KR20230070057A - 레티클들을 검사하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

포토리소그래픽 레티클을 자격화하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 레티클 검사 툴은 테스트 레티클의 복수의 패턴 영역 각각으로부터 상이한 이미징 구성에서 복수의 이미지를 획득하는데 사용된다. 레티클 근접장은 테스트 레티클의 각각의 패턴 영역으로부터 획득된 이미지에 기초하여 테스트 레티클의 각각의 패턴 영역에 대하여 복구된다. 그 후, 복구된 레티클 근접장은 테스트 레티클 또는 또 다른 레티클이 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 결함 있는 웨이퍼를 초래할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는데 사용된다.

Description

레티클들을 검사하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR INSPECTING RETICLES}
이 출원은 2017년 11월 3일 Rui-fang Shi 등에 의해 출원된 미국 특허 출원 번호 제15/803628호의 우선권의 이익을 주장한다. 이 출원은 또한 2017년 5월 18일 출원된 미국 가출원 번호 제62/508,369호의 우선권의 이익을 주장한다. 이들 출원 및 특허는 모든 목적을 위하여 그 전문이 여기에 참조로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 레티클 검사 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 패턴 자격화(qualification)에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 산업은 실리콘과 같은 기판 상에 적층되고 패터닝된 반도체 재료를 사용하여 집적 회로를 제조하기 위한 매우 복잡한 기술을 수반한다. 대규모 회로 통합 및 반도체 디바이스의 크기 감소로 인해, 제조된 디바이스는 점점 결함에 민감해지고 있다. 즉, 디바이스의 고장을 일으키는 결함이 점점 작아지고 있다. 최종 사용자 또는 고객에게 배송하기 전에 디바이스는 결함이 없다.
집적 회로는 전형적으로 복수의 레티클로부터 제조된다. 초기에 회로 설계자는 특정 집적 회로(IC) 설계를 설명하는 회로 패턴 데이터를 레티클 생산 시스템 또는 레티클 라이터(writer)에 제공한다. 회로 패턴 데이터는 일반적으로 제조된 IC 디바이스의 물리 층의 표현 레이아웃(representational layout)의 형태이다. 표현 레이아웃은 IC 디바이스의 각 물리 층(예를 들어, 게이트 산화물, 폴리실리콘, 금속 배선 등)에 대한 표현 층을 포함하며, 각 표현 층은 특정 IC 디바이스의 층의 패터닝을 정의하는 복수의 다각형으로 구성된다. 레티클 라이터는 회로 패턴 데이터를 사용하여, 나중에 특정 IC 설계를 제조하는 데 사용될 복수의 레티클을 기록한다(예를 들어, 전자 빔 라이터 또는 레이저 스캐너가 레티클 패턴을 노광시키는데 사용된다).
일부 레티클 또는 포토마스크는 적어도 투명 및 불투명 영역, 반투명 및 위상 시프팅 영역, 또는 흡수(absorber) 및 반사 영역을 포함하는 광학 요소의 형태이며, 이는 함께 집적 회로와 같은 전자 디바이스에서 공면(coplanar) 피처의 패턴을 함께 정의한다. 레티클은 포토리소그래피 동안 에칭, 이온 주입 또는 다른 제조 공정을 위한 반도체 웨이퍼의 지정된 영역을 정의하기 위하여 사용된다.
각각의 레티클 또는 레티클 그룹을 제조한 후, 각각의 새로운 레티클은 전형적으로 웨이퍼 제조에 사용될 자격을 갖춘다. 예를 들어, 레티클 패턴에는 인쇄 가능한 결함이 없을 필요가 있다. 추가적으로, 레티클로 제조된 웨이퍼는 결함이 없을 필요가 있다. 따라서, 개선된 레티클 및 웨이퍼 검사 및 자격화(qualification) 기술에 대한 요구가 계속되고 있다.
다음은 본 발명의 특정 실시 예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위하여 본 개시의 간략화된 요약을 제공한다. 이 요약은 본 개시의 포괄적인 개요가 아니며 본 발명의 핵심/중요한 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 기술하지 않는다. 그것의 유일한 목적은 본 명세서에 개시된 일부 개념을 이후에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서두로서 간략화된 형태로 제시하는 것이다.
일 실시 예에서, 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법이 개시된다. 테스트 레티클의 복수의 패턴 영역 각각으로부터 상이한 조명 구성 및/또는 상이한 이미징 구성에서 복수의 이미지를 획득하기 위하여 이미징 툴이 사용된다. 레티클 근접장(near field)은 테스트 레티클의 각각의 패턴 영역으로부터 획득된 이미지에 기초하여 테스트 레티클의 각각의 패턴 영역에 대하여 복구(recover)된다. 그 후, 복구된 레티클 근접장은 테스트 레티클 또는 또 다른 레티클이 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 결함 있는 웨이퍼를 초래할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는데 사용된다.
일 구현에서, 테스트 레티클 또는 또 다른 레티클이 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 결함 있는 웨이퍼를 초래할 것으로 예상되는지 여부를 결정하기 위하여 레티클 근접장이 직접 분석된다. 다른 양태에서, 복구된 레티클 근접장은 테스트 레티클에서, 또는 복구된 레티클 근접장으로부터 시뮬레이션된 시뮬레이션 웨이퍼 이미지에서 결함을 검출하는데 사용되며, 결함 검출은 상이한 시간에서 동일한 다이에 대하여, 인접한 다이들에 대하여, 다이 및 그에 대응하는 골든 다이에 대하여, 또는 다이 및 테스트 레티클과 동일한 설계를 갖는 레티클 사본으로부터의 대응 다이에 대하여 세기 및/또는 위상을 비교하는 것을 포함한다.
일 양태에서, 이미지는 필드 평면 또는 동공 평면에서 획득된다. 특정 실시 예에서, 레티클 근접장은 레티클을 제조하는데 사용된 설계 데이터베이스를 사용하지 않고 복구된다. 다른 양태에서, 획득된 이미지는 동일한 레티클 근접장을 초래하도록 선택된 상이한 이미징 조건에서 획득되는 적어도 3 개의 반사/투과 이미지를 포함한다. 이 양태에서, 상이한 이미징 조건은 상이한 포커스 설정 및 상이한 동공 형상을 포함하고, 상이한 조명 조건은 상이한 소스 세기 분포 및/또는 편광 설정을 포함한다.
대안적인 구현에서, 방법은 (i) 복수의 테스트 웨이퍼 이미지를 시뮬레이션하기 위하여 테스트 레티클에 대한 레티클 근접장에 리소그래피 모델을 적용하는 단계 및 (ii) 테스트 레티클이 불안정한 또는 결함 있는 웨이퍼를 초래할 것으로 예상되는지 여부를 결정하기 위하여 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지를 분석하는 단계를 포함한다. 이 양상에서, 리소그래피 모델은 포토리소그래피 공정을 시뮬레이션하도록 구성된다. 다른 양태에서, 리소그래피 모델은 테스트 레티클 또는 또 다른 레티클 또는 웨이퍼의 이미지를 획득하기 위하여 검사 툴의 조명 형태와 상이한 형상을 갖는 조명원을 시뮬레이션한다. 다른 양태에서, 리소그래피 모델은 캘리브레이션 레티클을 위한 설계 데이터베이스로부터 렌더링된 이미지로 캘리브레이션된다. 다른 예에서, 리소그래피 모델은 캘리브레이션 레티클로부터 획득된 이미지로 캘리브레이션된다. 또 다른 양태에서, 리소그래피 모델은 복수의 상이한 리소그래피 공정 조건 하에서, 테스트 레티클에 대하여 복구된 레티클 근접장에 적용되고, 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지를 분석하는 것은 상이한 공정 조건 및 동일한 레티클 영역과 관련된 시뮬레이션된 테스트 이미지의 부분들을 비교함으로써 테스트 레티클이 상이한 리소그래피 공정 조건 하에서 불안정한 웨이퍼를 초래할 것으로 예상되는지 여부를 결정하는 것을 포함한다.
대안적인 실시 예에서, 본 발명은 포토리소그래픽 레티클을 자격화하기 위한 검사 시스템에 관한 것이다. 시스템은 입사 빔을 생성하기 위한 광원 및 입사 빔을 레티클로 지향시키기 위한 조명 광학 기기(illumination optics) 모듈을 포함한다. 시스템은 또한 레티클의 각각의 패턴 영역으로부터의 출력 빔을 지향시키기 위한 수집 광학 기기(collection optics) 모듈, 및 출력 빔을 검출하고 출력 빔에 기초하여 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다. 시스템은 전술한 방법 동작들 중 하나 이상과 유사한 동작을 수행하도록 구성된 제어기를 더 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 측면은 도면을 참조하여 아래에 더 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크 근접장 복구 절차를 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 특정 구현에 따른 모델 캘리브레이션 공정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레티클 자격화 공정을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 예시적인 응용에 따라 레티클 패턴 안정성을 결정하기 위한 공정을 나타내는 흐름도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 결함 검사 절차를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 대안적인 실시 예에 따른 복구된 마스크 근접장 이미지 또는 결과에 적용되는 레티클 자격화 공정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 기술이 구현될 수 있는 예시적인 검사 시스템의 개략도이다.
도 7a는 특정 실시 예에 따라 포토마스크로부터 웨이퍼로 마스크 패턴을 전사하기 위한 리소그래피 시스템의 간략화된 개략도이다.
도 7b는 특정 실시 예에 따른 포토마스크 검사 장치의 개략도를 제공한다.
다음의 설명에서, 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정 세부 사항이 설명된다. 본 발명은 이들 특정 세부 사항의 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있다. 다른 경우에, 공지된 공정 동작 또는 장치 컴포넌트는 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위하여 상세히 설명되지 않았다. 본 발명은 특정 실시 예와 관련하여 설명될 것이지만, 본 발명을 실시 예로 제한하려는 것이 아님을 이해할 것이다.
마스크를 제조 시설로 운송하기 전에, 제조를 위하여 그러한 마스크를 사용하여 웨이퍼를 제조하기 전에, 및/또는 그러한 마스크가 제조 공정에서 특정 기간 동안 사용된 후 그러한 마스크의 주기적 재자격화(requalification)를 위하여, 각각의 마스크의 결함을 검출하고 마스크의 다양한 양태(예를 들어, 패턴 안정성, CD, CD 균일성)를 특징분석하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 일 실시 예는 복수의 상이한 이미징 파라미터 하에서 검사 툴로부터 획득된 레티클 이미지에 기초하여 레티클의 근접장 이미지를 복구하는 기술을 포함한다. 그 후 이 레티클 근접장 이미지는 다수의 레티클 자격화 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 일 예에서, 레티클 근접장 이미지는 리소그래피 모델에 입력되어, 웨이퍼 이미지 또는 결과 패턴이 웨이퍼 상에 어떻게 인쇄될 것인지에 관한 다양한 웨이퍼 패턴 특성을 예측할 수 있다. 예측된 웨이퍼 이미지 및/또는 다양한 웨이퍼 특성은 그 후 결함 검출, 레티클 자격화 또는 재자격화, 및/또는 임의의 다른 적절한 계측 또는 검사 애플리케이션을 위하여 분석될 수 있다. 레티클 근접장 이미지 자체는 본 명세서에서 더 설명되는 바와 같이 다양한 목적을 위하여 분석될 수도 있다.
용어 "레티클", "마스크" 및 "포토마스크"는 여기서 상호 교환적으로 사용되며, 일반적으로 각각은 투명 기판, 예를 들어 유리, 붕규산 유리, 석영, 또는 불투명 물질 층이 그 위에 형성된 용융 실리카를 포함할 수 있다. 불투명한(또는 실질적으로 불투명한) 재료는 포토리소그래피 광(예를 들어, 심자외선 또는 극자외선)을 완전히 또는 부분적으로 차단하는 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 재료는 크롬, 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 탄탈륨 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, OMOG(opaque MoSi on glass) 등을 포함한다. 폴리실리콘 막은 또한 불투명 층과 투명 기판 사이에 추가되어 접착력을 향상시킬 수 있다. 몰리브덴 산화물(MoO2), 텅스텐 산화물(WO2), 티타늄 산화물(TiO2), 또는 크롬 산화물(CrO2)과 같은 저 반사 막이 불투명 물질 위에 형성될 수 있다. 구체적인 예에서, EUV 레티클은 (몰리브덴(Mo) 및 실리콘(Si)과 같은) 낮은 흡수 특성을 갖는 상이한 굴절률의 교번 층 및 흡수 재료(예를 들어, 얇은 반사 방지 산화물로 덮인 탄탈 붕소 질화막)를 갖는 다중 층을 포함할 수 있다.
레티클이라는 용어는 명시야(clear-field) 레티클, 암시야(dark-field) 레티클, 이진 레티클, 위상 시프트 마스크(phase-shift mask, PSM), 교번 PSM, 감쇠 또는 하프 톤 PSM, 3원 감쇠 PSM, 크롬 없는 위상 리소그래피 PSM 및 크롬 없는 위상 리소그래피(chromeless phase lithography, CPL)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 상이한 유형의 레티클을 지칭한다. 명시야 레티클에는 투명한 필드 또는 배경 영역이 있고, 암시야 레티클에는 불투명한 필드 또는 배경 영역이 있다. 이진 레티클은 투명하거나 불투명한 패터닝된 영역을 갖는 레티클이다. 예를 들어, 크롬 금속 흡착 막에 의해 정의된 패턴을 갖는 투명한 용융 실리카 블랭크로 제조된 포토마스크가 사용될 수 있다. 이진 레티클은 위상 변이 마스크(PSM)와는 상이한데, 그 중 하나의 유형은 광을 부분적으로만 투과시키는 막을 포함할 수 있으며, 이러한 레티클은 일반적으로 ArF 및 KrF 마스크와 같은 하프 톤 또는 EPSM(embedded phase-shift mask)로 지칭될 수 있다. 위상 변이 물질이 레티클의 교번 클리어 공간에 배치되면, 레티클을 교번 PSM, ALT PSM 또는 레벤슨(Levenson) PSM이라고 한다. 무작위 레이아웃 패턴에 적용되는 한 가지 유형의 위상-시프팅 재료는 감쇠 또는 하프 톤 PSM으로 지칭되며, 이는 불투명한 재료를 부분적으로 투과성 또는 "하프 톤" 막으로 대체함으로써 제조될 수 있다. 3원 감쇠 PSM은 또한 완전히 불투명한 피처를 포함하는 감쇠 PSM이다.
차세대 리소그래피는 유리뿐만 아니라 일반 대기에서 흡수되는 자외선 방사(EUV, 파장 13.5nm)의 사용을 도입되게 하였다. 이러한 이유로, 리소그래피 EUV 공정은 진공 하에서 일어나고, 광학 반사 렌즈/미러는 반투명 및 불투명 패턴 대신 반사 및 흡수 패턴을 가지게 될 EUV 포토마스크에 포커스를 맞추기 위하여 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스크 근접장 복구 절차(100)를 도시한 흐름도이다. 다음 마스크 복구 공정(100)은 복구된 마스크 근접장에 대한 다양한 사용 사례에서 아래에 더 설명되는 바와 같이 레티클의 수명 주기에서 임의의 적절한 시간에 특정 레티클 또는 레티클 세트에 대하여 수행될 수 있다. 예로서, 마스크 근접장은 그러한 레티클(들)을 갖는 임의의 웨이퍼를 제조하기 전에, 대량 웨이퍼 제조를 시작하기 전에, 또는 이러한 레티클(들)을 재자격화하는 동안 복구될 수 있다.
초기에, 마스크의 적어도 3 개의 이미지는 동작(102)에서 마스크 검사 툴을 사용하여 상이한 이미징 구성에서 획득된다. 대안적으로, 2 개의 이미지가 사용될 수 있지만, 3 개의 이미지를 사용하는 것이 잘 작동하는 것으로 밝혀졌다. 상이한 이미징 구성을 통한 획득은 동시적(simultaneous) 또는 순차적(sequential)일 수 있다. 획득된 이미지는 필드 평면에 있을 필요는 없다. 예로서, 회절 세기가 직접 액세스될 수 있는 동공 평면에서 2 개 이상의 이미지가 획득될 수 있다.
2 개 이상의 이미지를 획득하기 위하여 조명 및/또는 수집 구성의 다양한 적절한 조합이 이용될 수 있다. 상이한 이미징 구성은 일반적으로 마스크 근접장이 계산될 수 있는 이미지를 제공하도록 선택된다. 마스크 근접장이 상이한 동작 조건 하에서 동일하게 유지되도록 임의의 적절한 이미징 또는 광학 구성이 선택될 수 있다. 예는 상이한 포커스 설정, 상이한 조명 형상(예를 들어, 상이한 방향 또는 패턴), 전체 조명 동공 또는 조명 동공의 상이한 부분에 대한 상이한 편광, 수집 빔의 상이한 부분을 모호하게 하는 상이한 아포디제이션(apodization) 설정 등을 포함한다. 일 실시 예에서, 포커스 및 디포커스(0 포커스, ±800 또는 ±1600 디포커스 등)를 통한 상이한 포커스 설정을 사용하여 상이한 이미지를 얻을 수 있다. 다른 예에서, 조명 동공의 상이한 사분면은 상이한 편광 설정을 가질 수 있다. 다른 예에서, 이미징 구성은 상이한 동공 형상 및/또는 상이한 포커스 조건을 갖는 투과된 이미지(예를 들어, ArF 마스크의 경우)와 같은 고해상도 이미지를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 상이한 동공 형상 및/또는 상이한 포커스 조건을 갖는 3 개 이상의 반사된 이미지가 획득될 수 있다(예를 들어, EUV 마스크의 경우).
레티클은 비교적 낮은 NA(예를 들어, 0.5 미만)를 사용하여 "실질적으로 낮은 해상도"로 이미징될 수 있다. 대조적으로, "실질적으로 고해상도 이미지"는 일반적으로 레티클 상에 인쇄된 피처가 (이미지를 생성하는데 사용되는 레티클 검사 시스템의 광학적 한계 내에서) 레티클 상에 형성될 때, 실질적으로 나타나는 레티클의 이미지를 지칭한다. 레티클의 "실질적으로 고해상도 이미지"는 실질적으로 고해상도 레티클 검사 시스템(예를 들어, 0.8보다 NA)으로 레티클 평면에서 물리적 레티클을 이미징함으로써 생성되는 이미지이다. 레티클 이미지를 생성하기 위하여 사용된 "실질적으로 낮은 NA"는 레티클의 이미지를 웨이퍼 상에 투영하기 위하여 노광/리소그래피 시스템에 의해 사용되는 레티클 측의 NA와 실질적으로 동일할 수 있어서, 레티클의 피처를 웨이퍼 상으로 전사할 수 있다. 실질적으로 낮은 NA 이미지(또는 LNI)에서, 레티클 피처는 실제 레티클 피처와 실질적으로 상이한 외관을 가질 수 있다. 예를 들어, 레티클 피처는 레티클 상에 형성된 실제 피처보다 피처의 LNI에서 모서리가 더 둥근 것처럼 보일 수 있다.
일반적으로, 마스크 근접장 복구 공정을 위하여 임의의 적절한 이미징 툴이 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 특정 실시 예에서, 초기 복구 공정의 결과는 특정 검사 툴로부터의 추가적인 레티클 이미지에 기초하여 동일한 레티클 또는 다른 레티클에 관한 패턴 안정성 또는 결함 검출 평가를 위하여 나중에 사용될 수 있다. 이러한 사용 사례에서의 일관성을 위하여, 마스크 근접장 복구를 위한 레티클의 이미지는 동일한 또는 다른 레티클의 후속 검사에 사용될 레티클 검사 시스템의 검출기로 획득될 수 있거나, 유사하게 구성된 레티클 검사 시스템(예를 들어, 검사에 사용될 레티클 검사 시스템과 동일한 제조사 및 모델의 상이한 레티클 검사 시스템)의 유사하게 구성된 검출기로 획득될 수 있다. 다시 말해서, 마스크 복구에 사용될 수 있는 이미지는 후속 마스크 검사 또는 자격화 공정 동안 사용될 것과 동일한 광학 조건 하에서 획득될 수 있다. 이러한 방식으로, 레티클과 검사 시스템의 조명 전자기파의 상호 작용은 가능한 한 직접 측정될 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 마스크 근접장 복구에 사용되는 툴은 레티클 검사 시스템과 상이할 수 있다. 예를 들어, 이미징 툴은 레티클이 웨이퍼 제조에 사용될 리소그래피 시스템과 동일한 파장(예를 들어, 파장(DUV의 경우 193.3nm 또는 EUV의 경우 13.5nm))을 이용할 수 있다. 실제로, 임의의 적당한 전자기 파장이 마스크 근접장 복구에 사용될 수 있다.
예시된 예를 다시 참조하면, 3 개 이상의 이미지가 그 후 서로에 대하여 정렬될 수 있거나, 동작(104)에서 각각의 이미지가 사후-OPC 데이터베이스에 정렬될 수 있다. 예를 들어, 획득된 이미지는 공간-도메인 또는 주파수-도메인 방법을 통해 정렬될 수 있다. 정렬 조정은 사용 중인 이미징 시스템의 특정 지오메트리에 따라 달라질 수 있다. 상이한 수집 경로를 사용하여 상이한 이미지가 얻어진다면, 광학 경로의 차이를 보상하기 위하여 이미지를 약간 조정할 수 있다.
이미징 툴에서, 다양한 패턴을 갖는 레티클은 많은 방향으로부터 입사하는 전자기(EM) 파에 의해 조명된다. 이 입사광은 서로 상이하게 간섭하는 상이한 전자기장 위상에서 마스크 패턴의 상이한 지점들로부터 회절된다. 레티클의 근접장은 레티클로부터 몇 파장의 근접 거리에 있는 전자기장이다.
수집 광학 기기는 일반적으로 이미지의 형성을 위하여 레티클로부터의 광의 회절 제한 부분을 검출기(또는 웨이퍼) 쪽으로 향하게 한다. 검출기는 마스크 근접장으로 인한 간섭의 결과인 세기를 검출하지만 위상을 검출하지는 않는다.
검출된 신호에서 원거리장(far-field) 세기가 얻어지지만, 진폭 및 위상을 포함하는 마스크 근접장을 복구하는 것이 바람직하다. 도시된 실시 예에서, 마스크 근접장은 동작(106)에 도시된 바와 같이 이러한 획득된 마스크 이미지에 기초하여 복구 및 저장된다. 위상 및 진폭 성분을 포함하는 마스크 근접장을 복구하기 위하여 다수의 이미지(또는 신호)가 일반적으로 사용된다. 근접장 데이터는 레티클로부터 획득된 이미지에 기초하여 회귀(regression) 기술에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 레티클의 선택된 부분의 근접장은 준-뉴턴(quasi-Newton) 또는 켤레 구배(conjugate gradient) 기법을 사용하여, 획득된 광학 이미지 또는 검출기 평면에 기록된 이미지의 세기로부터 회복(회귀)될 수 있다. 또한, 하나 이상의 실제 이미지로부터 근접장 데이터를 결정하기 위하여 임의의 다른 적절한 회귀 방법 및/또는 알고리즘이 사용될 수 있다.
마스크 근접장 복구는 일반적으로 관찰된 세기 이미지와 가정된 마스크 광학 필드의 결과 이미지 사이의 차이를 최소화하려는 최적화 문제를 해결함으로써 달성될 수 있다. 특히, 세기 이미지로부터 레티클의 근접장을 복구하는 것은 역 문제 또는 회귀 문제이다. 근접장은 비용 함수(예를 들어, 에너지 또는 페널티 함수)를 최소화함으로써 반복적으로 복구할 수 있다. 최소화된 양은 마스크 근접장으로부터 계산된 검출기에서의 획득된 이미지와 세기 이미지 사이의 제곱 차의 합일 수 있다. 다시 말해서, 다양한 광학 시스템 특성 세트에 대하여 최종 마스크 근접장으로부터 세기 이미지가 계산될 수 있으며, 이러한 계산된 이미지는 마스크 근접장이 발견될 때 획득된 이미지와 가장 근접하게 일치할 것이다. 다양한 마스크 근접장 복구 방법론 및 시스템 실시 예는 2016년 10월 25일에 발행된 Abdurrahman Sezginer 등의 미국 특허 제9,478,019호에 추가로 기술되어 있으며, 이 특허는 모든 목적을 위하여 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
다양한 광학 조건 하에서 다수의 이미지가 획득되는 경우, 위상 및 진폭 정보를 전달하는 복구된 근접장 마스크(m)는 다음 식에 의해 결정될 수 있다:
Figure pat00001
상기 수학식 1에서, Iα는 이미징 조건 α에 대한 측정된 이미지이고,
Figure pat00002
는 검사 이미징 시스템을 기술하는 고유벡터(eigenvector)의 세트이고,
Figure pat00003
는 이미징 시스템에 대한 대응 고유값(eigenvalue)의 세트이며, cα는 0과 1 사이의 음이 아닌 가중 팩터이다. 상기 수학식은 예를 들어, 준-뉴턴 또는 켤레 구배와 같은 방법을 통해 반복적으로 풀 수 있다.
다른 예는 필드 평면 이미지와 동공 평면 회절 차수의 조합이 객체의 진폭 및 위상을 해결하기 위하여 이용될 수 있는 Gerchberg-Saxton 알고리즘이다.
일 실시 예에서, 마스크 근접장은 홉킨스 근사를 통해 획득된 이미지에 기초하여 결정될 수 있다. 다른 실시 예에서, 회귀는 얇은-마스크(thin-mask) 근사치를 포함하지 않는다. 예를 들어, 레티클의 근접장은 레티클이 수직으로 입사하는 평면파에 의해 조명될 때 레티클의 표면 근처에 존재하도록 계산된 전자기장이다. 리소그래피 및 검사에서, 레티클은 많은 방향으로부터 입사하는 평면파에 의해 조명된다. 홉킨스 근사에 따르면, 입사 방향이 변할 때, 회절 차수의 방향은 변하지만 그 진폭 및 위상은 거의 변하지 않고 유지된다. 본 명세서에 기술된 실시 예는 홉킨스의 위상 근사를 사용할 수 있지만, 소위 얇은-마스크 또는 키르히호프 근사를 만들지는 않는다.
또한, 복구 공식(formulation)은 상이한 놈(norm) 또는 정규화(regularization) 항 R의 추가에 의해 변할 수 있으며, 이는 다음과 같이 근접장에서 진동을 불리하게 한다(penalize):
Figure pat00004
여기서 정규화 항 R은 마스크 기판/재료의 물리적 이해에 기초하여 근접장 또는 기대치에 관한 사전(prior) 정보를 포함할 수 있다. 또한 이미지 차이에 사용되는 놈은 1-놈일 수 있으며 최적화 함수의 특정 요구에 따라 조정될 수 있다.
흥미로운 점으로, 더 높은 NA의 결과로서 마스크 전자기장 벡터의 간섭은 더 높은 NA에 대한 더 넓은 범위의 광의 입사각 및 관련된 간섭 전기장 성분으로 인해 (더 낮은 NA 검사 시스템보다) 더 클 것이다.
실제 마스크는 마스크 기록 공정로 인해 의도된 설계 패턴과 다를 수 있다. 마스크의 이미지로부터 근접장 마스크를 얻는 것은 그러한 근접장 마스크가 설계 데이터베이스가 아닌 실제 물리 마스크로부터 얻어진다는 것을 의미한다. 즉, 설계 데이터베이스를 사용하지 않고 마스크 근접장을 복구할 수 있다.
그 후 마스크 근접장 결과는 다양한 응용에 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 마스크 근접장 결과는 하나 이상의 모델을 사용하여 웨이퍼 패턴을 예측하는데 사용될 수 있다. 즉, 복구된 마스크 근접장은 리소그래피 이미지를 시뮬레이션하는데 사용될 수 있다. 마스크 근접장 이미지에 기초하여 리소그래피 이미지를 시뮬레이션하기 위하여 임의의 적절한 기술이 이용될 수 있다. 일 실시 예는 부분 일관성 모델(Partial Coherence Model)을 통한 리소그래피 이미지의 계산을 포함한다:
Figure pat00005
여기서 λi는 리소그래피 TCC(transfer cross coefficient)의 고유값을 나타내고;
Figure pat00006
는 TCC의 고유벡터(커널)를 나타내고; s는 막 굴절률을 포함하는 웨이퍼 스택이고; f는 포커스이고; z는 레지스트 재료에서 리소그래피 평면의 수직 위치이다. 수학식 2의 TCC는 웨이퍼 상의 막 스택을 포함하는 리소그래피 프로젝터를 통한 필드의 벡터 전파를 포함할 수 있다.
웨이퍼 결과를 예측하기 위한 모델을 사용하기 전에, 모델은 가능한 정확한 결과를 생성하도록 캘리브레이션될 수 있다. 모델은 임의의 적절한 기술을 사용하여 캘리브레이션될 수 있다. 본 발명의 특정 실시 예는 캘리브레이션 마스크로부터 복구된 마스크 근접장 결과에 기초하여 리소그래피 모델을 캘리브레이션하는 기술을 제공한다. 대안적인 실시 예에서, 설계 데이터베이스는 모델을 캘리브레이션하는데 사용된다. 예를 들어, 캘리브레이션 레티클 이미지는 설계 데이터베이스로부터 렌더링될 수 있다.
캘리브레이션 레티클은 전형적으로 결함 검출을 위하여 검사되거나 계측 목적으로 측정될 레티클과 실질적으로 유사한 특성(들)을 갖도록 설계될 것이다. 예를 들어, 캘리브레이션 레티클 및 테스트 레티클은 바람직하게는 실질적으로 동일한 두께 및 조성을 갖는 실질적으로 동일한 재료로 형성된다. 또한, 두 레티클은 동일한 공정을 사용하여 형성되었을 수 있다. 레티클 상의 패턴이 실질적으로 동일한 세그먼트(예를 들어, 유사한 폭을 갖는 선 등)로 분할(broken up)될 수 있는 한, 두 레티클은 반드시 동일한 패턴이 인쇄되어 있지 않아도 된다. 또한, 검사될 레티클 및 이미지를 획득하는데 사용되는 레티클은 하나의 동일한 레티클일 수 있다.
도 2는 본 발명의 특정 구현에 따른 모델 캘리브레이션 공정(200)을 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 포토리소그래피 공정 및 포토레지스트는 동작(208)에서 초기 모델 파라미터 세트를 사용하여 캘리브레이션 레티클로부터 복구된 마스크 근접장 이미지(201)에 적용되는 것으로 모델링될 수 있다. 대안적으로, 캘리브레이션 공정(200)은 설계 데이터베이스로부터 시뮬레이션되는 시뮬레이션 캘리브레이션 레티클 이미지(202)를 사용할 수 있다. 레티클 이미지는 설계 데이터베이스에서 레티클 제작 및 이미징 공정을 시뮬레이션함으로써 데이터베이스로부터 렌더링될 수 있다. 설계 데이터베이스의 피처에 대한 광학 이미지를 생성하기 위하여 임의의 적합한 모델이 사용될 수 있다. 예로서, 그러한 시뮬레이션은 여기에 설명된 SOCS(Sum Of Coherent System) 또는 아베(Abbe) 방법을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 알려진 설계 데이터베이스로부터 광학 시스템의 세기 이미지를 시뮬레이션할 수 있는 여러 소프트웨어 패키지가 존재한다. 한 가지 예가 독일 에를랑겐의 프라운호퍼(Fraunhofer) IISB에서 개발된 Dr.LiTHO이다. 설계 데이터베이스(202)로부터 이미지를 시뮬레이션하는 경우, 근접장은 먼저 시뮬레이션될 수 있으며, 이는 위에서 언급한 소프트웨어 패키지뿐만 아니라 특히 ProLA by KLA-Tencor, HyperLith by Panoramic Technologies를 포함하는 여러 다른 패키지에 의해 행해질 수 있다.
레티클 근접장 이미지에 기초하여 웨이퍼 이미지를 생성하기 위한 모델은 포토리소그래피 스캐너의 효과만을 포함할 수 있고, 또한 레지스트, 에칭, CMP 또는 임의의 다른 웨이퍼 공정의 효과를 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 공정 시뮬레이션 모델 툴은 캘리포니아 밀피타스의 KLA-Tencor Corp.로부터 입수 가능한 Prolith이다. 레지스트 및 에칭 공정은 엄격하게 또는 대략적으로 모델링될 수 있다. 특정 실시 예에서, 모델은 특정 레지스트 재료 및 구성 내에 3D 산(acid) 확산을 포함하고 경계 조건이 부과되고, 잠상(latent image)을 형성하기 위하여 단일 임계치가 적용되는 콤팩트 레지스트 모델의 형태일 수 있다.
모델링된 리소그래피 툴은 레티클의 실제 이미지를 획득하기 위한 레티클 검사 툴과 상이한 조명 형상 또는 소스를 가질 수 있음에 유의한다. 특정 실시 예에서, 모델링된 리소그래피 툴은 레티클 검사기(inspector) 툴과 동일하거나 유사한 소스를 가질 수 있다.
SOCS 또는 아베와 같은 다른 시뮬레이션 접근법이 사용될 수 있다. 일반적으로 SOCS(Sum Of Coherent Systems)라고 알려진 알고리즘은 이미징 시스템을 출력이 제곱, 스케일 및 합산되는 선형 시스템 뱅크로 변환하려고 시도한다. SOCS 방법은 Nicolas Cobb의 박사 논문, "Fast Optical and Process Proximity Correction Algorithms for Integrated Circuit Manufacturing(집적 회로 제조를 위한 빠른 광학 및 공정 근접 보정 알고리즘)”(1998년 봄, UC 버클리)을 포함하는 다른 어디에 기재되었다. 아베 알고리즘은 각 포인트 소스에 대한 객체의 이미지를 한 번에 하나씩 계산하는 것, 그 후에 세기 이미지를 함께 합산하고 각 소스 포인트의 상대 세기를 고려하는 것을 포함한다.
모델에 대한 입력 및 그 모델링 파라미터는 복구된 근접장 마스크에 적용되는 공정 조건 세트를 포함한다. 즉, 모델은 재구성된 근접장 마스크(또는 시뮬레이션된 마스크 이미지)에서 상이한 공정 조건 세트를 시뮬레이션하도록 구성된다. 각각의 공정 조건 세트는 일반적으로 마스크로부터 웨이퍼 패턴을 형성하기 위한 웨이퍼 공정을 특징분석하거나 부분적으로 특징분석하는 웨이퍼 제조 공정 파라미터 세트에 대응한다. 예를 들어, 포커스 및 노광의 특정 설정을 모델에 입력할 수 있다. 다른 조정 가능한 모델 파라미터는 또한 투사 렌즈 파면 파라미터, 아포다이제이션 파라미터, 색수차 포커스 오차 파라미터, 진동 파라미터, 레지스트 프로파일 지수, 레지스트 스컴 메트릭, 상부 손실(top loss) 메트릭, 등의 파라미터 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상이한 공정 조건 세트를 갖는 이러한 모델의 사용은 상이한 처리 조건 하에서 재구성된 근접장 마스크에 의해 형성된 시뮬레이션된 웨이퍼 또는 레지스트 패턴 이미지의 세트를 초래할 수 있고, 이러한 시뮬레이션된 웨이퍼 이미지는 본 명세서에서 추가로 설명되는 패턴 안정성 및 결함 검출 평가에 사용될 수 있다.
동작(216)에서 실제 이미지가 획득되는 캘리브레이션 웨이퍼를 제조하기 위하여 캘리브레이션 레티클이 사용될 수도 있다. 일 예에서, 실제 이미지는 임계 치수(CD) 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM)을 사용하여 획득된다. 다른 이미징 툴이 이용될 수 있지만, 고해상도 툴이 선호된다.
일반적으로, 캘리브레이션 웨이퍼는 광범위하게 변할 수 있는 임의의 수의 공지된 구조를 포함할 것이다. 구조는 전형적으로 주기적인 격자(grating) 형태일 수 있다. 각각의 격자는 예를 들어 라인 공간 격자와 같은 한 방향(X 또는 Y)으로 주기적일 수 있거나, 예를 들어 그리드 공간 격자와 같이 두 방향(X 및 Y)으로 주기적일 수 있다. 그리드 공간 격자의 예는 Y 방향의 라인 어레이를 포함할 수 있고, 각 라인은 X 방향으로 세그먼트화된다. 다른 그리드 공간 예는 도트 구조의 어레이이다. 즉, 각각의 구조는 라인 공간 격자, 그리드 공간 격자, 바둑판 패턴 구조 등의 형태를 취할 수 있다. 구조 설계 특성은 각각 라인 폭(특정 높이에서의 폭), 라인 공간 폭, 라인 길이, 형상, 측벽 각도, 높이, 피치, 격자 배향, 상부 프로파일(상단 라운딩 또는 T 토핑의 정도), 하부 프로파일(풋팅) 등을 포함할 수 있다. 캘리브레이션 웨이퍼에는 이러한 피처 특성의 상이한 조합을 가진 구조를 포함할 수 있다. 이해되어야하는 바와 같이, 상이한 구조 특성(예컨대, 상이한 폭, 간격, 형상, 피치 등)은 포커스에 대한 상이한 반응을 나타내므로, 따라서 캘리브레이션 마스크는 바람직하게는 상이한 특성을 갖는 상이한 구조를 포함한다.
특정 실시 예에서, 캘리브레이션 웨이퍼는 상이한 처리 조건을 겪은 상이한 측정 사이트를 갖는 "DOE(Design of Experiment)" 웨이퍼의 형태를 취할 수 있다. 보다 일반적인 실시 예에서, 공정 파라미터 변화는 반도체 웨이퍼(DOE 웨이퍼로 지칭됨)의 표면 상의 패턴으로 조직화된다. 이러한 방식으로, 측정 사이트는 상이한 관련 공정 파라미터 값을 갖는 웨이퍼 표면 상의 상이한 위치에 대응한다. 일례에서, DOE 패턴은 FEM(Focus/Exposure Matrix) 패턴이다. 일반적으로, FEM 패턴을 나타내는 DOE 웨이퍼는 측정 사이트의 그리드 패턴을 포함한다. 하나의 그리드 방향(예를 들어, x 방향)에서, 노광량(exposure dosage)은 변하는 반면 포커스 심도는 일정하게 유지된다. 직교 그리드 방향(예를 들어, y 방향)에서, 노광량은 일정하게 유지되는 반면 포커스 심도는 변한다. 이러한 방식으로, FEM 웨이퍼로부터 수집된 측정 데이터는 포커스 및 용량(dosage) 공정 파라미터의 알려진 변화와 관련된 데이터를 포함한다.
FEM 측정 사이트는 일반적으로 포커스 노광 매트릭스 웨이퍼에 걸쳐 위치된다. 실제로, 일반적으로 필드 당 하나 이상의 측정 사이트가 있을 수 있다. 각 필드는 포커스 및 노광의 상이한 조합을 사용하여 형성될 수 있다(또는 포커스 또는 노광만일 수 있다). 예를 들어, 제1 필드는 제1 조합을 사용하여 생성될 수 있고, 제2 필드는 제1 조합과는 상이한 제2 조합을 사용하여 생성될 수 있다. 변화하는 포커스 및 변화하는 노광, 변화하는 포커스 - 일정한 노광, 일정한 포커스 - 변화하는 노광 등을 사용하여 다중 조합을 생성할 수 있다.
측정 사이트의 수도 또한 상이할 수 있다. 생산 웨이퍼의 면적이 매우 중요하기 때문에 필드 당 사이트 수는 일반적으로 생산 웨이퍼에서 더 적다. 또한, 생산의 시간 제약으로 인해 포커스 노광 매트릭스 웨이퍼보다 제품 웨이퍼에서 더 적은 측정이 이루어진다. 일 실시 예에서, 단일 사이트는 필드 당 측정된다. 다른 실시 예에서, 필드 당 다수의 사이트가 측정된다.
대부분의 FEM 경우에서, 측정 사이트 구조는 상이한 처리 파라미터를 사용하여 동일하게 설계된 패턴으로 형성된다. 그러나, 상이한 포커스 노광 매트릭스는 상이한 구조를 가질 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 제1 매트릭스는 제1 격자 유형을 사용하여 수행될 수 있고, 제2 매트릭스는 제1 격자 유형과 상이한 제2 격자 유형을 사용하여 수행될 수 있다.
대안적인 실시 예에서, 캘리브레이션 레티클을 위하여 설계 데이터베이스로부터 렌더링된 시뮬레이션 캘리브레이션 이미지(202)가 모델에 대한 입력으로서 사용될 수 있다. 즉, 물리적 캘리브레이션 레티클로부터 근접장을 복구하지 않고도 모델을 캘리브레이션될 수 있다. 대신, 리소그래피 이미지는 설계 데이터베이스로부터 근접장을 시뮬레이션(복구하지 않음)하고 리소그래피 이미징 모델을 시뮬레이션된 근접장에 적용함으로써 시뮬레이션되어, 웨이퍼로부터의 실제 결과와 비교되는 리소그래피 결과에 도달한다(216).
일반적으로, 임의의 세트의 공정 파라미터, 구조적 파라미터 또는 둘 다에서의 공지된 변형과 관련된 광학 신호 데이터가 고려된다. 형태에 관계 없이, 캘리브레이션 웨이퍼 구조는 다양한 상이한 웨이퍼 층으로 인쇄될 수 있다. 특히, 인쇄된 구조는 일반적으로 표준 리소그래피 공정을 사용하여 포토레지스트 층에 인쇄된다(예를 들어, 레티클을 통해 회로 이미지를 투영하고 포토레지스트로 코팅된 실리콘 웨이퍼 상에). 웨이퍼는 테스트 공정에서 그 단계에서 제품 웨이퍼 상에 전형적으로 존재하는 재료에 대응하는 재료의 층을 갖는 캘리브레이션 웨이퍼일 수 있다. 인쇄된 구조는 하부 층의 다른 구조 위에 인쇄될 수 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 작업 디바이스를 생성할 가능성이 있는 제품 웨이퍼일 수 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 모델을 캘리브레이션하는 데만 사용되는 간단한 웨이퍼일 수 있다. 캘리브레이션 웨이퍼는 OPC 설계 모델을 캘리브레이션하는데 사용되는 동일한 웨이퍼일 수 있다. 리소그래피 모델을 캘리브레이션하기 위하여 하나가 넘는 캘리브레이션 웨이퍼가 사용될 수 있다. 다수의 캘리브레이션 웨이퍼를 사용하는 경우, 동일하거나 상이한 캘리브레이션 레티클이 사용될 수 있다. 상이한 캘리브레이션 레티클은 더 넓은 범위의 이미지 데이터를 생성하기 위하여 상이한 치수를 갖는 패턴을 가질 수 있다.
캘리브레이션 구조를 형성하는데 사용되는 공정 파라미터는 일반적으로 패턴의 특성을 원하는 사양 내로 유지하도록 구성된다. 예를 들어, 캘리브레이션 구조는 캘리브레이션 절차의 일부로서 캘리브레이션 웨이퍼 상에 인쇄될 수 있거나 생산 중에 생산 웨이퍼 상에 인쇄될 수 있다. 생산에서, 캘리브레이션 구조는 전형적으로 생산 웨이퍼 상에 배치된 디바이스 영역(예를 들어, IC를 정의하는 다이) 사이의 스크라이브 라인에 인쇄된다. 측정 사이트는 디바이스 구조 주위에 배치된 전용 캘리브레이션 구조일 수 있거나, 디바이스 구조의 일부(예를 들어, 주기적 부분)일 수 있다. 이해되는 바와 같이, 디바이스 구조의 일부를 사용하는 것이 더 어려울 수 있지만, 디바이스 구조의 일부이기 때문에 더 정확한 경향이 있다. 다른 실시 예에서, 캘리브레이션 구조는 전체 캘리브레이션 웨이퍼에 걸쳐 인쇄될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 대응하는 모델링 및 캘리브레이션 결과(예를 들어, 이미지)가 동작(210)에서 비교될 수 있다. 동작(212)에서 모델 파라미터가 조정되어야 하는지 여부가 결정될 수 있다. 모델 파라미터가 조정되어야 한다면, 이들은 동작(214)에서 조정되고 절차(200)는 조정된 파라미터를 사용하여 리소그래피 공정(및 레지스트)을 모델링하기 위한 동작(208)을 반복한다. 모델과 캘리브레이션 이미지 사이의 차이의 정량화가 사전 정의된 임계치보다 낮은 최소값에 도달할 때까지 모델 파라미터를 조정할 수 있다. 최소화된 양은 획득된 캘리브레이션 이미지와 시뮬레이션된 이미지 사이의 제곱 차의 합일 수 있다. 이 공정(200)의 출력은 리소그래피/레지스트 모델 및 그의 최종 모델 파라미터이다. 마스크 근접장을 사용하는 본질 상 이러한 모델 파라미터 세트는 마스크 공정 모델링 및 마스크 3D 회절 계산과 관련된 기술적 장애물을 극복한다.
복구된 마스크 근접장 결과에 기초하여 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴은 다수의 마스크 검사, 계측 및/또는 자격화 목적을 위하여 사용될 수 있다. 일 실시 예에서, 레티클 자격화는 복구된 마스크 근접장이 시뮬레이션된 웨이퍼 제조 조건의 범위 하에서 웨이퍼 패턴 결함을 야기할 가능성이 있는지 여부를 평가함으로써 수행된다. 결함 검출을 위하여, 웨이퍼 상의 레티클 결함의 인쇄 가능성이 중요하고, 레티클 결함의 인쇄 가능성은 레티클 근접장 및 리소그래피 시스템에 직접적으로 의존한다.
특정 공정에 대한 최종 캘리브레이션된 리소그래피/레지스트/에칭 모델이 얻어진 방법에 관계 없이 획득된 후에, 그러한 모델은 마스크로부터 그러한 마스크로 웨이퍼를 제조하기 전 또는 그러한 마스크의 재자격화를 위하여, (예를 들어, 현상 후 또는 에칭 후) 정확한 웨이퍼 평면 레지스트 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 레지스트 이미지는 고 충실도(high fidelity) 및 상이한 포커스 및 노광 설정 또는 다른 리소그래피 파라미터를 통해 임의의 검사 패턴에 대한 웨이퍼 이미지를 평가할 수 있게 할 것이다. 이러한 평가 공정은 웨이퍼 제조 전에 발생할 수 있기 때문에, 자격화 및 결함 검출 싸이클이 상당히 단축될 수 있다. 시뮬레이션된 웨이퍼 이미지는 또한 리소그래피 후, 레지스트 모델 적용 후, 및 에칭 후 시뮬레이션된 웨이퍼 이미지를 비교함으로써 상이한 패터닝 문제 근본 원인의 분리를 가능하게 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레티클 자격화 공정(300)을 나타내는 흐름도를 도시한다. 동작(302)에서, 마스크 근접장 이미지는 예를 들어, 그러한 특정 레티클로부터 획득된 이미지에 기초하여 특정 레티클에 대하여 복구된다. 이 동작은 도 1의 마스크 근접장 복구 동작을 포함할 수 있다. 마스크 근접장이 획득된 후, 리소그래피 공정(및 레지스트)은 또한 동작(303)에서 복구된 근접장 마스크 에 관한 최종 모델 파라미터를 사용하여 모델링될 수 있다. 예를 들어, 최종 모델은 마스크 근접장 이미지를 사용하여 웨이퍼 이미지를 시뮬레이션하는 데 사용된다.
이어서, 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴은 동작(322)에서 패턴 안정성을 결정하고 및/또는 결함의 위치를 찾기 위하여 평가될 수 있다. 일반적으로 대응하는 레티클이 불안정한 또는 결함이 있는 웨이퍼 패턴을 초래할 것으로 예상되는지의 여부가 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 모델은 변화하는 공정 조건 하에서 레티클 설계 안정성을 평가하기 위하여 포커스 및 용량과 같은 복수의 상이한 공정 조건을 사용하여 마스크 근접장 이미지 또는 결과에 적용된다.
도 4a는 본 발명의 예시적인 응용에 따라 웨이퍼 패턴 안정성을 결정하기 위한 공정(400)을 도시한 흐름도이다. 초기에, 각각의 테스트 이미지는 대응하는 참조 이미지와 정렬될 수 있으며, 이 이미지는 또한 동작(402)에서 상이한 공정 조건 세트 하에서 모델에 의해 생성되었다. 상이한 테스트 및 참조 이미지는 상이한 처리 조건/파라미터 하에서 모델에 의해 계산된다.
정렬된 이미지들의 각각의 쌍은 동작(404)에서 하나 이상의 웨이퍼 패턴 차이를 얻기 위하여 서로 비교될 수 있다. 그 후, 임계치는 동작(406)에서 각각의 웨이퍼 패턴 차이와 관련될 수 있다. 웨이퍼 패턴 차이 및 그와 관련된 임계치는 패턴 안정성을 특징분석하기 위하여 함께 사용될 수 있다. 즉, 상이한 시뮬레이션된 공정 조건 하에서 특정 패턴의 편차(deviation)(패턴 차이) 량 및 그러한 편차가 관련 임계치를 통과하는지 여부가 함께 패턴 안정성을 특징분석한다. 제조 공정의 공정 윈도우는 패턴이 안정적으로 유지되거나 편차의 특정 지정 공차(tolerance)(예를 들어, 임계치) 내에 있도록 보장하기 위하여, 결과 패턴이 평가되는 예상되거나 정의된 공정 편차의 양을 지정한다.
패턴 안정성을 평가하기 위한 상이한 임계치가 레티클의 상이한 영역 및 이에 대응하는 웨이퍼 패턴에 지정(assign)될 수 있다. 임계치는 패턴 설계 컨텍스트, 패턴 MEEF(또는 후술하는 Mask Error Enhancement Factor) 레벨 또는 웨이퍼 패턴 변화에 대한 디바이스 성능의 감도 등과 같은 다양한 요인에 기초하여 모두 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어 레티클의 반-밀도 영역과 비교하여, 밀도 영역에서의 패턴들에 대하여 더 엄격한 임계치를 선택할 수 있다.
참조 및 테스트 마스크 패턴 둘 다에서 핫 스팟의 초기 세트 또는 패턴 약점의 영역이 선택적으로 식별될 수 있다. 예를 들어, 설계자는 디바이스 기능에 중요한 설계 핫 스팟 좌표 목록을 제공할 수 있다. 예를 들어, 핫 스팟으로 정의된 영역에는 하나의 검출 임계치에 지정될 수 있는 반면, 비-핫 스팟 영역에는 (결함 감지 용) 더 높은 임계치가 지정될 수 있다. 이 차별화는 검사 자원을 최적화하는 데 사용될 수 있다.
이 패턴 안정성 평가는 레티클 자격화를 용이하게 함으로써 이 분야에서 많은 도전을 극복하기 위하여 사용될 수 있다. 집적 회로(IC)의 밀도 및 복잡성이 계속 증가함에 따라, 포토리소그래피 마스크 패턴을 검사하는 것이 계속해서 더 어려워지고 있다. 모든 차세대 IC는 현재 리소그래픽 시스템의 광학적 한계에 도달하고 이를 넘어서는 더 조밀하고 더 복잡한 패턴을 가진다. 이러한 광학적 한계를 극복하기 위하여 OPC(Optical Proximity Correction)와 같은 다양한 RET(Resolution Enhancement Techniques)가 도입되었다. 예를 들어, OPC는 결과적인 인쇄 패턴이 원래의 원하는 패턴에 대응하도록 포토마스크 패턴을 수정함으로써 일부 회절 한계를 극복하는데 도움이 된다. 그러한 수정은 주요 IC 피처, 즉 인쇄 가능한 피처의 크기 및 에지에 대한 섭동(perturbation)을 포함할 수 있다. 다른 수정은 패턴 코너에 셰리프(serif)의 추가 및/또는 근처의 SRAF(sub-resolution assist feature)를 제공하는 것을 포함하는데, 이는 인쇄된 피처를 초래할 것으로 예상되지 않으므로 인쇄 불가능한 피처로서 지칭된다. 인쇄할 수 없는 이러한 피처는 인쇄 공정 중에 발생했을 수 있는 패턴 섭동을 소거할 것으로 예상된다. 그러나 OPC는 마스크 패턴을 훨씬 더 복잡하게 만들며 일반적으로 결과 웨이퍼 이미지와 매우 유사하지 않다. 또한 OPC 결함은 종종 인쇄 가능한 결함으로 변환(traslate)되지 않는다. 포토마스크 패턴의 복잡성이 증가하고 모든 패턴 요소가 인쇄된 패턴에 직접 영향을 줄 것으로 예상되는 것은 아니라는 것은 의미 있는 패턴 결함에 대하여 포토마스크를 검사하는 작업을 훨씬 더 어렵게 만든다. 반도체 산업이 훨씬 더 작은 피처로 이동함에 따라, 최첨단 제조업체는 ILT(inverse lithography technology)와 같은 더욱 이국적인 OPC를 사용하기 시작하여, 마스크 상의 매우 복잡한 패턴을 초래하고, 따라서, 물리적으로 웨이퍼를 제조하기 전에 마스크 기록 충실도 및 그 웨이퍼 인쇄 품질을 아는 것이 매우 바람직하다.
결함의 중요성에 대한 하나의 척도는 MEEF 즉 마스크 오차 개선 요소(Mask Error Enhancement Factor)이다. 이 요소는 마스크 평면의 결함 크기를 인쇄된 이미지에 미칠 영향의 크기와 관련시킨다. 높은 MEEF 결함은 인쇄 패턴에 큰 영향을 미친다; 낮은 MEEF 결함은 인쇄 패턴에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않는다. 패턴의 조밀한 미세 라인 부분에서 소형화된 주요 패턴 피처는 작은 마스크 평면 사이징 에러가 인쇄된 패턴의 완전한 붕괴를 야기할 수 있는 높은 MEEF를 가진 결함의 예이다. 고립된 작은 핀홀은 결함 자체가 인쇄하기에 너무 작고 가장 가까운 주 패턴 에지로부터 충분히 떨어져서 해당 에지의 인쇄 방법에 영향을 미치지 않는 낮은 MEEF를 가진 결함의 예이다. 이러한 예에서 보여지는 바와 같이, 결함의 MEEF는 결함 유형 및 결함이 위치된 패턴 컨텍스트의 다소 복잡한 기능이다.
보다 심각한 웨이퍼 결함을 야기하는 더 높은 MEEF 마스크 결함에 더하여, 특정 설계 패턴 및 대응하는 마스크 패턴은 변화를 처리하기 위하여 다른 설계 및 마스크 패턴보다 더 견고(robust)할 수 있다. 제조 공정이 최적의 공정 조건으로부터 드리프트되기 시작하면, 특정 마스크 패턴은 보다 중요한 웨이퍼 패턴 섭동 및 결함을 초래할 수 있다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 결함 검사 절차(450)를 도시한 흐름도이다. 동작(452)에서, 각각의 모델링된 테스트 웨이퍼 이미지는 대응하는 참조 이미지와 정렬될 수 있다. 일 실시 예에서, 다이-대-다이(die-to-die) 또는 셀-대-셀(cell-to-cell) 정렬이 달성될 수 있다. 다른 실시 예에서, 모델링된 테스트 웨이퍼 이미지는 대응하는 사후-OPC 설계로부터 렌더링된 참조 이미지와 정렬된다. 예를 들어, 사후-OPC 설계는 그러한 설계에 대한 레티클 제조 공정을 시뮬레이션하도록 처리된다. 예를 들어 모서리가 둥글다. 일반적으로, 참조 이미지는 초기(earlier time)의 테스트 이미지와 동일한 다이로부터, 인접한 동일한 다이로부터 오거나 설계 데이터베이스로부터 렌더링될 수 있다. 특정 예에서, 참조 이미지는 (예를 들어, 레티클이 제조되고 자격화된 직후) 결함이 없는 것으로 입증된 "골든(golden)" 다이로부터 얻어진다. 결함이 없는 것으로 알려졌을 때 레티클로부터 획득된 골든 레티클 이미지는 저장되어 나중에 필요할 때 요구에 따라 골든 레티클 근접장 이미지 및 웨이퍼 이미지를 계산하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 골든 레티클 근접장 이미지는 향후 검사에서 근접장을 재계산할 필요 없이 바로 액세스할 수 있도록 저장될 수 있다.
정렬된 테스트 및 참조 이미지의 각각의 쌍은 동작(454)에서 레티클 결함의 위치를 찾기 위하여 연관된 임계 값에 기초하여 비교된다. 임의의 적절한 메커니즘이 상술된 바와 같이 특정 레티클 영역에 임계치를 연관시키기 위하여 사용될 수 있다. 테스트 및 참조 이미지의 임의의 적절한 메트릭이 비교될 수 있다. 예를 들어, 테스트 및 참조 웨이퍼 이미지의 윤곽이 에지 배치 오류(edge placement error, EPE)에 대한 메트릭으로서 비교될 수 있다.
각각의 레티클 결함에 대하여, 대응하는 시뮬레이션된 웨이퍼 결함 영역은 동작(456)에서 대응하는 참조 사전-OPC 영역과 비교될 수 있다. 즉, 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴이 평가되어 레티클 결함이 의도된 설계와 달라지는 웨이퍼 결함을 초래하는지 여부를 결정한다.
도 3을 다시 참조하면, 동작(324)에서 시뮬레이션된 레티클 이미지에 기초하여 설계가 결함인지 여부가 결정될 수 있다. 일 실시 예에서, 설계 패턴이 특정 범위의 공정 조건(또는 공정 윈도우)에서 수용 불가능한 웨이퍼 패턴 변동을 초래하는지 여부가 결정된다. 공정 변동성(variability)으로 인해 상당한 차이가 있는지 여부가 결정된다. 상이하게 처리된 웨이퍼 패턴들 사이의 차이가 대응하는 임계치보다 높으면, 그러한 웨이퍼 패턴은 결함이 있는 것으로 간주될 수 있다. 이러한 체계적인 결함을 핫 스팟(hot spot)이라고 한다. 레티클로부터의 시뮬레이션된 웨이퍼 패턴과 대응하는 사전 OPC 패턴 사이의 임의의 차이가 미리 정의된 임계치를 초과하는지 여부가 또한 결정될 수 있다. 설계에 결함이 있는 것으로 결정되면, 동작(332)에서 설계가 수정될 수 있다.
레티클의 설계가 인증되었다면, 레티클은 여전히 모니터링되어야 하는 핫 스팟을 포함할 가능성이 크다. 다음의 동작들은 적어도 일부 식별된 핫 스팟이 있는 마스크 상에서 구현되는 것으로 설명된다. 물론, 마스크가 임의의 식별된 핫 스팟을 포함하지 않으면, 도 3의 다음 동작을 생략하고 마스크는 제조 및 검사 중에 핫 스팟 모니터링의 수행 없이 사용될 수 있다.
도시된 예에서, 설계가 결함이 있는 것으로 간주되지 않으면, 동작(326)에서 임의의 핫 스팟이 모니터링될 수 있는지 여부가 결정될 수 있다. 핫 스팟이 모니터링될 수 있다고 결정되면, 그 후 핫 스팟은 동작(334)에서 웨이퍼 공정 동안 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 핫 스팟 패턴은 공정이 사양을 벗어났는지 여부 및 대응하는 웨이퍼 패턴이 허용할 수 없는 값으로 변경되는 임계(critical) 파라미터를 갖도록 했는지 여부를 결정하기 위하여 웨이퍼 제조 동안 모니터링될 수 있다. 일 구현은 대응하는 핫 스팟의 레티클 및/또는 웨이퍼 패턴의 검사를 위하여 비교적 높은 MEEF 레벨을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 조건이 공칭 공정 조건에서 멀어질수록 CD 또는 EPE가 커져서, 웨이퍼 제조 공정의 무결성을 위협할 수 있다.
핫 스팟 패턴은 테스트 마스크 패턴이 미리 정의된 양만큼 변화할 때만, 그러한 변화가 어떻게 원래의 의도된 설계(예를 들어, 사전-OPC 데이터)와 비교되는지에 관계 없이, 식별될 수 있다. 다시 말해서, 상이한 공정 조건 하에서 물리 마스크 패턴의 현저한 변화는 의도된 설계 패턴에 문제가 있음을 나타낼 수 있다. 대응하는 모델링된 이미지 부분 사이의 차이는 설계된 패턴 및 제조된 마스크에 대한 공정 조건의 효과의 차이를 나타낸다. 특정 설계 패턴과 관련된 차이점은 일반적으로 "설계 핫 스팟" 또는 단지 "핫 스팟"이라고 하며, 아마도 제조된 마스크에 관하여 검사된 특정 공정 조건과 관련하여 설계의 약점을 나타낸다. 상이한 공정 조건에 대하여 모델링된 이미지 간에 발견될 수 있는 차이점의 종류의 예는 CD(임계 치수) 또는 EPE(에지 배치 오류)이다.
다른 실시 예에서, 모델이 사후-OPC 설계 데이터베이스에 적용되면, 결과적인 웨이퍼 패턴은 설계자에 의해 웨이퍼 상에 인쇄되도록 의도된 패턴에 대응할 수 있다. 선택적으로, 모델을 사후-OPC 데이터베이스에 적용한 결과를 모델링된 이미지와 함께 사용하여 핫 스팟 검출을 개선할 수 있다. 예를 들어, 사후-OPC 데이터베이스의 모델은 설계 효과만 고려하므로, 웨이퍼 공정이 설계에 미치는 영향과 웨이퍼 공정이 제조된 마스크에 미치는 영향을 분리하는 데 사용될 수 있다. 마스크 근접장으로부터의 모델링된 패턴은 대응하는 사후-OPC 패턴으로부터의 모델링된 웨이퍼 이미지와 비교될 수 있다. 예를 들어, 상이한 공정 변화에 대한 모델링된 웨이퍼 패턴의 세트가 동일한 공정 변경에 대한 대응하는 모델링된 사후-OPC 웨이퍼 패턴과 일치할 때, 공정 변화로 인한 웨이퍼 패턴(또는 레지스트 패턴)의 변화는 마스크 패턴의 결함이 아니라 설계 패턴으로부터 유래된 것으로 결정될 수 있고, 이는 재설계 또는 모니터링될 수 있다. 그러나, 사후-OPC 데이터베이스로부터의 공정 변동으로 인한 웨이퍼의 변화가 복구된 마스크(또는 마스크 근접장)와 동일한 공정 변동으로 인해 웨이퍼에서의 변화와 상이하다면, 이러한 핫 스팟은 실제 마스크로부터의 핫 스팟에서 시작된 것으로 간주되고, 이는 수선(repair) 또는 모니터링될 수 있다.
시뮬레이션된 웨이퍼 이미지 차이는 또한 제조 공정에서 노광 동안 레티클 변화가 발생할 때 다이에 걸쳐 또는 시간에 따라 웨이퍼 CDU(CD uniformity) 메트릭을 결정하기 위하여 분석될 수 있다. 예를 들어, 해상도가 충분히 높은 경우 타겟 에지 사이의 거리를 분석하고 측정함으로써, 각 이미지의 각 타겟에 대하여 CD가 측정될 수 있다. 대안적으로, 참조 이미지와 테스트 이미지 사이의 세기 차이는 Carl E. Hess 등에 의해 2015년 3월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/664,565호 및 Rui-fang Shi 등에 의해 2014년 10월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 제14/390,834호에 추가로 설명된 바와 같이 캘리브레이션되고 CD 변동으로 변환될 수 있으며, 이들 출원은 모든 목적을 위하여 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
레티클이 동작(328)에서 수선될 것인지의 여부가 또한 결정될 수 있다. 예상되는 웨이퍼 패턴 변동은 리소그래피 공정 동안 사용될 것으로 예상되는 공정 윈도우에 대하여 사양을 벗어난 것으로 결정될 수 있다. 특정 경우에, 레티클은 동작(336)에서 수선된 결함을 포함할 수 있다. 레티클은 이어서 재자격화될 수 있다. 그렇지 않으면, 동작(330)에서 레티클이 수선 가능하지 않으면, 레티클은 폐기될 수 있다. 그 후 새로운 레티클이 제조되고 재자격화될 수 있다.
자격화 공정에서 웨이퍼 이미지를 시뮬레이션하기 위하여 복구된 마스크 근접장 이미지를 사용하는 것에 추가하여 또는 대안적으로, 마스크 근접장 이미지 또는 결과가 레티클 자격화 공정에서 직접 평가될 수도 있다. 도 5는 본 발명의 대안적인 실시 예에 따라 복구된 마스크 근접장 이미지 또는 결과에 적용되는 레티클 자격화 공정(500)를 도시한 흐름도이다. 초기에, 마스크 근접장 결과는 동작(502)에서 레티클로부터 복구된다. 이 마스크 근접장 이미지는 그러한 특정 레티클로부터 획득된 이미지에 기초하여 특정 레티클에 대하여 복구될 수 있다. 이 동작은 도 1의 마스크 근접장 복구 동작과 유사하게 실시될 수 있다. 또한, 도 5의 몇몇 동작은 도 3의 동작과 유사한 방식으로, 그러나 그러한 이미지의 세기 및/또는 위상 성분을 포함하는 복구된 레티클 근접장 이미지를 포함하여 구현될 수 있다.
도시된 바와 같이, 마스크 근접장 결과는 동작(522)에서 결함을 특징분석하고/특징분석하거나 결함의 위치를 찾기 위하여 평가될 수 있다. 일반적으로 대응하는 레티클에 결함이 있는지 또는 모니터링이 필요한 핫 스팟이 있는지 여부가 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 시뮬레이션된 웨이퍼 이미지를 평가하기 위하여 본 명세서에 설명된 기술 중 일부는 마스크 근접장 이미지 상에 구현될 수 있다. 결함 검출 공정에서, 테스트 및 참조 마스크 근접장 이미지의 임의의 적합한 메트릭이 비교될 수 있다. 예를 들어, 세기 및/또는 위상이 비교될 수 있다. 상이한 결함 유형은 세기 및/또는 위상 값에 상이한 영향을 미칠 것이다. 이러한 차이는 결함 있는 웨이퍼를 초래할 것으로 예상되거나, 수선 가능하거나 모니터링 가능한 핫 스팟 패턴 또는 영역을 식별할 (영향을 미치지 않는 뉴슨스 결함과 반대되는) 실제 결함인 것으로 결정될 수 있다.
예를 들어, 그 후 동작(524)에서 설계가 결함이 있는지 여부가 결정될 수 있다. 설계가 결함이 있는 것으로 판단되면, 설계는 동작(532)에서 수정될 수 있다. 예를 들어, 레티클 근접장 이미지 및 해당 사후-OPC 기반 근접장 사이의 차이가 결함을 검출하기 위한 미리 정의된 임계치를 초과하는지 여부가 결정될 수 있다. 절차(500)는 상술한 바와 같이 웨이퍼 핫 스팟을 모니터링할 것인지, 레티클을 수선할 것인지, 또는 레티클을 재설계할 것인지 여부를 결정하기 위하여 계속될 수 있다. 설계가 결함이 있는 것으로 간주되지 않으면, 동작(526)에서 임의의 핫 스팟이 모니터링될 수 있는지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 테스트 및 참조 레티클 근접장 이미지 사이의 임의의 세기 및/또는 위상 차가 관련 임계치에 근접한 것으로 결정될 수 있다.
핫 스팟이 모니터링될 수 있다고 결정되면, 핫 스팟은 그 후 예를 들어 동작(534)에서 웨이퍼 공정 동안 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 핫 스팟 패턴이 웨이퍼 제조 동안 모니터링되어, 공정이 사양을 벗어났는지 및 대응 웨이퍼 패턴이 허용할 수 없는 값으로 변경되는 임계 파라미터를 갖도록 했는지 여부를 결정할 수 있다. 일 구현은 대응 핫 스팟의 레티클 및/또는 웨이퍼 패턴의 검사를 위하여 비교적 높은 감도 레벨을 설정하는 것을 포함할 수 있다. 조건이 공칭 공정 조건에서 멀어질수록 CD 오류 또는 EPE가 커져 웨이퍼 제조 공정의 무결성을 위협할 수 있다.
레티클이 동작(528)에서 수선되어야 할지 여부가 또한 결정될 수 있다. 특정 경우에, 레티클은 동작(536)에서 수선된 결함을 포함할 수 있다. 레티클은 그 후 재자격화될 수 있다. 그렇지 않고, 동작(530)에서 수선할 수 없으면 레티클은 폐기될 수 있다. 새로운 레티클이 제조되고 재자격화될 수 있다.
본 발명의 특정 기술은 웨이퍼 제조를 시작하기 전에 마스크 패턴 자격화 및 물리 마스크 상의 약한 패턴 또는 핫 스팟의 조기 검출을 제공한다. 레티클 이미지에 기초한 레티클 근접장의 복구를 제공하는 것 외에도, (포커스 및 노광의 많은 설정 및 웨이퍼 레지스트, 에칭, CMP 및 기타 웨이퍼 공정의 효과를 포함하는) 웨이퍼 공정 효과의 전체 범위가 그들이 웨이퍼 패턴에 어떻게 영향을 미치는지를 위하여 고려될 수 있다. 레티클 설계 데이터를 사용하지 않고 레티클 이미지만 사용하여 마스크 근접장이 복구되므로 마스크에 대한 사전 지식이 필요하지 않다. 마스크 패턴은 일반적으로 웨이퍼 패턴보다 4배 더 크기 때문에, 설계 데이터베이스에 대한 보다 정확한 패턴의 위치가 결정될 수 있다. 상기 기술은 또한 EUV 마스크의 패턴 자격화과 같은 임의의 적합한 유형의 마스크로 확장될 수 있다.
본 발명의 기술은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적절한 조합으로 구현될 수 있다. 도 6은 본 발명의 기술이 구현될 수 있는 예시적인 검사 시스템(600)의 개략도이다. 검사 시스템(600)은 스캐너(도시되지 않음)를 모방하는 높은 NA 검사 툴 또는 낮은 NA 검사기로부터 입력(602)을 수신할 수 있다. 검사 시스템은 또한 수신된 입력(602)을 분배하기 위한 데이터 분배 시스템(예를 들어, 604a 및 604b), 마스크 근접장 및 웨이퍼 복구, 공정 모델링 등을 위한 세기 신호(또는 패치) 처리 시스템(예를 들어, 패치 프로세서 및 레티클 자격화 시스템(예를 들어, 612)), 검사 시스템 컴포넌트 사이의 통신을 허용하는 네트워크(예를 들어, 교환(switched) 네트워크(608)), 선택적인 대용량 저장 디바이스(616), 및 마스크 근접장 세기 및 위상(값, 이미지 또는 차이), 레티클/웨이퍼 이미지, 식별된 핫 스팟, CD, CDU 맵, 공정 파라미터 등을 검토하기 위한 하나 이상의 검사 제어 및/또는 검토 스테이션(예를 들어, 610)을 포함할 수 있다. 검사 시스템(600)의 각각의 프로세서는 전형적으로 하나 이상의 마이크로 프로세서 집적 회로를 포함할 수 있고, 또한 인터페이스 및/또는 메모리 집적 회로들을 포함할 수 있고, 하나 이상의 공유 및/또는 글로벌 메모리 디바이스에 추가로 연결될 수 있다.
입력 데이터(602)를 생성하기 위한 검사기 또는 데이터 획득 시스템(도시되지 않음)은 레티클의 세기 신호 또는 이미지를 획득하기 위한 (예를 들어, 여기에 더 설명된 바와 같은) 임의의 적절한 계기(instrument)의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 낮은 NA 검사기는 하나 이상의 광 센서로 반사, 투과 또는 이와 달리 지향되는 검출 광의 일부에 기초하여 광학 이미지를 구성하거나 레티클의 일부의 세기 값을 생성할 수 있다. 그 후, 낮은 NA 검사기는 세기 값 또는 이미지를 출력할 수 있다.
낮은 NA 검사 툴은 입사 광학 빔이 레티클의 각각의 패치를 가로 질러 스캔함에 따라 반사 및/또는 투과된 광을 검출 및 수집하도록 동작 가능할 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 입사 광학 빔은 각각 복수의 패치를 포함하는 레티클 스와스를 가로 질러 스캔할 수 있다. 이 입사 빔에 응답하여 각 패치의 복수의 지점 또는 하위 영역으로부터 광이 수집된다.
낮은 NA 검사 툴은 일반적으로 그러한 검출된 광을 세기 값에 대응하는 검출된 신호로 변환하도록 동작 가능할 수 있다. 검출된 신호는 레티클의 상이한 위치에서 상이한 세기 값에 대응하는 진폭 값을 갖는 전자기 파형의 형태를 취할 수 있다. 검출된 신호는 또한 간단한 세기 값 리스트 및 관련된 레티클 포인트 좌표의 형태를 취할 수 있다. 검출된 신호는 또한 레티클 상의 상이한 위치 또는 스캔 포인트에 대응하는 상이한 세기 값을 갖는 이미지의 형태를 취할 수 있다. 레티클의 모든 위치가 스캔되고 검출된 신호로 변환된 후에 레티클의 2 개 이상의 이미지가 생성될 수 있거나, 레티클 전체가 스캔된 후 레티클이 완료되도록, 각각의 레티클 부분이 최종 2 개 이상의 이미지로 스캔될 때 2 개 이상의 이미지의 일부가 생성될 수 있다.
검출된 신호는 또한 에어리얼(aerial) 이미지의 형태를 취할 수 있다. 즉, 웨이퍼 상에 노광된 포토레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 생성하기 위하여 포토리소그래피 시스템의 광학 효과를 시뮬레이션하기 위하여 에어리얼 이미징 기술이 사용될 수 있다. 일반적으로, 포토리소그래피 툴의 광학 기기는 레티클로부터 검출된 신호에 기초하여 에어리얼 이미지를 생성하도록 에뮬레이션된다. 에어리얼 이미지는 웨이퍼의 포토레지스트 층 상으로 포토리소그래피 광학 기기 및 레티클을 통과한 광으로부터 생성된 패턴에 대응한다. 또한, 특정 유형의 포토레지스트 재료에 대한 포토레지스트 노광 공정이 에뮬레이션될 수도 있다.
입사광 또는 검출된 광은 임의의 적절한 입사각에서 임의의 입사 또는 검출된 광 프로파일을 생성하기 위하여 임의의 적절한 공간 개구를 통과할 수 있다. 예로서, 프로그램 가능한 조명 또는 검출 개구는 쌍극자, 사중 극자, 퀘이사, 고리 등과 같은 특정 빔 프로파일을 생성하는데 이용될 수 있다. 특정 예에서, 소스 마스크 최적화(Source Mask Optimization, SMO) 또는 임의의 픽셀화된 조명 기술이 구현될 수 있다. 입사광은 또한 하나 이상의 편광에서 조명 동공의 전부 또는 일부를 선형 편광시키기 위하여 선형 편광기를 통과할 수 있다. 검출된 광은 수집 빔의 특정 영역을 차단하기 위한 아포다이제이션 컴포넌트를 통과할 수 있다.
세기 또는 이미지 데이터(602)는 네트워크(608)를 통해 데이터 분배 시스템에 의해 수신될 수 있다. 데이터 분배 시스템은 수신된 데이터(602)의 적어도 일부를 유지하기 위하여 RAM 버퍼와 같은 하나 이상의 메모리 디바이스와 관련될 수 있다. 바람직하게는, 총 메모리는 데이터의 전체 견본(swatch)을 보유할 만큼 충분히 크다. 예를 들어, 1 기가 바이트의 메모리는 1 백만 × 1000 픽셀 또는 포인트의 견본에 대하여 잘 작동한다.
데이터 분배 시스템(예를 들어, 604a 및 604b)은 또한 수신된 입력 데이터(602)의 일부를 프로세서(예를 들어, 606a 및 606b)로 분배하는 것을 제어할 수 있다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템은 제1 패치에 대한 데이터를 제1 패치 프로세서(606a)에 라우팅하고, 제2 패치에 대한 데이터를 패치 프로세서(606b)에 라우팅할 수 있다. 여러 패치에 대한 여러 데이터 세트가 각 패치 프로세서로 라우팅될 수도 있다.
패치 프로세서는 레티클의 적어도 일부 또는 패치에 대응하는 세기 값 또는 이미지를 수신할 수 있다. 패치 프로세서들은 또한 수신된 데이터 부분을 유지하는 것과 같은 로컬 메모리 기능들을 제공하는 DRAM 디바이스들과 같은 하나 이상의 메모리 디바이스(도시되지 않음)에 결합되거나 통합될 수 있다. 바람직하게는, 메모리는 레티클의 패치에 대응하는 데이터를 보유할 만큼 충분히 크다. 예를 들어, 8MB 메모리는 512 × 1024 픽셀 패치에 해당하는 세기 값 또는 이미지에 대하여 잘 작동한다. 대안적으로, 패치 프로세서는 메모리를 공유할 수 있다.
각각의 입력 데이터 세트(602)는 레티클의 스와스에 대응할 수 있다. 하나 이상의 데이터 세트가 데이터 분배 시스템의 메모리에 저장될 수 있다. 이 메모리는 데이터 분배 시스템 내의 하나 이상의 프로세서에 의해 제어될 수 있고, 메모리는 복수의 파티션으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템은 스와스의 일부에 대응하는 데이터를 제1 메모리 파티션(미도시)으로 수신할 수 있고, 데이터 분배 시스템은 다른 스와스에 대응하는 다른 데이터를 제2 메모리 파티션(미도시)으로 수신할 수 있다. 바람직하게는, 데이터 분배 시스템의 각각의 메모리 파티션은 그러한 메모리 파티션과 연관된 프로세서로 라우팅될 데이터의 부분만을 보유한다. 예를 들어, 데이터 분배 시스템의 제1 메모리 파티션은 제1 데이터를 유지하고 패치 프로세서(606a)에 라우팅할 수 있고, 제2 메모리 파티션은 제2 데이터를 유지하고 패치 프로세서(606b)에 라우팅할 수 있다.
데이터 분배 시스템은 데이터의 임의의 적절한 파라미터에 기초하여 데이터의 각 데이터 세트를 정의 및 분배할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 레티클 상의 패치의 대응하는 위치에 기초하여 정의되고 분배될 수 있다. 일 실시 예에서, 각각의 스와스는 스와스 내의 픽셀의 수평 위치에 대응하는 열 위치의 범위와 관련된다. 예를 들어, 스와스의 0 내지 256 열은 제1 패치에 대응할 수 있고, 이 열 내의 픽셀은 제1 이미지 또는 세기 값 세트를 포함할 것이며, 이는 하나 이상의 패치 프로세서로 라우팅된다. 마찬가지로, 스와스의 열 257 내지 512는 제2 패치에 대응할 수 있고, 이 열의 픽셀은 제2 이미지 또는 세기 값의 세트를 포함할 것이고, 이는 상이한 패치 프로세서(들)로 라우팅된다.
검사 장치는 EUV 레티클 또는 마스크뿐만 아니라 반도체 디바이스 또는 웨이퍼 및 광학 레티클을 검사하는데 적합할 수 있다. 적합한 검사 툴의 예는 193nm에서 작동하는 Teron™ 또는 캘리포니아주 밀피타스(Milpitas)의 KLA-Tencor에서 제공하는 TeraScan™ DUV 레티클 검사 툴이다. 본 발명의 검사 장치를 사용하여 검사 또는 이미지화될 수 있는 다른 유형의 샘플은 평판 디스플레이와 같은 임의의 표면을 포함한다.
검사 툴은 입사 광빔을 생성하기 위한 적어도 하나의 광원, 입사 빔을 샘플로 향하게 하는 조명 광학 기기, 입사 빔에 응답하여 샘플로부터 방출되는 출력 빔을 지향시키는 수집 광학 기기, 출력 빔을 검출하고 출력 빔에 대한 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 센서, 및 검사 툴의 컴포넌트를 제어하고 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이 마스크 근접장 생성 및 분석 기술을 용이하게 하기 위한 제어기/프로세서를 포함할 수 있다.
다음의 예시적인 검사 시스템에서, 입사 빔은 임의의 적합한 형태의 코히어 런트 광일 수 있다. 부가적으로, 임의의 적합한 렌즈 배열이 입사 빔을 샘플을 향하게 하고 샘플로부터 나오는 출력 빔을 검출기를 향하게 하는데 사용될 수 있다. 출력 빔은 샘플로부터 반사되거나 산란되거나 샘플을 통과하여 투과될 수 있다. EUV 레티클 검사의 경우, 출력 빔은 일반적으로 샘플에서 반사된다. 마찬가지로, 임의의 적합한 검출기 유형 또는 다수의 검출 요소가 출력 빔을 수신하고 수신된 출력 빔의 특성(예를 들어, 세기)에 기초하여 이미지 또는 신호를 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
EUV 포토리소그래피 툴은 전형적으로 반사형 광학 기기만을 가질 것이지만, 일반화된 포토리소그래피 툴이 먼저 설명될 것이다. 도 7a는 특정 실시 예에 따라 포토마스크(M)로부터 웨이퍼(W)로 마스크 패턴을 전사하는데 사용될 수 있는 전형적인 리소그래픽 시스템(700)의 단순화된 개략도이다. 이러한 시스템의 예는 스캐너 및 스테퍼, 보다 구체적으로는 네덜란드 벨트호벤(Veldhoven)의 ASML에서 제공하는 TWINSCAN NXT:1970Ci Step-and-Scan 시스템을 포함한다. 일반적으로, 조명원(703)은 조명 광학 기기(707)(예를 들어, 렌즈(705))를 통해 마스크 평면(702)에 위치한 포토마스크(M) 상으로 광빔을 지향시킨다. 조명 렌즈(705)는 그 평면(702)에 개구 수(701)를 갖는다. 개구 수(701)의 값은 포토마스크 상의 어느 결함이 리소그래피 중대 결함이고 어느 결함이 아닌지에 영향을 준다. 포토마스크(M)를 통과하는 빔의 일부는 패턴 전사를 개시하기 위하여 이미징 광학 기기(713)를 통해 웨이퍼(W) 상으로 향하는 패터닝된 광학 신호를 형성한다. 반사 시스템(미도시)에서, 조명 빔은 마스크(M)의 특정 부분으로부터 반사되고(그리고 그러한 마스크(M)의 다른 부분에 의해 흡수됨) 웨이퍼(W) 상의 반사 이미징 광학 기기를 통해 지향되는 패터닝된 신호를 형성한다.
검사 툴은 유사한 컴포넌트를 이용하거나 전술한 포토리소그래피 툴, 예를 들어 LNI 능력과 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 검사 툴은 대안적으로 또는 추가로 고해상도 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 도 7b는 특정 실시 예에 따라 레티클 평면(752)에서 비교적 큰 개구 수(751b)를 갖는 이미징 렌즈를 포함하는 조명 광학 기기(751a)를 갖는 예시적인 검사 시스템(750)의 개략도를 제공한다. 예를 들어, 검사 시스템의 레티클 평면(752)에서의 개구 수(751b)는 리소그래피 시스템(700)의 레티클 평면(702)에서의 개구 수(701)보다 상당히 클 수 있으며, 이는 테스트 검사 이미지와 실제 인쇄된 이미지 사이의 차이를 초래할 수 있다.
본 명세서에 설명된 검사 기술은 도 7b에 개략적으로 도시된 것과 같은 특별히 구성된 다양한 검사 시스템에서 구현될 수 있다. 도시된 시스템(750)은 조명 광학 기기(751a)를 통해 레티클 평면(752)의 포토마스크(M) 상으로 지향되는 광빔을 생성하는 조명원(760)을 포함한다. 광원의 예는 코히어런트 레이저 광원(예를 들어, 딥 UV 또는 가스 레이저 발생기), 필터링된 램프, LED 광원 등을 포함한다. 특정 실시 예에서, 광원은 일반적으로 높은 펄스 반복률, 저잡음, 고출력, 안정성, 신뢰성 및 확장성을 제공할 수 있다. EUV 스캐너는 13.5nm 파장에서 작동하지만 EUV 레티클에 대한 검사 툴은 가능하더라도 동일한 파장에서 작동할 필요는 없다는 것에 유의해야 한다. 일례에서, 소스는 193 nm 레이저이다.
조명 광학 기기(751a)는 정밀한 빔 포지셔닝을 위한 빔 스티어링(beam steering) 디바이스 및 광 레벨 제어, 스펙클 노이즈 감소 및 높은 빔 균일성을 제공하는데 사용될 수 있는 빔 컨디셔닝 디바이스를 포함할 수 있다. 빔 스티어링 및/또는 빔 컨디셔닝 디바이스는 예를 들어 레이저와 별도의 물리적 디바이스일 수 있다. 조명 광학 기기(751a)는 또한 편광, 포커스, 확대, 조명 세기 분포 등을 제어하기 위한 광학 기기를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 검사 시스템(750)은 레티클 평면(752)에서 대응 리소그래피 시스템의 레티클 평면 개구 수(예를 들어, 도 7a의 요소(701)) 이상일 수 있는 개구 수(751b)를 가질 수 있다. 검사될 포토마스크(M)는 레티클 평면(752)에서 마스크 스테이지 상에 배치되고 소스에 노광된다.
도시된 검사 시스템(750)은 검출 광학 기기(753a 및 753b)를 포함할 수 있으며, 이는 예를 들어 강화된 검사를 위하여 60-200X 이상의 확대를 제공하도록 설계된 미세한 확대(microscopic magnification) 광학 기기를 포함할 수 있다. 수집 광학 기기(753a 및 753b)는 출력 광/빔을 컨디셔닝하기 위한 임의의 적합한 광학 기기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수집 광학 기기(753a 및 753b)는 포커스, 동공 형상, 편광 분석기 설정 등을 제어하기 위한 광학 기기를 포함할 수 있다.
투과 모드에서, 마스크(M)로부터의 패터닝된 이미지는 패터닝된 이미지를 센서(754a) 상으로 투영하는 광학 요소들의 집합(753a)을 통해 지향될 수 있다. 반사 모드에서, 수집 요소들(예를 들어, 빔 스플리터(776) 및 검출 렌즈(778))은 마스크(M)로부터 반사된 광을 센서(754b)로 지향시키고 캡처한다. 2 개의 센서가 도시되어 있지만, 동일한 레티클 영역의 상이한 스캔 동안 반사 및 투과된 광을 검출하기 위하여 단일 센서가 사용될 수 있다. 적합한 센서로는 CCD(charged coupled device), CCD 어레이, TDI(time delay integration) 센서, TDI 센서 어레이, PMT(photomultiplier tube) 및 기타 센서가 있다.
조명 광학 기기 열(column)은 레티클의 패치를 스캔하기 위하여 임의의 적절한 메커니즘에 의해 마스크 스테이지에 대하여 이동될 수 있고/있거나 스테이지가 검출기 또는 카메라에 대하여 이동될 수 있다. 예를 들어, 스테이지를 이동시키기 위하여 모터 메커니즘이 이용될 수 있다. 모터 메커니즘은 예로서 스크류 드라이브 및 스테퍼 모터, 피드백 위치를 갖는 선형 드라이브, 또는 밴드 액츄에이터 및 스테퍼 모터로 형성될 수 있다. 시스템(700)은 조명 또는 수집 광학 경로에 대하여 임의의 시스템 컴포넌트를 이동시키기 위하여 하나 이상의 모터 메커니즘을 이용할 수 있다.
각각의 센서(예를 들어, 754a 및/또는 754b)에 의해 캡처된 신호는 컴퓨터 시스템(773)에 의해, 또는 보다 일반적으로, 하나 이상의 신호 처리 디바이스에 의해 처리될 수 있고, 신호 처리 디바이스는 각 센서로부터의 아날로그 신호를 처리를 위하여 디지털 신호로 변환하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기를 각각 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(773)은 전형적으로 적절한 버스 또는 다른 통신 메커니즘을 통해 입력/출력 포트에 연결된 하나 이상의 프로세서, 및 하나 이상의 메모리를 갖는다.
컴퓨터 시스템(773)은 또한 포커스 변경 및 다른 검사 레시피 파라미터와 같은 사용자 입력을 제공하기 위한 하나 이상의 입력 디바이스(예를 들어, 키보드, 마우스, 조이스틱)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(773)은 또한 예를 들어 샘플 위치(예를 들어, 포커싱 및 스캐닝)를 제어하기 위하여 스테이지에 연결될 수 있고, 그러한 검사 시스템 컴포넌트의 다른 검사 파라미터 및 구성을 제어하기 위하여 다른 검사 시스템 컴포넌트에 연결될 수 있다.
컴퓨터 시스템(773)은 마스크 근접장 세기 및 위상(값, 이미지 또는 차이), 레티클/웨이퍼 이미지, 식별된 핫 스팟, CD, CDU 맵, 공정 파라미터 등을 디스플레이하기 위한 사용자 인터페이스(예를 들어, 컴퓨터 스크린)를 제공하도록 (예를 들어, 프로그래밍 명령어들로) 구성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(773)은 반사 및/또는 투과된 검출 및/또는 시뮬레이션된 신호 또는 이미지, 복구된 레티클 근접장 결과 등의 세기, 위상 및/또는 다른 특성을 분석하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 시스템(773)은 결과 세기 및/또는 위상 값, 이미지 및 다른 검사 특성을 디스플레이하기 위한 (예를 들어, 컴퓨터 스크린 상의) 사용자 인터페이스를 제공하도록 (예를 들어, 프로그래밍 명령어들로) 구성될 수 있다. 특정 실시 예에서, 컴퓨터 시스템(773)은 상술한 검사 기술을 수행하도록 구성된다.
그러한 정보 및 프로그램 명령어들은 특별히 구성된 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있기 때문에, 그러한 시스템은 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있는 본 명세서에 설명된 다양한 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령어들/컴퓨터 코드를 포함한다. 머신 판독 가능 매체의 예는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체; CD-ROM 디스크와 같은 광학 매체; 광 디스크와 같은 광 자기 매체; 및 ROM(read-only memory device) 및 RAM(random access memory)과 같은 프로그램 명령어들을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 디바이스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 프로그램 명령어들의 예는 컴파일러에 의해 생성되는 머신 코드 및 컴퓨터가 인터프리터를 사용하여 실행할 수 있는 더 높은 레벨의 코드를 포함하는 파일을 모두 포함한다.
도 7b는 조명 광빔이 검사된 표면에 대하여 실질적으로 수직인 각도로 샘플 표면을 향하는 예를 도시한다. 다른 실시 예들에서, 조명 광빔은 경사각으로 지향될 수 있으며, 이는 조명 및 반사 빔의 분리를 허용한다. 이들 실시 예에서, 검출기에 도달하기 전에 반사된 광빔의 0차 성분을 감쇠시키기 위하여, 감쇠기가 반사된 빔 경로 상에 위치될 수 있다. 또한, 반사 광빔의 0 차 성분의 위상을 시프트시키기 위하여, 이미징 개구가 반사 빔 경로 상에 위치될 수 있다.
상기 설명 및 도면은 시스템의 특정 컴포넌트에 대한 제한으로 해석되어서는 안 되며 시스템은 많은 다른 형태로 구현될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 검사 또는 측정 툴은 결함을 검출하고/하거나 레티클 또는 웨이퍼의 피처의 중요한 측면을 해결하기 위하여 배열된 임의의 수의 공지된 이미징 또는 계측 툴로부터의 임의의 적합한 피처를 가질 수 있는 것으로 생각된다. 예로서, 검사 또는 측정 툴은 명시야 이미징 현미경 검사(microscopy), 암시야 이미징 현미경 검사, 풀 스카이(full sky) 이미징 현미경 검사, 위상 콘트라스트 현미경 검사, 편광 콘트라스트 현미경 검사 및 코히어런스 프로브 현미경 검사에 적합할 수 있다. 또한, 타겟의 이미지를 캡처하기 위하여 단일 및 다중 이미지 방법이 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 이들 방법은 예를 들어 단일 그랩, 이중 그랩, 단일 그랩 CPM(coherence probe microscopy) 및 이중 그랩 CPM 방법을 포함한다. 스캐터로메트리와 같은 비-이미징 광학 방법이 또한 검사 또는 계측 장치의 일부를 형성하는 것으로 고려될 수 있다.
전술한 발명이 이해의 명확성을 위하여 일부 상세하게 설명되었지만, 특정 변경 및 수정이 첨부된 청구범위의 범주 내에서 실시될 수 있음이 명백할 것이다. 본 발명의 공정, 시스템 및 장치를 구현하는 많은 대안적인 방법이 있음에 유의해야 한다. 따라서, 본 실시 예는 예시적이고 비-제한적인 것으로 간주되어야 하며, 본 발명은 여기에 주어진 세부 사항으로 제한되지 않아야 한다.

Claims (24)

  1. 포토리소그래픽 레티클을 자격화(qualify)하는 방법에 있어서,
    테스트 레티클의 복수의 패턴 영역들 각각으로부터 상이한 조명 구성들 또는 상이한 이미징 구성들에서 복수의 이미지들을 획득하기 위하여 이미징 툴을 이용하는 단계;
    상기 테스트 레티클을 제조하는데 사용되었던 설계 데이터베이스를 사용하지 않고, 상기 테스트 레티클의 각각의 패턴 영역으로부터 획득된 이미지들에 기초하여 상기 테스트 레티클의 패턴 영역들 각각에 대한 레티클 근접장(near field)을 회귀 방법(regression method)을 통하여 연산 복구(computationally recover)하는 단계; 및
    상기 테스트 레티클이, 웨이퍼 패턴의 차이가 소정의 임계값 내에 있지 않은 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 결함 있는 웨이퍼의 제조를 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 복구된 레티클 근접장을 분석하는 단계
    를 포함하는 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들은 동공 평면(pupil plane)에서 획득되는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복구된 레티클 근접장은 상기 테스트 레티클에서 결함들을 검출하기 위하여 분석되며,
    결함 검출은 상이한 시간들에서의 동일한 다이에 대하여, 인접한 다이들에 대하여, 다이와 그 대응하는 골든 다이에 대하여, 또는 다이와 상기 테스트 레티클과 동일한 설계를 가진 레티클 사본으로부터의 대응하는 다이에 대하여, 상기 근접장의 세기 및 위상, 중 적어도 하나를 비교하는 것을 포함하는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 이미지들은 동일한 레티클 근접장을 초래하도록 선택된 상이한 이미징 조건들에서 획득되는 적어도 3 개의 반사 이미지들을 포함하고,
    상기 상이한 이미징 조건들은 상이한 포커스 설정들, 상이한 동공 형상들 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 상이한 조명 조건들은 상이한 소스 세기 분포 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 이미지들은 동일한 레티클 근접장을 초래하도록 선택된 상이한 이미징 조건들에서 획득되는 적어도 3 개의 투과 이미지들을 포함하고,
    상기 상이한 이미징 조건들은 상이한 포커스 설정들, 상이한 동공 형상들, 또는 편광 상태 설정들을 포함하고,
    상기 상이한 조명 조건들은 상이한 소스 세기 분포 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    복수의 테스트 웨이퍼 이미지들을 시뮬레이션하기 위하여 리소그래피 모델을 상기 테스트 레티클에 대한 상기 레티클 근접장에 적용하는 단계; 및
    상기 테스트 레티클이 상기 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 상기 결함 있는 웨이퍼를 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지들을 분석하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 리소그래피 모델은 포토리소그래피 공정을 시뮬레이션하도록 구성되는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 상기 테스트 레티클 또는 또다른 레티클 또는 웨이퍼의 이미지들을 획득하기 위하여 검사 툴의 조명 형상과는 상이한 형상을 갖는 조명원을 시뮬레이션하는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 설계 데이터베이스로부터 렌더링된 이미지들로 캘리브레이션되는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 캘리브레이션 레티클로부터 획득된 이미지들로 캘리브레이션되는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 복수의 상이한 리소그래피 공정 조건들 하에서, 상기 테스트 레티클에 대하여 복구되었던 레티클 근접장에 적용되고,
    상기 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지들을 분석하는 단계는, 상이한 공정 조건들 및 동일한 레티클 영역과 연관된 상기 시뮬레이션된 테스트 이미지들의 부분들을 비교함으로써 상기 상이한 리소그래피 공정 조건들 하에서 상기 테스트 레티클이 상기 불안정한 웨이퍼 패턴을 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 이미징 툴은 상기 테스트 레티클이 웨이퍼 제조를 위하여 사용될 포토리소그래피 시스템과 동일한 파장 범위를 이용하는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 이미징 툴은 상기 테스트 레티클이 웨이퍼 제조에 사용될 포토리소그래피 시스템과 상이한 파장 범위를 이용하고, 상기 테스트 웨이퍼 이미지들에 대해 결함 검출을 수행함으로써 상기 테스트 레티클이 상기 결함 있는 웨이퍼를 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지들이 분석되는 것인 포토리소그래픽 레티클을 자격화하는 방법.
  13. 포토리소그래픽 레티클을 자격화하기 위한 이미징 시스템에 있어서,
    입사 빔을 생성하기 위한 광원;
    상기 입사 빔을 레티클 상으로 지향시키기 위한 조명 광학 기기(illumination optics) 모듈;
    상기 레티클의 각각의 패턴 영역으로부터의 출력 빔을 적어도 하나의 센서로 지향시키기 위한 수집 광학 기기(collection optics) 모듈;
    상기 출력 빔을 검출하고 상기 출력 빔에 기초하여 이미지 또는 신호를 생성하기 위한 적어도 하나의 센서; 및
    동작들을 수행하도록 구성된 제어기
    를 포함하고,
    상기 동작들은,
    테스트 레티클의 복수의 패턴 영역들 각각으로부터 상이한 조명 구성들 또는 상이한 이미징 구성들에서 복수의 이미지들의 획득을 초래하는 동작;
    상기 테스트 레티클을 제조하는데 사용되었던 설계 데이터베이스를 사용하지 않고, 상기 테스트 레티클의 각각의 패턴 영역으로부터의 상기 획득된 이미지들에 기초하여 상기 테스트 레티클의 패턴 영역들 각각에 대한 레티클 근접장을 회귀 방법을 통하여, 연산 복구하는 동작; 및
    상기 테스트 레티클이 웨이퍼 패턴의 차이가 소정의 임계값 내에 있지 않은 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 결함 있는 웨이퍼의 제조를 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 복구된 레티클 근접장을 분석하는 동작
    을 포함하는 것인 이미징 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들은 동공 평면에서 획득되는 것인 이미징 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복구된 레티클 근접장은 상기 테스트 레티클에서 결함들을 검출하기 위하여 분석되며,
    결함 검출은 상이한 시간들에서의 동일한 다이에 대하여, 인접한 다이들에 대하여, 다이와 그 대응하는 골든 다이에 대하여, 또는 다이와 상기 테스트 레티클과 동일한 설계를 가진 레티클 사본으로부터의 대응하는 다이에 대하여, 상기 근접장의 세기 및 위상, 중 적어도 하나를 비교하는 것을 포함하는 것인 이미징 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 획득된 이미지들은 동일한 레티클 근접장을 초래하도록 선택된 상이한 이미징 조건들에서 획득되는 적어도 3 개의 반사 이미지들을 포함하고,
    상기 상이한 이미징 조건들은 상이한 포커스 설정들, 상이한 동공 형상들, 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 상이한 조명 조건들은 상이한 소스 세기 분포 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하는 것인 이미징 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 획득된 이미지들은 동일한 레티클 근접장을 초래하도록 선택된 상이한 이미징 조건들에서 획득되는 적어도 3 개의 투과 이미지들을 포함하고,
    상기 상이한 이미징 조건들은 상이한 포커스 설정들, 상이한 동공 형상들, 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 상이한 조명 조건들은 상이한 소스 세기 분포 및 편광 상태 설정들, 중 적어도 하나를 포함하는 것인 이미징 시스템.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 또한,
    복수의 테스트 웨이퍼 이미지들을 시뮬레이션하기 위하여 리소그래피 모델을 상기 테스트 레티클에 대한 상기 레티클 근접장에 적용하고;
    상기 테스트 레티클이 상기 불안정한 웨이퍼 패턴 또는 상기 결함 있는 웨이퍼를 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지들을 분석하도록 구성되며,
    상기 리소그래피 모델은 포토리소그래피 공정을 시뮬레이션하도록 구성되는 것인 이미징 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 상기 테스트 레티클 또는 또다른 레티클 또는 웨이퍼의 이미지들을 획득하기 위하여 검사 시스템의 조명 형상과는 상이한 형상을 갖는 조명원을 시뮬레이션하는 것인 이미징 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 설계 데이터베이스로부터 렌더링된 이미지들로 캘리브레이션되는 것인 이미징 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 캘리브레이션 레티클로부터 획득된 이미지들로 캘리브레이션되는 것인 이미징 시스템.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 리소그래피 모델은 복수의 상이한 리소그래피 공정 조건들 하에서, 상기 테스트 레티클에 대하여 복구되었던 레티클 근접장에 적용되고,
    상기 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지들을 분석하는 것은, 상이한 공정 조건들 및 동일한 레티클 영역과 연관된 상기 시뮬레이션된 테스트 이미지들의 부분들을 비교함으로써 상기 상이한 리소그래피 공정 조건들 하에서 상기 테스트 레티클이 상기 불안정한 웨이퍼 패턴을 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하는 것을 포함하는 것인 이미징 시스템.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 상기 테스트 레티클이 웨이퍼 제조를 위하여 사용될 포토리소그래피 시스템과 동일한 파장 범위를 이용하는 것인 이미징 시스템.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 상기 테스트 레티클이 웨이퍼 제조에 사용될 포토리소그래피 시스템과 상이한 파장 범위를 이용하고, 상기 테스트 웨이퍼 이미지들에 대해 결함 검출을 수행함으로써 상기 테스트 레티클이 상기 결함 있는 웨이퍼를 초래할 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위하여 상기 시뮬레이션된 테스트 웨이퍼 이미지들이 분석되는 것인 이미징 시스템.
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