KR20160137564A - 델타 다이 및 델타 데이터베이스 검사 - Google Patents

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Abstract

포토리소그래피용 레티클을 검사하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 레티클 상의 동일한 다이의 세트의 각각의 다이의 각각의 패치 영역의 복수의 패치 영역 이미지를 얻기 위해 검사 도구가 사용된다. 각각의 패치 영역 이미지에 대해 적분 강도값이 결정된다. 상기 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭 및 다른 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭에 대한 그 상대값에 기초하여 각각의 패치 영역 이미지에 대한 적분 강도값에 이득이 인가된다. 레티클의 차이 강도 맵을 형성하기 위해, 테스트 다이 및 기준 다이를 포함하는 다이의 쌍의 각각의 패치의 적분 강도값 사이의 차이가 결정된다. 차이 강도 맵은 레티클의 특징부 에지에 의존하는 특징부 특성 편차와 상관한다.

Description

델타 다이 및 델타 데이터베이스 검사{DELTA DIE AND DELTA DATABASE INSPECTION}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 칼 이. 헤스(Carl E. Hess) 등에 의한 발명의 명칭이 "델타 다이 향상(Delta Die Enhancements)"인 2014년 3월 25일 출원된 미국 가출원 제61/969,984호, 및 칼 이. 헤스 등에 의한 발명의 명칭이 "델타 데이터베이스 임계 치수 균일 맵(Delta Database Critical Dimension Uniform Map)"인 2014년 3월 25일 출원된 미국 가출원 제61/969,990호의 35 U.S.C. § 229 하에서 우선권을 주장하고, 이들 미국 출원은 모든 목적으로 그대로 본 명세서에 참조로서 합체되어 있다.
발명의 기술분야
본 발명은 일반적으로 레티클 검사(reticle inspection)와 같은 반도체 검사의 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 임계 치수 균일성(critical dimension uniformity) 등을 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조의 산업은 실리콘과 같은, 기판 상에 적층되고 패터닝되는 반도체 재료를 사용하여 집적 회로를 제조하기 위한 고도로 복잡한 기술을 수반한다. 집적 회로는 통상적으로 복수의 레티클로부터 제조된다. 초기에, 회로 설계자는 특정 집적 회로(integrated circuit: IC) 디자인을 기술하는 회로 패턴 데이터 또는 디자인 데이터베이스를 레티클 제조 시스템, 또는 레티클 라이터(writer)에 제공한다. 회로 패턴은 통상적으로 제조된 IC 디바이스의 물리층의 표현적인 레이아웃의 형태이다. 표현적인 레이아웃은 IC 디바이스의 각각의 물리층(예를 들어, 게이트 산화물, 폴리실리콘, 금속화부 등)을 위한 표현적인 층을 포함하고, 여기서 각각의 표현적인 층은 특정 IC 디바이스의 층의 패터닝을 규정하는 복수의 다각형으로 구성된다. 레티클 라이터는 이후에 특정 IC 디자인을 제조하는데 사용될 복수의 레티클을 라이팅(writing)하기 위해 회로 패턴 데이터를 사용한다(예를 들어, 통상적으로, 전자빔 라이터 또는 레이저 스캐너가 레티클 패턴을 노출하는데 사용됨).
각각의 레티클 또는 포토마스크는 일반적으로 집적 회로와 같은 전자 디바이스 내의 동일 평면 특징부의 패턴을 함께 형성하는 적어도 투명한 및 불투명한 영역, 그리고 때때로 반투명한 위상 반전(phase shifting) 영역을 포함하는 광학 요소이다. 레티클은 에칭, 이온 주입, 또는 다른 제조 프로세스에 대해 반도체 웨이퍼의 지정된 영역을 형성하기 위해 포토리소그래피 중에 사용된다.
레티클 검사 시스템은 포토리소그래피에서 레티클의 제조 중에 또는 이러한 레티클의 사용 후에 생성될 수도 있는 결함에 대해 레티클을 검사할 수도 있다. 대규모의 회로 집적 및 반도체 디바이스의 크기 감소에 기인하여, 제조된 디바이스는 결함에 대해 점점 더 민감해지고 있다. 즉, 디바이스 내의 고장을 일으키는 결함이 더 작아지고 있다. 이에 따라, 레티클의 특성을 모니터링하기 위한 향상된 검사 기술에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
이하에는 본 발명의 특정 실시예의 기본 이해를 제공하기 위해 본 명세서의 간단화된 요약 설명을 제시한다. 이 요약 설명은 본 발명의 광대한 개요는 아니고, 본 발명의 주요/임계 요소를 식별하거나 본 발명의 범주를 한정하는 것은 아니다. 그 유일한 목적은 이후에 제시되는 더 상세한 설명에 대한 서문으로서 간단화된 형태로 본 명세서에 개시된 몇몇 개념을 제시하는 것이다.
일 실시예에서, 포토리소그래피용 레티클을 검사하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 레티클 상의 동일한 다이의 세트의 각각의 다이의 각각의 패치 영역의 복수의 패치 영역 이미지를 얻기 위해 검사 도구가 사용된다. 각각의 패치 영역 이미지에 대해 적분 강도값이 결정된다. 상기 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭(sparseness metric) 및 다른 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭에 대한 그 상대값에 기초하여 각각의 패치 영역 이미지에 대한 적분 강도값에 이득이 인가된다. 레티클의 차이 강도 맵을 형성하기 위해, 테스트 다이 및 기준 다이를 포함하는 다이의 쌍의 각각의 패치의 적분 강도값 사이의 차이가 결정된다. 차이 강도 맵은 레티클의 특징부 에지에 의존하는 특징부 특성 편차와 상관한다.
특정 구현예에서, 각각의 다이의 패치 영역 이미지는 다이 중 동일한 것의 패치 영역 이미지와 정렬된다. 다른 예에서, 각각의 패치 영역 이미지에 대한 적분 강도값은 패치 영역 이미지의 복수의 서브영역에 대한 평균 강도값이다. 다른 실시예에서, 각각의 다이의 각각의 패치 영역 이미지의 성김성 메트릭은 다이의 다른 패치 영역 이미지의 에지 픽셀의 평균 수와 상기 패치 영역 이미지의 에지 픽셀의 로컬 수의 비이다. 다른 양태에서, 에지 픽셀의 평균 및 로컬 수는 각각의 특징부 에지에 대한 픽셀의 사전규정된 폭에 제한된다.
특정 구현예에서, 특징부 특성 편차는 임계 치수(critical dimension: CD) 편차이다. 다른 양태에서, 방법은 레티클의 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터를 사용하여, 차이 강도 맵을 차이 CD 맵으로 변환하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터는 레티클을 제조하는데 사용되었던 각각의 패치 영역에 대한 공지의 CD 값을 갖는 디자인 데이터베이스로부터 결정된다. 또 다른 양태에서, 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터는, (i) 상기 패치 영역에 대응하는 디자인 데이터베이스의 하나 이상의 패턴에 기초하여 레티클의 각각의 패치 영역에 대한 이미지를 렌더링하고, (ii) 각각의 패치 영역에 대한 각각의 렌더링된 이미지에 대해, 예측된 적분 강도값을 결정하고, (iii) 사전규정된 CD 변화만큼, (a) 각각의 패치 영역에 대응하는 각각의 하나 이상의 패턴을 바이어스하고 바이어스된 하나 이상의 패턴을 상기 패치 영역에 대한 바이어스된 이미지 내로 렌더링하거나, 또는 (b) 상기 패치 영역에 대한 바이어스된 이미지를 형성하기 위해 각각의 패치 영역에 대한 렌더링된 이미지의 하나 이상의 패턴을 바이어스하고, (iv) 각각의 패치 영역에 대한 각각의 바이어스된 이미지에 대해, 예측된 적분 강도값을 결정하고, (v) 각각의 패치 영역에 대해, 렌더링된 이미지의 적분 강도값과 바이어스된 이미지의 적분 강도값 사이의 적분 강도차를 결정하고, (vi) 각각의 패치에 대해, 사전규정된 CD 변화로 적분된 강도차를 나누어 캘리브레이션 팩터를 결정함으로써 결정된다. 다른 양태에서, 캘리브레이션 팩터는 하나 이상의 포토리소그래피 프로세스에서 레티클을 사용한 후에 CD 균일성을 모니터링하기 위해 각각의 패치 영역에 대해 저장된다.
다른 실시예에서, 방법은 각각의 패치 영역 이미지에 대해, 적분 강도값을 결정하기에 앞서 임의의 특징부 에지로부터 사전규정된 거리에 위치하게 되는 패치 영역 이미지의 임의의 플랫 필드 영역(flat field area)에 대해 사전규정된 상수값으로 강도값을 변경하는 것을 포함한다. 다른 양태에서, 사전규정된 거리는 특징부 에지가 인접 플랫 필드 영역으로부터 측정된 강도값에 영향을 미치지 않도록 선택된다. 다른 실시예에서, 각각의 패치 영역 이미지의 적분 강도값에 인가된 이득은 사전규정된 양만큼 제한된다.
대안적인 실시예에서, 본 발명은 포토리소그래피용 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템에 관한 것으로서, 시스템은 전술된 동작 중 하나 이상을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 다른 실시예에서, 본 발명은 전술된 동작의 적어도 일부를 수행하기 위한 명령어가 그 위에 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 양태가 도면을 참조하여 이하에 더 설명된다.
도 1은 복수의 다이를 갖는 예시적인 레티클의 개략 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 델타-강도 맵을 생성하기 위한 절차를 도시하고 있는 흐름도이다.
도 3a는 본 발명의 제1 구현예에 따른 레티클부의 복수의 스캐닝된 스와스(swath)의 개략도이다.
도 3b는 특정 구현예에 따른 패치로 분할된 레티클 스와스에 대응하는 강도 데이터 세트의 개략도이다.
도 3c는 본 발명의 제2 구현예에 따른 레티클의 복수의 스캐닝된 스와스를 도시하고 있다.
도 3d는 예시적인 구현예에 따른 레티클의 스와스의 패치의 다수의 로컬 영역에 대응하는 다수의 강도 데이터 세트의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 구현예에 따른 스와스 관리를 위한 절차를 도시하고 있는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 넓이(extent), 오프셋, 및 어레이 크기가 셋업 절차 중에 규정되는 다이의 어레이를 갖는 레티클을 도시하고 있다.
도 6a는 밝은 배경 영역에 의해 둘러싸인 데이터 구조를 갖는 패치 영역의 개략도이다.
도 6b는 도 6a의 패치보다 그 경계에서 더 많은 점진적인 강도 변화를 갖는 밝은 배경 영역에 의해 둘러싸인 어두운 구조체를 갖는 패치 영역의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 특정 구현예에 따른 임계 치수 맵을 생성하기 위한 절차를 도시하고 있는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 기술이 구현될 수도 있는 예시적인 검사 시스템의 개략도이다.
도 9a는 특정 실시예에 따른 포토마스크로부터 웨이퍼 상에 마스크 패턴을 전사하기 위한 리소그래픽 시스템의 간단화된 개략도이다.
도 9b는 특정 실시예에 따른 포토마스크 검사 장치의 개략도를 제공한다.
이하의 설명에서, 수많은 특정 상세가 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 본 발명은 이들 특정 상세의 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있다. 다른 경우에, 공지의 프로세스 동작은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 설명되어 있지 않다. 본 발명이 특정 실시예와 함께 설명될 것이지만, 이는 본 발명을 실시예에 한정하도록 의도된 것은 아니라는 것이 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 특정 실시예는 레티클 특징부의 결함 또는, 더 구체적으로 임계 치수(critical dimension: CD)와 같은 특성의 편차를 검출하기 위해 레티클을 검사하기 위한 기술 및 시스템을 제공한다. 이하의 예시적인 실시예는 레티클과 관련하여 설명되지만, 임의의 적합한 유형의 샘플(예를 들어, 웨이퍼)이 이러한 기술 또는 시스템을 사용하여 모니터링될 수도 있다. 부가적으로, 이하의 예시적인 실시예는 높이 균일성, 측벽 각도 균일성, 표면 거칠기 균일성, 펠리클(pellicle) 투과율 균일성, 석영 투과율 균일성과 같은 CD 편차 이외의 다른 샘플 특성의 모니터링에 적용될 수 있다.
용어 "레티클"은 일반적으로 글래스, 보로실리케이트 글래스, 석영, 또는 그 위에 형성된 불투명 재료의 층을 갖는 용융 실리카와 같은 투명 기판을 포함한다. 불투명(또는 실질적으로 불투명) 재료는 포토리소그래피용 광(예를 들어, 심도 UV)을 완전히 또는 부분적으로 차단하는 임의의 적합한 재료를 포함할 수도 있다. 예시적인 재료는 크롬, 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 탄탈 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, 불투명 MoSi 온 글래스(opaque MoSi on glass: OMOG) 등을 포함한다. 폴리실리콘 필름이 또한 접착성을 향상시키기 위해 불투명층과 투명 기판 사이에 추가될 수도 있다. 몰리브덴 산화물(MoO2), 텅스텐 산화물(WO2), 티타늄 산화물(TiO2), 또는 크롬 산화물(CrO2)과 같은 저반사성 필름이 불투명 재료 위에 형성될 수도 있다.
용어 레티클은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 명시야 레티클(clear-field reticle), 암시야 레티클(dark-field reticle), 이원 레티클(binary reticle), 위상 반전 마스크(phase-shift mask: PSM), 교번형 PSM, 감쇠형 또는 하프톤 PSM, 삼원(ternary) 감쇠형 PSM, 및 무크롬 상(phase) 리소그래피 PSM을 포함하는 상이한 유형의 레티클을 칭한다. 명시야 레티클은 투명한 필드 또는 배경 영역을 갖고, 암시야 레티클은 불투명한 필드 또는 배경 영역을 갖는다. 이원 레티클은 투명 또는 불투명한 패터닝된 영역을 갖는 레티클이다. 예를 들어, 크롬 금속 흡착 필름에 의해 형성된 패턴을 갖는 투명 용융 실리카 블랭크로부터 제조된 포토마스크가 사용될 수 있다. 이원 레티클은 위상 반전 마스크(PSM)와는 상이한데, 그 일 유형은 단지 부분적으로만 광을 투과하는 필름을 포함할 수도 있고, 이들 레티클은 통상적으로 하프톤 또는 매립형 위상 반전 마스크(embedded phase-shift masks: EPSMs)라 칭할 수도 있다. 위상 반전 재료가 레티클의 교번형 투명 공간 상에 배치되면, 레티클은 교번형 PSM, ALT PSM, 또는 레벤슨 PSM(Levenson PSM)이라 칭해진다. 임의의 레이아웃 패턴에 적용된 위상 반전 재료의 일 유형은 불투명 재료를 부분적으로 투과성 또는 "하프톤" 필름으로 교체함으로써 제조될 수도 있는 감쇠형 또는 하프톤 PSM이라 칭해진다. 삼원 감쇠형 PSM은 마찬가지로 완전 불투명 특징부를 포함하는 감쇠형 PSM이다.
일반적으로, 불투명, 흡수성, 부분 불투명 위상 반전 재료는 임계 치수(CD) 폭을 갖고 설계되고 형성된 패턴 구조로 형성되는데, 이는 또한 CD를 갖는 구조체들 사이에 클리어한(clear) 공간을 또한 생성한다. 특정 CD 값은 일반적으로 어떻게 특정 레티클 특징부가 포토리소그래피 프로세스에서 웨이퍼에 전사되는지에 영향을 미치고, 이러한 CD는 이 전사 프로세스를 최적화하도록 선택된다. 달리 말하면, 특정 레티클 특징부의 CD 값이 지정된 CD 범위 내에 있으면, 이러한 CD 값은 회로 설계자에 의해 의도된 바와 같이, 최종 집적 회로의 적절한 동작을 허용하는 대응 웨이퍼 특징부의 제조를 야기할 것이다. 특징부는 통상적으로 집적된 칩 영역을 보존하기 위해 동작 회로를 또한 생성하는 최소 치수를 갖고 형성된다.
새롭게 제조된 레티클은 CD(또는 다른 필름 또는 패턴 특성) 결함 문제점을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 레티클은 마스크-라이터 스와스 에러와 같은 결함성 CD 영역을 가질 수도 있다. 레티클은 또한 다수의 상이한 방식으로 시간 경과에 따라 손상되게 될 수도 있다. 제1 열화 예에서, 포토리소그래피 노광 프로세스는 레티클의 불투명 재료의 물리적 열화를 야기할 수도 있다. 예를 들어, 레티클 상에 사용되는 193 nm에서 고파워 심도 자외선(UV) 빔과 같은 고파워 빔은 레티클 상의 불투명 재료에 물리적으로 손상을 유발할 수도 있다. 손상은 또한 248 nm UV 빔과 같은 다른 파장에 의해 유발될 수도 있다. 실제로, UV 빔은 레티클 상의 불투명 패턴이 물리적으로 붕괴하여(slump) 특징부가 평탄화되게 할 수 있다. 그 결과, 불투명 특징부는 원래 CD 폭에 비교할 때 상당히 더 큰 CD 폭을 가질 수도 있고, 반면에 이러한 불투명 특징부들 사이의 간격은 원래 CD 폭과 비교할 때 훨씬 더 작은 CD 폭을 가질 수도 있다. 다른 유형의 CD 열화는 레티클 특징부(MoSi)와 노광광 사이의 화학 반응, 세척 프로세스, 오염 등에 의해 유발될 수도 있다. 이들 물리적 효과는 또한 시간 경과에 따라 레티클의 임계 치수(CD)에 악영향을 미칠 수 있다.
이 열화의 결과로서, 특징부 CD 값은 상당히 변경될 수도 있어 레티클에 걸친 CD 균일성에 영향을 미치고 웨이퍼 수율에 악영향을 미치게 된다. 예를 들어, 마스크의 부분 내의 마스크 특징부 폭은 원래 라인 폭 CD보다 상당히 더 클 수도 있다. 예를 들어, 레티클의 중심이 레티클의 에지와는 상이한 CD를 갖는 CD 불균일성의 반경방향 패턴이 존재할 수도 있다.
레티클의 임계 치수 균일성(Critical-Dimension-Uniformity: CDU) 맵은 이러한 레티클 내의 CD의 모니터링을 용이하게 하기 위해 생성될 수도 있다. 이들 CDU 맵은 레티클의 사용으로부터 발생할 것인 프로세스 윈도우를 이해하기 위해 반도체 칩 제조업자에 중요할 수도 있다. CDU 맵은 칩 제조업자가 레티클을 사용해야 하는지 여부를 결정하게 하고, 리소그래피 프로세스에서 에러의 보상을 적용하게 하고, 또는 향상된 다음의 레티클을 형성하기 위해 레티클의 제조를 향상시키게 할 수도 있다. 이러한 CDU 맵은 능동 영역 전체에 걸쳐 반복 패턴을 갖는 메모리 마스크에 대해 비교적 간단하지만, 대부분의 비반복 패턴을 갖는 논리 마스크에 대해 훨씬 더 과제가 된다.
CDU 맵은 다양한 기술을 사용하여 생성될 수도 있다. 다이간 검사 접근법에서, 2개 이상의 다이의 대응 영역들 사이의 평균 강도값은 델타 강도값을 얻도록 비교될 수도 있다. 레티클에 걸친 델타 다이값은 이어서 델타 강도맵을 효과적으로 형성할 수 있는데, 이는 이어서 전체 CDU 맵에 캘리브레이팅될 수 있다. 이하의 검사 기술은 강도 유형 신호에 기초하는 것으로서 설명되지만, 다른 유형의 신호가 본 발명의 대안 실시예에서 사용될 수도 있다.
도 1은 복수의 다이를 갖는 예시적인 레티클(100)의 개략 평면도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 레티클은 행 및 열에 의해 지정된 6×4의 다이의 어레이를 포함한다. 예를 들어, 제1 상부행의 다이(102a 내지 102f)는 좌상부 열로부터 우상부 열까지 각각 (1,1), (1,2), (1,3), (1,4), (1,5), 및 (1,6)으로 지정된다. 유사하게, 마지막 행의 다이는 각각의 특정 행 및 열에 대한 지정부 (4,1), (4,2), (4,3), (4,4), (4,5), 및 (4,6)을 갖는다.
다이는 반복 메모리 패턴에 대조적으로 논리 패턴을 포함하지만, 다이는 서로 동일하도록 설계된다. 이에 따라, 특정 다이의 각각의 다이부("패치"라 칭함)는 각각의 다른 다이로부터 적어도 하나의 다른 패치에 동일하도록 예상된다. 동일하도록 설계된 상이한 다이로부터의 상이한 패치는 본 명세서에서 "다이-등가물"이라 칭한다. 예를 들어, 다이(102b)의 패치(104b)는 다른 다이(예를 들어, 102a, 102c, 102d, 102e, 102f) 내의 다이-등가물 패치(예를 들어, 104a, 104c, 104d, 104e, 104f)를 갖는다.
검사 중에, 레티클의 패치의 복수의 패치 이미지는 광학 검사 도구를 사용하여 얻어질 수도 있다. 이미지 취득 중에, 다수의 패치 이미지가 각각의 다이에 대해 얻어진다. 예를 들어, 이미지 패치는 다이(102a)의 패치(102a, 102g)에 대해 얻어진다. 일 예시적인 다이간 검사 접근법에서, 이미지 패치는 다이들 사이에 다이-등가물 패치를 생성하도록 얻어지거나 형성되고, 다이-등가물 패치는 CD 결함 또는 CD 편차를 검출하도록 가공된다.
특정 실시예에서, 각각의 테스트 패치에 대한 적분 강도값이 레티클에 걸친 CD 편차에 상관될 수 있는 델타 강도(ΔI)를 얻기 위해 기준 패치(즉, 대응 다이-등가물 패치)의 평균 강도에 비교된다. 각각의 패치의 적분 강도값은 패치의 픽셀의 강도값을 평균화함으로써 얻어질 수도 있다. 다이-등가물 패치의 레티클 패턴이 동일하고 CD(또는 임의의 다른 패턴 특성)가 변하지 않으면, 다이-등가물 패치로부터의 광은 동일한 것으로 예측된다. 특정 패치에 대한 강도가 다른 다이-등가물 기준 패치와 상이하면, 특정 패치의 패턴은 다이-등가물 기준 패치에 비교할 때 CD 편차를 갖는다는 것이 추론될 수도 있다. 예를 들어, 투과된 강도의 증가는 불투명 레티클 패턴의 CD가 감소되었고 클리어한 레티클의 CD가 증가되었다는 것을 추론한다.
다이간 검사 접근법은 비교적 치밀한 패턴에 대해 효과적이다. 그러나, 성긴(sparse) 패턴 영역은 CD 균일성과 같은 특징부 에지에 속하는 특징부 특성을 모니터링하기 위한 다이간 접근법의 감도에 악영향을 미칠 수도 있다. 성긴 패치는 더 많은 수의 에지를 갖는 패턴-치밀성 패턴에 비교할 때, 이러한 패치에 대한 신호에 기여하는 비교적 적은 수의 특징부 에지 또는 픽셀을 갖는다. 따라서, 성긴 패치는 더 치밀한 패치보다 에지에 대응하는 낮은 신호를 갖는 경향이 있을 것이다. 저밀도 패치의 저강도 신호는 CD 변화(예를 들어, 공칭 CD로부터의), 심지어 큰 CD 변화와 연계될 수도 있고, 이러한 저강도 신호는 ΔI 값이 이러한 CD 변화에 대해 생성되지 않도록 노이즈 신호 레벨에 접근할 수도 있다. 이에 따라, 성긴 레티클 영역에서 에지 관련 특징부 편차는 검출이 곤란할 수도 있다.
본 발명의 특정 실시예는 이러한 패치에 대한 패턴 성김성의 레벨에 기초하여 패치로부터 측정된 강도 신호를 바이어싱하기 위한 기술을 제공한다. 노이즈를 감소시키기 위한 부가의 기술이 또한 본 명세서에 설명된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 델타-강도 맵을 생성하기 위한 절차(200)를 도시하고 있는 흐름도이다. 이하의 검사 프로세스(200)는 제조 결함 영역을 검출하기 위해 새롭게 제조된 레티클 상에 수행되거나 또는 특징부 변화를 모니터링하고 그리고/또는 열화를 검출하기 위해 포토리소그래피 프로세스에서 1회 이상 사용되었던 레티클 상에 수행될 수도 있다.
이미지는 동작 202에서 레티클의 다이의 세트의 각각의 다이의 패치 영역으로부터 얻어질 수도 있다. 달리 말하면, 검사 도구는 입사 광학 빔이 레티클의 각각의 다이의 각각의 패치를 가로질러 스캔함에 따라 반사 또는 투과된 광 또는 반사되고 투과된 광을 검출하고 수집하도록 작동 가능할 수도 있다. 입사 광학 빔은 복수의 패치를 각각 포함하는 레티클 스와스를 가로질러 스캔할 수도 있다. 광은 각각의 패치의 복수의 점 또는 서브영역으로부터 이 입사 빔에 응답하여 수집된다.
검사 도구는 일반적으로 이러한 검출된 광을 강도값에 대응하는 검출된 신호로 변환하도록 작동 가능할 수도 있다. 검출된 신호는 레티클의 상이한 위치에서 상이한 강도값에 대응하는 진폭값을 갖는 전자기 파형의 형태를 취할 수도 있다. 검출된 신호는 또한 강도값의 간단한 리스트 및 연계된 레티클 점 좌표의 형태를 취할 수도 있다. 검출된 신호는 또한 레티클 상의 상이한 위치 또는 스캔점에 대응하는 상이한 강도값을 갖는 이미지의 형태를 취할 수도 있다. 레티클 이미지는 레티클의 모든 위치가 스캔되고 광이 검출된 후에 생성될 수도 있고, 또는 레티클 이미지의 부분은 각각의 레티클 부분이 스캔됨에 따라 생성될 수도 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 레티클부(300)의 복수의 스캔된/촬상된 "스와스"(예를 들어, 304a 내지 304l)의 개략도이다. 강도 데이터의 각각의 세트는 레티클부(300)의 "스와스"에 대응할 수도 있다. 강도 데이터의 각각의 세트는 사행형 또는 래스터(raster) 패턴으로 레티클로부터 스와스를 순차적으로 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 예를 들어, 레티클부(300)의 제1 스와스(304a)는 양의 x 방향으로 좌측으로부터 우측으로 광학 검사 시스템의 광학 빔에 의해 스캔되어, 예를 들어, 강도 데이터의 제1 세트를 얻는다. 레티클은 이어서 y 방향으로 빔에 대해 이동된다. 제2 스와스(304b)는 이어서 음의 x 방향으로 우측으로부터 좌측으로 스캐닝되어 강도 데이터의 제2 세트를 얻는다. 스와스는 다이의 하부 행으로부터 다이의 상부 행을 통해, 또는 그 반대로 순차적으로 스캐닝된다.
도 3b는 스와스(304a)에 대응하는 강도 데이터 세트의 개략도이다. 레티클 스와스(304a)에 대한 강도 데이터는 또한 복수의 패치(예를 들어, 352a, 352b, 352c, 352d)에 대응하는 복수의 강도 데이터 세트로 분할된다. 도시되지는 않았지만, 패치는 예를 들어 다이 정렬과 같은 추가의 가공 단계 중에 유효 패치 이미지의 크기의 부식을 허용하도록 중첩하는 경향이 있다. 강도 데이터는 각각의 스와스의 각각의 패치 내의 다수의 점에 대해 수집될 수도 있다.
스와스의 스캔이 다이 행에 대해 동일한 y 부분을 가로질러 스위프(sweep)하도록 정렬되면, 각각의 스캐닝된 스와스는 이러한 다이가 동일하면 다수의 다이로부터 다이-등가물 패치를 포함한다. 즉, 각각의 다이의 패치는 스와스가 얻어지는 다른 다이의 패치의 각각과 동일한 기준 위치에 대해 위치하게 된다. 도시된 바와 같이, 스와스(304a) 및 그 패치는 각각의 패치의 각각의 다이의 하부 에지[예를 들어, 다이(302a 내지 302c)의 하부 에지(306a 내지 306c) 각각]에 대해 위치하게 된다. 그러나, 다이의 제2 행의 스캐닝된 스와스는 다이의 제1 행에 대해 등가의 패치를 갖지 않는다. 일 구현예에서, 단지 단일의 스와스의 다이-등가물 패치는 함께 가공될 수도 있고, 또는 상이한 다이 행의 스와스 및 패치의 특정 부분은 이하에 더 설명되는 바와 같이 상이한 행 내에 있는 다이에 대한 다이-등가물 패치를 달성하도록 가공를 위해 선택될 수도 있다.
제2 구현예에서, 이미지 스와스는 각각의 다이 행에 대한 스와스가 다이에 대해 유사한 방식으로 위치하게 되도록 다이의 상이한 행에 대해 얻어진다. 어떻게 상이한 행이 스캐닝되는지에 무관하게, 정렬 프로세스는 이하에 더 설명되는 바와 같이 테스트와 기준 다이 패치 사이의 진정한 다이-등가물 패치를 달성하도록 요구될 수도 있다.
도 3c는 본 발명의 제2 구현예에 따른 레티클의 복수의 스캐닝된 스와스를 도시하고 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 스캐닝된 스와스는 다이-등가물 패치 이미지가 다수의 스와스 및 다수의 다이 행을 가로질러 더욱 용이하게 달성될 수도 있도록 다이에 대해 위치하게 된다. 예를 들어, 스와스(342a, 304a)는 이들의 대응 다이(예를 들어, 302a 내지 302f)의 실질적으로 동일한 제2 행 내에 위치하게 되고, 반면에 스와스(342b, 304b)는 이들의 대응 다이(예를 들어, 302a 내지 302f)의 실질적으로 동일한 제2 행 내에 위치하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스와스 관리를 위한 절차를 도시하고 있는 흐름도이다. 레티클의 각각의 동일한 다이의 제1 및 제2 대향 에지의 위치는 동작 402에서 초기에 규정될 수도 있다. 일반적으로, 검사 도구는 각각의 다이의 넓이(extent), 다이 오프셋, 및 어레이 크기에 관한 정보를 갖고 셋업될 수도 있다. 도 5는 넓이, 오프셋, 및 어레이 크기가 본 발명의 일 예시적인 구현예에 따른 검사 도구에 대해 규정되어 있는 다이(예를 들어, 502a 내지 502h)의 어레이를 갖는 레티클(500)을 도시하고 있다. 특정 구현예에서, 검사 도구를 위한 셋업 프로세스는 도구 내에 레티클을 정렬하기 위한 메커니즘을 먼저 포함할 수도 있다. 레티클은 레티클을 정렬하고 레티클 스캔을 위한 특정 좌표 시스템을 규정하기 위해 레티클 상에 506a 내지 506c와 같은 임의의 적합한 수 및 유형의 정렬 마스크에 대해 사용자에 의해 위치설정될 수도 있다.
검사 도구를 위한 셋업 프로세스를 통해, 사용자는 모든 다이가 동일하면, 제1 다이(502a)의 넓이, 뿐만 아니라 모든 다른 다이의 넓이를 규정하도록 점(504a, 504b)을 선택할 수도 있다. 사용자는 또한 서로로부터 이들의 오프셋이 동일하면 다이(502a) 및 모든 다른 다이에 대해 x 및 y 오프셋을 규정하도록 점(504c)을 선택할 수도 있다. 다른 점(도시 생략)이 또한 넓이 및 오프셋을 규정하도록 선택될 수도 있다. 어레이 크기는 검사 도구 내로 사용자에 의해 입력될 수도 있다.
검사 도구는 각각의 다이의 위치를 자동으로 규정하고 어떻게 스와스 스캔을 위치시킬지를 결정하기 위해 규정된 다이 넓이, 다이 오프셋, 및 어레이 크기를 사용할 수도 있다. 도 4를 재차 참조하면, 다이의 제1 세트의 제1 에지에 대한 제1 스와스의 상대 위치는 제1 스와스가 동작 403에서 다이의 제1 세트 또는 행의 제1 에지를 포함하도록 규정될 수도 있다. 도 3d의 예에서, 제1 스와스(304a)는 다이(예를 들어, 302a 내지 302c)의 제1 세트의 하부 에지(예를 들어, 306a 내지 306c)에 대해 규정된다. 제1 스와스는 또한 다이의 제1 세트의 임의의 다른 등가 위치에 대해 규정될 수도 있다. 스와스는 일반적으로 특정 스와스 위치에서 스캔을 자동으로 개시하는 검사 도구에 의해 특정 다이 위치에 대해 규정될 수도 있다.
검사 도구의 빔은 이어서 동작 404에서 제1 스와스의 이미지를 얻기 위해 레티클의 제1 스와스를 가로질러 스캐닝될 수도 있다. 일 예에서, 광학 빔은 레티클을 가로질러 스캐닝할 수도 있고, 강도값이 이러한 제1 스와스를 가로질러 이러한 빔이 스캐닝함에 따라 제1 스와스의 각각의 픽셀 또는 점에 대해 수집될 수도 있다. 달리 말하면, 검사 도구는 제1 스와스를 가로질러 입사 광학 빔이 스캔함에 따라 반사된 및/또는 투과된 광을 검출하여 수집하도록 작동 가능할 수도 있다. 광은 제1 스와스의 복수의 점 또는 서브영역으로부터 이 입사 빔에 응답하여 수집된다.
도 3d의 예에서, 제1 스와스(304a)는 다이(302a)의 제1 에지(306a), 다이(302b)의 제1 에지(306b), 및 다이(302c)의 제1 에지(306c)를 포함한다. 각각의 다이는 제2 대향 에지(예를 들어, 308a, 308b, 380c)를 또한 갖는다. 제1 스와스가 스캐닝된 후에, 이어서 다음의 인접한 스와스가 동작 406에서 다이의 다음 세트 또는 행의 제1 에지를 포함할 것인지 여부가 판정될 수도 있다. 다이의 다음 세트의 제1 에지에 아직 도달하지 않았으면, 다음의 스와스 위치는 동작 410에서 미리 스캐닝된 스와스에 인접하거나 중첩하도록 규정될 수도 있다. 스와스는 이하에 더 설명되는 바와 같이 다이 이미지의 정렬을 용이하게 하기 위해 중첩하는 경향이 있을 것이다. 빔은 또한 동작 412에서 다음의 스와스의 이미지를 얻기 위해 이 규정된 다음의 스와스를 가로질러 스캐닝될 수도 있다. 이어서 동작 414에서 모든 다이가 스캐닝되었는지 여부가 결정될 수도 있다. 만일 아니면, 모든 다이가 스캐닝되고 레티클 스캔이 완료될 때까지 다음의 스와스가 계속 규정되고 스캐닝된다.
도 3d에서 제1 스와스(304a) 후에 규정되고 스캐닝되는 다음의 인접한 스와스는 다이(302d 내지 302f)의 제2 세트의 제1 에지(306d 내지 306e)에 도달하지 않은 스와스(304b)이다. 이 도면에서, 다음의 스와스(304b)는 제1 스와스(304a)에 인접하여 위치하게 된다. 스와스(304c 내지 304f)는 이전에 스캐닝된 스와스에 각각 인접하여 위치하게 되거나 중첩하는 다음의 스와스로서 순차적으로 규정되고 스캐닝되고, 이들 다음의 스와스는 패치 이미지를 얻기 위해 검사 도구의 광학 빔으로 순차적으로 스캐닝된다.
인접 스와스는 스와스(304g)가 도 3a의 제1 구현예에서와 같이 스캐닝된 후에 계속 스캐닝될 수 있다(예를 들어, 304h 내지 304l). 예를 들어, 스와스(304g 내지 304l)는 인접 또는 중첩하는 스와스(304a 내지 304l)를 형성하기 위해 스캐닝된다. 그러나, 다이(예를 들어, 302d 내지 302f)의 제2 세트의 스캐닝된 스와스는 다이(302a 내지 302c)의 제1 세트의 스와스와 다이 에지에 대해 동일한 방식으로 위치하지 않을 것이다. 예를 들어, 스와스(304g)의 이미지는 제1 스와스(304a)의 패치 이미지가 다이(302a 내지 302c)의 제1 세트의 제1 에지에 정렬되는 것과 동일한 방식으로 다이(302d 내지 302f)의 제2 세트의 제1 에지에 정렬되지 않는다. 본 실시예에서, 스와스는 상이한 다이 행에 대한 스와스의 부분이 다이-등가물 패치를 형성하기 위해 선택적으로 분석될 정도로 충분히 중첩하도록 스캐닝될 것이다.
예시된 선택적 제2 구현예는 다이의 새로운 세트가 스캐닝되려고 할 때 다음의 스캔의 재위치설정을 포함한다. 다이의 다음의 세트의 제1 에지에 다음의 스캔에서 도달될 것이면, 동작 408에서 다음의 스와스의 상대 위치는 다이의 제1 세트에 대해 제1 스와스의 상대 위치에 동일하도록 다이의 다음의 세트의 제1 에지에 대해 설정될 수도 있다. 스와스(304f)가 스캐닝된 후에, 스캐닝될 다음의 스와스는 도 3d의 예에서 스와스(392a)로서 정의되는데, 이는 다이(302d 내지 302f)의 제2 세트의 제1 에지(306d 내지 306f)에 정렬된다. 빔은 이어서 동작 412에서 이미지를 얻기 위해 이 다음의 스와스를 가로질러 스캐닝된다. 절차(400)는 최종 스와스가 스캐닝될 때까지 반복된다.
이미지가 모든 다이(또는 선택적으로 단지 2개 이상의 다이)에 대해 얻어진 후에, 각각의 다이 이미지는 검사 프로세스를 수행하기 전에 다른 다이 이미지에 대해 정렬될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 테스트 다이 이미지는 대응 기준 다이 이미지와 정렬될 수 있다. 도 5에 도시되어 있는 일 예에서, 테스트 다이(502a)의 이미지는 이미지 기준 다이(502b)와 정렬될 수도 있고, 반면에 테스트 다이(502b)의 이미지는 기준 다이(502c)의 이미지와 정렬되는 등이다. 이 정렬 기술은 상이한 페어링된 다이 정렬에 의해 유발된 오결함(false defect)을 야기할 수 있다. 즉, 모든 다이가 동일한 방식으로 정렬되지 않기 때문에, 상이한 쌍의 테스트 및 기준 패치에 대한 에지 패턴이 동일하지 않도록 각각의 다이-등가물 이미지 패치 내의 패턴들 사이에 불일치가 존재할 수 있다.
도 2에 도시되어 있는 대안적인 실시예에서, 각각의 다이 이미지는 동작 203에서 단일의 "골든 다이"와 정렬될 수도 있다. 예를 들어, 도 5의 각각의 다이는 동일한 정렬이 제공되도록 골든 다이(502a)와 정렬될 수도 있다. 즉, 다이(502b, 502c, 502d, 502e 등)는 다이(502a)와 정렬된다. 임의의 다른 다이는 다른 다이가 정렬되는 골든 다이로서 선택될 수도 있다. 정렬은 각각의 다이의 이미지를 골든 다이 이미지에 중첩하고 2개의 다이 이미지 사이의 최대 피팅(또는 최소 차이)이 존재할 때까지 중첩된 다이를 증분적으로 이동하는 것(예를 들어, ±5 픽셀만큼)을 포함할 수도 있다.
정렬 프로세스는 검사 분석에서의 사용을 위해 검사 도구로부터 수집되었던 중첩 스와스로부터 각각의 스와스의 부분을 선택하는 것을 수반할 수도 있다. 스와스들 사이에 x 및 y 양방향에서의 중첩이 통상적으로 존재하기 때문에, 외부 스와스부는 나머지 스와스가 서로 정렬하게 되고 각각의 다이 내에서 동일하게 되도록 폐기될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 다이 이미지를 골든 다이 이미지에 정렬하고 각각의 다이로부터 특정 스와스부를 보유한 후에, 각각의 다이 이미지는 정렬된 골든 다이 스와스 및 패치 위치에 대응하는 위치를 갖는 스와스 및 패치를 포함한다. (예를 들어, 기준 마크에 대해) 하나 이상의 스와스는 필요하다면 미검사된 레티클 영역(스크라이브 라인 내에 테스트 타겟을 포함할 수 있음)을 갖지 않도록 다이 행들 사이에 간극에 대해 또한 유지될 수도 있다. 전술된 바와 같은 스와스 스캐닝을 관리하기 위한 제2 구현예에서는, 골든 다이와 동일한 행 내에 있지 않았던 다이에 대한 스와스부 및 대응 패치를 덜 폐기하게 된다.
도 2를 재차 참조하면, 동작 204에서 적분 강도값과 같은 이미지 특성을 위한 적분값이 각각의 패치(또는 다수의 패치)에 대해 결정될 수도 있다. 도 3d는 레티클의 스와스의 패치의 다수의 로컬 영역(예를 들어, 372a 내지 372f)에 대응하는 다수의 강도 데이터 세트의 개략도이다. 특정 구현예에서, 평균 또는 중간 반사된 및/또는 투과된 강도값은 각각의 패치에 대해 또는 2개 이상의 패치의 세트에 대해 결정될 수도 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 다수의 강도값(예를 들어, 372a, 372b, 372c, 372d, 372e, 372f)은 레티클의 특정 스와스의 특정 패치(352a)의 다수의 픽셀 또는 점에 대응한다. 예를 들어, 레티클의 패치(352a)에 대응하는 강도 데이터 세트는 강도값 26, 25, 25, 25, 24, 25 등을 포함할 수도 있다. 패치에 대한 모든 강도값은 이러한 패치에 대한 평균 강도값(예를 들어, 25)을 결정하기 위해 함께 평균화될 수도 있다.
반사광에 대응하는 강도값은 또한 각각의 패치에 대한 평균 반사 및 투과된 강도값을 결정하기 전 또는 후에 투과된 광에 대한 강도값과 조합될 수도 있다. 예를 들어, 반사 및 투과된 강도값의 평균은 각각의 패치의 점 또는 픽셀에 대해 결정될 수도 있다. 대안적으로, 평균은 패치의 반사 및 투과된 강도값에 대해 개별적으로 계산될 수도 있다. 각각의 패치에 대한 개별적으로 계산된 반사된 평균 및 투과된 평균은 또한 함께 조합되거나 또는 평균화될 수도 있다.
대안적인 실시예에서, 각각의 패치에 대한 적분 강도값은 레티클 검사 중에 검출된 바와 같은 반사된 광, 투과된 광, 또는 모두에 기초하여 생성될 수도 있다. 일 예시적인 구현예에서, 반사(R) 및 투과(T) 값은 (T-R)/2에 의해 조합될 수도 있다. 반사된 신호는 통상적으로 투과된 신호와는 반대 부호이다. 따라서, T 및 R 신호를 감산하는 것은 신호를 함께 가산한다. 노이즈 소스는 T 및 R에 대해 상이하기 때문에, 노이즈는 조합된 신호로부터 평균화되는 경향이 있을 수 있다. R 및/또는 T 값에 대한 다른 가중치가, 연계된 이익을 갖는 패치에 대해 적분 강도값을 생성하는데 사용될 수도 있다. 몇몇 경우에, 특정 영역에 대한 R 및 T 신호는 반대 부호 대신에 동일한 부호를 가질 수도 있는데, 이는 결과가 연계된 영역에서 비일관적이고 신뢰적이지 않을 수도 있다는 것을 나타낼 수도 있다. 따라서, R과 T의 조합은 이러한 영역에서 하향 가중될(down-weighted) 수 있거나 또는 신뢰하기에 불충분하면 계산으로부터 제거될 수 있다.
다양한 기술이 이러한 패치에 대한 최종 적분 강도값 상의 상이한 패치의 가변 패턴 성김성의 효과를 보상하기 위해 채용될 수도 있다. 달리 말하면, 패턴 성김성 메트릭은 다른 패치의 패턴 성김성 메트릭에 대한 이러한 패치의 상대 패턴 성김성에 기초하여 각각의 패치의 적분 강도값을 이득 증가(gain up) 또는 이득 감소(gain down)하는데 사용될 수도 있다. 예시된 실시예에서, 동작 204에서 에지 픽셀의 로컬 수가 각각의 패치에 대해 결정될 수도 있다. 동작 208에서 에지 픽셀의 평균 수가 레티클의 패치에 대해 또한 결정될 수도 있다. 특정 래치에 대한 에지 픽셀의 수는 임의의 적합한 방식으로 결정될 수도 있다. 예를 들어, 특정 강도를 갖는 영역의 부분이고 또한 상당하게 상이한 강도를 갖는 다른 픽셀에 인접한 픽셀은 에지 픽셀이라 정의될 수도 있다. 도 6a는 밝은 배경 영역(604)에 의해 둘러싸인 어두운 구조체(602)를 갖는 패치 영역의 개략도이다. 경계(602a, 602b)와 같은 어두운 구조체의 경계를 따른 어두운 픽셀은, 콘트라스트가 이들 구조 픽셀과 주위 필드(604)의 인접한 픽셀 사이에서 높기 때문에 에지 픽셀로서 용이하게 정의될 수 있다. 즉, 패치 이미지 상의 밝음과 어두움 사이의 선명한 롤오프(roll-off)는 단지 단일 경계 픽셀에 걸쳐 있다.
레티클 구조체의 대부분의 이미지에서, 구조체의 경계를 따른 강도의 선명한 롤오프가 존재하지 않을 수도 있다. 도 6b는 그 경계에서 더 점진적인 강도 변화를 갖는 밝은 배경 영역(654)에 의해 둘러싸인 어두운 구조체를 갖는 패치 영역의 개략도이다. 도시되어 있는 바와 같이, 구조체는 어두운 내부 경계부(652a), 중간 회색 경계부(652b), 및 더 밝은 회색 경계부(652c)를 포함하지만, 경계 영역은 통상적으로 회색의 더욱 더 많은 음영을 가질 수도 있다. 따라서, 경계 영역(652a 내지 652c) 내의 더 많은 픽셀은 어두움으로부터 밝음까지의 강도 롤오프를 수반하고, 에지 픽셀로서 정의될 수도 있다.
특정 패치 내의 구조체 경계의 점진적인 강도 변화를 위한 더 높은 에지 픽셀 카운트는 더 급격한 에지 롤오프를 갖는 패치에 비교할 때, 이러한 패치에 대한 패턴 성김성의 정량화에 악영향을 미칠 수도 있다. 따라서, 픽셀의 버퍼는 픽셀 에지가 1 또는 2 픽셀 폭과 같은, 사전규정된 폭일 수 있는 것을 나타내기 위해 에지 픽셀의 식별정보(identification)을 포함하거나 배제하기 위해 선택될 수도 있다. 픽셀 에지폭은 광학 시스템 및 샘플링 전략에 의해 일반적으로 결정된다. 예를 들어, 픽셀 에지폭은 일반적으로 이미지 상의 에지 임팩트의 최대 연장부에 속한다.
도 2를 재차 참조하면, 동작 210에서 이득은 각각의 패치 강도값에 인가될 수도 있다. 각각의 패치에 대한 이득은 평균 에지 픽셀 카운트와 이러한 패치의 로컬 에지 픽셀 카운트 사이의 비에 기초할 수도 있다. 예를 들어, 평균 카운트에 비교할 때, 더 낮은 에지 픽셀 카운트를 갖는 성긴 패턴을 갖는 패치는 강도 신호를 위한 양의 이득을 야기할 것이고, 반면에 평균 카운트보다 더 성기고 더 높은 에지 픽셀 카운트를 갖는 패치는 이러한 패치에 대해 음의 이득 또는 강도값의 감소를 야기할 것이다.
각각의 패치의 강도 신호를 인가하기 위한 이득의 양은 사전규정된 양만큼 제한될 수도 있다. 이 접근법은 0으로 나누기(divide-by-zero) 문제점을 방지하거나 또는 이득 증가 노이즈가 문제점이 될 것인 너무 많은 이득을 사용하는 문제점을 방지하는데 유용할 수도 있다. 이득 한계의 예는 절대 이득 증가/감소를 위한 임계치 또는 이하의 식: (패치 신호)*(평균 에지 픽셀 카운트)/Max(패치 에지 픽셀 카운트, 1000)를 포함한다. 이 식은 1000과 같은 몇몇 최소값으로 분모를 제한할 것이다. 다른 최소값이 사용될 수도 있다.
동작 212에서 각각의 다이의 각각의 테스트 패치의 강도값과 대응 기준 패치의 기준값 사이의 차이가 이어서 결정될 수도 있다. 동작 214에서 델타-강도 맵이 이어서 결정된 강도차에 기초하여 생성될 수도 있다. 델타-강도 맵의 실시예는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 델타-강도 맵은 레티클의 각각의 영역에 대한 평균 강도 편차값의 리스트로서 텍스트로 표현될 수 있다. 각각의 평균 강도 편차값은 대응 레티클 영역 좌표 옆에 리스트될 수도 있다. 델타-강도 맵은 또한 그리드점 차이값의 표준 편차 또는 분산과 같은 메트릭에 의해 표현될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 강도 편차 맵은 상이한 강도 편차값 또는 범위가 상이하게 채색된 레티클 영역, 상이한 막대그래프 높이, 상이한 그래프 값, 또는 3차원 표현 등과 같은 상이한 시각적 방식으로 보이도록 시각적으로 표현될 수도 있다. 강도 맵은 상이한 그리드 점 샘플링 크기로 또는 다항식 피팅 또는 푸리에 변환(Fourier transform)과 같은 상이한 함수 형태로의 피팅에 의해 표현될 수 있다.
델타-강도(또는 ΔI) 맵은 예를 들어 크롬, MoSi, 펠리클, 세척 타입 열화와 같은, 시간 경과에 따른 레티클의 열화 또는 레티클 제조 문제점에 의해 생성되는 레티클 상의 문제 영역을 추적하는데 사용될 수도 있지만, ΔCD와 같은 레티클을 가로지르는 변화의 더 특정 메트릭을 또한 추적하는 것이 유리할 것이다. 본 발명의 특정 실시예에서, 캘리브레이션 프로세스는 강도의 변화로부터 CD의 변화로 변환 팩터를 계산하기 위해 관심 영역 내에 존재하거나 제조하는데 사용되었던 패턴의 사용을 포함한다. 공지의 ΔCD와 예측된 ΔI 사이의 캘리브레이션이 셋업되고, 저장되고, 이어서 AI 맵을 ΔCD 맵으로 변환하는데 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 델타-CD 맵을 생성하기 위한 절차(700)를 도시하고 있는 흐름도이다. 본 실시예에서, 동작 702에서 각각의 패치에 대한 공지의 패턴을 갖는 디자인 데이터베이스가 먼저 제공된다. 디자인 데이터베이스는 통상적으로, 예를 들어 레티클이 제조된 직후에 다이-대-데이터베이스 결함 검사에 이용 가능할 것이다. 디자인 데이터베이스가 레티클 제조업자에 의해 바람직하게 보유되지만, 디자인 데이터베이스는 또한 예를 들어 디바이스를 제조하는데 레티클을 사용한 후에 레티클을 검사하기 위해, 수 제조 설비(wafer fabrication facility) 내에 검사를 위해 이용 가능해질 수도 있다.
예시된 실시예에서, 동작 704에서 각각의 패치에 대한 디자인 패턴이 검사 이미지 내로 렌더링될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 렌더링된 검사된 이미지는 이러한 디자인 패턴으로 제조된 레티클의 대응 패치를 광학적으로 검사하는 것으로부터 얻어지는 반사 및 투과된 값을 포함할 수도 있다. 렌더링된 검사된 이미지는 미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-Tencor사로부터 입수 가능한 Teron 630과 같은 임의의 도구를 사용하여 얻어질 수도 있다. 동작 706에서 렌더링된 검사 이미지의 각각의 패치에 대한 적분 강도값이 이어서 결정되고 저장될 수도 있다. 예를 들어, 렌더링된 반사 및 투과된 적분값은 각각의 렌더링된 패치에 대해 함께 평균화될 수도 있다(예를 들어, 평균 반사된 값 및 평균 투과된 값 또는 평균화된 조합된 반사 및 투과된 값을 얻기 위해).
동작 708에서 각각의 패치에 대한 데이터베이스 패턴이 이어서 사전규정된 CD 에러에 의해 바이어스될 수도 있다. 예를 들어, 각각의 패치에 대한 데이터베이스 패턴은 5 nm의 공지의 CD 에러값만큼 모두 바이어스된다. 이 바이어스 동작은 데이터베이스 피겨(database figure) 자체 상에 수행될 수 있고, 또는 렌더링된 이미지 상의 래스터화 또는 렌더링 동작 후에 수행될 수 있다. 이 바이어스된 이미지는 이제 검사 스테이션에 의해 보여지게 되는 강도에 일치하도록 렌더링된다. 동작 712에서 적분 강도값 계산이 이어서 CD 바이어스된 검사 이미지의 각각의 패치에 대해 결정될 수도 있다.
동작 714에서 CD 바이어스에 대한 예측된 ΔI는 이어서 그 대응 미바이어스된 패치로부터 CD 바이어스된 검사 이미지의 각각의 패치에 대한 적분 강도값을 감산함으로써 결정되고 저장될 수도 있다. 동작 716에서 각각의 패치에 대해 ΔI를 ΔCD로 변환하기 위한 캘리브레이션 팩터가 이어서 결정될 수도 있다. 각각의 패치에 대한 캘리브레이션 팩터는 이러한 렌더링된 패치에 대한 최종 ΔI에 의해 ΔCD의 슬로프(slope)에 의해 제공될 수도 있다. 각각의 검사된 패치의 각각의 ΔI에 대해, 동작 718에서 대응 ΔCD가 ΔCD 맵을 형성하도록 결정될 수도 있다. 캘리브레이션 팩터는, 캘리브레이션 팩터가 기초로 하는 렌더링된 데이터베이스 이미지로부터의 ΔI가 일치하는 성김성 효과를 가질 것이기 때문에, 패치의 성김성 레벨에 기초하여 이득 증가 또는 감소되지 않는 측정된 ΔI 신호에 인가될 수 있다.
각각의 패치에 대한 캘리브레이션 팩터는 또한 저장되어, 레티클이 사전결정된 시간 기간 또는 제조 프로세스의 수에 대해 사용된 후에 CD 균일성을 모니터링하는데 사용될 수도 있다. 즉, 도 2 및 도 7의 절차와 같은 전술된 검사 절차는 포토리소그래피 프로세스가 레티클로 반복적으로 구현된 후에 사용된 레티클에 대해 반복된다.
슬로프는 단지 각각의 패치에 대한 캘리브레이션 팩터를 위한 계산의 부분이다. CD 오프셋값(또는 평균 의도된 디자인 CD에 대한 마스크 상의 평균 CD)을 얻는 것은, 이미지의 매우 정확한 렌더링을 요구하는 개별 척도이다. 이는 이론적으로 가능하고 데이터베이스 렌더링의 간단한 결과이지만, 통상적으로 촬상 프로세스의 렌더링 품질 및 노이즈에 의해 제한된다. 측정된 강도 신호에 기초하여 절대 CD를 결정하는 것이 또한 가능하다.
본 발명의 특정 실시예는 노이즈를 감소시키면서 CDU 맵의 형성에 패턴 밀도 효과를 위한 보상을 제공할 수 있다. 캘리브레이션 실시예는 또한 델타-강도 척도로부터 델타-CD 척도로 맵을 변환하는 부가의 장점을 가질 수 있다.
부가적으로, CD 균일성 에러 이외에, 수율에 영향을 미칠 수도 있는 다른 유형의 문제점은 전술한 기술로 발견될 수 있다. 예를 들어, 특정 유형의 결함이 수율 제한적일 수 있는 로컬 투과율 에러를 야기할 수도 있다. 로컬 투과율 문제점을 유발하는 결함의 일 유형은 프린팅된 웨이퍼의 기능성에 영향을 미칠 수 있는 글래스측 물 스폿이다.
디자인 데이터베이스의 사용 없이 전술한 동작을 수행하는 것이 가능하다는 것도 주목해야 한다. 이 경우에, 공지의 양호한 레티클로부터의 원본 이미지는 기준값에 사용될 수도 있고, CD 바이어스가 이어서 CD-바이어스된 이미지를 얻기 위해 이 원본 이미지 상에 직접 부여될 수도 있다. 열화 및 결함이 없는 것으로서 검증되는 새로운 레티클은 예를 들어 공지의 양호한 레티클로서 사용될 수도 있다. 광학 이미지의 직접 바이어싱은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 왕(Wang) 등에 의해 2014년 10월 7일 허여된 미국 특허 제8,855,400호에 더 설명되어 있는 바와 같이, "마스크 패턴 복구" 단계에 의해 달성될 수도 있다. 이 방식으로, 전송된 및 반사된 광의 모두로부터의 이미지는 이어서 더욱 용이하게 바이어스될 수 있는 등가의 마스크 이미지를 얻는데 사용될 수 있다.
일반적으로, CD 값은 패턴 에지에, 특히 어떻게 에지 위치가 전송 신호에 영향을 미치는지에 의존한다. 즉, 패턴 에지는 CD 균일성을 모니터링하기 위해 중요한 것이다. 그러나, 에지 영역의 모두로부터 그리고 플랫 필드 영역으로부터 오는 노이즈가 존재한다. 성긴 패턴에서, 더 적은 수의 에지가 존재하고, 따라서 임의의 측정된 신호는 더 약한데, 이는 신호를 약하게 하는 이득 증가를 위한 임의의 접근법이 마찬가지로 노이즈를 이득 증가시킬 수 있기 때문에 노이즈가 이들 성긴 영역에서 더 중요한 것을 의미한다. CD 균일성 용례를 위한 플랫 필드 영역으로부터 오는 유용한 신호가 존재하지 않기 때문에, 이들 영역으로부터 노이즈를 제거하는 것이 이치에 닿는다.
일 실시예에서, 플랫 필드 영역은 패턴 에지로부터 특정 거리에 위치하게 된 영역으로서 정의되고, 플랫 필드 영역으로부터의 측정된 이미지값(노이즈를 포함함)은 그 영역에 대한 공칭 광 캘리브레이션값과 같은 대응 상수로 대체된다. 예를 들어, 라인 구조체 이미지의 내부 영역은 흑색(최소 광 캘리브레이션 값)으로서 정의되고, 반면에 라인 구조체 이미지를 둘러싸는 영역은 백색(최대 광 캘리브레이션 값)으로서 정의된다. 이 방식으로, 플랫 필드 영역 내의 모든 노이즈는 제거되고, 단지 에지 노이즈만이 남는다. 모든 테스트 및 기준 영역 내의 상수의 사용은 완벽하게 상쇄되어야 한다.
플랫 필드 영역 내의 노이즈를 관리하기 위한 이 기술은 이들 플랫 필드 영역으로부터의 이미지 노이즈가 CD 변화를 측정하기 위해 중요한 신호를 열화하는 것을 회피할 것이다. 에지 영역으로부터의 임의의 적합한 거리가 플랫 필드 영역을 정의하는데 사용될 수도 있다. 달리 말하면, 일정한 강도값이 에지 버퍼 외부의 영역에 할당되도록 임의의 적합한 에지 버퍼가 사용될 수도 있다. 일 예에서, 패턴 에지가 더 이상 임의의 테스트 또는 기준 다이스에 대한 측정된 광 값에 대한 상당한 영향을 갖지 않는 영역을 플랫 필드 영역이라 정의할 수 있다. 특정 예에서, 에지 영역은 노이즈 최소화의 원하는 최적화 및 픽셀 크기에 따라, ±5 픽셀 폭인 것으로서 정의된다. 이미지는 이 영역에서의 노이즈를 제외하면, 공칭적으로는 불변이다. 상기에 더 설명된 바와 같이 에지 규정이 이들 패치의 각각에 대해 동일한 것을 보장하기 위해 모든 대응 패치들 사이에 양호한 정렬을 갖는 것이 도움이 될 수 있다는 것을 주목해야 한다.
부가적으로, 플랫 필드 영역을 규정하기 위한 이 기술은 기준 다이가 디자인 데이터베이스로부터 렌더링되는 이미지로부터 얻어지는 다이-대-데이터베이스 검사에 사용될 수도 있다. 이 기술은 노이즈가 테스트 및 기준 다이의 모두에 존재할 가능성이 있고 반면에 다이-대-데이터베이스 검사는 단지 테스트 다이로부터만 노이즈를 갖고 기준 다이로부터는 갖지 않기 때문에 다이간 검사에서 더 중요할 수도 있다.
전역 강도 오프셋은 전역 CD 편차를 결정하는데 사용될 수도 있다. 즉, 전역 CD 편차는 ΔI 맵의 전역 강도 오프셋과 연계될 수도 있다. 투과 및 반사된 광 신호의 모두는 전역 CD 변화를 결정하면서 노이즈를 보상하도록 분석될 수도 있다. "일치하는" R 및 T 맵의 부분은 CD 오프셋을 결정하기 위해 사용될 수 있고, 반면에 "일치하지 않는" 이들의 부분은 몇몇 유형(즉, 복굴절, 반사율 변화)의 노이즈를 암시하고 CD 오프셋을 결정하는 데에 사용되지 않는다. 검사 광 레벨은 적절하게 캘리브레이팅되고 보상되는 것이 또한 바람직하다.
전역 오프셋을 결정하기 위한 일 방식은 검사를 위한 풀 마스크 평균(mean)을 계산하는 것이다. 이 풀 마스크 평균은 이어서 ΔI 맵 결과로부터 감산될 수 있다. 그러나, 비교적 무노이즈 결과에 대해, 전역 오프셋은 예를 들어 명백한 공간 분포 변화가 존재하지 않았더라도, 매우 의미가 있을 수 있다. 이 전역 오프셋은 전역 CD 변화를 표현할 수 있다.
ΔI 또는 ΔCD 맵이 생성된 후에, 맵의 하나 또는 모두가 분석될 수도 있다. 예를 들어, 동일한 레티클 영역에 대한 평균 ΔI 또는 ΔCD의 임의의 편차가 사전규정된 임계치를 초과하는지 여부가 판정될 수도 있다. 평균 ΔI 또는 ΔCD가 사전규정된 임계치를 초과하면, 대응 레티클부는 이어서 레티클에 결함이 있는지 더 이상 사용될 수 없는지 여부를 결정하도록 더 주의깊게 리뷰될 수도 있다. 예를 들어, SEM은 임계 치수(CD)가 사양을 벗어나는지 여부를 결정하도록 결함 영역을 리뷰하는데 사용될 수도 있다.
대안적인 구현예에서, 특정 강도 변화는 특정 CD 값과 연계될 수 있고, 이는 이어서 사양내 또는 사양외로 결정될 수 있다. 다른 예시적인 구현예에서, 특정 강도 변화는 상이한 CD 변화들 사이의 강도차를 결정하도록 측정될 수 있는 다수의 공지의 CD 값을 갖는 캘리브레이션 레티클을 통해 특정 CD 값과 연계될 수도 있다. 이들 CD 및 강도 변화 상관이 캘리브레이션 레티클의 상이한 영역으로부터 얻어지지만, 이들 연계는 이러한 동일한 레티클 영역에 대한 CD 편차를 결정하기 위해 각각의 동일한 레티클 영역에 대해 각각의 강도차에 적용될 수도 있다.
사양외 CD는 레티클이 검사를 통과하지 못하게 한다. 레티클이 검사를 실패하면, 레티클은 폐기되거나 또는 가능하다면 수리될 수도 있다. 예를 들어, 특정 결함은 레티클로부터 세척될 수 있다. 수리 후에, 새로운 기준 검사가 세척된 레티클 상에서 수행되고 절차가 반복될 수도 있다.
본 발명의 기술은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적합한 조합으로 구현될 수도 있다. 도 8은 본 발명의 기술이 구현될 수도 있는 예시적인 검사 시스템(800)의 개략도이다. 검사 시스템(800)은 검사 도구 또는 스캐너(도시 생략)로부터 입력(802)을 수신할 수도 있다. 검사 시스템은 수신된 입력(802)을 분산하기 위한 데이터 분산 시스템(예를 들어, 804a, 804b), 수신된 입력(802)의 특정 부분/패치를 처리하기 위한 강도 신호(또는 패치) 처리 시스템[예를 들어, 패치 프로세서 및 메모리(806a, 806b)], ΔI 및 ΔCD 맵을 생성하기 위한 맵 생성 시스템[예를 들어, 맵 생성 프로세서 및 메모리(812)], 검사 시스템 구성요소들 사이의 통신을 허용하기 위한 네트워크[예를 들어, 교환 네트워크(808)], 선택적 대용량 저장 디바이스(816), 및 맵을 리뷰하기 위한 하나 이상의 검사 제어 및/또는 리뷰 스테이션(예를 들어, 810)을 또한 포함할 수도 있다. 검사 시스템(800)의 각각의 프로세서는 통상적으로 하나 이상의 마이크로프로세서 집적 회로를 포함할 수도 있고, 인터페이스 및/또는 메모리 집적 회로를 또한 포함할 수도 있고, 부가적으로 하나 이상의 공유 및/또는 전역 메모리 디바이스에 결합될 수도 있다.
입력 데이터(802)를 생성하기 위한 스캐너 또는 데이터 취득 시스템(도시 생략)은 레티클의 강도 신호 또는 이미지를 얻기 위한 임의의 적합한 기구(예를 들어, 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이)의 형태를 취할 수도 있다. 예를 들어, 스캐너는 광학 이미지를 구성하거나 또는 반사되고, 투과되거나, 또는 다른 방식으로 하나 이상의 광 센서에 지향되는 검출된 광의 부분에 기초하여 레티클의 부분의 강도값을 생성할 수도 있다. 스캐너는 이어서 강도값을 출력할 수도 있고 또는 이미지는 스캐너로부터 출력될 수도 있다.
레티클은 일반적으로 다수의 점으로부터 다수의 강도값이 얻어지는 복수의 패치부로 분할된다. 레티클의 패치부는 이 강도 데이터를 얻도록 스캐닝될 수 있다. 패치부는 특정 시스템 및 용례 요구에 따라, 임의의 크기 및 형상일 수도 있다. 일반적으로, 각각의 패치부에 대한 다수의 강도값은 임의의 적합한 방식으로 레티클을 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 예로서, 각각의 패치부에 대한 다수의 강도값은 레티클을 래스터 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 대안적으로, 이미지는 원형 또는 나선형 패턴과 같은 임의의 적합한 패턴을 갖는 레티클을 스캐닝함으로써 얻어질 수도 있다. 물론, 센서는 상이하게 배열될(예를 들어, 원형 패턴으로) 필요가 있을 수도 있고 그리고/또는 레티클은 레티클로부터 원형 또는 나선형 형상을 스캐닝하기 위해 스캐닝 중에 상이하게 이동될(예를 들어, 회전될) 수도 있다.
이하에 예시된 예에서, 레티클이 센서를 지나 이동함에 따라, 광은 레티클의 직사각형 영역(본 명세서에서 "스와스"라 칭함)으로부터 검출되고, 이러한 검출된 광은 각각의 패치 내의 다수의 점에서 다수의 강도값으로 변환된다. 본 실시예에서, 스캐너의 센서는 레티클로부터 반사되고 그리고/또는 투과되는 광을 수용하고 레티클의 패치의 스와스에 대응하는 강도 데이터의 세트를 그로부터 생성하도록 직사각형 패턴으로 배열된다. 특정 예에서, 각각의 스와스는 약 1백만 픽셀 폭이고 약 1000 내지 2000 픽셀 높이일 수 있고, 반면에 각각의 패치는 약 2000 픽셀 폭 및 1000 픽셀 높이일 수 있다.
각각의 패치에 대한 강도값은 임의의 적합한 방식으로 셋업되는 광학 검사 도구를 사용하여 얻어질 수도 있다. 광학 도구는 일반적으로 강도값을 얻기 위한 상이한 검사 작업에 대해 실질적으로 동일한 작동 파라미터의 세트 또는 "레시피(recipe)"를 갖고 셋업된다. 레시피 설정은 이하의 설정: 특정 패턴 내의 레티클을 스캐닝하기 위한 설정, 화소 크기, 단일 신호로부터 인접 신호를 그룹화하기 위한 설정, 포커스 설정, 조명 또는 검출 개구 설정, 입사 빔 각도 및 파장 설정, 검출기 설정, 반사 또는 투과된 광의 양을 위한 설정, 에어리얼 모델링(aerial modeling) 파라미터 등 중 하나 이상을 포함할 수도 있다.
강도 또는 이미지 데이터(802)는 네트워크(808)를 거쳐 데이터 분산 시스템에 의해 수신될 수 있다. 데이터 분산 시스템은 수신된 데이터(802)의 적어도 일부를 유지하기 위해, RAM 버퍼와 같은 하나 이상의 메모리 디바이스와 연계될 수도 있다. 바람직하게는, 총 메모리는 데이터의 전체 스와스를 유지하기에 충분히 크다. 예를 들어, 1 기가바이트의 메모리는 1백만×1000개의 픽셀 또는 점인 스와스에 대해 효과적이다.
데이터 분산 시스템(예를 들어, 804a, 804b)은 또한 프로세서(예를 들어, 806a, 806b)로의 수신된 입력 데이터(802)의 부분의 분산을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 데이터 분산 시스템은 제1 패치 프로세서(806a)에 제1 패치용 데이터를 라우팅할 수도 있고, 패치 프로세서(806b)에 제2 패치용 데이터를 라우팅할 수도 있다. 다수의 패치에 대한 데이터의 다수의 세트가 또한 각각의 패치 프로세서에 라우팅될 수도 있다.
패치 프로세서는 레티클의 적어도 일부 또는 패치에 대응하는 이미지 또는 강도값을 수신할 수도 있다. 패치 프로세서는 각각 또한 수신된 데이터 부분을 유지하는 것과 같이, 로컬 메모리 기능을 제공하는 DRAM 디바이스와 같은, 하나 이상의 메모리 디바이스(도시 생략)에 결합되거나 통합될 수도 있다. 바람직하게는, 메모리는 레티클의 패치에 대응하는 데이터를 유지하기에 충분히 크다. 예를 들어, 8 메가바이트의 메모리는 512×1024 픽셀인 패치에 대응하는 이미지 또는 강도값에 대해 효과적이다. 패치 프로세서는 또한 메모리를 공유할 수도 있다.
입력 데이터(802)의 각각의 세트는 레티클의 스와스에 대응할 수도 있다. 데이터의 하나 이상의 세트는 데이터 분산 시스템의 메모리 내에 저장될 수도 있다. 이 메모리는 데이터 분산 시스템 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 제어될 수도 있고, 메모리는 복수의 파티션으로 분할될 수도 있다. 예를 들어, 데이터 분산 시스템은 제1 메모리 파티션(도시 생략) 내로 스와스의 부분에 대응하는 데이터를 수신할 수도 있고, 데이터 분산 시스템은 제2 메모리 파티션(도시 생략) 내로 다른 스와스에 대응하는 다른 데이터를 수신할 수도 있다. 바람직하게는, 데이터 분산 시스템의 각각의 메모리 파티션은 이러한 메모리 파티션과 연계된 프로세서에 라우팅될 데이터의 부분만을 유지한다. 예를 들어, 데이터 분산 시스템의 제1 메모리 파티션은 제1 데이터를 유지하고 패치 프로세서(806a)에 라우팅할 수도 있고, 제2 메모리 파티션은 제2 데이터를 유지하고 패치 프로세서(806b)에 라우팅할 수도 있다.
검출된 신호는 에어리얼 이미지의 형태를 또한 취할 수도 있다. 즉, 에어리얼 촬상 기술이 웨이퍼 상에 노출된 포토레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 생성하기 위해 포토리소그래피 시스템의 광학 효과를 시뮬레이팅하는데 사용될 수도 있다. 일반적으로, 포토리소그래피 도구의 광학 기기는 레티클로부터 검출된 신호에 기초하여 에어리얼 이미지를 생성하기 위해 에뮬레이팅된다. 에어리얼 이미지는 웨이퍼의 포토레지스트층 상에서 포토리소그래피 광학 기기 및 레티클을 통과하는 광으로부터 생성된 패턴에 대응한다. 부가적으로, 특정 유형의 포토레지스트 재료를 위한 포토레지스트 노광 프로세스가 또한 에뮬레이팅될 수도 있다.
입사된 광 또는 검출된 광은 임의의 적합한 입사각에서 임의의 입사 또는 검출된 광 프로파일을 생성하기 위해 임의의 적합한 공간 개구를 통과할 수도 있다. 예로서, 프로그램 가능 조명 또는 검출 개구가 다이폴(dipole), 쿼드라폴(quadrapole), 퀘이사(quasar), 고리(annulus)와 같은 특정 빔 프로파일을 생성하는데 이용될 수도 있다. 특정 예에서, 소스 마스크 최적화(Source Mask Optimization: SMO) 또는 임의의 픽셀화된 조명 기술이 구현될 수도 있다.
데이터 분산 시스템은 데이터의 임의의 적합한 파라미터에 기초하여 데이터의 각각의 데이터 세트를 규정하고 분산할 수도 있다. 예를 들어, 데이터는 레티클 상의 패치의 대응 위치에 기초하여 규정되고 분산될 수도 있다. 일 실시예에서, 각각의 스와스는 스와스 내의 픽셀의 수평 위치에 대응하는 열 위치의 범위와 연계된다. 예를 들어, 스와스의 열 0 내지 256은 제1 패치에 대응할 수도 있고, 이들 열 내의 픽셀은 하나 이상의 패치 프로세서에 라우팅된 강도값의 세트 또는 제1 이미지를 포함할 것이다. 마찬가지로, 스와스의 열 257 내지 512는 제2 패치에 대응할 수도 있고, 이들 열 내의 픽셀은 상이한 패치 프로세서(들)에 라우팅되는 강도값의 세트 또는 제2 이미지를 포함할 것이다.
도 9a는 특정 실시예에 따른 포토마스크(M)로부터 웨이퍼(W) 상에 마스크 패턴을 전사하는데 사용될 수 있는 전형적인 리소그래픽 시스템(900)의 간단화된 개략도이다. 이러한 시스템의 예는 스캐너 및 스텝퍼, 더 구체적으로는 네덜란드 벨트호벤 소재의 ASML사로부터 입수 가능한 PAS 5500 시스템을 포함한다. 일반적으로, 조명원(903)은 마스크 평면(902) 내에 위치한 포토마스크(M) 상에 조명 광학 기기(901)[예를 들어, 렌즈(905)]를 통해 광빔을 지향시킨다. 조명 렌즈(905)는 그 평면(902)에 개구수(901)를 갖는다. 개구수(901)의 값은 포토마스크 상의 어느 결함이 리소그래픽 중요 결함인지 어느 것이 아닌지에 영향을 미친다. 포토마스크(M)를 통과하는 빔의 일부는 패턴 전사를 개시하기 위해 촬상 광학 기기(913)를 통해 웨이퍼(W) 상에 지향된 패터닝된 광학 신호를 형성한다.
도 9b는 특정 실시예에 따라 레티클 평면(952)에 비교적 큰 개구수(951b)를 갖는 촬상 렌즈를 포함하는 조명 광학 기기(951a)를 갖는 예시적인 검사 시스템(950)의 개략도를 제공하고 있다. 도시된 검사 시스템(950)은 예를 들어, 향상된 검사를 위해 60 내지 200X 배율 이상을 제공하도록 설계된 마이크로스코픽 배율 광학 기기를 포함하는, 검출 광학 기기(953a, 953b)를 포함한다. 예를 들어, 검사 시스템의 레티클 평면(952)에서의 개구수(951b)는 리소그래피 시스템(900)의 레티클 평면(902)에서 개구수(901)보다 큰 것으로 고려될 수도 있는데, 이는 테스트 검사 이미지와 실제 인쇄된 이미지 사이의 차이를 야기할 것이다.
본 명세서에 설명된 검사 기술은 도 9b에 개략적으로 도시된 것과 같은 다양한 특정하게 구성된 검사 시스템 상에 구현될 수도 있다. 도시된 시스템(950)은 레티클 평면(952) 내의 포토마스크(M) 상에 조명 광학 기기(951a)를 통해 지향된 광빔을 생성하는 조명원(960)을 포함한다. 광원의 예는 레이저 또는 필터링된 램프를 포함한다. 일 예에서, 소스는 193 nm 레이저이다. 전술된 바와 같이, 검사 시스템(950)은 레티클 평면(952)에서 대응 리소그래피 시스템의 레티클 평면 개구수[예를 들어, 도 9a의 요소(901)]보다 클 수도 있는 개구수(951b)를 가질 수도 있다. 검사될 포토마스크(M)는 레티클 평면(952)에서 마스크 스테이지 상에 배치되고 소스에 노출된다.
마스크(M)로부터의 패터닝된 이미지는 센서(954a) 상에 패터닝된 이미지를 투영하는 광학 요소(953a)의 집합을 통해 지향된다. 반사 시스템에서, 광학 소자[예를 들어, 빔 스플리터(976) 및 검출 렌즈(978)]는 센서(954b) 상에 반사된 광을 지향하여 캡처한다. 적합한 센서는 하전 결합 소자(charged coupled devices: CCD), CCD 어레이, 시간 지연 적분(time delay integration: TDI) 센서, TDI 센서 어레이, 포토멀티플라이어 튜브(photomultiplier tubes: PMT), 및 다른 센서를 포함한다.
조명 광학 열은 레티클의 패치를 스캐닝하기 위해 임의의 적합한 메커니즘에 의해 검출기 또는 카메라에 대해 상대 이동하는 스테이지 및/또는 마스크 스테이지에 대해 상대 이동할 수도 있다. 예를 들어, 모터 메커니즘은 스테이지를 이동하도록 이용될 수도 있다. 모터 메커니즘은 예로서, 스크류 드라이브 및 스텝퍼 모터, 피드백 위치를 갖는 선형 드라이브, 또는 밴드 액추에이터 및 스텝퍼 모터로부터 형성될 수도 있다.
각각의 센서(예를 들어, 954a 및/또는 954b)에 의해 캡처된 신호는 컴퓨터 시스템(973)에 의해 또는, 더 일반적으로 하나 이상의 신호 처리 디바이스에 의해 처리될 수 있는데, 이들 신호 처리 디바이스는 처리를 위해 각각의 센서로부터의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성된 아날로그-디지털 변환기를 각각 포함할 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 통상적으로 적절한 버스 또는 다른 통신 메커니즘을 거쳐 입출력 포트, 및 하나 이상의 메모리에 결합된 하나 이상의 프로세서를 갖는다.
컴퓨터 시스템(973)은 포커스 및 다른 검사 레시피 파라미터를 변경하는 것과 같이, 사용자 입력을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스(예를 들어, 키보드, 마우스, 조이스틱)를 또한 포함할 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 또한 예를 들어, 샘플 위치를 제어하기(예를 들어, 포커싱 및 스캐닝하기) 위해 스테이지에 접속되고, 이러한 검사 시스템 구성요소의 다른 검사 파라미터 및 구성을 제어하기 위해 다른 검사 시스템에 접속될 수도 있다.
컴퓨터 시스템(973)은 최종 강도값, 이미지, 및 다른 검사 결과를 표시하기 위한 사용자 인터페이스(예를 들어, 컴퓨터 스크린 상에)를 제공하도록 (예를 들어, 프로그래밍 명령어로) 구성될 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 반사 및/또는 투과된 감지된 광빔의 강도 변화, 위상, 및/또는 다른 특성을 분석하도록 구성될 수도 있다. 컴퓨터 시스템(973)은 최종 강도값, 이미지, 및 다른 검사 특성을 표시하기 위한 사용자 인터페이스(예를 들어, 컴퓨터 스크린 상에)를 제공하도록 (예를 들어, 프로그래밍 명령어로) 구성될 수도 있다. 특정 실시예에서, 컴퓨터 시스템(973)은 상기에 상세히 설명된 검사 기술을 수행하도록 구성된다.
이러한 정보 및 프로그램 명령어는 특정하게 구성된 컴퓨터 시스템 상에 구현될 수도 있기 때문에, 이러한 시스템은 컴퓨터 판독 가능 매체 상에 저장될 수 있는 본 명세서에 설명된 다양한 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령어/컴퓨터 코드를 포함한다. 기계 판독 가능 매체의 예는 하드 디스크, 플로피 디스크, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체; CD-ROM 디스크와 같은 광학 매체; 광학 디스크와 같은 자기 광학 매체; 및 판독 전용 메모리 디바이스(read-only memory devices: ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory: RAM)와 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특정하게 구성된 하드웨어 디바이스를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 프로그램 명령어의 예는 컴파일러에 의해 생성된 것과 같은 기계 코드, 및 해석기를 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수도 있는 상위 레벨 코드를 포함하는 파일 둘다를 포함한다.
특정 실시예에서, 포토마스크를 검사하기 위한 시스템은 본 명세서에 설명된 기술을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 검사 시스템의 일 예는 미국 캘리포니아주 밀피타스 소재의 KLA-Tencor사로부터 입수 가능한 특정하게 구성된 TeraScanTM DUV 검사 시스템을 포함한다.
상기 설명은 이해의 명료화를 위해 소정의 상세로 설명되었지만, 특정 변화 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 본 발명의 프로세스, 시스템, 및 장치를 구현하는 다수의 대안적인 방식이 존재한다는 것이 주목되어야 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시예는 한정이 아니라 예시적인 것으로서 고려되어야 하고, 본 발명은 본 명세서에 제공된 상세에 한정되지 않는다.

Claims (27)

  1. 포토리소그래피용 레티클을 검사하는 방법에 있어서,
    검사 도구를 사용하여, 레티클 상의 동일한 다이의 세트의 각각의 다이의 각각의 패치 영역의 복수의 패치 영역 이미지를 얻는 단계;
    각각의 패치 영역 이미지에 대해 적분 강도값을 결정하는 단계;
    상기 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭(sparseness metric) 및 다른 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭에 대한 그 상대값에 기초하여 각각의 패치 영역 이미지에 대한 적분 강도값에 이득을 인가하는 단계; 및
    상기 레티클의 차이 강도 맵을 형성하기 위해, 테스트 다이 및 기준 다이를 포함하는 다이의 쌍의 각각의 패치의 적분 강도값 사이의 차이를 결정하는 단계
    를 포함하고, 상기 차이 강도 맵은 상기 레티클의 특징부 에지에 의존하는 특징부 특성 편차와 상관하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 다이의 패치 영역 이미지는 상기 다이 중 동일한 것의 패치 영역 이미지와 정렬되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 각각의 패치 영역 이미지에 대한 상기 적분 강도값은 상기 패치 영역 이미지의 복수의 서브영역에 대한 평균 강도값인 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 다이의 각각의 패치 영역 이미지의 성김성 메트릭은 상기 다이의 다른 패치 영역 이미지의 에지 픽셀의 평균 수와 상기 패치 영역 이미지의 에지 픽셀의 로컬 수의 비(ratio)인 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 에지 픽셀의 평균 및 로컬 수는 각각의 특징부 에지에 대한 픽셀의 사전규정된 폭에 제한되는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 특징부 특성 편차는 임계 치수(critical dimension: CD) 편차인 것인 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 레티클의 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터를 사용하여, 상기 차이 강도 맵을 차이 CD 맵으로 변환하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터는 상기 레티클을 제조하는데 사용되었던 각각의 패치 영역에 대한 공지의 CD 값을 갖는 디자인 데이터베이스로부터 결정되는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터는,
    상기 패치 영역에 대응하는 디자인 데이터베이스의 하나 이상의 패턴에 기초하여 상기 레티클의 각각의 패치 영역에 대한 이미지를 렌더링하고;
    각각의 패치 영역에 대한 각각의 렌더링된 이미지에 대해, 예측된 적분 강도값을 결정하고;
    사전규정된 CD 변화만큼, (i) 각각의 패치 영역에 대응하는 각각의 하나 이상의 패턴을 바이어스(bias)하고 상기 바이어스된 하나 이상의 패턴을 상기 패치 영역에 대한 바이어스된 이미지 내로 렌더링하거나 또는 (ii) 상기 패치 영역에 대한 바이어스된 이미지를 형성하기 위해 각각의 패치 영역에 대한 상기 렌더링된 이미지의 하나 이상의 패턴을 바이어스하고;
    각각의 패치 영역에 대한 각각의 바이어스된 이미지에 대해, 예측된 적분 강도값을 결정하고;
    각각의 패치 영역에 대해, 상기 렌더링된 이미지의 적분 강도값과 상기 바이어스된 이미지의 적분 강도값 사이의 적분 강도차를 결정하고;
    각각의 패치에 대해, 사전규정된 CD 변화로 상기 적분된 강도차를 나누어 상기 캘리브레이션 팩터를 결정함으로써,
    결정되는 것인 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 캘리브레이션 팩터는, 하나 이상의 포토리소그래피 프로세스에서 상기 레티클을 사용한 후에 CD 균일성을 모니터링하기 위해 각각의 패치 영역에 대해 저장되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    각각의 패치 영역 이미지에 대해, 상기 적분 강도값을 결정하기에 앞서 임의의 특징부 에지로부터 사전규정된 거리에 위치하게 되는 상기 패치 영역 이미지의 임의의 플랫 필드 영역(flat field area)에 대해 사전규정된 상수값으로 강도값을 변경하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 사전규정된 거리는 특징부 에지가 인접 플랫 필드 영역으로부터 측정된 강도값에 영향을 미치지 않도록 선택되는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 각각의 패치 영역 이미지의 상기 적분 강도값에 인가된 이득은 사전규정된 양만큼 제한되는 것인 방법.
  14. 포토리소그래피용 레티클을 검사하기 위한 검사 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 이하의 동작들을 수행하도록 구성되는 적어도 하나의 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 동작들은,
    레티클 상의 동일한 다이의 세트의 각각의 다이의 각각의 패치 영역의 복수의 패치 영역 이미지를 얻는 동작;
    각각의 패치 영역 이미지에 대해 적분 강도값을 결정하는 동작;
    상기 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭 및 다른 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭에 대한 그 상대값에 기초하여 각각의 패치 영역 이미지에 대한 적분 강도값에 이득을 인가하는 동작; 및
    상기 레티클의 차이 강도 맵을 형성하기 위해, 테스트 다이 및 기준 다이를 포함하는 다이의 쌍의 각각의 패치의 적분 강도값 사이의 차이를 결정하는 동작
    을 포함하고, 상기 차이 강도 맵은 상기 레티클의 특징부 에지에 의존하는 특징부 특성 편차와 상관하는 것인 검사 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 각각의 다이의 패치 영역 이미지는 상기 다이 중 동일한 것의 패치 영역 이미지와 정렬되는 것은 검사 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 각각의 패치 영역 이미지에 대한 상기 적분 강도값은 상기 패치 영역 이미지의 복수의 서브영역에 대한 평균 강도값인 것인 검사 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 각각의 다이의 각각의 패치 영역 이미지의 성김성 메트릭은 상기 다이의 다른 패치 영역 이미지의 에지 픽셀의 평균 수와 상기 패치 영역 이미지의 에지 픽셀의 로컬 수의 비인 것인 검사 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 에지 픽셀의 평균 및 로컬 수는 각각의 특징부 에지에 대한 픽셀의 사전규정된 폭에 제한되는 것인 검사 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 상기 특징부 특성 편차는 임계 치수(CD) 편차인 것인 검사 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 적어도 하나의 프로세서는 또한, 상기 레티클의 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터를 사용하여, 상기 차이 강도 맵을 차이 CD 맵으로 변환하도록 구성되는 것인 검사 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터는, 상기 레티클을 제조하는데 사용되었던 각각의 패치 영역에 대한 공지의 CD 값을 갖는 디자인 데이터베이스로부터 결정되는 것인 검사 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 각각의 패치 영역에 대한 캘리브레이션 팩터는,
    상기 패치 영역에 대응하는 디자인 데이터베이스의 하나 이상의 패턴에 기초하여 상기 레티클의 각각의 패치 영역에 대한 이미지를 렌더링하고;
    각각의 패치 영역에 대한 각각의 렌더링된 이미지에 대해, 예측된 적분 강도값을 결정하고;
    사전규정된 CD 변화만큼, (i) 각각의 패치 영역에 대응하는 각각의 하나 이상의 패턴을 바이어스하고 상기 바이어스된 하나 이상의 패턴을 상기 패치 영역에 대한 바이어스된 이미지 내로 렌더링하거나 또는 (ii) 상기 패치 영역에 대한 바이어스된 이미지를 형성하기 위해 각각의 패치 영역에 대한 상기 렌더링된 이미지의 하나 이상의 패턴을 바이어스하고;
    각각의 패치 영역에 대한 각각의 바이어스된 이미지에 대해, 예측된 적분 강도값을 결정하고;
    각각의 패치 영역에 대해, 상기 렌더링된 이미지의 적분 강도값과 상기 바이어스된 이미지의 적분 강도값 사이의 적분 강도차를 결정하고;
    각각의 패치에 대해, 사전규정된 CD 변화로 상기 적분된 강도차를 나누어 상기 캘리브레이션 팩터를 결정함으로써,
    결정되는 것인 검사 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 캘리브레이션 팩터는, 하나 이상의 포토리소그래피 프로세스에서 상기 레티클을 사용한 후에 CD 균일성을 모니터링하기 위해 각각의 패치 영역에 대해 저장되는 것인 검사 시스템.
  24. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 적어도 하나의 프로세서는 또한,
    각각의 패치 영역 이미지에 대해, 상기 적분 강도값을 결정하기에 앞서 임의의 특징부 에지로부터 사전규정된 거리에 위치하게 되는 상기 패치 영역 이미지의 임의의 플랫 필드 영역에 대해 사전규정된 상수값으로 강도값을 변경하도록 구성되는 것인 검사 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 사전규정된 거리는, 특징부 에지가 인접 플랫 필드 영역으로부터 측정된 강도값에 영향을 미치지 않도록 선택되는 것인 검사 시스템.
  26. 제14항에 있어서, 각각의 패치 영역 이미지의 상기 적분 강도값에 인가된 이득은 사전규정된 양만큼 제한되는 것인 검사 시스템.
  27. 명령어가 저장되어 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체에 있어서,
    상기 명령어는 이하의 동작들을 수행하는 것으로서, 상기 동작들은,
    검사 도구를 사용하여, 레티클 상의 동일한 다이의 세트의 각각의 다이의 각각의 패치 영역의 복수의 패치 영역 이미지를 얻는 동작;
    각각의 패치 영역 이미지에 대해 적분 강도값을 결정하는 동작;
    상기 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭 및 다른 패치 영역 이미지의 패턴 성김성 메트릭에 대한 그 상대값에 기초하여 각각의 패치 영역 이미지에 대한 적분 강도값에 이득을 인가하는 동작; 및
    상기 레티클의 차이 강도 맵을 형성하기 위해, 테스트 다이 및 기준 다이를 포함하는 다이의 쌍의 각각의 패치의 적분 강도값 사이의 차이를 결정하는 동작
    을 포함하고, 상기 차이 강도 맵은 상기 레티클의 특징부 에지에 의존하는 특징부 특성 편차와 상관하는 것인 컴퓨터 판독 가능 매체.
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