(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１セットの露光条件の下、光学露光システムで使用されるレチクルを検査する方法であって、
透過光を使用して前記レチクルの複数の空中画像を取得し、前記複数の空中画像は前記光学露光システムの処理窓内で、前記セットの露光条件を使用して取得され、
反射光を使用して前記レチクルの反射光画像を取得し、
前記レチクルの前記取得した反射光画像と、前記レチクルの前記複数の空中画像とを比較し、前記レチクルの欠陥を検出する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記レチクルの前記取得した画像は前記レチクルを使用して前記光学露光システムによりフォトレジストに作られた対応画像に関して拡大される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レチクルの前記複数の空中画像のそれぞれは異なる焦点条件に対応している請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記透過光及び前記反射光は脈動光源を使用して供給される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記脈動光源は脈動レーザである請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の空中画像を取得することは前記レチクルをステージに置くと共に前記ステージを連続的方法で移動することを含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記複数の空中画像を取得することは前記レチクルをステージに置くと共に前記ステージを連続的方法で移動することを含んでいる請求項４に記載の方法。
【請求項８】
１セットの露光条件の下、光学露光システムで使用されるレチクルを検査するための装置であって、
前記光学露光システムの前記セットの露光条件をシミュレートする光学システムを備え、前記セットの露光条件は、前記光学露光システムのシミュレートした処理窓を含み、
前記セットの露光条件の下、透過光の前記レチクルの第１の複数の空中画像及び反射光の前記レチクルの反射光画像を取得するためのスキャナーと、
前記レチクルの前記第１の複数の空中画像と前記レチクルの前記反射光画像を比較することにより前記レチクルの欠陥を検出するための画像処理モジュールと、
を備えていることを特徴とする装置。
【請求項９】
前記スキャナーは、
前記レチクルの第１表面を照明するための透過光照明システムと、
前記レチクルの第２表面を照明するための暗視野照明システムと、
前記レチクルから発生した光を収集すると共に前記レチクルの前記第１の複数の空中画像及び前記反射光画像を収集するための光学システムと、
をさらに備えている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記スキャナーは前記複数のレチクルの前記複数の空中画像を取得するための複数のカメラを備えている請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数のカメラは、
前記複数のレチクルの前記複数の空中画像の第１の画像を取得するための第１カメラと、
前記複数のレチクルの第２の反射光画像を取得するための第２カメラと、
前記複数のレチクルの前記複数の空中画像の第３の画像を取得するための第３カメラと、
を備えている請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１カメラは焦点が合っており、
前記第２カメラは正の方向で焦点がずれており、
前記第３カメラは負の方向で焦点がずれている、
請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記スキャナーは照明光で前記レチクルを照明するための光源をさらに備え、
前記複数のカメラは前記照明光に感光する、
請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記光源は脈動光源である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記脈動光源は脈動レーザである請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記レチクルが置かれるステージと、連続的方法で前記ステージを移動するための手段とをさらに備えている請求項８に記載の装置。
【請求項１７】
前記スキャナーの前記光学システムは前記セットの露光条件を再生するための開口数のダイアフラムをさらに備えている請求項８に記載の装置。
【請求項１８】
前記暗視野照明システムは前記光学システムに近接して配置されている請求項９に記載の装置。
【請求項１９】
前記暗視野照明システムは前記光学システムと同軸である請求項９に記載の装置。
【請求項２０】
前記暗視野照明システム及び前記透過光照明システムは前記レチクルの反対側に配置されている請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ写真平版処理によりマイクロ電子デバイスを製造するのに使用されるレチクルを検査するための技術に関する。特に、本発明は、ライン幅の変化、及びこのレチクルが使用される特定の写真平版ツールの動作をエミュレートすることによりそのようなレチクルを使用してウェーハに印刷されるであろう他の欠陥を検出するための方法及び装置に関する。本発明は、産業上の環境でレチクルを検査するために容易に使用可能な方法及び装置で具体化される。
【０００２】
【従来の技術】
現代のマイクロ電子デバイスは、通常、写真平版処理を使用して製造される。この処理において、半導体ウェーハは、最初、フォトレジスト層で被覆される。その後、このフォトレジスト層はフォトマスク（簡略のため、ここではフォトマスク、マスク、及びレチクルが互換性を持って使用されるであろう）を使用して照明光に露光され、その後、現像される。現像後、露光されていないフォトレジストは除去され、露光されたフォトレジストはウェーハにマスクの画像を作り出す。その後、ウェーハの最上層がエッチングされる。その後、残っているフォトレジストは除去される。多層のウェーハの場合には、その後、上記手順が繰り返され、次のパターン化された層が作り出される。
【０００３】
上記写真平版処理を使用して作り出されたマイクロ電子回路の構成部品の数を増加することはフォトレジストの露光において非常に高い解像度の画像の使用を要求する。フォトレジストに投影可能な画像の解像度での主な制限は、マスクの外形に光回折効果及びマスク自体の品質の制限を明らかにすることにより作り出される。フォトレジストの露光で使用される電磁放射の波長が露光の間に再生されるマスクの外形のサイズに関して重要となってくると、回折効果は重要になってくる。解像度を増加すると共に投影画像の再生可能な外形のサイズを減少することはフォトレジストの露光で使用される光の波長を減少させることにより達成されてもよい。この理由のため、より短い波長に対応するスペクトルの紫外線領域で電磁放射を使用するのが好都合である。特に、紫外線のｉライン（３６５ｎｍ）及び強い紫外線（２４８ｎｍ）の波長が使用される。
【０００４】
画像の解像度を増加させるための別の方法は、ＲＥＴ（解像度増加技術）の使用であり、それは、軸を外れた照明、ＯＰＣ（光学近接修正）レチクル、及びＰＳＭ（移相マスク）レチクルを含んでいる。
【０００５】
ＯＰＣ方法により接近して見ると、マスクの設計レイアウトはそのような方法で変えられ、マスクはフォトレジストにより高い解像度の画像を作り出す。マスク設計に導入された光学近接修正は写真平版処理で使用される光学露光システムの制限解像度により生じる光学近接効果を補償する。光学ステッパは光学露光システムの一例である。光学露光システムの他のタイプは光学スキャナー及びステップアンドスキャン露光システムを含んでいる。ほとんどの通常の光学近接効果は、コーナーラウンディング、ライン端部ショートニング、及びライン幅の非線型を含んでいる。マスクエッチングを含むマスク処理はまた近接効果に寄与する。近接効果のため修正するため、コーナーラウンディングのように、内曲した外側セリフがマスク設計に加えられ、ライン幅変化のため修正され、いわゆる、サブリゾリューション（sub-resolution）の外形が使用される。
【０００６】
当業者にとって、動作可能なマイクロ電子回路を作るためには、マスクは可能な限り欠陥がないもの、好ましくは、完全に欠陥のないものでなければならない。そのため、マスクの検査ツールは、マイクロ電子回路の製造歩留りを減少させる可能性のあるマスクの各種欠陥を検出するために必要である。移相及びＯＰＣマスクの使用と同様に、マイクロ写真平版処理で使用されるマスクのより小さい外形サイズはマスクの検査のため、より精巧なツールを必要とする。例えば、移相マスクの検査は粒子のような伝統的な欠陥を見つけるだけでなく、マスクの各種領域の厚さの誤りを検出することを必要とする。マスク検査のための非常に多くのシステムは電子産業の増大する要求に応じて開発されてきている。
【０００７】
マスクの品質を調査するため、実際のフォトレジストの露光を使用する初期のマスク検査ツールがある。この方法によれば、マスクは光学露光システムに置かれ、フォトレジストを実際に露光するために使用される。その後、この方法で得られた画像はマスクが仕様書を遂行しているかどうかを決定する。この方法は高価で、時間が掛かり、不正確な場合があるので、不経済であり、有効ではない。
【０００８】
（表面欠陥、例えば、マスク表面野粒子と呼ばれる）ある種のマスクの欠陥は、マスクを介して伝わる光及びマスクの１面により反射された光により作られたマスクの画像を使用してマスクを検査することにより検出可能である。この方法を使用するマスクの検査ツールは両方の画像を取得し、それらを分析する。２つの画像の分析の結果はマスクの状態の情報をもたらす。画像分析はダイとダイの比較、ダイとデータベースの比較、又は反射画像と送信画像の比較を使用してもよい。ダイとダイの比較方法において、マスクのダイの取得画像は同一マスクからの別のダイの画像に比較される。ダイとデータベースの方法では、取得画像は設計仕様書を使用してシミュレートされる画像と比較される。
【０００９】
そのような検査システムは実際の写真平版処理の間にフォトレジストに印刷される又は印刷されない欠陥を検出可能である。この方法の主な欠点は、それがウェーハのマスクにより実際に作られた光学画像とは関係なくマスクの物理構造を研究することである。例えば、マスクが頻繁に作る画像のライン幅の変化はマスク自体のライン幅の対応する変化より高い。この現象はＭＥＥＦ（マスクエラー増加要素）と呼ばれている。別の例はＰＳＭであり、位相エラーと印刷画像間に認識できる関係はない。そのため、マスクの物理構造をマスクがフォトレジストに作る実際の画像に関連させ、マスクが実際に作る画像を直接研究することが望ましい。
【００１０】
マスクの開発段階の間、マスクの性能の評価を容易にするため、ＩＢＭは最近、マスクの評価のために空中映像方法を使用する空中映像測定システム（登録商標ＡＩＭＳ）と呼ばれる顕微鏡を開発した。ＡＩＭＳ技術を実行するツァイスＭＳＭ１００、マスク開発ツールはドイツのカールツァイス社から商業的に入手可能である。ＭＳＭ１００システムは新しく開発されたマスクの印刷性能を評価するために使用可能である。
【００１１】
空中映像方法は欧州特許出願 No.0628806に開示されている。この方法によれば、検査システムは半導体デバイス製造の間、フォトレジストを露光するために使用される光学露光システムをシミュレートする。マスク検査デバイスの光学システムは１セットの露光状態を使用し、実際のデバイス製造の間、フォトレジストに作られるであろう画像を作るため、実際のマイクロ写真平版処理で使用される。特に、システムは、波長、露光の部分的コヒーレンス、照明開口及び光学露光システムの画像開口数ＮＡに一致する。作られた空中画像は紫外線放射に敏感なＣＣＤカメラを使用して拡大されると共に検出される。
【００１２】
マスク設計の評価に加えて、空中映像方法は、実際のマイクロ写真平版処理の間、印刷するであろうマスクの欠陥の検出を可能にする。レチクルの欠陥の種類のほとんどは、透明領域の粒子、ピンホール、ピンドット、端部の丸め等を含み、印刷画像にライン幅の変化を発生させる。「ライン幅」という用語はここでは、ワイヤとワイヤの距離のようなフォトレジストのレチクルにより作られる画像の１セットのパラメータを言い、レチクルが欠陥品として却下させるものであるかどうかを決定する。取得した空中画像はＩＢＭにより開発されたＡＩＭＳソフトウェアを使用して分析される。全ての上記利点に拘らず、ツァイス／ＩＢＭシステムは他の検査システムにより検出された１セットの欠陥のための印刷可能性のリビューステーションとして適用を限定されている。
【００１３】
米国特許 No.5,481,624は、位相マスクのダイとデータベース検査のための空中画像を使用するシステムを開示している。開示された検査方法によれば、位相マスクにより作られた空中画像はマスクの製造において使用された元の回路パターンに対して立証される。
【００１４】
米国特許 No.5,795,688は、ダイとデータベースの比較を使用して光学近接修正を有するマイクロ写真平版マスクの検査のための空中映像方法を使用するシステムを開示する。このシステムにおいて、前述の光学近接修正を使用して製造されるマスクの空中画像は、シミュレーションにより得られた同一のマスクの空中画像と比較される。クロムがない、汚染、ガラス損傷、位相欠陥、及び伝送エラーのようなマスクの各種欠陥は２つの画像の間の不一致として確認される。シミュレーション処理は、光学露光システムの制限解像度による光学近接効果及びマスク製造処理中のフォトレジストのエッチングによる近接効果を考慮に入れている。シミュレータされた空中画像は元のマスク設計を使用して、又は光学近接効果のため修正されたマスク設計を使用して得ることができる。
【００１５】
マスク検査技術の上記進歩にも拘らず、現在、産業界の要求を満たす検査ツールはない。ＩＢＭシステムは、製造段階のマスク検査のためではなく、マスク開発の実験のため設計され、そのため、十分に自動化されていない。
【００１６】
また、現存する空中映像システムにより使用されるダイとデータベースの比較に基づく検査方法は、特に、非常に複雑なマスク設計にとって、常に有効であるとは限らない。ダイとデータベースの比較方法は、マスク製造処理で使用され、マスク検査で使用されるシミュレート画像を作るエッチングの効果と同様に、光学露光システムの動きを説明するモデルを使用している。しかし、実際のマスクはマスク書込みツールの制限のためマスク設計と異なる。結果として、ＤＢから空中画像への変換精度には限界がある。不十分なシミュレーションは、著しい数の厄介な欠陥、すなわち、マスクの実際の欠陥の存在によるだけでなく、シミュレーションモデルの不足によっても取得された空中画像とシミュレートされた画像間の不一致を導くことがある。厄介な欠陥はマスク検査を非常に複雑にする。全ての前述した理由のため、シミュレートされた画像の品質の制限は、ダイとデータベースの比較を使用する空中画像検査技術の性能を制限する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、マスクが実際にフォトレジストに作るであろう画像のライン幅のエラーを検出することを可能にするであろうマスク検査の必要性がある。
【００１８】
また、システムは、粒子、汚染、被覆欠陥等のような表面欠陥の存在を検出できなければならない。
【００１９】
また、マスク検査システムにとって、上記したマスクの欠陥の迅速で信頼性のある識別を供給するのも望ましい。そのようなシステムは、ファブス（fabs）及びマスクショップのような清潔な製造環境で効果的に作動し、その生産性を向上することができるであろう。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前述したことを考慮して、写真平版マスクの性能についてのもっと完全な情報を供給する検査システムを供給することが本発明の１つの特徴である。特に、マスクが露光の間にフォトレジストに実際に印刷するであろう画像のエラーを検出することができるマスク検査システムを供給することが本発明の特徴である。
【００２１】
他のマスクの欠陥、特に、表面欠陥の存在を検出可能なマスクの検査システムを供給することが本発明の別の特徴である。
【００２２】
上記したマスクの欠陥の迅速で信頼性のある識別を供給するマスク検査システムを供給することが本発明のさらに別の特徴である。
【００２３】
上記特徴を実行すると共に本発明の利点を達成するため、１セットの露光状態の下において光学露光システムで使用される多数のダイレチクル、少なくとも最初及び２番目のダイを含む多数のダイレチクルを検査するための方法が供給される。発明の方法に従い、レチクルの複数の画像は、示された露光条件の下、透過光を使用して取得される。レチクルの複数の画像は、最初のダイの画像及び２番目のダイの画像を含んでいる。レチクルの複数の画像のそれぞれは異なる焦点状態に一致する。最初のダイ及び２番目のダイの画像は最初のダイのライン幅の変化を検出するために使用される。
【００２４】
また、本発明に従って、装置は発明の方法を実施するために使用可能である。１実施例では、装置は露光条件セットの下、多数のダイレチクルの複数の画像を取得するためのスキャナーを含んでいる。複数の画像は最初のダイの画像及び２番目のダイの画像を含んでいる。装置はまた最初のダイの画像と２番目のダイの画像を比較することにより最初のダイのライン幅の変化を検出するための画像処理モジュールをも含んでいる。
【００２５】
また、本発明によれば、装置は、レーザ光源と、ホモジェナイザー及びレチクルを照らすための透過光照明手段と、露光条件セットの下、レチクルの複数の拡大画像を作るための光学システムを含んで供給され、光学システムは露光条件の示されたセットを再生するためのいろいろな照明及び画像開口を有している。レチクルの複数の取得された画像は最初のダイの画像及び２番目のダイの画像を含んでいる。発明の装置はまた、レチクルの複数の拡大画像を取得するための画像取得モジュールと、最初のダイの画像及び２番目のダイの画像を比較することにより、レチクルの状態を分析するための画像処理モジュールを含んでいる。装置はまた、暗視野反射画像を取得するための光学システムをも含んでいる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
発明の実施例は、添付図面に関連させて例示のみとして説明されるだろう。
【００２７】
本発明による欠陥検出のためのシステムは、（１）スキャナーモジュール、（２）欠陥検出画像処理ハードウェアモジュール、（３）後処理及びリビューステーションの３つの主なモジュールから成っている。スキャナーモジュールはレチクルを走査し、複数の焦点面で透過された光のレチクルの空中画像、好ましくは、１焦点面で反射光のレチクルの３つの暗視野画像を取得する。光学システムの照明及び画像部分の開口を適当に調整することにより、ＮＡ及びコヒーレンス要素は調整される。スキャナーモジュールの光学システムは光学露光システムの動きをシミュレートし、結果として、取得された透過光の空中画像は、所定セットの露光条件の下、フォトレジストに作られたそれらに光学的に同等である。その後、画像処理モジュールは取得画像を使用し、レチクルの欠陥を検出する。
【００２８】
システムは、多数のダイの空中画像のダイとダイの比較を使用することにより、ライン幅エラーのようなレチクルの欠陥を検出する。さらに、レチクルの表面欠陥は、レチクルの伝送画像をレチクルの暗視野反射画像と比較することにより検出される。伝送画像の比較手順への反射は、ダイに拘らずレチクルの全走査領域で行われる。反射画像の走査は伝送画像の走査からの時間で分割される。そのような分割はそれぞれ特定のタイプの画像のため別の走査を使用することにより達成可能である。例えば、最初の走査の間、システムは反射画像を取得し、２番目の走査の間、システムは伝送画像を取得する。時間分割は、図４に示されているように、インターレースモードで両方のタイプの画像を取得することにより達成されてもよい。図４では、レチクルを保持するテーブルはそのような方法で動かされ、カメラフレーム２０１はレチクルの表面に関して連続的に動く。光のパルス２０２及び２０３は、それぞれ透過及び反射光照明システムを使用して交互に発生される。そのため、カメラは透過及び反射光で交互にレチクルの画像を取得する。カメラの窓はそのような方法で配列され、カメラはレチクルの２つの矩形点の画像を同時に取得する。画像解像度は２つの検出モードのため同一である必要はない。ソフトウェアベースの後処理及びリビューステーションは露光システムの焦点範囲を通して検出欠陥の画像をリビューすると共に分析する。
【００２９】
発明のレチクル検査装置の３つのモジュール及びそれらの動作方法の詳細な説明を以下述べる。
【００３０】
スキャナー装置
好ましくは、スキャナー装置はレチクルの全体の活動領域を走査し、３又は４個のデジタル画像、すなわち、異なる焦点面での２又は３個の伝送空中画像及び暗視野反射画像を連続的に取得する。スキャナー装置はオフラインリビューのための走査の間に取得された検出された欠陥の走査画像を供給する。スキャナー装置はまた、リビュー段階の間、追加の焦点面で検出された欠陥のさらなる空中画像を取得できる。
【００３１】
図１はスキャナー装置の内部機構を示している。スキャナー装置は光学顕微鏡の柱の多くの構成部品を含んでいる。図１に関連させて、スキャナーは移動ステージ２に固定されたレチクル１を走査する。光源３からのレーザ光はレチクル１を照明するために使用される。光源３はパルスレーザ源であることが好ましいが、光源３はまた連続的に動作可能であろう。好ましくは、光源３により供給される放射線は露光システムの正確な波長を有し、レチクルは露出されるように設計され、例えば、強いＵＶ（２４８ｎｍ）又は１９３ｎｍである。
【００３２】
スキャナーモジュールは透過光のレチクルの空中画像を取得し、レチクルの底面は透過光照明システムを使用して照明され、その透過光照明システムは、ホモジェナイザー及び照明オプティクス５と、照明開口７と、コンデンサー６を含んでいる。ホモジャナイザーは、特に、コヒーレント照明源の使用から生じるスペックルを減少させる機能を有している。ホモジャナイザーが適切にスペックルを減少させる限り、ホモジャナイザーの構造は重要ではない。スキャナーモジュールにより取得されたレチクル１の空中画像は、レチクル１が光学露光システムに置かれた時に、フォトレジストでレチクル１により作られる画像をシミュレートする。このモードでは、照明光源３からの放射線はホモジェナイザー及び照明オプティクス５及びコンデンサ６を通過する。コンデンサ６は映像システムの視野のサイズよりほんの少し大きくなるまでレチクル面の照明光線の直径を減少させる。コンデンサ６及びホモジェナイザー及び照明オプティクス５の間に、照明開口数７（ＮＡill）があり、そのサイズ及び形状は照明開口変換器８により変更可能である。照明開口７のサイズ及び形状を調整することは照明の再生及びフォトレジスト露光ツールのコヒーレンス状態を許容する。特に、開口７は、後述すように、適当なコヒーレンス比のシグマ設定すると共に照明の四極子又は環状モードのような、軸に沿った照明と軸から外れた照明の間で選択するように選ばれる。
【００３３】
対物レンズ１０は、透過光照明動作モードでレチクル１により透過された光及び暗視野照明動作モードでレチクルにより反射された光を集める。対物レンズ１０を通過した後、集合した調整可能な開口数の絞り１２を光は通過し、光学的に設計された開口停止面又は接合面に配置されている。集合開口数の絞りのサイズはマイクロ写真平版処理で使用される露光システムの動作状態を再生するために選択される。そのため、本発明によるレチクル検査装置の光学システムにより作られたレクチルの空中画像は、マイクロ写真平版処理の間、光学露光システムによりフォトレジストに作られた画像と同等である。
【００３４】
その後、開口数１２から現れる光は、レチクル１の画像を作るチューブレンズ１３のようなレンズにより焦点を合せられる。その後、この画像はズーム拡大レンズ１４により拡大される。ズーム拡大レンズ１４を通過した後、光線はビームスプリッタ１５により分割され、レチクル検査装置の３個のＣＣＤカメラ、すなわち、第１焦点／暗視野反射カメラ１６、第２焦点カメラ１７、及び第３焦点カメラ１８のレクチルの３つの画像を作る。現在は３個のＣＣＤカメラの使用が好適であるが、本発明はこの数のＣＣＤカメラの使用に限定されるものではないことに注意すべきである。所望のレチクルの３つの画像を作るカメラ構成又は組合せが使用されてもよい。
【００３５】
スキャナーが反射光のレチクルの画像を取得した時、レチクルは暗視野照明システム４により照明される。このモードでは、暗視野照明システム４はレチクル１の最上面でレーザ源３から照明光線を導く。暗視野システムによりレクチル１の最上面で導かれたレーザ源３からの光は環状の開口数（ＮＡanm）の絞り１２’を通過する。本発明の１実施例では、開口１２’は環形状であり、開口１２’を通過後、光が対物レンズ１０を回り、レチクル１を照明する。別の実施例では、暗視野照明システム４から現れた照明光は対物レンズ１０を通過し、再び、レチクル１を照明する。この照明光の一部分はレチクル１により反射され、反対方向に移動し、対物レンズ１０を通過し、その後、上述したように検出される前に、集合した開口数（ＮＡcoll）の絞り１２を通る。本発明の別の実施例では、図２に示されているように、暗視野照明システム４が対物レンズ１０の側に置かれ、その側からのレチクルの最上面を照明するようになっている。この構成では、暗視野照明システム４からの照明光はＮＡ絞り１２及び対物レンズ１０を通過する必要はない。
【００３６】
本発明の別の実施例では、システムは適当なオートフォーカスシステム（特に図示せず）を備え、対物レンズ１０の焦点面のレチクルの検査面を維持するように照準する。これは通常、ステージ２の動作又はＺ方向の対物レンズ１０を供給することにより行われる。
【００３７】
本発明によるレチクル検査装置が暗視野照明モードで動作する時、レチクル１の最上面は暗視野照明システム４により照明され、第１焦点／暗視野反射カメラ１６は反射光のレチクルの画像を取得する。
【００３８】
他方、レチクル検査装置が透過光照明モードで動作する時、レチクル１は透過光照明システム５により照明され、透過光のレチクルの３個の画像は、第１焦点／暗視野反射カメラ１６、第２焦点カメラ１７、及び第３焦点カメラ１８により同時に取得される。この動作モードの間、第１焦点カメラ１６は焦点が合っており、第２及び第３焦点カメラ１７，１８は露光システムのシミュレートされた処理窓の端部にある。「処理窓」という用語は、焦点の許容範囲、及び露光システムによるレチクルの露光で使用可能であり、フォトレジストの画像を成し遂げる露光量に関連し、ウェーハの仕様の要求を満たす。第２焦点カメラ１７は処理窓の１端部にあるが、第３焦点カメラ１８は他端部にある。カメラ１６〜１８で作られたレチクルの空中画像は非常に拡大（通常、５０〜２００倍）されることに注意すべきである。他方、露光システムにおいて、レクチルの画像は縮小される（通常、１／４〜１／５）。この理由のため、空中画像を作るための処理窓（末端で許容される焦点面の間の距離）は、非常に拡大され、カメラの焦点面の位置で大きい変化をさせる。これらの焦点面の位置は伝統的な機械手段により調整可能である。
【００３９】
カメラ１６〜１８により取得されたレチクルの画像はレチクル露光システムの処理窓を決定するために使用可能であることが容易に認識されるであろう。これは、異なる露光及び焦点条件の下に取得され、ウェーハの対応する設計仕様書により、レチクルの空中画像の比較を介して行われることができる。システムの焦点位置は、図１に示されているように、Ｚ方向のレチクルを外すことにより、さらにうまく調整可能である。
【００４０】
発明のレチクル検査装置の動作方法は後述されている。ステージ２は、スキャナー装置がヘビ状の方法でスライス毎にレチクルを走査するそのような方法で、レチクル１を移動する。好ましくは、スライスの幅はシステムの光学視野の幅である。ＣＣＤカメラ１６，１７及び１８はレチクル１の全体のスライス画像を同時に取得可能なラインＣＣＤデバイスとすることができる。代わりに、ＣＣＤカメラ１６，１７及び１８はシフト遅延タイプとすることもできる。好ましくは、カメラ１６〜１８は紫外線範囲、特に、強いＵＶ範囲で感度がよい。
【００４１】
本発明の１実施例では、移動するステージ２及びレチクル１は連続的方法で移動する。ＣＣＤカメラ１６，１７及び１８はステージ２により誘発され、ステージが１つの視野を通る時はいつでもレチクル１のスライス画像を取得する。好ましくは、レチクルの画像はレーザ源３からシステムの照明オプティクス４又は５を通ってレーザパルスを放射することにより取得され、映像オプティクスを通ってデジタル領域のカメラ１６〜１８で画像を取得する。パルスレーザ源がレチクルを照明するために使用された場合、レチクルは画像取得の時に静止している必要はなく、この理由のため、レチクルは連続的に移動可能であることが認識されるであろう。同一の結果はカメラ１６〜１８のための短い露光時間を使用して達成可能である。本発明の別の実施例では、ステージ２及びレチクル１は徐々に移動する。
【００４２】
認識されるように、開口７及び１２が透過光照明モードの間、光路に挿入されると、スキャナー装置のオプティクスは露光ツールのオプティクスをエミュレートする。特に、照明開口７はコンデンサ６の有効照明ＮＡillを選択的に変更するが、開口１２は対物レンズ１０の集合開口数ＮＡcollを変更する。ＮＡcollに対するＮＡillの割合は対物レンズの瞳孔充填率と呼ばれ、レチクル照明のコヒーレンスに責任を負わせる。瞳孔充填率の値が小さくなると、レチクル照明のコヒーレンスは高くなる。開口数７はもっと複雑な構成を有し、例えば、光線の軸に関して置き換えられた４個の小さな開口を有していることに注意しなさい。他の照明開口の構成は異なる露光システム及びレチクルとそれらの相互作用をエミュレートするように使用可能である。
【００４３】
照明光のコヒーレンスを決定することに加えて、照明開口数７は露光ツールにもっとよく似ている光線を形成するために使用可能である。そのために、照明開口７は回折光学要素又は入射光線の形状にも影響を及ぼす適当なアポダイゼーション開口であってもよい。開口７はフラットトップ光線、すなわち、ビームの断面に均一強度を分配する光線を供給可能である。従って、開口数７及び１２の形状及びサイズを調整することにより、検査ツールは露光ツールの照明状態をエミュレートし、その有効なＮＡ、照明のコヒーレンス、及び照明光線の形状を含んでいる。全ての視野のため、３又は４個の画像、すなわち、異なる焦点面での２又は３個の伝送空中画像及び高解像度の暗視野反射画像が取得される。開口数７及び１２のサイズを適切に調整することにより、システムは光学露光システムの動きをシミュレートし、結果として、取得空中画像は所定の露光状態の下、フォトレジストに作られたそれらと光学的に同等となる。
【００４４】
透過光照明モードにおいて、レチクル１の異なる焦点画像は異なる焦点条件で３個のＣＣＤカメラ１６〜１８により取得される。カメラ１６はまた、反射光照明モードで反射光のレチクルの画像を取得するために使用される。 別の実施例では、別のカメラが使用され、暗視野照明モードで暗視野反射画像を取得する。透過及び暗視野反射画像の取得は連続している。本発明の１実施例では、視野をインターレースすることにより達成される。これは同一のピクセルサイズが両方の映像モードで使用された場合に行うことができる。別の実施例では、２つの別の走査が使用される。好ましくは、各カメラからのデジタルデータは、歪み、表示エラー、照明の不均一さ、及びカメラの画素の不均一さを補償する。修正データは画像処理モジュールに同期信号で送られる。スキャナーは主要コントローラのコンピュータ（図示せず）により制御される。
【００４５】
好ましくは、スキャナー装置はまたシステムを同期するハードウェア同期モジュール（図示せず）をも含み、診断目的のためダミー信号を作る。ステージ２の移動はシステムのためクロックを発生させるレーザ干渉計（図示せず）により監視される。同期モジュールはこのクロックを使用し、照明レーザ源３及びカメラ１６〜１８の露光からのレーザパルスを同期する。補償カード（図示せず）は光学画像の歪み、表示エラー、カメラの画素の感度の変化、及びレーザパルスの強度の変化を補償する。走査の条件は主制御コンピュータ（図示せず）を介してオペレータにより設定され、露光条件（ＮＡ、シグマ、開口タイプ）及び検出感度（倍率）に一致する。
【００４６】
スキャナーはデジタル画像、同期及びクロック信号を画像処理モジュールに送る。画像データの送信ラインはスキャナー装置と画像処理モジュールを異なる位置にすることができるように十分長くさせることができる。好ましくは、スキャナーは主コンピュータを介して後処理及びリビューステーションにより使用可能であり、各種焦点位置で欠陥の画像を掴む。
【００４７】
画像処理モジュール
好ましくは、画像処理モジュールは走査装置を使用して発生した画像パターンで欠陥を見出す実時間画像プロセッサである。検出する必要がある２種類の欠陥があり、それは、（１）粒子、損傷した反射防止膜、フォトレジストの残留物等のような表面欠陥、（２）印刷パターンのエラーである。幾つかの場合には、表面欠陥は印刷画像にエラーを引き起こすことがある。好ましくは、画像処理モジュールは同時に、スキャナーから受け取ったレチクルの３又は４個のデジタル画像、すなわち、異なる焦点からの２〜３個の空中画像、及び暗視野反射画像を処理できる。ライン幅のエラーは同一焦点面からのダイとダイの画像を比較することにより検出される。表面欠陥はレチクルの暗視野反射画像を同一レクチルの透過画像と比較することにより検出される。ダイとダイ及び透過と反射の比較は同時に起こらないので、それらは同一画像処理モジュールにより行われてもよい。画像処理モジュールは、後処理及びリビューステーションでのリビューのため、検出された欠陥及び一致する良好なダイの画像を掴むと共に蓄積する。
【００４８】
好ましくは、３個の焦点カメラ１６，１７及び１８からの画像データの３つのストリームは処理のため３つの異なる画像処理モジュールに動かされる。カメラ１６はまた暗視野映像モードで暗視野カメラとしても使用される。暗視野はさらなる画像処理モジュールに動かされる。
【００４９】
Ｄ２Ｄ（ダイとダイ）及びＴ＆Ｒ（透過と反射）の２つの処理モードがある。両方の動作モード、Ｄ２Ｄ及びＴ＆Ｒでは、画像処理モジュールは処理を開始する前に全スライスからのデータをスプールする。Ｄ２Ｄ及びＴ＆Ｒ画像処理動作は同時には起こらないので、それらは同一画像処理のハードウェアで作動できるが、各モードは画像検出器のような異なる画像処理部品を必要としてもよいことに注意すべきである。
【００５０】
Ｄ２Ｄの比較手順は以下の方法で行われる。最初、画像処理装置はレチクル１の全スライスをそのバッファにスプールする。レチクル１の完全なスライスの画像データがスプールされた後、この画像処理装置の各画像処理チャネルは画像データの２つのストリームを検索し、各ストリームは別のダイに一致し、１つのストリームから他のものへ記録し、その後、２つのストリームに含まれる画像データを比較する。画像データの２つのストリームの１つはＬライン（Ｌはダイの繰返し周波数である）により遅らされ、２つの画像ストリームが２つの異なるダイに一致するようになっている。この処理段階の間、処理はレチクルのダイ領域だけに制限される。別の実施例では、１つのダイはバッファの全ての他のダイの平均に比較可能である。
【００５１】
Ｔ＆Ｒ動作モードでは、画像処理は以下の方法で作用する。レチクルの完全なスライスを示す画像データがバッファでスプールされた後、各画像処理チャネルは画像データの２つのストリームを検索し、１つから他のものへ記録し、その後、それらの合成画像の検出アルゴリズムを動かす。この動作モードでは、処理はダイ領域に制限されず、全体のマスクで実行可能である。
【００５２】
後処理及びリビューステーション
後処理及びリビューステーションは画像データを自動的に分析するために使用される。それはまた、画像処理モジュールで検出された起こり得る欠陥をユーザにリビューさせる。好ましくは、後処理及びリビューステーションはソフトウェアベースであり、コンピュータワークステーションで作動する。特に、空中画像のダイとダイの比較を使用して、又は、空中画像の取得された暗視野反射画像との比較を使用して検出されたレチクルの欠陥は、取得空中画像をシミュレートされた空中画像と比較することによりさらに研究されると共に分類されることができ、シミュレーションソフトウェアを使用して得ることができる。例えば、広く使用可能なシミュレーションソフトウェアパッケージの１つ（登録商標ＡＩＭＳ、登録商標ＶＳＳ、Ｓｉｇｍａ Ｃ、登録商標Ｆｉｎｌｅｙ）は、この目的のために採用可能である。登録商標ＡＩＭＳのソフトウェアはＩＢＭ社により設計され、ＭＳＭ１００ツールで使用され、光学近接修正を有するマスクと同様に、移相マスクの空中画像をシミュレート可能である。登録商標ＶＳＳ及び登録商標Ｆｉｎｌｅｙのソフトウェアパッケージは通常の目的のコンピュータで作動する。これらのパッケージは、露光システムのＮＡのような露光条件を入力し、フォトレジストのそれと同様にレチクルの動きをエミュレートすることによりシミュレート画像を作り出す。シミュレート画像は検出された欠陥のさらにもっと正確な研究および分類を行うために使用される。
【００５３】
好ましくは、後処理及びリビューステーションはユーザフレンドリーなグラフィカルユーザインターフェースを使用して動作される。後処理及びリビューステーションは幾つかの動作モードを有している。
【００５４】
後処理及びリビューステーションはユーザ制御で検出された欠陥をリビューすると共に分類する。本発明の実施例によれば、ユーザは画像処理モジュールにより作られた欠陥リストからの欠陥を選択可能である。応答して、システムはモニタースクリーンの走査の焦点で検出された欠陥及び対応する良好なダイの空中画像を表示する。この実施例では、（ウェーハ面で）欠陥のある良好な外形のライン幅の測定はユーザの要求により計算可能である。システムはまた、欠陥の印刷可能性の計算をすることができる。
【００５５】
本発明の実施例によれば、後処理及びリビューステーションのプロセッサは全ての欠陥のある対応する良好なダイのための重複処理窓を作るように試みる。窓のグラフはユーザに示される。妥当な処理窓に含まれることができない欠陥は自動計算の間に通常の処理窓から除外される。従って、処理窓の計算は露光システムの作用点をオフセット可能にする。
【００５６】
別の実施例では、処理窓のもっと正確な分析が欠陥のオンラインリビューを使用して達成される。この実施例によれば、多数の焦点での画像はユーザの要求で掴まれ、もっと正確な重複処理窓により直ぐに処理される。この実施例では、特に、窓の欠陥から、高いＮＡ、高解像度の欠陥画像が取得される。これはレチクルの実際の欠陥、特に、ウェーハのライン幅の変化を引き起こすそれらの欠陥を目に見えるようにする。欠陥がレチクルのクロムの粒子である場合には、その反射画像はまた取得され、欠陥分析に使用される。
【００５７】
本発明の別の実施例では、システムはレチクル１の個々のダイのためのライン幅測定の結果を使用し、全体レチクルのためのライン幅変化のマップを生成する。その後、生成されたマップはグラフィック形式でユーザに表示される。例えば、ライン幅変化の異なる値を有するレチクルの異なる領域は異なる色で描かれてもよい。そのようなマップはライン幅の変化量がレチクルのダイとダイからどの程度変わるかを目に見えるようにするために非常に役立つ方法を供給する。例えば、ライン幅の変化量が中央のダイと比べて、周囲のダイがどの程度異なるかを調べるのが重要である。
【００５８】
図３は本発明の実施例によるレチクル検査システムの動作を示すブロック図を示している。図３を参照すると、スキャン装置１０１はレチクルの画像を取得し、処理のための画像処理装置に画像データ１０４を送信する。画像処理装置１０２は画像データの処理を行い、レチクルの欠陥を検出する。その後、画像処理装置１０２は次の分析及び表示のため、欠陥のある良好なダイの処理画像データを後処理及びリビューステーション１０３に送信する。後処理及びリビューステーションは画像処理装置及びスキャナ装置に信号１０６及び１０７を送ることができる。後処理及びリビューステーションの画像分析の処理において、さらなる焦点面からの画像のように、さらなる画像が必要となった場合には、後処理及びリビューはスキャナー装置１０１に要求１０７を送り、画像処理装置へのさらなる画像及び要求１０６を掴み、それらのさらなる画像を処理する。
【００５９】
本発明はその好適な実施例を使用してここに説明されているが、当業者であれば、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形状及び詳細の各種変更がなされてもよいことは容易に分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるレチクルの検査システムのスキャナー装置の概略図を示している。
【図２】本発明の別の実施例によるレチクルの検査システムのスキャナー装置の概略図を示している。
【図３】本発明の実施例によるレチクルの検査システムのブロック図を示している。
【図４】インターレースモードの透過及び反射画像を取得するための方法を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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