 잔류 레지스트가 제거되면, 패턴(들)은 SiO2내의 에칭된 패턴(들)로서 드러난다. 그 다음, 기준 기판(10)은 그것이 필요할 때까지 청정 조건으로 유지된다.
예를 들어, 결함이 의심될 경우, 기준 기판(10)은 레지스트로 코팅된다(단계 S1) 단계 S2에서, 실제적으로 동일한 테스트 패턴(T1,T2,T3,T4..)을 기준패턴(R1,R2,R3,R4...)에 이웃한 기준/테스트 기판상에 프린팅하기 위하여 레지스트를 노광하도록 마스크가 투영 빔을 패터닝한다. 레지스트를 현상하고 노광된 SiO2를 에칭(단계 S3)한 후에, 각 쌍의 기준 패턴 및 테스트 패턴은 1 이상의 각각의 현미경에 의해 동시 또는 순차적으로 스캐닝된다(단계 S4). 레지스트의 타입, 층 스택 등등에 따라, 기준 및 테스트 패턴에서 가장 높은 콘트라스트를 얻도록 현미경 또는 여타 검사 툴의 감응도가 조정된다. 그 동안에 리소그래피 장치는 생산을 계속할 수 있다. S5 및 S6에서는, T1및 R1의 스캔의 결과를 검토하여 그들이 동일한지의 여부를 확인한다. 그들이 동일하지 않다면, 마스크에 결함이 있거나, 대안적으로는 패턴 T1또는 R1의 단일 노광에서의 우연오차(random error)가 있을 수 있다. 따라서, T2및 R2가 비교되고, 그들이 동일하다면 T1과 R1사이의 차이는 우연오차로 인한 것이며 마스크에는 결함이 없다고 가정한다. T2와 R2가 동일하지 않다면, T3와 R3및 T4와 R4등등이 비교될 수 있다. T1과 R1, T2와 R2, T3와 R3의 비교에 대하여 다수결을 채택하여 결함이 있는지를 판정한다. 결함이 존재한다면, T1과 R1의 어느 작은 영역이 동일하지 않은지를 판정하여 결함의 정확한 위치를 판정할 수 있도록 T1과 R1가 보다 상세하게 스캐닝될 수 있다. 단계 S7에서는, 장치로 부터 마스크가 제거되어 세정되고 결함이 의심될 경우 수리 및 교체된다. 기준/테스트 기판은 테스트 패턴(T1,T2,T3,T4..)을 기준 패턴(R1,R2,R3,R4...)과 인접하거나 가까운 상이한 위치에 프린팅함으로써 재사용될 수 있다. 기준 기판(10)은 청정 조건내에 저장되도록 되돌려진다.
시스템을 최적화하기 위하여 패턴 레이아웃, 층 스택 및 레지스트 타입과 같은 세부사항들을 사용하는 컴퓨터를 이용하여 상기 시스템이 구성된다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 각각 기준 및 테스트 기판 각각상의 기준 및 테스트 패턴의 배치를 조작할 수도 있다.
상기 실시예에서, 기준 기판(10)은 테스트 기판이지만, 본 발명은 이것으로 제한을 두지는 않으며, 기준 및 테스트 기판이 상이할 수 있다. 기준 기판 및 테스트 기판이 상이한 기판일 경우, 기준 기판은 1 이상의 기준 패턴(R1,R2,R3, 등등)으로 프린팅된다. 그 다음, 기준 기판이 1 이상의 테스트 기판과의 비교를 위해 사용된다. 그 다음, 별도의 테스트 기판이 기준 기판과의 비교를 위해 프린팅된다. 비교가 완료되면, 테스트 기판이 추가의 테스트 패턴을 위해 재사용될 수 있도록 테스트 기판상의 레지스트를 벗겨낼 수 있다.
상기 실시예에서는, 현미경에 의하여 스캐닝되기 전에 기준 및 테스트 기판이 노광, 현상 및 에칭되었다. 선택적으로, 기준 및 테스트 기판 또한, 특히 기준 및 테스트 기판이 상이한 기판일 경우 간단히 노광되거나 노광 및 현상된다. 선택적으로, 또한 기준 및 테스트 기판은, 특히 상기 기준 및 테스트 기판이 상이한 기판일 경우에, 단순히 노광되거나 또는 노광되고 현상될 수 있다. 대안적으로, 양호한 콘트라스트를 갖는 패턴을 제공할 수 있는 SiO2이외의 표면이 사용될 수 있다.본 발명자들은 실리콘상의 질화물 층이 특히 양호하다는 것을 발견하였다.
일 실시예에서, 패터닝 수단은 반사마스크와 같은 EUV 마스크이다.
본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였으나, 본 발명은 설명된 것과 달리 실행될 수도 있음을 명백히 이해해야 한다. 상기 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에 따르면, 패터닝수단의 결함을 검출하는 개선된 방법을 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 패터닝수단의 결함을 검출하는 방법에 있어서,
    포토리소그래피 과정중에 패터닝수단을 사용하여 기준기판상에 기준 패턴을 프린트하는 단계;
    포토리소그래피 과정중에 상기 패터닝수단을 사용하여 상기 기준 기판과는 상이한 생산 기판상에 디바이스 제조용 패턴을 노광시키는 단계;
    포토리소그래피 과정중에 상기 패터닝수단을 사용하여 테스트 기판상에 테스트 패턴을 프린트하는 단계; 및
    상기 프린팅된 테스트 패턴을 상기 프린팅된 기준 패턴과 비교하여 상기 패터닝수단의 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 기판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기준 기판은 SiO2층을 갖는 실리콘 웨이퍼이고, 상기 프린팅된 기준 기판은 상기 SiO2층내로 에칭되는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트 기판은 상기 기준 기판인 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프린팅된 테스트 패턴은 현상된 레지스트의 패턴인 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 패턴은 복수의 상이한 위치에서 상기 기준 기판상에 프린팅되는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    프린팅된 개별 기준 패턴들은, 개별 테스트 패턴이 각각의 프린팅된 개별 기준 패턴 옆에 프린팅될 수 있도록 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프린팅된 테스트 패턴을 상기 프린팅된 기준 패턴과 비교함에 있어, 상기 패터닝된 테스트 기판과 기준 기판이 1개 이상의 광학적 결함 검사 툴에 의하여 스캐닝되는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프린팅된 테스트 패턴을 상기 프린팅된 기준 패턴과 비교함에 있어, 상기 패터닝된 테스트 기판과 기준 기판이 각각 광학적 결함 검사 툴에 의하여 동시에 스캐닝되는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    복수의 프린팅된 기준 패턴과 복수의 프린팅된 테스트 패턴간에 복수의 비교가 이루어지는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    다수결(majority voting)에 의해 상기 패터닝 수단내의 결함의 위치가 판정되는 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패터닝 수단은 포토리소그래피 마스크인 것을 특징으로 하는 결함검출 방법.
  13. 검사시스템에 있어서,
    제1 및 제2패턴을 검사하는 수단; 및
    상기 제1 및 제2패턴을 비교하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    제1 및 제2패턴을 검사하는 상기 수단은 상기 제1 및 제2패턴을 동시에 검사할 수 있는 2개의 검사 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 검사시스템.
  15. 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    패터닝 수단을 사용하여 기준 기판상에 기준 패턴을 프린팅하도록 하고 상기 패터닝 수단을 사용하여 동일 기준 기판상에 테스트 패턴을 프린팅하도록 리소그래피 투영장치에 지시하는 프로그램 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  16. 컴퓨터 프로그램에 있어서,
    제1 및 제2패턴을 검사하고 상기 제1 및 제2패턴을 비교하도록 검사시스템에 지시하는 프로그램 코드수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  17. 패터닝 수단의 패턴의 프린팅된 내구성 있는 기준 이미지를 그 위에 가지고 상기 기준 이미지 위에는 패터닝된 추가의 층이 없는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 기준 기판.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 프린팅된 기준 이미지는 상기 기판상의 SiO2의 층내로 에칭함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기준 기판.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 패턴은 상기 기준 기판상의 여러 상이한 위치에 프린팅되는 것을 특징으로 하는 기준 기판.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 프린팅된 개별 패턴들은, 개별 테스트 패턴이 각각의 프린팅된 개별 기준 패턴 옆에 프린팅될 수 있도록 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 기준 기판.
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