(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィーでの重大な欠陥を同定するための表面検査の方法において、
高イメージ開口数（ＮＡ）をもった高開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を使用して基板上にマスクパターンをリソグラフィーによって転写できるように構成されたマスクレチクルを用意する手順と、
前記高開口数のリソグラフィー装置の光学パラメーターを特徴づける高開口数の補正行列に付随する複数の行列要素値を得るために前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学パラメーターを処理する手順と、
ターゲット上に形成されるリソグラフィーパターンに付随したパターン化された照明光線を作るために拡大検査装置で前記マスクレチクルの一部を照明する手順と、
フィルターされた光線が前記高開口数のリソグラフィー装置の光学特性のモデルと合致するように前記高開口数の補正行列に付随する前記複数の行列要素値をモデルするように構成された複数のフィルターを用いて、前記照明光線をフィルターして複数のフィルターされた光線を得る手順と、
前記複数のフィルターされた光線を検出し各々のフィルターされた光線に関連付けられた原画像のデータを作る手順と、
前記原画像の再生画像を得るためにフィルターされた光線に関連する前記原画像のデータを処理する手順と、
を備える表面検査の方法。
【請求項２】
再生画像を得るために前記原画像のデータを処理する手順が、複数の原画像を合成する手順を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
処理手順が、さらに、
レジストをモデルにした再生画像を得るためにフォトレジストの特性を持ったモデルで再生画像を処理する手順と、
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを含む検査を実行するために、レジストをモデルにした前記再生画像を参照画像と比較する手順と、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを達成するために前記再生画像が参照画像と比較され、
参照画像が、
リソグラフィーのモデルの疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、且つ、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理された後の所望のマスクパターンのデータベースモデルと、
レジストをモデルにした疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理され、さらに、フォトレジストモデルで処理された後の所望のマスクパターンのデータベースモデルと、
所望のマスクパターンのデータベースモデルと、
のうちのすくなくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
比較が、
リソグラフィーをモデルにした疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、且つ、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理された後の所望のマスクパターンの前記データベースモデルを得る操作と、
前記マスクレチクルの欠陥を検出するため前記のリソグラフィーをモデルにした疑似画像を前記再生画像と比較する操作と、
を含む欠陥の検出を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
比較が、
レジストをモデルにした疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、且つ、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理され、さらに、フォトレジストのモデルで処理された後の所望のマスクパターンの前記データベースモデルを得る操作と、
レジストをモデルとした再生画像を得るために前記再生画像をフォトレジストのモデルで処理する操作と、
前記マスクレチクルの欠陥を検出するために前記レジストをモデルにした疑似画像と前記レジストをモデルにした再生画像とを比較する操作と、
を含む欠陥の検出を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
比較が、
所望のマスクパターンの前記データベースモデルを得る前記操作と、
レジストをモデルとした再生画像を得るために前記再生画像をフォトレジストのモデルで処理する操作と、
前記マスクレチクルの前記の正しさを検証するために所望のマスクパターンの前記データベースモデルと前記レジストをモデルとした再生画像とを比較する操作と、
を含むマスクの検証を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記検査装置を用いての前記マスクレチクルの照明が、前記リソグラフィー装置の照明の光学パラメターに合致した照明のパラメターを用いた前記レチクルの照明を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
複数のフィルターを用いた前記照明光線のフィルターする手順が、さらに、
前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学特性と前記マスクレチクルの偏光効果の両方をモデルとして合わせた複数の強度成分の像をつくる位相補正の光学要素を導入する手順を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
リソグラフィーをするうえで重大な欠陥を同定するための表面検査の方法において、
高イメージ開口数（ＮＡ）をもった高開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を使用して基板上にマスクパターンをリソグラフィーによって転写できるように構成されたマスクレチクルを用意する手順と、
前記マスクレチクルの前記一部上に形成されたリソグラフィーパターンに関連したパターン化された照明光線を作るために拡大検査装置で前記マスクレチクルの一部を照明する手順と、
複数のフィルターされた光線を得るために前記拡大検査装置によって生じる偏光に特有の位相変化の効果の修正と前記高開口数のリソグラフィー装置によって生じる偏光に特有の位相変化の効果の評価を可能にする複数のフィルターを用いて前記照明光線をフィルターする手順と、
前記複数のフィルターされた光線に各々関連する複数の原画像を得る手順と、
前記高開口数のリソグラフィー装置によって生ずる高開口数の効果をモデルにする再生画像を得るために前記原画像をまとめて処理する手順と、
を備える表面検査の方法。
【請求項１１】
処理手順が、さらに、
レジストをモデルにした再生画像を得るためにフォトレジストの特性のモデルとともに再生画像を処理する手順と、
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを含む検査を実行するためにレジストをモデルにした前記再生画像を参照画像と比較する手順と、
を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
処理手順が、さらに、
レジストとエッチングをモデルにした再生画像を得るために、エッチングの特性のモデルとともに再生画像を処理する手順と、
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを含む検査を実行するためにレジストとエッチをモデルにした前記再生画像を参照画像と比較する手順と、
を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ステッパによってつくられるリソグラフィーにおいて重要なパターンを再構成する検査装置において、
パターン化された照明光線をつくるためにマスクレチクルを通した照明を向けるように構成された照明系と、
画像センサ上に光線を拡大し投影する拡大光学系と、
を備え、
前記拡大光学系は、
瞳孔面と、
前記瞳孔面に設置され、前記光線を受けてフィルターされた光線を形成するよう調整されたフィルターであって、前記マスクレチクルから画像パターンを印画するために使われる高開口数のリソグラフィー装置によって生じる光学的効果をモデルするフィルターであり、前記フィルターによってフィルターされた光線が前記高開口数のリソグラフィー装置の光学特性のモデルと合致するように高開口数の補正行列の行列要素値に関連付けられた値を含むフィルターと、
前記フィルターされた光線を受けて前記フィルターされた光線に関連する出力信号を生成する画像センサと、
を含む、検査装置。
【請求項１４】
ステッパによってつくられるリソグラフィーにおいて重要なパターンを再構成する検査装置において、
照明レンズ系と照明開口部とを通してマスクレチクルに向けられた照明源であって、パターン化された照明ビームを生成する照明源と、
画像センサ上に光線を拡大し投影する拡大光学系と、
を備え、
前記拡大光学系が、
第一段の光学系と、
第二段の光学系と、
前記第一段の光学系と前記第二段の光学系の間に配置された瞳孔面と、
前記第一段の光学系と前記瞳孔面の間に配置され、複数の光線を生成するように構成された第三段の光学系と、
前記マスクレチクルから基板上に画像パターンを印画するために使われるステッパ装置のリソグラフィによって生じる光学的効果をモデルする１つ以上のフィルターであって、前記瞳孔面に配置されて前記複数の光線の少なくとも一つを受けてフィルターされた光線を生成し、個々のフィルターが高開口数の補正行列によって定義された異なる瞳孔関数に対応する１つ以上のフィルターと、
前記１つ以上のフィルターでフィルターされた複数の光線うちの少なくとも１つをそれぞれ受けて前記フィルターされた複数の光線の１つに関連する出力信号をそれぞれ生成する複数のセンサと、
前記複数のセンサからの複数の出力信号を受けて、前記複数の出力信号から前記マスクレチクルに関連する画像を再生する処理回路と、
を備える、検査装置。
【請求項１５】
前記複数の出力信号から前記マスクレチクルに関連する画像を再生する前記処理回路が、前記リソグラフィー投影光学系を通して投影されるマスクレチクルの像に関連する画像を再生する回路を含む、請求項１４に記載の検査装置。
【請求項１６】
前記第三段の光学系が、一対の光線を生成するように構成され、
前記１つ以上のフィルターは、各々のフィルターが前記一対の光線の一つを受けるように配置された一対のフィルターを含み、
前記センサは、各々のセンサが前記一対のフィルターされた光線のうちの一つを受けて出力信号を生成するように構成された２つのセンサを含む、請求項１４に記載の検査装置。
【請求項１７】
請求項１記載の方法であって、
前記複数のフィルターを用いて前記照明光線をフィルターして複数のフィルターされた光線を得る手順は、
前記照明光線を２つ以上のフィルターでフィルターして同時に２つ以上のフィルターされた光線を得る手順を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１０記載の方法であって、
前記複数のフィルターを用いて前記照明光線をフィルターして複数のフィルターされた光線を得る手順は、
前記照明光線を２つ以上のフィルターでフィルターして同時に２つ以上のフィルターされた光線を得る手順を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００７年１月１１日に出願された、米国仮出願６０/８８４，６０１番の優先権を主張し、ここに参照として本明細書に組み入れている。
【０００２】
ここに記述される発明は一般的にフォトマスクパターンの検査と検証の技術に関する。特に、本発明はフォトマスクの検査、フォトマスクの空間像測定装置による検査、フォトマスクの検証を含むがこれらに限定されない多くの応用に利用されるよう適応が可能な、変更された光学系と特別な工程指示を持った従来の高速光学顕微鏡を使った、精密なリソグラフィー画像（例えばステッパ、スキャナーなどの生産用具によって形成された画像）を合成するための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィー技術には重大な問題がある。驚くべきことに、この問題は従来の高解像度の光学検査装置（例えば光学顕微鏡）がウエハー上の殆んど全ての欠陥を検出できることにある。常に検査する表面上のすべての欠陥を検出することは必ずしも必要ではないのでこれは問題である。例えばフォトマスクの制作工程では全ての欠陥を検出できることは重要であるが、同じことは付随したウエハーの製造工程では必ずしも正しくない。しかもなお悪いことに、現在の技術分野にはリソグラフィーで重大な欠陥と重要でない欠陥とを区別する有効な方法が存在しない。現行では、リソグラフィーで重大な欠陥と重要でない欠陥とを区別するのに膨大な時間と努力を要する。本発明者達はこの時間を大幅に縮小しリソグラフィーで重大な欠陥をより有効に選び出す方法と装置を開発した。
【０００４】
集積回路の制作には回路の画像をシリコンウエハーに投影するのにフォトマスクまたはレチクルや光学投影装置（例えばステッパやスキャナー）を用いるフォトリソグラフィー法を使う。高収率生産は欠陥のないマスクとレチクルがあるかどうかによる。マスクに欠陥ができることは避けられないので、これらの欠陥はマスクを使用する前に検出され修正されなければならない。
【０００５】
マスクの自動検査装置は２０年より長く存在する。そのような最初の装置、ベル電話研究所ＡＭＩＳ装置（ジョン  ブルニングその他、“自動マスク検査装置−−ＡＭＩＳ”，ＩＥＥＥ電子装置部会議事録、ＥＤ−22巻、７番、１９７１年７月、４８７頁から４９５頁）、はマスクを走査するレーザーを使用した。それに続く装置は例えばレヴィーその他（米国特許４，２４７，２０３番、“自動フォトマスク検査システムと装置”）によって記述されるように、マスクによって投影される画像を検査するのにリニアセンサを使用した。そのような技術ではダイからダイへの検査、つまり二つの隣り合ったダイをお互いに比較する検査をする。
【０００６】
集積回路の複雑さが増え機構の大きさが小さくなるに従って、製造工程や検査工程での要求も増えている。多くの手段や方法が正確な欠陥の検出への要求に応えるために開発されてきた。通常、マスクの検査は高解像度の拡大光学検査装置を使用して行われる。この様な装置では欠陥の検出と解析を可能にするためマスクレチクル画像をセンサに投影するのに高倍率の光学系を用いる。これらの装置は結像面で高い開口数（ＮＡ）を持つ。これらの装置は欠陥の検出があまりに有効なのでマスク検査で一つのマスクについて何千もの欠陥が見つかる。残念ながら、このことは各々の欠陥が個々に最終印画パターンでのリソグラフィーでの重要性を評価するため検査されることを要する。言うまでもなく、このことは大変に長い時間を要し、現存の技術と欠陥のモデル化を用いることは大変に間違いをおこしやすい手順である。そのためそのような検査は手順の重大な障害となる。
【０００７】
図１Ａは既存のフォトリソグラフィーのパターニング装置１００の単純化された概略図である。一例としてはマスクレチクルから基板（普通は基板上のフォトレジスト）へのパターンの転写をするよう構成されたステッパ装置がある。通常、照明源１０１がステッパ１００の照明光学系１０２に光線を向ける。照明光学系１０２はここで図１Ａの極度に単純化された図によって表わされる。照明光学系１０２は例えばマスクレチクルＭの選ばれた部分に当てられる照明光線１０３を総合的に構成するコリメータ光学系１０２ａ、開口部１０２ｂ、及び集束光学系１０２ｃを含むことができる。マスクはもちろん標的１０６の選ばれた場所に光線を集束させる投影光学系１０５に導入されるパターニング光線１０４形成する光線に影響を与える。そのような縮写光学系については、１０５ｉでの画像ＮＡ（開口数）と１０５ｏでの対物ＮＡとの比率は縮小比（たとえば４倍の縮小比は普通である）である。高解像度のパターンの転写と４倍のサイズの縮小とを達成するためには、投影装置は高画像ＮＡ  １０５ｉと低対物ＮＡ１０５ｏとを持つ投影光学系を用いる。この開示のためには高いＮＡは一般的に０．８５より大きく、さらに詳しくはおよそ１．０より大きい値を持つ。それ故に図１のシステムでは高画像ＮＡ１０５ｉはおよそ０．８５またはそれより大きいＮＡを持つ。これらのＮＡは浸水液を用いることにより大きくされる。反対に、同じシステムの対物ＮＡ１０５ｏは一般的に０．２０より大きい。例えば、対物ＮＡ１０５ｉが０．８５のシステムで４倍の拡大率を得るためにはおよそ０．２１２５（０．８５/４）の対物ＮＡが使われる。同様に画像ＮＡがおよそ１．００のシステムではおよそ０．２５の対物ＮＡが用いられる。
【０００８】
しかし検査が実行されるときには、異なった光学パラメーターが使われる。検出器（ＣＣＤなど）は通常１０ミクロンほどの画素サイズで構成されている。それ故に検出器がマスクのミクロンより小さい構造を映像できるように高倍率が要求される。例えば、検査装置は通常必要とされる程度の倍率を得るために小さい画像ＮＡに伴った比較的大きな対物ＮＡを持つ。さらに、マスクの構造は絶えず大きさが小さくなっている（数十ナノメーター程度）のでさらに大きな倍率が要求されている。それ故に２００倍以上（そしてさらに大きい）の倍率がしばしば検査をするのに使われる。
【０００９】
図１Ｂは小さい画像ＮＡ１０７ｉを持つ高倍率光学系２０７の必要性を示す先行技術の検査装置の例２００を図示する。照明源２０１は検査装置２００の照明光学系２０２に光線を向ける。ここで照明光学系２０２は図１Ｂの極度に単純化された図で示されている。照明光学系２０２は例えばマスクレチクルＭの選ばれた部分に当てられる照明光線２０３を総合的に構成するコリメータ光学系２０２ａ、開口部２０２ｂ、及び集束光学系２０２ｃを含むことができる。照明光学系２０２のパラメータは広い範囲で変化する。マスクＭはもちろん光線に影響を与えて検査パターン光線２０４を形成し、この光線２０４は検出素子２０８に光線を集束する拡大光学系２０７に向けられ、検出素子２０８は受けた光に対応して信号を生成する。高倍率を達成するためには、一般的に高対物ＮＡ１０７ｏと低画像ＮＡ１０７ｉが用いられる。典型的には検査装置の高対物ＮＡはおよそ０．５〜０．９程度であり、対応する低画像ＮＡは０．０１より小さい。そのようなレンズ系は適切な倍率を持つ。
【００１０】
そのようなマスクの検査と欠陥の検出装置では大変有効に欠陥を見つけることができる。現行の先端技術を持ってすれば、マスクあたり数百から数千の程度の欠陥を検査で見つけることができる。フォトマスクの制作や検査の工程ではこれらの全ての欠陥を見つけることは一般的に望ましく有益であると考えられている。しかし、ウエハーの製作工程では、実際のフォトリソグラフィーパターンでリソグラフィーで重要な影響をもつ欠陥だけを検出することがときとして望ましい。残念ながら現行の技術では各々の欠陥について個々に検査しフォトリソグラフィーのパターンへの効果の大きさを評価する必要がある。さらに悪いことに、数千の欠陥の各々を検査することはあまりに時間を要するので不可能である。これは発見された多くの欠陥が比較的重要でなくパターンの印画に少しも影響しないので大変厄介な問題である。残念ながら現行の最新技術を持ってしても与えられた欠陥が重要かどうか決定することは不可能ではないとしても困難である。そこで現在のところすべての欠陥はそれらの重要性について２回目の検査と検証がなされる。
【００１１】
もしもそのようなさらなるどの検査が行われる前に与えられた欠陥がリソグラフィーで重要かどうかが検査で決めることができたら好都合であろう。リソグラフィーで重要であるとは、発明者達は欠陥が最終印画パターンでリソグラフィーでの重要性をもつことを意味する。すなわち、ある欠陥は、たとえマスクにあっても、基板のフォトレジスト層に転写され印画されたパターンに何も重要な影響を与えない。例えば、ある場合欠陥はあまりに小さくて（またはリソグラフィーで不感な部分にあって）大抵重要ではない。他の特徴づけが難しいやっかいな欠陥の場所のグループはいわゆる補助またはＯＰＣパターンにある欠陥である。この問題はＲＥＴ（解像度向上技術)マスクに依存することがふえていることから特によく見られるようになっている。そのようなマスクは通常光学的近接効果補正（Optical Proximity Correction, ＯＰＣ）パターンとＳＲＡＦ（Sub-Resolution Assist Features, サブ解像度補助パターン）を含んでいる。そのようなパターンは最終ウエハー上で正確なパターンを得るために重要ではあっても小さな欠陥があることにあまり影響されない。
【００１２】
従って、リソグラフィーで重要な欠陥はマスク上にある欠陥であるが、しかしさらに重要なことは、欠陥がマスクレチクル上にあることがリソグラフィーで転写されたパターンに影響を与えうることである。そのようなリソグラフィーで重要な欠陥は回路の故障、最適でない性能、その他に関係した問題を起しうる。
【００１３】
図３（ａ）−３（ｉ）はリソグラフィーで重要な欠陥のいくつかの特徴を模式的に図示する。
【００１４】
図３（ａ）は設計者が目標表面（普通はフォトレジスト）上に印画したい長方形の意図したパターン３００を図示する。小さな寸法においては標準のバイナリマスクはしばしば正確なリソグラフィーパターンが転写することがうまくできない。しかし、多くの場合ＯＰＣパターンがパターン転写の忠実性を向上させるために使われうる。図３（ｂ）は基板上に改善されたパターンを印画するのに使われるマスクパターンの特徴的パターン３１０の単純化した模式図である。例えば、あるパターンの例では、ＯＰＣパターン３１１がパターン転写の忠実性を増すために加えられる。図３（ｃ）は基板上にフォトリソグラフィーによる転写でつくられたパターン３１１ｔを図示する。角が丸いことがわかるが、パターンは一般的に設計仕様３００に大変近い。典型的には、設計パターンは完全であると期待されないが、むしろ設計者または製造者によって仕様が決められた前もって仕様がきめられた許容度または光学的設計規則（Optical Design Rule, ＯＤＲ）に準拠する。ＤＲに準拠した特徴的パターン満足できるものであり欠陥を持たないと見なされる。本発明を図示する目的のためには、この転写された（または印画された）パターン３００ｔには欠陥がないと考える。
【００１５】
図３（ｄ）は図３（ｂ）のマスクパターンと同様なマスクパターン３２０を図示する。重要な違いはこのマスクパターンに欠陥があることである。重要なことに、この欠陥がＯＰＣパターンの一つの中にあることを本発明者達は指摘する。問題はこの欠陥が基板上に印画された時、フォトリソグラフィーの出来上がりに影響するほど悪いものかどうかである。本パテントのために、この図では、小さな大きさのＯＰＣパターンの中にある欠陥は基板に印画されていない（欠陥の痕跡がない印画した結果のパターン３２０ｔを示す図３（ｅ）を参照）。この欠陥は一般に重要ではなく、分類するまたは修理するための大きな時間の浪費となる。この欠陥は図３（ｆ）の欠陥と対比する目的で示されている。図３（ｆ）はマスクパターンに欠陥Ｄがあること以外は図３（ｂ）のマスクパターンと一般的に同様なマスクパターン３３０を図示する。重要なことは、この欠陥がＯＰＣの区域になく(例えば)マスクパターンの光学的に感度の高い場所にあることである。もしも欠陥が充分に大きいと、基板上に印画されたとき不具合な結果を引き起こす。図３（ｇ）は欠陥Ｄが基板に印画されたときの問題を図示する。この欠陥は基板に印画された時、観測可能な結果を引き起こすのでフォトリソグラフィーで重要な欠陥と言われる。
【００１６】
この問題はフォトリソグラフィーの工程で多くの場合に現れる。例えば、線を印画するとき線のパターンは線が確実に公定の許容範囲ないで印画されるように幾つかの“補助”またはＳＲＡＦパターンを含む。この事実は図３（ｈ）と図３（ｉ）の模式図に簡略に図示されている。図３（ｈ）は基板表面上に印画されたとき線３３７を形成するマスクパターン３３５を図示する。注目すべきは基板上に印画されない補助パターン３３６があることである。図３（ｉ）は基板表面に印画して線を形成するのにつかわれる欠陥を持ったマスクパターン３３９を示す。この場合、欠陥Ｄが有ることは印画された最終的な線３３７に影響を与えない。従って、リソグラフィーで重要な欠陥とあまり重要でない欠陥との違いが一般的に理解される。発明者達はこれらの例が図示のみであり、ここに記述された本発明はそのような例に限られていない。
【００１７】
図３(ｃ)、３（ｅ），３（ｇ）、と図３(ｈ)と３（ｉ）の右側の部分のような画像の概略図は高ＮＡリソグラフィー装置が画像をどう“見る”かまたは再構成するかを示す。ＯＰＣパターンは何も印画されない。というわけで、ＯＰＣパターンは、マスクに存在し満足のいくパターンの忠実性を得るのに必要であるが、リソグラフィーでは重要ではない。高倍率の装置はＯＰＣパターンをそれらがパターンそのものであるかのように見てしまう。
【００１８】
他の人たちはフォトリソグラフィーの重要性に基づいたフォトマスクの検査を試みている。しかし、そのような装置は多くの問題に直面している。図２はある先行技術での試みを例とした通常の先行技術の検査装置２１０を図示する。そのような先行技術の装置や技術では、照明光学系２１１の光学的な特徴は使用されるステッパ装置の照明光学系をモデルにしている。さらに、検査装置２１０の対物ＮＡ  ２１２ｏは光学的にステッパを模倣するように対応するステッパに合致している。しかし、そのような光学系パラメターは検査を可能にするのに必要な拡大率を与えるのに不充分である。従って、拡大光学系２１３がフォトマスクの画像をセンサ２１４につくるために映像系側に使われなければならない。ステッパ装置はすべて比較的小さな対物ＮＡ  ２１２ｏを用いるので映像系側にはさらに小さいＮＡが必要となる。従って、光学系２１３の映像ＮＡ  ２１２ｉは大変小さいＮＡを持つ。しかし、そのような装置の光学的な特徴を変更したために、これらの拡大光学系は所望の表面のパターンを形成するのに使用される高ＮＡ（映像ＮＡ）光学系のリソグラフィーの特徴を正確にモデルしない。したがって、フォトリソグラフィーの重要性を測定する正確さは光学系の変更により最先端のリソグラフィーパターンの欠陥検出技術としては不充分となるほど失なわれてしまう。そうしてそれらのフォトマスク検査の有用性がきびしく制限される。本発明は新しい方法と装置の試みを導入することにより先行技術の欠点に取り組むことを狙いとする。
【００１９】
発明者達は同様の問題がフォトマスクのＡＩＭＳ（Aerial Image Measurements Systems, 空間像測定装置）検査にあることに気が付いている。当業者には既知のことであるが、フォトマスクのＡＩＭS検査工程は通常は検査した箇所が転写されたウエハーのパターンに与える影響を評価するために個々の箇所（たとえば個々の欠陥または欠陥についてなされた修理）を検査するために用いられる。先行技術のフォトマスクＡＩＭS検査装置はまた付随したパターンを転写するために使用される対応したステッパの対物ＮＡに合致した対物ＮＡを持つ。同様に大変小さな映像ＮＡが必要な拡大率を得るために使われる。当然ながら、そのような装置による予想の正確さはＡＩＭＳ検査装置より大きな映像ＮＡ（液浸によりさらに大きくされる）を使う先端技術のフォトリソグラフィーパターニングとしては不満足である。従ってこれらの装置についても改善が必要である。
【００２０】
加えて、ここに公示する本発明はウエハーのパターンの検証技術を改善する機会を与える。そのような検証はフォトリソグラフィー工程の結果できるウエハーパターンが設計者がもともと所望したパターンとなっているかどうかを確認するために使われる。現在では、最先端の検証技術で光近接補正後の設計のレイアウトの検証や電子ビーム加工のウエハーの検証を行う。一つの先行技術の試みでは、ウエハーパターンも出来上がりを予想するのに完全な設計のレイアウトが使用される。この試みの難点はほとんどすべての場合に存在する不完全なマスクの形成を補足できないことである。したがって、これらのレイアウトで描かれたパターンと実際にマスク上にあるものとの間に系統的な差異がある。他の試みではウエハーパターンそのものの高解像度電子ビ−ム画像を得るために電子ビーム画像法を用いる。この試みのいくつかの難点はそのような電子ビーム画像法を行う速さが遅いこととこの方法の高い信号対雑音比を含む。本発明のいくつかの実施例に従うと、本発明のレチクル検査装置を用いて得られた正確なフォトリソグラフィーの画像は正確にウエハーパターンを予想するために使うことができ、その結果、所望のウエハーパターンに対して全集積回路の高速検証を可能にする。従って、本発明はパターン検証の領域にも改善の余地を提供する。
【００２１】
本発明の実施例は現行の方法に大幅な進歩を提供しフォトマスク検査の現行技術の多くの制限を克服する。本発明のこれらやその他の独創的な特徴は以下に記述される。
【発明の概要】
【００２２】
本発明の諸原則に従って、再構成された画像をつくるため及びリソグラフィーで重要な欠陥を同定するための装置と方法が開示される。
（１）本発明の第１の形態は、リソグラフィーでの重大な欠陥を同定するための表面検査の方法において、
高イメージ開口数（ＮＡ）をもった高開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を使用して基板上にマスクパターンをリソグラフィーによって転写できるように構成されたマスクレチクルを用意する手順と、
前記高開口数のリソグラフィー装置の光学パラメーターを特徴づける高開口数の補正行列に付随する複数の行列要素値を得るために前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学パラメーターを処理する手順と、
ターゲット上に形成されるリソグラフィーパターンに付随したパターン化された照明光線を作るために拡大検査装置で前記マスクレチクルの一部を照明する手順と、
フィルターされた光線が前記高開口数のリソグラフィー装置の光学特性のモデルと合致するように前記高開口数の補正行列に付随する前記複数の行列要素値をモデルするように構成された複数のフィルターを用いて、前記照明光線をフィルターして複数のフィルターされた光線を得る手順と、
前記複数のフィルターされた光線を検出し各々のフィルターされた光線に関連付けられた原画像のデータを作る手順と、
前記原画像の再生画像を得るためにフィルターされた光線に関連する前記原画像のデータを処理する手順と、
を備える表面検査の方法である。
（２）本発明の第２の形態は、リソグラフィーをするうえで重大な欠陥を同定するための表面検査の方法において、
高イメージ開口数（ＮＡ）をもった高開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を使用して基板上にマスクパターンをリソグラフィーによって転写できるように構成されたマスクレチクルを用意する手順と、
前記マスクレチクルの前記一部上に形成されたリソグラフィーパターンに関連したパターン化された照明光線を作るために拡大検査装置で前記マスクレチクルの一部を照明する手順と、
複数のフィルターされた光線を得るために前記拡大検査装置によって生じる偏光に特有の位相変化の効果の修正と前記高開口数のリソグラフィー装置によって生じる偏光に特有の位相変化の効果の評価を可能にする複数のフィルターを用いて前記照明光線をフィルターする手順と、
前記複数のフィルターされた光線に各々関連する複数の原画像を得る手順と、
前記高開口数のリソグラフィー装置によって生ずる高開口数の効果をモデルにする再生画像を得るために前記原画像をまとめて処理する手順と、
を備える表面検査の方法である。
（３）本発明の第３の形態は、ステッパによってつくられるリソグラフィーにおいて重要なパターンを再構成する検査装置において、
パターン化された照明光線をつくるためにマスクレチクルを通した照明を向けるように構成された照明系と、
画像センサ上に光線を拡大し投影する拡大光学系と、
を備え、
前記拡大光学系は、
瞳孔面と、
前記瞳孔面に設置され、前記光線を受けてフィルターされた光線を形成するよう調整されたフィルターであって、前記マスクレチクルから画像パターンを印画するために使われる高開口数のリソグラフィー装置によって生じる光学的効果をモデルするフィルターであり、前記フィルターによってフィルターされた光線が前記高開口数のリソグラフィー装置の光学特性のモデルと合致するように高開口数の補正行列の行列要素値に関連付けられた値を含むフィルターと、
前記フィルターされた光線を受けて前記フィルターされた光線に関連する出力信号を生成する画像センサと、
を含む、検査装置である。
（４）本発明の第４の形態は、ステッパによってつくられるリソグラフィーにおいて重要なパターンを再構成する検査装置において、
照明レンズ系と照明開口部とを通してマスクレチクルに向けられた照明源であって、パターン化された照明ビームを生成する照明源と、
画像センサ上に光線を拡大し投影する拡大光学系と、
を備え、
前記拡大光学系が、
第一段の光学系と、
第二段の光学系と、
前記第一段の光学系と前記第二段の光学系の間に配置された瞳孔面と、
前記第一段の光学系と前記瞳孔面の間に配置され、複数の光線を生成するように構成された第三段の光学系と、
前記マスクレチクルから基板上に画像パターンを印画するために使われるステッパ装置のリソグラフィによって生じる光学的効果をモデルする１つ以上のフィルターであって、前記瞳孔面に配置されて前記複数の光線の少なくとも一つを受けてフィルターされた光線を生成し、個々のフィルターが高開口数の補正行列によって定義された異なる瞳孔関数に対応する１つ以上のフィルターと、
前記１つ以上のフィルターでフィルターされた複数の光線うちの少なくとも１つをそれぞれ受けて前記フィルターされた複数の光線の１つに関連する出力信号をそれぞれ生成する複数のセンサと、
前記複数のセンサからの複数の出力信号を受けて、前記複数の出力信号から前記マスクレチクルに関連する画像を再生する処理回路と、
を備える、検査装置である。
【００２３】
本発明の多くの特徴はこれから説明される以下の記述と図で詳細に記述される。
【００２４】
一つの実施例で、本発明は再構成された画像をつくりリソグラフィーで重要な欠陥を同定する方法を説明する。その方法は高映像開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を用いてマスクパターンを基板上にフォトリソグラフィーで転写するように構成されたマスクレチクルを検査することを含む。この方法は普通パターンウエハーやその他の映像できる表面に対して使われるリソグラフィーの高映像開口数の影響をモデルするために低開口数高拡大率の検査装置を使って得られた画像データを補正するための高開口数の補正フィルターを得ることを含む。マスクは照明によってパターン化された光線を生成することによって検査される。パターン化された光線は複数のフィルターされた光線を得るため複数の高開口数補正フィルターでフィルターされる。フィルターされた光線は各々のフィルターされた光線に関連付けられた原画像（生画像）を生成するため捕獲される。原画像はリソグラフィー装置を使ったときのマスクレチクルによる投影画像を模倣した再構成画像を得るために処理される。再構成画像は処理されマスクの特徴の情報を得るために適切な参照または基準の画像と比較されことができる。この工程はマスクレチクルのための欠陥の検出とパターンの検証を行うことに使用されうる。
【００２５】
一つの実施例で、本発明はマスクレチクルの検査と特徴付けのための装置を説明する。その装置はパターン化された光線をつくるためにマスクレチクルを照明する照明系を含む。拡大光学系はパターン化された照明光線を受け画像センサに拡大投影するように配置される。拡大光学系はマスクレチクルから画像パターンを印画するのに使われるリソグラフィー装置によって生ずる光学的効果をモデルするため瞳孔面（拡大光学系の瞳孔面）に配置されたフィルターを含む。さらに、画像センサはフィルターされた光線受けて、フィルターされた光線に関連付けられた出力信号を生成するように位置される。光学的には、この装置はフィルターされた画像から再構成された画像をつくるために収集と処理の回路を含むことができる。別の方法としては、この回路はほかの場所に置かれシステムをつくることができる。
【００２６】
一つのそのような装置の実施例では、取り外し可能なまたは再構成可能なフィルターがリソグラフィー装置の高開口数の効果をモデルすることを可能にするため瞳孔面に設置される。この装置は検出器によって捕えられた生データから再生画像の生成を可能にするように充分な数の画像が捕獲されるまでフィルター群からの異なったフィルターを瞳孔面に重ねて設置できるように構成される。他の試みではフィルターは異なった画像が得られるようにプログラム可能な光学特性の組を持つ再構成可能なフィルターを含むことができる。異なった画像は高開口数の光学的効果をモデルする再構成画像へと組み合わせられるように得られる。
【００２７】
もう一つの別の実施例では拡大光学系は対応した複数の開口部に指向される少なくとも二つのパターン化した光線を生成するように構成された光線分割光学系を含む。各々の開口部は異なったフィルターと検出器を持つ。従って、いくつかのフィルターされた画像が同時に捕えられ加速された検査が可能となる。
【００２８】
もう一つの別の実施例では参照または基準のパターンと比較する方法が開示される。この方法は複数のフィルターされた光線をつくるフォトリソグラフィー装置の光学特性のモデルに適合する複数のフィルターされた光線を生成するため、パターン化された光線をつくり、その光線をフィルターするマスクの一部を照明する手順を含む。この複数のフィルターされた光線は再構成画像またはマスクの画像化された部分を得るよう処理される画像データを生成するために検出される。再構成画像はマスクの特徴化に使われる比較データを生成するために参照または基準の画像とともに処理される。
【００２９】
本発明は、以下の適用例としても実現可能である。
［適用例１］リソグラフィーでの重大な欠陥を同定するための表面検査の方法において、
高イメージ開口数（ＮＡ）をもった高開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を使用して基板上にマスクパターンをリソグラフィーによって転写できるように構成されたマスクレチクルを用意する手順と、
前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学パラメーターを特徴づける高開口数の補正行列に付随する複数の行列要素値を得るために前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学パラメーターを処理する手順と、
前記ターゲット上に形成されたリソグラフィーパターンに付随したパターン化された照明光線を作るために拡大検査装置で前記マスクレチクルの一部を照明する手順と、
フィルターされた光線が前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学特性のモデルと合致するように前記高開口数の補正行列の前記行列要素値に関連付けられた値を含む複数のフィルターを用いて、前記照明光線をフィルターして複数のフィルターされた光線を得る手順と、
前記複数のフィルターされた光線を検出し各々のフィルターされた光線に関連付けられた原画像を作る手順と、再生画像を得るためにフィルターされた光線に関連する前記原画像のデータを処理する手順と、
を備える表面検査の方法。
［適用例２］再生画像を得るために前記原画像のデータを処理する手順が、複数の原画像を合成する手順を含む、適用例１に記載の方法。
［適用例３］処理手順が、さらに、
レジストをモデルにした再生画像を得るためにフォトレジストの特性を持ったモデルで再生画像を処理する手順と、
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを含む検査を実行するために、レジストをモデルにした前記再生画像を参照画像と比較する手順と、
を含む適用例１に記載の方法。
［適用例４］パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを達成するために前記再生画像が参照画像と比較され、
参照画像が、
リソグラフィーのモデルの疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、且つ、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理された後の所望のマスクパターンのデータベースモデルと、
レジストをモデルにした疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理され、さらに、フォトレジストモデルで処理された後の所望のマスクパターンのデータベースモデルと、
所望のマスクパターンのデータベースモデルと、
のうちのすくなくとも一つを含む、適用例１に記載の方法。
［適用例５］比較が、
リソグラフィーをモデルにした疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、且つ、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理された後の所望のマスクパターンの前記データベースモデルを得る操作と、
前記マスクレチクルの欠陥を検出するため前記のリソグラフィーをモデルにした疑似画像を前記再生画像と比較する操作と、
を含む欠陥の検出を含む、適用例４に記載の方法。
［適用例６］比較が、
レジストをモデルにした疑似画像を形成するために、光近接補正の特徴を含むように処理され、且つ、前記リソグラフィー装置に関連するリソグラフィー処理モデルで処理され、さらに、フォトレジストのモデルで処理された後の所望のマスクパターンの前記データベースモデルを得る操作と、
レジストをモデルとした再生画像を得るために前記再生画像をフォトレジストのモデルで処理する操作と、
前記マスクレチクルの欠陥を検出するために前記レジストをモデルにした疑似画像と前記レジストをモデルにした再生画像とを比較する操作と、
を含む欠陥の検出を含む、適用例４に記載の方法。
［適用例７］比較が、
所望のマスクパターンの前記データベースモデルを得る前記操作と、
レジストをモデルとした再生画像を得るために前記再生画像をフォトレジストのモデルで処理する操作と、
前記マスクレチクルの前記の正しさを検証するために所望のマスクパターンの前記データベースモデルと前記レジストをモデルとした再生画像とを比較する操作と、
を含むマスクの検証を含む、適用例４に記載の方法。
［適用例８］前記検査装置を用いての前記マスクレチクルの照明が、前記リソグラフィー装置の照明の光学パラメターに合致した照明のパラメターを用いた前記レチクルの照明を含むように含む、適用例1に記載の方法。
［適用例９］複数のフィルターを用いた前記照明光線のフィルターする手順が、さらに、
前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学特性と前記マスクレチクルの前記偏光効果の両方をモデルとして合わせた複数の強度成分の像をつくる位相補正の光学要素を導入する手順を含む、適用例1に記載の方法。
［適用例１０］リソグラフィーをするうえで重大な欠陥を同定するための表面検査の方法において、
高イメージ開口数（ＮＡ）をもった高開口数（ＮＡ）のリソグラフィー装置を使用して基板上にマスクパターンをリソグラフィーによって転写できるように構成されたマスクレチクルを用意する手順と、
前記マスクレチクルの前記一部上に形成されたリソグラフィーパターンに関連したパターン化された照明光線を作るために拡大検査装置で前記マスクレチクルの一部を照明する手順と、
複数のフィルターされた光線を得るために前記拡大検査装置によって生じる偏光に特有の位相変化の効果の修正と前記高開口数のリソグラフィー装置によって生じる偏光に特有の位相変化の効果の評価を可能にする複数のフィルターを用いて前記照明光線をフィルターする手順と、
前記複数のフィルターされた光線に各々関連する複数の原画像を得る手順と、
前記高開口数のリソグラフィー装置によって生ずる高開口数の効果をモデルにする再生画像を得るために前記原画像をまとめて処理する手順と、
を備える表面検査の方法。
［適用例１１］処理手順が、さらに、
レジストをモデルにした再生画像を得るためにフォトレジストの特性のモデルとともに再生画像を処理する手順と、
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを含む検査を実行するためにレジストをモデルにした前記再生画像を参照画像と比較する手順と、
を含む適用例１０に記載の方法。
［適用例１２］処理手順が、さらに、
レジストとエッチングをモデルにした再生画像を得るために、エッチングの特性のモデルとともに再生画像を処理する手順と、
パターンの検証と欠陥の検出とのうちの一つを含む検査を実行するためにレジストとエッチをモデルにした前記再生画像を参照画像と比較する手順と、
を含む適用例１１に記載の方法。
［適用例１３］ステッパによってつくられるリソグラフィーにおいて重要なパターンを再構成する検査装置において、
パターン化された照明光線をつくるためにマスクレチクルを通した照明を向けるように構成された照明系と、
画像センサ上に光線を拡大し投影する拡大光学系と、
を備え、
前記拡大光学系は、
瞳孔面と、
前記瞳孔面に設置され、前記光線を受けてフィルターされた光線を形成するよう調整されたフィルターであって、前記マスクレチクルから画像パターンを印画するために使われるリソグラフィー装置によって生じる光学的効果をモデルするフィルターと、
前記フィルターされた光線を受けて前記フィルターされた光線に関連する出力信号を生成する画像センサと、
を含む、検査装置。
［適用例１４］前記フィルターが、前記マスクレチクルから基板上に画像パターンを印画するために使われるステッパ装置の投影光学系によって生じる光学的効果をモデルする、適用例１３に記載の検査装置。
［適用例１５］前記フィルターが、高開口数の補正行列によって定義される瞳孔関数を持つ、適用例１４に記載の検査装置。
［適用例１６］前記高開口数の補正行列が、ジョーンズ行列によって定義される、適用例１５に記載の検査装置。
［適用例１７］前記高開口数の補正行列が、前記マスクレチクルから画像パターンを印画するために使われる前記リソグラフィー装置の高開口数の光学系によって生じる光強度効果をモデルする、適用例１５に記載の検査装置。
［適用例１８］前記高開口数の補正行列が、前記マスクレチクルから画像パターンを印画するために使われる前記リソグラフィー装置の高開口数の光学系によって生じる光強度効果と偏光効果をモデルする、適用例１５に記載の検査装置。
［適用例１９］前記照明系が、照明レンズと、照明開口部を通して前記マスクレチクルに向けられる照明源とを含み、
前記マスクレチクルに付随した再生画像を得るために複数のフィルターされた光線パターンからの信号を処理するように構成された、前記画像センサからの出力信号を受けるための処理回路を備える適用例１５に記載の検査装置。
［適用例２０］前記照明系が、前記リソグラフィー装置の照明系と同様に構成される、適用例１９に記載の検査装置。
［適用例２１］前記照明系が、２種類以上のリソグラフィー装置の照明系をシミュレートするように光学系特性を適合できる再構成可能な照明系を含む、適用例１９に記載の検査装置。
［適用例２２］前記フィルターが、前記マスクレチクルから基板上にリソグラフィーによって特徴を印画するために使われる前記リソグラフィー装置の前記高開口数の光学系に関連する前記高開口数補正行列からのベクトルをモデルするように構成された減衰位相シフトフィルターである、適用例１９に記載の検査装置。
［適用例２３］前記フィルターが、前記高開口数のリソグラフィー装置の前記光学特性と検査されるマスクレチクルの偏光効果の両方をモデルするように合成された複数の強度成分の像の生成を可能にする複数の位相補正の光学要素を含む、適用例１９に記載の検査装置。
［適用例２４］前記フィルターが、およそ１．０より大きい有効開口数を持つシステムをモデルするように構成されている、適用例２２に記載の検査装置。
［適用例２５］前記瞳孔面が、前記マスクの選ばれた一部に対して複数の異なった像が捕えられることを可能にする瞳孔面に、それぞれが前記高開口数の補正行列を代表する異なったフィルターの要素を挿入できるように構成されている、適用例１９に記載の検査装置。
［適用例２６］前記高開口数の補正行列の変数が、前記リソグラフィー装置の前記高開口数の光学的効果をモデルでき、ウエハー積層膜の界面での屈折効果を含むよう構成されている、適用例２５に記載の検査装置。
［適用例２７］前記瞳孔面が、
複数の像を同時に捕えるように前記高開口数の補正行列からの異なった要素を代表する異なったフィルター要素を同時に瞳孔面に挿入できるように構成されている、適用例２５に記載の検査装置。
［適用例２８］前記拡大光学系が、第一段の光学系と、第二段の光学系を含み、第一段と第二段の拡大光学系の間に瞳孔面が配置されている、適用例１９に記載の検査装置。
［適用例２９］前記第一段の光学系が光線を絞るように構成され、かつ、前記第二段の光学系が光線を拡大するように構成されている、適用例２８に記載の検査装置。
［適用例３０］前記拡大光学系が、さらに、前記第一の光学系と前記瞳孔面の間に、複数の光線を生成するように構成された第三の光学系を含み、
前記瞳孔面は、前記高開口数の補正行列によって定義された個々のフィルターが複数の光線の一つを受けて複数のフィルターされた光線を生成するるように構成された複数のフィルターを、前記瞳孔面に挿入可能に構成されている、適用例２８に記載の検査装置。
［適用例３１］前記処理回路が、前記複数の画像センサの前記複数の出力信号を受けて、前記リソグラフィー装置を通して投影されるマスクレチクルの像に関連する再生画像を得るために前記複数の複数の出力信号を処理するよう構成された回路を含む、適用例３０に記載の検査装置。
［適用例３２］前記第三の光学要素が、一対の光線を生成するように構成され、
前記瞳孔面は、各々のフィルターが一対の光線の一つを受けるように配置された一対のフィルターが挿入されるように構成され、
前記センサが、二つの出力信号を生成するように二つのセンサを含み、各々のセンサが一対のフィルターされた光線を受けるように構成されている、適用例３０に記載の検査装置。
本発明のこれらとその他の特徴はこれから説明される以下の記述と図で詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
以下の詳細な記述は付随の図とともにより容易に理解される。
【図１Ａ】基板をパターンするのに使用されるステッパなどの先行技術のフォトリソグラフィー装置の概略図である。
【図１Ｂ】マスクの検査を行う先行技術の検査装置の概略図である。
【図２】マスクの検査を行う他の先行技術の検査装置の概略図である。
【図３】欠陥とリソグラフィーで重要な欠陥のいくらかの違いを図示した簡略化された概略図である。
【図４】本発明の諸原則に従ってつくられた検査装置の実施例を図示する簡略化された概念図である。
【図５】本発明の諸原則に従ってつくられた検査装置の実施例を図示する簡略化された概念図である。
【図６】本発明の諸原則に従って実施例を実現するために用いられる方法の実施例と工程を図示する簡略化されたフロー図である。
【図７（ａ）】本発明の諸原則に従ってリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためにマスクを検査するいくつかの装置に使われるフィルターの実施例に使われる位相と強度のフィルターパラメータのグラフである。
【図７（ｂ）】本発明の諸原則に従ってリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためにマスクを検査するいくつかの装置に使われるフィルターの実施例に使われる位相と強度のフィルターパラメータのグラフである。
【図７（ｃ）】本発明の諸原則に従ってリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためにマスクを検査するいくつかの装置に使われるフィルターの実施例に使われる位相と強度のフィルターパラメータのグラフである。
【図７（ｄ）】本発明の諸原則に従ってリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためにマスクを検査するいくつかの装置に使われるフィルターの実施例に使われる位相と強度のフィルターパラメータのグラフである。
【図７（ｅ）】本発明の諸原則に従ってリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためにマスクを検査するいくつかの装置に使われるフィルターの実施例に使われる位相と強度のフィルターパラメータのグラフである。
【図７（ｆ）】本発明の諸原則に従ってリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためにマスクを検査するいくつかの装置に使われるフィルターの実施例に使われる位相と強度のフィルターパラメータのグラフである。
【図８】本発明の実施例で使用されうる位相フィルターの組の別のグラフである。
【００３１】
上図において、似た参照番号は似た構造要素を指すことが理解されるべきである。また、図の描写は必ずしも同じ縮尺ではないことが理解されるべきである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明はとくにある実施例とその特徴について詳しく示され説明されている。以下に説明する実施例は説明のためのものであり制限するものではない。形式や詳細の様々な変更や修正が本発明の精神と範囲からはずれることなく出来うることは当業者にとって直ちに明らであるべきことである。
【００３３】
以下の詳細な説明ではマスクレチクルの欠陥を検出するまたはマスクレチクルを所望のパターンと比較するための方法と試みの様々な実施例を記述する。
【００３４】
現行の技術での問題の一つは検査が基板にフォトリソグラフィーのパターンを形成するのに用いるレンズ系と異なったレンズ系でなされることである。普通、フォトリソグラフィーのパターン装置（例えばスキャナ、ステッパ、その他）は高映像ＮＡ（およそ０．８５より大きい）を持つように作られる。従って、例えば、ステッパは一般に低い照明、高いＮＡ、の縮小系である（例えば図１Ａを参照）。対照的に、検査装置は同じ基板の試験と検査に適合するように低い映像ＮＡ（ＮＡがおよそ０．３０より小さい）を持つ高い照明、低いＮＡ、の拡大系である（図１Ｂまたは図２を参照）。この違いの理由は大変単純である。検査と欠陥の検出はマスクパターンをＣＣＤまたはほかの光学検出器２０８上に投影することによりなされる。装置の感光素子の（比較的）大きなサイズのため（例えばおよそ１０μｍ程度）、ナノメーターのスケールで形成されたマスクのパターンを映像するためにかなりの拡大率が要求される。そのようなナノメーターのスケールの解像度がパターンと潜在的な欠陥を適正に映像するために要求される。それ故、必要な解像度を得るために低ＮＡ高拡大率の光学系が必要とされる。これらの光学系は欠陥を見つけるのにはすばらしいが、それらは一般にリソグラフィーで重要な欠陥とその他の欠陥の差異を認識するには必ずしも有益ではない。これはステッパとレチクル検査装置とで映像形成の高ＮＡ効果に違いがあるからである。従って、二つの光学系でつくられた画像は直接に比較ができない。
【００３５】
しかし、本発明者達は普通の検査装置がフォトリソグラフィー装置の高ＮＡ効果を捕えられるように修正できることを発見した。本発明者達はさらに検査装置をこの方法で修正することにより欠陥の検出をリソグラフィーで重要な欠陥だけに絞ることができることを発見した。これは現在の技術の大きな一歩前進を提供する。
【００３６】
さらに、本発明者達は同じ原理がＡＩＭＳ検査装置に拡張できることを発見した。
【００３７】
さらに、同じ発明の原理が、理想的なマスク設計（空間画像またはレジストモデル画像のどちらか）または所望のウエハーパターンから生成された模倣された参照パターンが、マスク（これらもまた空間画像またはレジストのモデルまたはウエハー上でおこなわれるエッチングのモデルであってよい）から実際に生成された映像パターンと比較されるパターンの検証のための実施例に適合できる。
【００３８】
一般的に当業者に知られているように、アッベの式がフォトレジスト層で形成される強度像を記述するのに用いることができる。そのような像は基板のフォトレジスト層に例えば、高ＮＡステッパ装置を用いて投影されることができる。それにより、アッベの式は記述する：
【数１】
0005645410.tif 000002
ここでS(k)はｋの方向の点源からの照明強度を表す；
ここでE(k)はフォトレジストの望ましい深さでＸ−Ｙ平面の位置がｒの完全な３次元ベクトルでE(r,k)を簡略にした書き方である。
【００３９】
それにより、もっと見一般的な形式では、E(k)は以下のように一般化される：
【数２】
0005645410.tif 000003
ここでＡはマスク透過率または回折関数の一般形である；
そしてここでＨはステッパの映像瞳孔の凝集効果、レジスト内の電場のベクトル干渉、ウエハーのフィルム積層（レジスト、ＴＡＲＣ（上部反射防止膜）、ＢＡＲＣ（下部反射防止膜）、液浸用液、その他）でのフレネル屈折を記述する。また、○の中に×が記載された記号は空間領域でのコンボリューションを表し、Ｐn（ｋ）はｋの方向の照明源の振幅の偏光の状態を表す。
【００４０】
同値な表現はフーリエ領域で次のように記述される：
【数３】
0005645410.tif 000004
ここでＭmn（ｕ，ｋ）は投影光学系の瞳孔関数を高ＮＡ補正フィルターの行列で表す。通常は、これらのフィルターはステッパの高映像ＮＡ光学的効果（これは検査装置では大きな拡大率を可能にする低映像光学系で置き換えられている）をモデルするために信号を修正する位相と振幅の変調フィルターとして表現される。ある実施例では瞳孔関数は偏光のためだけの瞳孔フィルターである。ある実施例ではこれらのフィルターはジョンズ行列の形式をとる。Ｆ｛ｅn（ｋ）｝はマスクでの回折の後の電場に関連付けられたフーリエ変換を表す。通常は、高ＮＡ補正行列は高ＮＡ投影光学系（目標の基板のフォトレジスト層へフォトリソグラフィーパターンを印画するのに用いられるステッパ装置の投影光学系のような）の効果を表す。普通、この行列はモデルとなった光学系によって誘起された偏光に依存した位相と振幅の変調効果を捕えることができる。ある実施例では高ＮＡ補正行列はジョンズ行列である。また、高ＮＡ補正行列はリソグラフィー投影光学系によって誘起される高開口数（ＮＡ）効果に相当する位相と振幅の補正フィルターの組として働く。従って高拡大率の検査装置（比較的低い映像ＮＡを持った）がマスクパターンを基板に印画するのに用いられるリソグラフィー装置によってつくられる光学的効果をモデルすることが可能となる。
【００４１】
高ＮＡ補正行列Ｍは３次元の全てで成分を含むが、本発明者達は電場が伝達方向（ｋ）に垂直なので行列が単純化されうることを指摘する。従って高ＮＡ補正行列は２次元の透過関数Ａで表わされ単純化された高ＮＡ補正行列Ｍは下記のように表わされる。
【数４】
0005645410.tif 000005
ここでＭは少なくともフォトレジスト層内の高ＮＡ映像効果、フィルム積層（例えばＴＡＲＣ，ＢＡＲＣ、フォトレジスト、液浸液、とその他の界面効果）でのフレネル屈折効果、フォトレジスト層内でのＴＥ/ＴＭ  透過/反射と定常波効果、と放射補正その他の効果を凝集することができる。
【００４２】
式３はレチクル検査装置のおおくの瞳孔関数の実施例で実施されることができる。一つの実施例では、マスクの偏光解消効果は無視できるとして扱われる。従って、検査装置の照明はただ振幅領域での効果を模倣する必要がありステッパの照明の偏光状態を模倣する必要はない。もう一つの実施例ではマスクの偏光解消は無視できるとして扱われない。この実施例では、検査装置は強度と変更の両方の領域でステッパの照明を模倣する。
【００４３】
マスク偏光解消はマスクによる屈折の後の偏光がときどき照明の偏光と少し違うことがある現象のことである。もしもこの効果が無視できるとして扱われるならば、式３は異なる映像瞳孔で得られる像の和として与えられる。例えば、もしステッパの照明がＸ−偏光しているとすると、式３のＡyはいつも０となるので、式１の強度は次のように簡略化できる
【数５】
0005645410.tif 000006
【００４４】
つまり三つの異なった瞳孔フィルターでとられた３つの画像の和である。同様に、無偏光のステッパの照明は検査装置からの六つの画像でシミュレートできる（ｘ-偏光の三つとｙ-偏光の三つ）。
【００４５】
従って、六つのフィルターを用いて、本発明者達はフォトレジスト層に有るようにフォトリソグラフィーパターンの再生画像をつくることができる。例えば、六つの画像の一組が集められそして同時に処理される、例えば画像を合成することによって、空間像を得るために高ＮＡ装置がフォトリソグラフィー装置（例えばステッパ、スキャナーなど）を通して投影したであろう像とほとんど同一の再生画像をつくることができる。製作時にはそのような空間像はパターンを基板に露光するために基板のフォトレジスト層に投影される。この工程では、空間像はいわゆるレジスト投影画像を得るためにレジストのモデル（露光でのフォトレジストの反応をモデルする）とともに処理される。
【００４６】
マスクが偏光効果を取り込むときその工程はマスクによって誘起される偏光効果を組み込むために少し変更される。これを計算する方法は以下に詳しく議論される（たとえば段落［００８８］以下参照）。
【００４７】
加えてこのモデルを使うことによって、本発明者達は高ＮＡ補正行列Ｍのさらなる簡略化ができることを発見した。本発明者達は以下のことに気が付いた：
Ｍyx＝Ｍxy
Ｍyyは９０度回すとＭxxと同一
Ｍyzは９０度回すとＭxxと同一
【００４８】
従って、高ＮＡ補正行列Ｍは三つの要素の行列へとさらに簡略化ができる。
【００４９】
従って、つまり低ＮＡ高拡大率装置で集められた一組のフィルターされた画像が大変良くこうＮＡ装置でつくられた実際のパターンを模倣する再生画像をつくるために集められ一緒に合成されることができる。このことの重要性はすぐに説明される。
【００５０】
従って、高拡大率低ＮＡ画像を選択的にフィルターすることにより、高映像ＮＡの投影光学系を使ったマスクによってつくられた実際の画像をモデルとする再生画像をつくるために複数のフィルターされた画像が捕えられ合成される。このことは検査のときフォトリソグラフィーで重要な欠陥を選択的に検出することに利用される。実施例の方法と装置とこのことを成し遂げるために特別に実施したことは今これから説明される。
【００５１】
図４は本発明の原理に従ってつくられた検査装置４００の一例の実施例を図示する。この装置はマスクレチクルのための欠陥の検出とパターンの検証をするために構成されている。この装置は一般的に照明光学系４０１を含む最初の光学段階を含む。一つの適切な実施例では、照明光学系４０１は上記のマスクレチクルでリソグラフィーを行うのに使われるリソグラフィー装置（例えばステッパ）の光学パラメーターに合致する。
【００５２】
照明光学系４０１は検査装置４００の照明光学系４０２、４０２‘へ光線を向ける照明源４１０を含む。そのような照明光源は当業者またはそれと同等な者によって使われるどんな光学装置でも良い。そのような物は、これらに限定されないが、レーザーやフィルターされた高強度ランプなどを含む。例えば、１９３ｎｍレーザーが使用されることができる。
【００５３】
照明光学系は要素４０２、４０２‘として極端に簡略化された形式でここに概略図で示されている。ここで照明光学系はリソグラフィー装置の照明強度パラメーターをモデルするように構成されることができる。これは光強度と照明開口部を含むことができる。照明光学系４０１は、例えば、平行光学系４０２と集束または平行光学系４０２’を含むことができる。本発明者達は光学系は単に議論された実施例が上記で議論されたリソグラフィー装置の光学特性に合致するようなものに限定されないことを指摘する。これは開口部４０３‘を持った照明瞳孔面４０３を含む。開口部４０３’は検査時に装備される所望の開口部で開口部の集合４０４を形成する多くの開口部の構成の一つであることができる。開口部はどんな形や大きさで良く、また複数の開口部でも良い。あるいは、開口部４０３‘は瞳孔面に配置された空間光変調器（ＳＬＭ）を含むことができる。ＳＬＭは必要に応じて再構成できる。ＳＬＭは所望の開口部をモデルする格納され事前に設定されたＳＬＭ設定の集合４０４から構成できる、またはそれは既知の仕様に従って必要に応じて設定できる。これは検査器４００を構成するのに用いられる制御および/または格納回路４０５とともに組み入れられることができる。通常は、この回路は適切に構成されたマイクロプロセッサを含む。マイクロプロセッサ４０５は装置の部分であるかまたはネットワーク・コンピューターまたは他の制御装置のような遠隔に設置された回路を含むことができる。一般に、ここでの着想は制御可能な照明フィルター４０４が必要に応じて多数の異なったステッパ装置の照明強度と露光特性を模倣し再生するのに使用されることができることである。このことで新しいリソグラフィー装置がシステムに導入されるごとに全く新しい光学的な連結を準備する必要を無くする。
【００５４】
照明光学系４０１はフィルターされた照明光線４１０‘をマスクレチクルＭの選択された部分に導く。本発明の一つの実施例では、照明光学系４０１のパラメータは高ＮＡリソグラフィーパターン装置の強度パラメータに合致するように設計される。他の一つの実施例では、高ＮＡリソグラフィーパターン装置の強度と偏光に合致するように設計される。
【００５５】
一旦マスクＭが光線４１０‘によって照明されるとパターンが生成しここでは一般に投影光学系または拡大光学系と引用される二番目の光学段階４２０へと導かれるパターン化された照明光線を形成する。拡大光学系はここで受けた光に対応する信号をつくる検知器４２６へと導かれるフィルターされた光線４２５を形成する。
【００５６】
図示された実施例では、二番目の光学段階は二番目の光学段階４２０の瞳孔面４１２にある別の開口部４１３へと導かれるパターン化された光線を大まかに平行にする集光レンズまたは平行光学系４１１を含む。フィルター４１３ｆは開口部に置かれ二番目の光学段階４２０の残りの部分（たとえば拡大光学系４１４）を通過して原画像が生成される検知器４２６へと導かれるフィルターされた光線４２５を生成する。
【００５７】
開口部４１３とフィルター４１３ｆは上記の高ＮＡレンズ系のための高ＮＡ補正行列のベクトル要素をモデルするように構成される。上記のように、フィルターはレジスト内に投影される画像をモデルするように、またはマスクのための空間像を特徴づけるように構成される。フィルター４１３ｆは必要に応じて位置に滑り込ませられる事前につくられたフィルターの集合４１７の中から選択されたフィルターであることができる。または、ある実施例ではフィルターはＳＬＭによりモデルされる。フィルター要素４１３ｆは開口部４０３‘（ここに示されたように）の制御に使うのと同じ回路を使って制御されることができるかまたは別の回路が必要に応じて使用される。
【００５８】
検知器４２６は画像の情報を原画像のデータの形で受ける。一つのフィルターされた画像はそれ自身だけでは本発明で提案された方法で欠陥を検出するには有用ではない。追加の原画像が必要とされる。各々の原画像は同じ場所で異なったフィルター４１３ｆを使って得られる。例えば、式３で参照される高ＮＡ補正行列（例えばジョンズ行列）の六つのフィルターは六つの原画像を得るために使用される。これらの原画像は再構成画像を得るために一緒に処理される。再構成画像では高ＮＡ効果が再現されマスクによって生成された画像が得られる。このことは先行技術の試みでは不可能であった。これらの再構成画像はパターンの検証および/かつ欠陥の検出工程を行うため様々な参照画像と比較されることができる。例えば、再構成画像は実際の基板上に使われるフォトレジスト層の上のパターンの効果をモデルする目的の“レジストをモデルとする画像”を得るためにレジストのモデルと一緒に処理される。レジストのモデルがウエハーにパターンを印画する処理をするためのリソグラフィーの映像化の正確な効果を模倣するというのが着想である。これはマスクが要望通り基板にパターンを印画することを“検証する”ために当初の設計ファイル（例えば、工程の技術者が基板上に印画したい回路パターン（つまり光近接効果前のパターン））と比較される。別の一つの実施例では、再構成画像はフォトレジスト層上のパターンの効果をモデルすることを目的とし次に実際のウエハーへのパターン転写を実行すべくエッチングされる“レジストとエッチングをモデルとした画像”を得るためにレジストのモデルとエッチング性能のモデルといっしょに処理されることができる。レジストとエッチングのモデルがウエハーに実際にパターンを印画する処理をするためのリソグラフィーの映像化とエッチングの正確な効果を模倣するというのが着想である。これはマスクが要望通り基板に正確なパターンを印画すること可能にすることを“検証する”ために当初の設計ファイル（例えば、工程の技術者が基板上に印画したい回路パターン（つまり光近接効果前のパターン））と比較される。
【００５９】
さらに、様々な参照画像は本発明の原理に従ってマスクパターンを検証するためとリソグラフィーで重要な欠陥の欠陥検査を行うために使用されることができる。これらの試みの例はさらに以下に説明される。
【００６０】
本発明者達はここに開示された方法はマスクが正確かどうか（パターンの検証）及び/かつレジストに印画されるパターンが正確かどうか（欠陥の検査）を決めるために使用されることができることを指摘する。重要なことに、この発明はリソグラフィーで重要な欠陥だけが同定されるようにこのことを実行する実施例を含む。このことは先行技術の方法を超える相当な効率の向上をもたらす。さらに、この発明の他の場所で議論されたように、この工程はさらに少ない画像を使用するこの情報を得て速度を増す。例えば、わずか三つの画像が本発明の原理に従って正確で有用な再構成画像を得るために使用されることができる。
【００６１】
図５はより早く原画像を獲得しそれにより検査工程を早めるために複数のフィルターされた画像を同時に得ることを可能にするさらに別な実施例を図示する。図５に図示される実施例の例は本発明の原理に従ってつくられたもう一つの検査装置５００である。この装置はマスクレチクルのための欠陥の検出とパターンの検証をするように構成される。この装置は図４の段階４０１とほぼ同様に構成された最初の光学段階５０１を含む。そのため照明光学系５０１は上記のマスクレチクルでリソグラフィーを行うのに使われるリソグラフィー装置（例えば、ステッパ）の光学パラメータに合致するように構成されることができる。
【００６２】
図４の４０１のように、この照明光学系５０１は照明光学系５０２へ開口部５０３を通ってさらに照明光学系５０２‘へと照明光線を向ける、マスクレチクルＭを照明するのに使用される照明源５１０を含む。また、前と同じように、照明光源は要素５０２、５０２’として極端に簡略化された形で概略的に表わされこれらに限定されないが、平行光学系、集束光学系、または他の当業者またはそれと同等の者に既知の光学要素を含むことができる。再び、本発明者達は議論された実施例の光学系は上記のリソグラフィー装置の光学特性に合致できることを指摘する（これは必要ではないがそれは高ＮＡ補正行列に関連付けられたフィルターの簡略化など多くの利点を持つ）。
【００６３】
前出の実施例についてのように、開口部は瞳孔面に配置され多くの開口部の構成の集合の中から選ばれることができる。また、開口部５０３‘は瞳孔面に配置されたＳＬＭを含むことができる。ＳＬＭは受けた光の振幅と位相の両方を変調するように構成されることができる。さらに、前と同様に、ＳＬＭは必要に応じて再構成できる。ＳＬＭは所望の開口部をモデルする格納され事前に設定されたＳＬＭ設定の集合から構成されることができ既知の使用に従って必要に応じて設置されることができる。これは制御回路（図４に示されるような）とともに実施されることができる。上記のように、本発明の一つの実施例では、照明光学系５０１のパラメータは高ＮＡリソグラフィーパターン装置のそれらと合致するように設計される。
【００６４】
一旦マスクＭが照明されると、つくられた光線は一般に投影光学系または拡大光学系としてここで引用される二番目の光学段階５２０へ導かれる。二番目の光学段階５２０は複数のパターン化された光線を生成し、個々に異なったフィルター要素で光線をフィルターし、簡潔に前に記述され以下に詳細に記述されるように再構成画像を生成するため後に処理され合成される画像を捕獲するように構成される。この構成は複数のフィルターされた光線が同時に捕獲されるため有利である。こうして、検査時間はさらに縮小される。
【００６５】
二番目の光学段階５２０のより詳細な記述がこれからなされる。図示された実施例で、二番目の光学段階５２０は最初の光学要素５２１（通常は、集光レンズまたは平行光学系であるがどんな光学要素でもよい）を含む。光学系５２１は光線を、複数の光線を生成して少なくとも二つの出力光線（ここでは、５２２ａ、５２３ｂ）を生成する光学系５２２へ導く。光線を分割する光学系５２２は当業者に既知のどんな種類でも良い。一つの実施例では光線分割光学系５２２は回折光学系である。それにより、二つの同様な光線が生成されそれらに異なった各々の形成されたフィルターを持つ付随した開口部へと導かれる。
【００６６】
開口部５２４ａ，５２４ｂと、付随するフィルター要素５２５ａ，５２５ｂとは第二の光学系５２０の瞳孔面に配置される。開口部５２４ａ，５２４ｂと、付随するフィルター要素５２５ａ，５２５ｂとは上記のような高ＮＡリソグラフィーレンズ系のための高ＮＡ補正行列の一つのベクトル要素をモデルするように構成される。上記のように、フィルターはレジスト中に投影された画像をモデルするように、またはマスクの空間像を特徴づけるように構成されることができる。フィルター５２５ａ，５２５ｂは必要に応じて設置し得る事前につくられたフィルターの集合４１７の中から選択されたフィルターであることができる。または、ある実施例ではフィルターはＳＬＭによりモデルされる。フィルター要素は装置５００の別の態様を稼働するのに使うのと同じ回路を用いて制御されることができる。
【００６７】
フィルター５２５ａ，５２５ｂの各々はお互いに異なった光学パラメータを持つ。さらに、通常の実施例ではフィルターは移相減衰フィルターであることができる。特に適しているものは高ＮＡフォトリソグラフィー投影光学系に付随した高ＮＡ補正行列（例えばジョンズ行列）機能をモデルする移相減衰フィルターである。通常は、各々のフィルターは補正行列のベクトルの一つの要素に関して光学的に光線を変調する。
【００６８】
各々の開口部/フィルターは、原画像が生成される検知器５２８ａ，５２８ｂに、関連するフィルターされた光線５２７ａ，５２７ｂを集束し投影する第二の光学要素５２６ａ，５２６ｂに関連付けられている。第二の光学要素５２６ａ，５２６ｂは、受けた光に対応した信号をつくる別々の検出器５２８ａ，５２８ｂに向けられる別々のフィルターされた光線５２７ａ，５２７ｂを形成する拡大光学系として構成されることができる。例えば、検出器５２８ａからの原画像データは検出器５２８ｂからの原画像データとともに、さらに同じ場所で別のフィルターを使って撮られた他の関連する原画像データとともに処理される。例えば、式３で参照される高ＮＡ補正行列の六つのフィルターは六つの原画像を得るために使われる。二つのフィルターを持つ装置を使うことにより、三つの原画像グループのみが必要となる。さらに多くのフィルターと検出器を持つ他の実施例では、さらに少ない時間が必要とされる。これらの原画像は再構成画像を得るため一緒に処理される。前述同様に、再構成画像は高ＮＡ効果を再現しマスク（空間またはレジスト内のどちらか）によって印画された画像写真が得られる。決定的に、このことは検査がリソグラフィーで重要な欠陥だけに集中してされることを可能にする。
【００６９】
本発明者達はこれから本発明を実行する方法の実施例を記述する。一般に実施例はリソグラフィーで重要な欠陥を同定するためまたはもう一つの方法としてマスクレチクルに形成されたマスクパターンの正確さを検証するために表面を検査する方法を特徴づける。
【００７０】
図６は本発明の方法の実施例で使われる様々な工程を記述するフロー図である。
【００７１】
この方法はマスクレチクルを準備する手順を含む（手順６０１）。マスクレチクルは高映像ＮＡを持つリソグラフィー装置を用いてマスクパターンを基板にフォトリソグラフィーで転写できるように構成される。
【００７２】
高ＮＡリソグラフィー装置の光学パラメータが高映像ＮＡを持つリソグラフィー装置に付随した光学系を特徴づけるフィルターの値を得るために処理される（手順６０３）。通常は、光学パラメータはステッパ装置の投影光学系と、関連する基板上のフィルム積層に関するものである。前述の通り、フィルターは、リソグラフィー装置の映像ＮＡを特徴づける高ＮＡ補正行列（例えば、正しく構成されたジョンズ行列）に付随した複数の行列要素値をモデルするように決められる。上述の通り、パラメータはステッパ光学系とウエハー上のフィルム積層によって生成する高映像ＮＡ効果の集合である。
【００７３】
望ましいプロフィルはレジストに投影された画像であるが、フィルターはフィルム積層（例えばＴＡＲＣ，ＢＡＲＣ、フォトレジスト、液浸液、とその他の界面効果）でのフレネル屈折効果、フォトレジスト層内でのＴＥ/ＴＭ  透過/反射と定常波効果を含むがそれらに限定されない多くの追加の要因を考慮してモデルされる。これらのフィルターは高ＮＡリソグラフィー装置を特徴づけるジョンズ行列に付随した複数の行列要素値を含む正しい値を得るために数学的なモデルと既知のモデル化プログラムを用いてモデルされる。
【００７４】
実施例はさらにパターン化された照明光線をつくるためにマスクレチクルの一部を照明する手順を含む（手順６０５）。このことはフォトリソグラフィーのパターン転写（例えば、ステッパ光学系の光源と同じ光源を用いて）のときの光学的条件を再現するマスクを通して光線を投影する手順を含む。ある実施例では多くの実質的に同等な光線が同時に生成される。
【００７５】
この方法はさらに高ＮＡ照明系の光学的性質をモデルするフィルター要素で照明光線をフィルターする手順を含む(手順６０７)。例えば、フィルターされた光線をつくるために事前に決められた移相と減衰のフィルターが光線に挿入される。通常は、フィルターは高ＮＡリソグラフィー装置（例えば、適切なジョンズ行列を用いて）に付随した行列要素値をモデルするために信号の光学特性を補正するように構成される。重要なことは、幾つかの異なったフィルターがマスクの各々の検査場所について各々のフィルターされた光線を生成するために使われることである。実施例によっては、フィルターされた光線は一度に一個生成されるかまたはフィルターされた光線のグループで生成されるかである。高ＮＡリソグラフィー装置で照明されたときマスクによって実際に実際の画像をモデルする再構成画像を形成するためにいくつかのフィルターされた光線が検出され一緒に処理されるというのがこの着想である。言い換えると、フィルターされた光線は高映像ＮＡのリソグラフィー装置の光学性能のモデルに従う。フィルターは再構成された空間像または再構成されたレジスト投影画像を生成するように構成されることができる。各々は異なった有用な利用法を持つ。要するに、本発明の一つの実施例では高映像ＮＡ装置の光学効果を再生するのに適した高ＮＡ補正行列の行列値に付随した光学性能を持つようにフィルターが構成されるときに、合成されたフィルターされた光線の画像が高映像ＮＡリソグラフィー装置の光学性能に従うように、複数のフィルターが複数のフィルターされた光線を得るために使用される。
【００７６】
次の工程は複数のフィルターされた光線を検出し各々のフィルターされた光線に関連付けられた原画像を生成する手順を含む（手順６０９）。この工程はフィルターされた光線を光検出器で検出する手順を含む。実施例によっては、これは連続して（画像を一枚づつ検出する）か、または同時に（いくつかの検出器で同時に画像のグループを検出する）行われる。
【００７７】
一旦すべての画像が捕えられると、基板にパターンを印画するのに使われるリソグラフィー装置（ステッパ）の高ＮＡ効果をモデルする再構成画像を生成するためにそれらは処理される(手順６１１)。前述のように、これは各々の場所で撮られた画像データを合成する手順を含む。例えば、一つの場所で撮られた六つの画像が、関連する１つの再構成画像をつくるために合成されることができる。すべての再構成された画像サイトは、マスクの部分の再構成画像をつくるため一緒に格納されることができる。この再構成画像は多くの実施のために有用である。一つの実施例では、再構成画像がマスク制作の正確さを検証するためにＯＰＣ後のマスクのデザインと比較されることができる。再構成画像はパターンの検証と欠陥の検査の情報を得るためにモデルされた参照画像と比較されることができる。例えば、マスクのデザインのファイル（これはＯＰＣ後のマスクのファイルであってよい。）がマスクのＯＰＣ後のデータベースから表示される。このデータは実質的にはマスクのＯＰＣ後の所望のデザインのモデルである。このデータベースのファイルは理想的な（データベース）ＯＰＣ後のマスクによってつくられる空間像をモデルする参照画像を得るためにリソグラフィーのシミュレーションモデル（おおくのそのようなものは当業者に既知である）を通して処理される。これは簡潔に前記したように得られた再構成空間像と比較されることができる。
【００７８】
もう一つの実施例では、この再構成画像は基板の印画表面をモデルするためにさらなる処理がなされる(手順６１１ａ)。そのような処理はじっさいに基板の表面上に装着されたフォトレジスト層のフォトレジストの性質を正確に反映するフォトレジストモデルと一緒に再構成画像を処理する手順を含む。これがレジストをモデルにした再構成画像である。このように、モデル化のあとリソグラフィーで重要でない欠陥は検査から外される。加えて、レジストをモデルにした再構成画像には解像度を向上する構造または他の印画されないパターンは存在しない。それ故、レジストをモデルにした再構成画像はまた多くの実施において有用である。
【００７９】
最後に、もうひとつの選択的な工程では、レジストをモデルにした再構成画像は欠陥の検出またはパターンの検証を行うためにさらなる参照（基準）画像と比較されることができる(手順６１３)。
【００８０】
例えば、一つの実施例では、参照画像は次のようにして得られる。ＯＰＣ後のマスクのデザインのデータベースは問題となっているリソグラフィー装置を通して投影されたデータベースのマスクのリソグラフィーでの予想された性質をモデルするシミュレートした空間像を生成するために関連するリソグラフィー装置（上記のように）のリソグラフィーのシミュレーションを通して処理する。そのような参照あるいは基準画像は上記の形式の再構成画像との比較に有用である。再構成画像をシミュレートされた空間像と比較することは欠陥の検出を可能にする一つの方法である。
【００８１】
もう一つの参照画像はシミュレートされたレジストをモデルにした画像を得るためにフォトレジストのモデルでシミュレートされた空間像（データベースモデルから得られた）をさらに処理することにより得られる。これはリソグラフィーでの重要性を持ったそれらの欠陥だけを有利に検出するレチクルの検査を実行するためにレジストをモデルにした再構成画像と比較されることができる。これはパターンが検査するマスクによって印画されるように（上記の６１１ａのレジストをモデルにした再構成画像）マスクのデータベースのシミュレーション、リソグラフィー装置、とフォトレジストと比較する手順を含む。さらに、様々なリソグラフィーパラメータはマスクをモデルするために、工程の領域を決めるパラメータの全範囲にわたって欠陥を検査するためのパラメータの範囲で変えることができる（例えば、焦点、露光量など）。
【００８２】
さらに、パターンの検証は少なくとも次に開示される試みを使って実行することができる。上記のように、再構成画像はマスクレチクルのパターン（または画像はさらにエッチングをモデルにした画像を得るためにさらにエッチングの性能とともに処理されることができる）のレジストをモデルにした画像を得るために様々なモデルを通して処理されることができる。これはマスクと付随したフォトリソグラフィーの手順を用いた工程の後ウエハー上に形成されるパターンである。このパターンは所望のデザインのパターンと比較されうる。この所望のデザインはウエハーのパターンである（つまり、ウエハー上に形成される対象のＯＰＣ前のパターン）。これはパターンの検証を実行するためにレジストをモデルにした画像（またはエッチングをモデルにした画像）と比較されることができる。この装置は制作工程での標準的な誤差を考慮したデザインの規則とその他の因子を用いて変更されることができる。さらに、様々なリソグラフィーのパラメータは公定の範囲を決めるパラメータの全範囲で検証する（または欠陥を検査する）パラメータの範囲でマスクをモデルするために変更されうる（例えば、焦点、露光量など）。通常は、光学的デザインの規則とその他の制限パラメータはマスクが所望のＯＰＣ前のデザインパターンのパターンと充分に合致するかどうかをモデルする閾値として使われる。このようにしてマスクは所望の目的(欠陥かどうか)のために満足がいくかどうかを決めるため検証されることができる。この開示された方法の一つの有利な特徴は、いままでの限りなく多い検証を得るための検査の代わりに、本発明の一つの実施例では、ただＯＰＣ前のデータベース（所望のパターン）を実際のマスクによって生成された再構成されたレジストをモデルにした画像と比較する必要があるだけである。これは効率と速度において大きな変化である。
【００８３】
次の図と記述（追加の付録を含む）は本発明の原理に従って高ＮＡのステッパ装置を満足にモデルできる適切なフィルターの組をつくるための簡略化した実施例を表す。例えば、式３と４に関して、いくつかの簡略化がされることができる。そして三つのフィルターの使用のみが必要である。さらに、ＢＡＲＣ(底部反射防止膜)を完全と扱うと、レジスト層で定常波パターンができない。
【００８４】
そしてまた、もし次のさらなる簡略化がされると、つまり、ＴＡＲＣがなく、液浸の液の吸収が無視できるとすると、次の結果が得られる。一つの例では、三つのフィルターがMatlab（著作権マーク）のスクリプトを使って得られる。もしも次のパラメータを入力すると：
ＮＡ＝１．２；
浸液のｎが１，４３６６；
レジストの（ｎ、ｋ）値がそれぞれ(１．７、０．０５６)；
レジストの厚さは１２０ｎｍそして画像はレジストの底に形成される；そして
露光の波長は１９３ｎｍ。
すると三つの独特のフィルターは下記のように記述される。
【００８５】
図７（ａ）と７（ｂ）は本発明の原理に従って使われる一番目のフィルターの光学特性のグラフである。これらの特徴はフィルターが高ＮＡ補正行列（ジョンズ行列でありうる）のＭxx行列要素として使われることを記述する。図７（ａ）はフィルターの減衰の特徴を示す。図７（ｂ）はフィルターの移相効果を表す。
【００８６】
図７（ｃ）と７（ｄ）は本発明の原理に従って使われる二番目のフィルターの光学特性のグラフである。これらの特徴はフィルターが高ＮＡ補正行列（ジョンズ行列でありうる）のＭxy行列要素として使われることを記述する。図７（ｃ）はフィルターの減衰の特徴を示す。図７（ｄ）はフィルターの移相効果を表す。
【００８７】
図７（ｅ）と７（ｆ）は本発明の原理に従って使われる最初のフィルターの光学特性のグラフである。これらの特徴はフィルターが高ＮＡ補正行列（ジョンズ行列でありうる）のＭxz行列要素として使われることを記述する。図７（ｅ）はフィルターの減衰の特徴を示す。図７（ｆ）はフィルターの移相効果を表す。
【００８８】
本発明者達は次の所見を述べる。Ｍxx項の位相（そしてＭyy項の位相も同様）は無視できる程小さくほとんどの場合無視されることができる。Ｍxx項とＭyy項の両方の位相は大変簡単な関数であらわされる。例えば、二つの位相角度（０、π）の瞳孔が使われる。例えば、図８はＭxx項とＭxz項の両方の実施例を表す。図８で暗い部分はπの位相を表し、白い部分は０の位相を表す。さらに、Ｍxyの減衰フィルターのパラメータはＭxxのそれの１０％だけなのでＮＡの１．２に対して無視されうる。本発明者達は特別な実施例の詳細は例のみで本発明はそのような開示された図の例に限定されないことを指摘する。
【００８９】
本発明者達は照明光が偏光しているある状況下では、マスクの偏光解消効果は無視できなく検査の際に考慮すべきであることを指摘する。しかし、この効果を補正する際の一つの困難は使用される測定系が光の強度の値だけを測ることができるのに対してそのような効果を記述するモデルが振幅の値を用いることである。過去の試みが提案することはそのような補正をするために二つの位相がそろった干渉する光線を使って映像を得ることである。しかし、これは関連する干渉計がそのような試みでは普通のナノメートル程度の位置決め誤差に敏感なので実際上不可能であることがわかっている。
【００９０】
しかし、本発明者達は上記の工程を変更して二三のさらなる画像を撮ることにより、マスクの偏光解消効果が干渉計に頼ることなく正確に相殺されうることを発見した。
【００９１】
本発明者達は再び式３を参照すると、式３は次のように一般化できる：
【数６】
0005645410.tif 000007
【００９２】
上記の通り、本発明者達は課題が干渉計を使う必要なしで位相効果に関した振幅の情報を得ることであることを指摘する。例えば、各々のＥ項を直接計算すること、例えば、Ezimage = MzxAx +MzyAy は一般にできない。
【００９３】
しかし、本発明者達は偏光に特有の位相変化の効果を補正しながら追加の画像を撮ることにより正確な情報が得られることを発見した。本発明者達はここに提示した内容に従うと、偏光に特有の位相変化の効果を補正する多くの方法が使えることを予期する。一つの例では、変更の効果を補正するために波長板または変更アナライザと補正フィルターの選択的に選ばれた組み合わせの組が使われる。ある実施例の例では１８（例えば、電場の各成分ごとに６個）種類のフィルターされた画像が高ＮＡ効果とマスクによる偏光効果と偏光効果に関する高ＮＡ装置の効果を考慮した再構成画像を得るためマスクによる偏光解消効果を補正するため撮られることができる。
【００９４】
Ezimage はまた式４と同様に偏光効果を含む高ＮＡ効果を補正する再構成画像を得るために合成される強度成分の画像の一組としてモデルできる。
【数７】
0005645410.tif 000008
ここでksは照明の瞳孔の位置を表し、kは映像の瞳孔の位置を表す。最初の強度成分の画像I0は次のように得られる。偏光板が映像系の光学経路、例えば、開口部４１３に導入される。図示された試みでは偏光板は４５度の角度を向き、画像は次のようにI0を与える偏光された画像をフィルターするために√２・(M31+M32)として一緒に設置された一対のフィルター（上記の形式の）を使いフィルターされる：
【数８】
0005645410.tif 000009
【００９５】
二番目の強度成分の画像I1が得られる。例えば、図４を参照し、一枚の半波長板が上記のように設置された√２・(M31+M32)の瞳孔フィルターで電場のｘとｙ成分の間にπの位相シフトをおこすために映像系の光学経路に導入される。これは次のような二番目の強度成分の画像I1をつくるために使用される：
【数９】
0005645410.tif 000010
【００９６】
三番目の強度成分の画像I2が得られる。一枚の1/4波長板が上記のように設置された√２・(M31+M32) の瞳孔フィルターが映像系の光学経路に導入される。これは次のような三番目の強度成分の画像I2をつくるために使用される：
【数１０】
0005645410.tif 000011
【００９７】
四番目の強度成分の画像I3が一枚の1/4波長板を回し√２・(M31+M32) の瞳孔フィルター（上記のように設置された）を導入することによりまた得られる。これは次のような四番目の強度成分の画像I3をつくるために使用される：
【数１１】
0005645410.tif 000012
【００９８】
さらに、無偏光の場合と同様に、次のように五番目と六番目の対の強度成分の画像 (I4, I5) が得られる：
【数１２】
0005645410.tif 000013
【００９９】
この様にして、各々の値、I0, I1 I2, I3 I4,とI5が実験的に想定され（つまり、画像が各々について撮られる）そして高ＮＡ効果と偏光効果を補正する合成した強度の値が得られる。これは強度の測定による値とモデルによる値をあたえる。
【数１３】
0005645410.tif 000014
【０１００】
これは式６と同値であることが示される。同様な測定がリソグラフィー装置のマスクによる偏光の効果と高ＮＡ効果をモデルする再構成画像を得るためにEximageとEyimageとに対してなされる。この方法は干渉計の必要なく同位相の画像の再構成を可能にする。
【０１０１】
本発明はある好適な実施例とそれらの特別な特徴に関して詳しく記述され示されている。しかしながら、上記の実施例は本発明の原理を記述する目的のものであり、その範囲を限定するものではないことは気づくべきことである。したがって、当業者にはすでに明らかなことであるが、形式や詳細においての様々な変形や変更は添付の特許請求の範囲に示される本発明の精神と範囲から離脱することなくなされうる。他の実施例と図示された実施例の変形は当業者には明らかなことであり次の特許請求の範囲で明確にされる本発明の精神と範囲から離脱することなくなされうる。さらに、特許請求の範囲で一つの要素を単数で引用することは明確に述べられていない限り“唯一の”を意味することを目的としない、むしろ、“一つ以上の”を意味する。さらに、ここで図示的に開示された実施例はどんな要素ななくても実施されうることはここで特別に開示されていない。
【図１Ａ】
0005645410.tif 000015
【図１Ｂ】
0005645410.tif 000016
【図２】
0005645410.tif 000017
【図３】
0005645410.tif 000018
【図４】
0005645410.tif 000019
【図５】
0005645410.tif 000020
【図６】
0005645410.tif 000021
【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図７（ｄ）】
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【図７（ｅ）】
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【図７（ｆ）】
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【図８】
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