DE60036443T2

DE60036443T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion eines Retikels unter Verwendung von Luftbildern

Info

Publication number: DE60036443T2
Application number: DE60036443T
Authority: DE
Inventors: Boaz Kenan; Yair Eran; Avner Karpol; Emanuel Elyasaf; Ehud Tirosh
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: EP1093017B1; EP1093017A3; JP2001235853A; US7133548B2; JP4841721B2; US20010019625A1; US6268093B1; DE60036443D1; EP1093017A2

Description

Diese Erfindung betrifft Techniken zum Überprüfen von Retikeln, die bei der Herstellung mikroelektronischer Vorrichtungen durch einen mikrofotolithografischen Prozess verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von Schwankungen der Linienbreite und anderer Defekte, die unter Verwendung derartiger Retikel auf den Wafer gedrückt würden, indem die Tätigkeit eines bestimmten Fotolithografiewerkzeugs, in dem dieses Retikel verwendet werden soll, emuliert wird. Die Erfindung ist in einem Verfahren und in einer Vorrichtung ausgeführt, die leicht verwendet werden können, um Retikel in der industriellen Umgebung zu überprüfen.
Modemmikroelektronikvorrichtungen werden gewöhnlich unter Verwendung eines fotolithografischen Prozesses hergestellt. In diesem Prozess wird ein Halbleiterwafer zuerst mit einer Schicht eines Fotolacks beschichtet. Diese Fotolackschicht wird dann unter Verwendung einer Fotomaske (zur Einfachheit werden die Ausdrücke „Fotomaske", „Maske" und „Retikel" hier austauschbar verwendet werden) einem Beleuchtungslicht ausgesetzt und anschließend entwickelt. Nach der Entwicklung wird der nicht belichtete Fotolack entfernt und erzeugt der belichtete Fotolack das Bild der Maske auf dem Wafer. Danach wird die oberste Schicht des Wafers geätzt. Danach wird der verbleibende Fotolack abgelöst. Für mehrschichtige Wafer wird die obige Vorgangsweise dann wiederholt, um nachfolgende gemusterte Schichten zu erzeugen.
Die Erhöhung der Anzahl der Bestandteile in mikroelektronischen Schaltungen, die unter Verwendung des obigen mikrolithografischen Prozesses hergestellt werden, erfordert die Verwendung von Bildern mit sehr hoher Auflösung bei der Fotolackbelichtung. Die Hauptbeschränkungen für die Auflösung des Bilds, das auf den Fotolack projiziert werden kann, werden durch die Beugungswirkungen des Beleuchtungslichts auf die Merkmale der Maske und die Beschränkungen für die Qualität der Maske selbst geschaffen. Die Beugungswirkungen werden wichtig, wenn die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung, die bei der Belichtung des Fotolacks verwendet wird, in Bezug auf die Größe der während der Belichtung wiedergegebenen Merkmale der Maske bedeutend wird. Das Erhöhen der Auflösung und das Verringern der Größe der wiedergebbaren Merkmale der projizierten Bilder kann durch Verringern der Wellenlänge des Lichts, das bei der Fotolackbelichtung verwendet wird, erzielt werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die elektromagnetische Strahlung im ultravioletten Bereich des Spektrums, der der kürzeren Wellenlänge entspricht, zu verwenden. Insbesondere wurden ultraviolette i-line(365 nm)- und Deep-UV(248 nm)-Wellenlängen verwendet.
Ein anderes Verfahren zum Erhöhen der Auflösung des Bilds ist die Verwendung von RETs (Resolution Enhancement Techniques, auflösungsverbessernden Techniken), die eine außeraxiale Beleuchtung, OPC(Optical Proximity Correction, optische Nahbereichskorrektur)-Retikel, und PSM(Phase Shift Mask, Phasendrehungsmasken)-Retikel beinhalten.
Wenn das OPC-Verfahren näher betrachtet wird, wird der Entwurf der Gestaltung der Maske auf eine solche Weise verändert, dass die Maske auf dem Fotolack ein Bild mit höherer Auflösung erzeugt. Die optischen Nahbereichskorrekturen, die in die Maskengestaltung eingebracht werden, gleichen die optischen Nahbereichseffekte, die durch die beschränkte Auflösung des im fotolithografischen Prozess verwendeten optischen Belichtungssystems verursacht werden, aus. Ein optischer Stepper ist ein Beispiel für das optische Belichtungssystem. Andere Arten von optischen Belichtungssystemen beinhalten optische Scanner und Step-and-Scan-Belichtungssysteme. Die verbreitetsten optischen Nahbereichseffekte beinhalten die Eckenabrundung, die Linienendenverkürzung, und die Linienbreitennichtlinearität. Das Bearbeiten der Maske einschließlich des Maskenätzens trägt ebenfalls zu den Nahbereichseffekten bei. Zur Korrektur der Nahbereichseffekte wie etwa der Eckenabrundung werden der Maskengestaltung reentrante und äußere Serife hinzugefügt, und zur Korrektur der Linienbreitenschwankungen werden sogenannte Subauflösungsmerkmale verwendet.
Fachleute sollten verstehen, dass eine Maske zur Herstellung einer mikroelektronischen Betriebsschaltung so defektfrei als möglich und vorzugsweise völlig defektfrei sein muss. Daher werden Maskenüberprüfungswerkzeuge benötigt, um verschiedenste Defekte in den Masken zu detektieren, die die Erträge bei der Herstellung von mikroelektronischen Schaltungen möglicherweise verringern können. Kleinere Merkmalgrößen der Masken, die im mikrofotolithografischen Prozess verwendet werden, wie auch die Verwendung von Phasendrehungs- und OPC-Masken, erfordern hochentwickeltere Werkzeuge für die Maskenüberprüfung. Zum Beispiel erfordert die Überprüfung der Phasendrehungsmasken nicht nur das Finden „herkömmlicher" Defekte, wie etwa von Partikeln, sondern auch das Detektieren von Fehlern in der Dicke von verschiedenen Bereichen der Maske. Als Reaktion auf die wachsende Nachfrage der Elektronikindustrie wurden zahlreiche Systeme zur Maskenüberprüfung entwickelt.
Frühe Maskenüberprüfungswerkzeuge verwendeten die tatsächliche Fotolackbelichtung, um die Qualität der Maske zu untersuchen. Gemäß diesem Verfahren wird die Maske am optischen Belichtungssystem angeordnet und verwendet, um den Fotolack tatsächlich zu belichten. Das auf diese Weise erhaltene Bild wird dann untersucht, um zu bestimmen, ob die Maske gemäß den Spezifikationen arbeitet. Da dieses Verfahren teuer, zeitaufwändig, und häufig ungenau ist, ist es unwirtschaftlich und nicht leistungsfähig.
Bestimmte Arten von Maskendefekten (die als „Oberflächen"defekte, zum Beispiel ein Partikel auf der Oberfläche der Maske, bezeichnet werden), können detektiert werden, indem die Maske unter Verwendung des Bilds der Maske, welches durch das durch die Maske transmittierte Licht und das durch eine Fläche der Maske reflektierte Licht erzeugt wird, überprüft wird. Das Maskenüberprüfungswerkzeug, das dieses Verfahren verwendet, erfasst beide Bilder und analysiert sie. Die Ergebnisse der Analyse der beiden Bilder ergeben die Information über den Zustand der Maske. Die Bildanalyse kann einen Chip-Chip-Vergleich, einen Chip-Datenbank-Vergleich, oder einen Vergleich des reflektierten Bilds mit dem transmittierten Bild verwenden. Beim Chip-Chip-Vergleichsverfahren werden die erfassten Bilder eines Chips der Maske mit den Bildern eines anderen Chips von der gleichen Maske verglichen. Beim Chip-Datenbank-Verfahren werden die erfassten Bilder mit Bildern verglichen, die unter Verwendung der Gestaltungsspezifikationen simuliert wurden.
Ein derartiges Überprüfungssystem kann Defekte detektieren, die während des tatsächlichen fotolithografischen Prozesses möglicherweise auf den Fotolack gedruckt werden können oder nicht darauf gedruckt werden können. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens ist, dass es den physischen Aufbau der Maske unabhängig von dem optischen Bild untersucht, das durch die Maske tatsächlich auf dem Wafer erzeugt wird. Zum Beispiel sind Schwankungen der Linienbreite des Bilds, das die Maske erzeugt, häufig höher als die entsprechende Schwankung der Linienbreite der Maske selbst. Diese Erscheinung wird als MEEF (Mask Error Enhancement Factor, Maskenfehlerverstärkungsfaktor) bezeichnet. Ein anderes Beispiel ist die PSM, bei der es keine sichtbare Beziehung zwischen dem Phasenfehler und dem gedruckten Bild gibt. Es ist daher erwünscht, den physischen Aufbau der Maske mit dem tatsächlichen Bild, das die Maske auf dem Fotolack erzeugt, in Beziehung zu bringen und das Bild, das die Maske tatsächlich erzeugt, direkt zu untersuchen.
Zur Erleichterung der Bewertung der Maskenleistung während des Maskenentwicklungsstadiums hat IBM vor kurzem ein als „Aerial Image Measurement System" (AIMS^TM) bezeichnetes Mikroskop entwickelt, das für die Maskenbewertung ein Aerial-Abbildungsverfahren verwendet. Das „Zeiss MSM100", ein Maskenentwicklungswerkzeug, das die AIMS^TM-Technologie verwendet, ist von der Carl Zeiss GmbH, Deutschland, im Handel erhältlich. Das MSM100-System kann verwendet werden, um die Druckfähigkeitseigenschaften neu entwickelter Masken zu bewerten. Dieses Mikroskop verfügt über eine visuelle Überprüfungsfähigkeit über Okulare, weist aber keine Erfassung des Bilds des reflektierten Lichts auf.
Ein Überblick über das Zeiss-MSM100-System findet sich im Zeitschriftenartikel „Development and application of a new tool for lithographic mask evaluation, the stepper equivalent Aerial Image Measurement System, AIMS" von R. A. Budd et al., IBM J. Res. Develop., Band 41, Nr. 1/2, Januar/März 1997.
Ein Aerial-Abbildungsverfahren ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 628 806 beschrieben. Gemäß diesem Verfahren simuliert das Überprüfungssystem ein optisches Belichtungssystem, das verwendet wird, um den Fotolack während der Halbleitervorrichtungsherstellung zu belichten. Das optische System der Maskenüberprüfungsvorrichtung verwendet einen Satz der Belichtungsbedingungen, die im tatsächlichen mikrofotolithografischen Prozess verwendet werden, um ein Bild zu schaffen, das während der tatsächlichen Vorrichtungsherstellung auf dem Fotolack erzeugt würde. Im Besonderen passt sich das System an die Wellenlänge, die partielle Kohärenz des Belichtungslichts, die Beleuchtungsapertur und die abbildende numerische Apertur NA des optischen Belichtungssystems an. Das ge schaffene Aerial-Bild wird vergrößert und unter Verwendung einer CCD-Kamera, die in Bezug auf ultraviolette Strahlung empfindlich ist, detektiert.
Zusätzlich zur Bewertung der Maskengestaltung gestattet die Verwendung der Aerial-Abbildung die Detektierung der Maskendefekte, die während des tatsächlichen mikrofotolithografischen Prozesses gedrückt würden. Beinahe jede Art von Defekt auf dem Retikel, einschließlich eines Partikels auf dem durchsichtigen Bereich, eines Nadellochs, eines Nadelpunkts, eines Randabbruchs usw., verursacht eine Linienbreitenschwankung im gedruckten Bild. Der hierin verwendete Ausdruck „Linienbreite" beschreibt einen Satz von Parametern des Bilds, das durch das Retikel auf dem Fotolack erzeugt wird, wie etwa Entfernungen zwischen Drähten, die bestimmen, ob das Retikel als defekt abgelehnt werden muss. Die erfassten Aerial-Bilder werden unter Verwendung der AIMS^TM-Software, die ebenfalls von IBM entwickelt wurde, analysiert. Trotz aller obigen Vorteile weist das Zeiss/IBM-System eine beschränkte Anwendbarkeit als Druckfähigkeitsnachprüfstation für einen Satz von detektierten Defekten durch andere Überprüfungssysteme auf.
Die US-Patentschrift Nr. 5,481,624 beschreibt ein System, das die Aerial-Abbildung für eine Chip-Datenbank-Überprüfung von Phasendrehungsmasken verwendet. Gemäß dem beschriebenen Überprüfungsverfahren wird ein Aerial-Bild, das durch eine Phasendrehungsmaske erzeugt wird, gegen das ursprüngliche Schaltungsmuster, das bei der Herstellung der Maske verwendet wurde, geprüft.
Die US-Patentschrift Nr. 5,795,688 offenbart ein System, das ein Aerial-Abbildungsverfahren zur Überprüfung von mikrofotolithografischen Masken mit optischen Nahbereichskorrekturen unter Verwendung eines Chip-Datenbank-Vergleichs verwendet. In diesem System wird ein Aerial-Bild einer Maske, die unter Verwendung der oben erwähnten opti schen Nahbereichskorrekturen hergestellt wurde, mit einem Aerial-Bild der gleichen Maske, das durch Simulation erhalten wurde, verglichen. Verschiedenste Defekte in der Maske, wie etwa fehlende Farbe, eine Verschmutzung, ein Glasschaden, Phasendefekte und Übertragungsfehler, werden als Abweichungen zwischen den beiden Bildern identifiziert. Der Simulationsprozess berücksichtigt optische Nahbereichseffekte aufgrund der beschränkten Auflösung des optischen Belichtungssystems und die Nahbereichseffekte aufgrund der Fotolackätzung während des Maskenherstellungsprozesses. Das simulierte Aerial-Bild kann unter Verwendung der ursprünglichen Maskengestaltung oder alternativ unter Verwendung der Maskengestaltung, die hinsichtlich der optischen Nahbereichseffekte korrigiert wurde, erhalten werden.
Trotz der obigen Vorteile in der Maskenüberprüfungstechnologie gibt es gegenwärtig kein Überprüfungswerkzeug, das die Nachfrage der Industrie erfüllen würde. Das IBM-System ist für Maskenentwicklungslaboratorien und nicht für die Maskenüberprüfung im Herstellungsstadium bestimmt, weshalb es keine angemessene Automatisierung besitzt.
Außerdem sind die auf dem Chip-Datenbank-Vergleich beruhenden Überprüfungsverfahren, die durch die bestehenden Aerial-Abbildungssysteme verwendet werden, nicht immer wirksam, insbesondere für höchst komplizierte Maskengestaltungen. Das Chip-Datenbank-Vergleichsverfahren verwendet Modelle, die das Verhalten eines optischen Belichtungssystems wie auch die Auswirkungen der im Maskenherstellungsprozess verwendeten Ätzung beschreiben, um das simulierte Bild zu erzeugen, das bei der Maskenüberprüfung verwendet wird. Doch die tatsächliche Maske unterscheidet sich aufgrund von Beschränkungen des Maskenschreibwerkzeugs von der Maskengestaltung. Als Ergebnis gibt es Beschränkungen in der Genauigkeit der Umwandlung von der Datenbank zum Aerial-Bild. Eine unzulängliche Simulation kann zu einer bedeutenden Anzahl von „Stör"defekten – den Abweichungen zwischen dem erfassten Aerial-Bild und dem simulierten Bild, die nicht durch das Vorhandensein von tatsächlichen Defekten in der Maske, sondern durch Unzulänglichkeiten im simulierten Modell verursacht werden – führen. Stördefekte können die Maskenuntersuchungen außerordentlich erschweren. Aus allen vorhergehenden Gründen beschränken die Beschränkungen der Qualität der simulierten Bilder die Leistungsfähigkeit der Aerial-Abbildungsüberprüfungstechniken, die den Chip-Datenbank-Vergleich verwenden.
Demgemäß besteht ein Bedarf an einem Maskenüberprüfungssystem, das es möglich machen würde, Fehler in der Linienbreite des Bilds zu detektieren, das die Maske tatsächlich auf dem Fotolack erzeugen würde.
Das System muss auch fähig sein, das Vorhandensein von Oberflächendefekten wie etwa Partikeln, Verschmutzungen, Beschichtungsdefekten und dergleichen zu detektieren.
Es ist auch erwünscht, dass das Maskenüberprüfungssystem eine schnelle und verlässliche Identifikation der obigen Maskendefekte bereitstellt. Ein derartiges System wäre fähig, in einer reinen Herstellungsumgebung wie etwa Fabriken und Maskenwerkstätten leistungsfähig zu arbeiten und ihre Produktivität zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, die obigen Probleme zu überwinden. Die Aufgabe wird durch das Verfahren zum Überprüfen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und die Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 7 gelöst.
Weitere Vorteile, Merkmale, Gesichtspunkte und Einzelheiten der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Angesichts des Obigen ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Überprüfungssystem bereitzustellen, das eine vollständigere Information über die Eigenschaften der fotolithografischen Maske bereitstellt. Insbesondere ist es ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Maskenüberprüfungssystem bereitzustellen, das fähig ist, Fehler im Bild zu detektieren, das die Maske während der Belichtung tatsächlich auf den Fotolack drucken würde.
Es ist ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Maskenüberprüfungssystem bereitzustellen, das fähig ist, das Vorhandensein anderer Maskendefekte, insbesondere von Oberflächendefekten, zu detektieren.
Es ist noch ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, ein Maskenüberprüfungssystem bereitzustellen, das eine schnelle und verlässliche Identifikation der obigen Maskendefekte bereitstellt.
Gemäß einem Beispiel, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich ist, wird ein Verfahren zum Untersuchen eines Mehrchipretikels, das unter einem Satz von Belichtungsbedingungen mit einem optischen Belichtungssystem verwendet wird, wobei das Mehrchipretikel zumindest einen ersten Chip und einen zweiten Chip beinhaltet, bereitgestellt. Gemäß dem Beispiel werden unter Verwendung von transmittiertem Licht unter den angegebenen Belichtungsbedingungen mehrere Bilder des Retikels erfasst. Die mehreren Bilder des Retikels beinhalten Bilder des ersten Chips und Bilder des zweiten Chips. Jedes der mehreren Bilder des Retikels entspricht einer unterschiedlichen Fokusbedingung. Die Bilder des ersten Chips und des zweiten Chips werden verwendet, um Schwankungen der Linienbreite im ersten Chip zu detektieren.
Es wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die verwendet werden kann, um das Beispiel auszuführen. In einem Beispiel, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist, beinhaltet die Vorrichtung einen Scanner zum Erfassen mehrerer Bilder des Mehrchipretikels unter dem Satz von Belichtungsbedingungen. Die mehreren Bilder beinhalten Bilder des ersten Chips und Bilder des zweiten Chips. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein Bildverarbeitungs-Modul zum Detektieren von Schwankungen der Linienbreite des ersten Chips durch Vergleichen der Bilder des ersten Chips und der Bilder des zweiten Chips.
Gemäß noch einem weiteren Beispiel, das für das Verständnis der Erfindung nützlich ist, wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine Laserlichtquelle; einen Homogenisator und ein Transmissionslicht-Beleuchtungsmittel zum Beleuchten des Retikels; und ein optisches System zum Erzeugen mehrerer vergrößerter Bilder des Retikels unter dem Satz von Belichtungsbedingungen beinhaltet, wobei das optische System veränderliche Beleuchtungs- und Abbildungsaperturen zum Wiedergeben des angegebenen Satzes von Belichtungsbedingungen aufweist. Die mehreren erfassten Bilder des Retikels beinhalten Bilder des ersten Chips und Bilder des zweiten Chips. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein Bilderfassungs-Modul zum Erfassen der mehreren vergrösserten Bilder des Retikels; und ein Bildverarbeitungs-Modul zum Analysieren eines Zustands des Retikels zur Vergleichen der Bilder vom ersten Chip und der Bilder vom zweiten Chip. Die Vorrichtung beinhaltet auch ein optisches System zum Erfassen von Dunkelfeld-Reflektionsbildern.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt wird ein Retikelüberprüfungssystem zum Überprüfen von Retikeln bereitgestellt, das als ein Eingangsüberprüfungswerkzeug und als ein periodisches und Vor-Belichtungs-Überprüfungswerkzeug verwendet werden kann. Maskenwerkstätten können es als ein Überprüfungswerkzeug, das für ihre Kunden kompatibel ist, und als ein Werkzeug zur Detektierung druckfähiger Fehler verwenden. Das erfinderische System detektiert zwei Arten von Defekten: (1) Linienbreitenfehler im gedruckten Bild; (2) Oberflächendefekte. Die Linienbreitenfehler werden auf der Chipfläche detektiert. Die Detektierung wird durch Erfassen des Bilds des Retikels unter den gleichen optischen Bedingungen wie den Belichtungsbedingungen (d. h., Wellenlänge, numerische Apertur, Sigma, und Beleuchtungsaperturart) durchgeführt. Oberflächendefekte werden am ganzen Retikel detektiert. Die Detektierung von Oberflächendefekten wird durch Erfassen von Transmissions- und Dunkelfeld-Reflektionsbildern des Retikels und Verwenden der kombinierten Information zum Detektieren von Partikeln und anderen Oberflächendefekten durchgeführt.
Die obigen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlicher werden, wobei
1 ein schematisches Diagramm der Scanner-Einheit des Retikelüberprüfungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 zeigt ein schematisches Diagramm der Scanner-Einheit des Retikelüberprüfungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt ein Blockdiagramm des Retikelüberprüfungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 veranschaulicht ein Verfahren zum Erfassen von Transmissions- und Reflektionsbildern in einer Verschachtelungsbetriebsart.
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der Erfindung nur beispielhaft beschrieben werden.
Das System zur Defektdetektierung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus drei Hauptmodulen: (1) einem Scanner-Modul; (2) einem Defektdetektierungsbildverarbeitungshardware-Modul; und (3) einer Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation. Das Scanner-Modul scannt das Retikel und erfasst Aerial-Bilder des Retikels im transmittierten Licht auf mehreren, vorzugsweise drei, Fokusebenen, und Dunkelfeld-Bilder des Retikels im reflektierten Licht auf einer Fokusebene. Durch richtiges Einstellen der Aperturen des beleuchtenden und des abbildenden Teils des optischen Systems werden die NA und der Kohärenzfaktor eingestellt. Das optische System des Scanner-Moduls simuliert das Verhalten eines optischen Belichtungssystems, und als Ergebnis sind die erfassten Transmissionslicht-Aerial-Bilder den unter einem gegebenen Satz von Belichtungsbedingungen auf dem Fotolack erzeugten optisch gleichwertig. Das Bildverarbeitungs-Modul verwendet dann die erfassten Bilder, um die Defekte im Retikel zu detektieren.
Das System detektiert Retikeldefekte, wie etwa Linienbreitenfehler, durch Verwenden eines Chip-Chip-Vergleichs der Aerial-Bilder von mehreren Chips. Zusätzlich werden „Oberflächen"defekte im Retikel durch Vergleichen der Transmissionsbilder des Retikels mit den Dunkelfeld-Reflektionsbildern des Retikels detektiert. Der Vorgang des Vergleichs des reflektierten Bilds mit dem transmittierten Bild ist ungeachtet der Chips an der gesamten gescannten Fläche des Retikels tätig. Das Scannen der Reflektionsbilder ist zeitlich vom Scannen der Transmissionsbilder getrennt. Diese Trennung kann durch Verwenden eines gesonderten Scans für jede bestimmte Art von Bild bewerkstelligt werden. Zum Beispiel erfasst das System während des ersten Scans das Reflektionsbild, und erfasst das System während des zweiten Scans das Transmissionsbild. Die Zeittrennung kann auch durch Erfassen beider Arten von Bildern in einem Verschachtelungsmoduls erzielt werden, wie in 4 gezeigt ist. In 4 wird ein Tisch, der das Retikel hält, auf eine solche Weise bewegt, dass sich der Kameraframe 201 in kontinuierlicher Weise in Bezug auf die Oberfläche des Retikels bewegt. Unter Verwendung des Transmissions- bzw. des Reflektionslicht-Beleuchtungssystems werden abwechselnd Lichtimpulse 202 und 203 erzeugt. Daher erfasst die Kamera Bilder des Retikels abwechselnd in transmittiertem und in reflektiertem Licht. Das Kamerafenster ist auf eine solche Weise angeordnet, dass die Kamera gleichzeitig Bilder von zwei rechtwinkeligen Stellen des Retikels erfasst, was für eine Kontinuität der Bilderfassung sorgt. Die Abbildungsauflösung muss für die beiden Detektierungsbetriebsarten nicht die gleiche sein. Eine softwarebasierte Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation prüft und analysiert die Bilder der detektierten Defekte über den Fokusbereich des Belichtungssystems.
Nun folgt eine ausführliche Beschreibung der drei Module der erfinderischen Retikelüberprüfungsvorrichtung und ihrer Betriebsverfahren.
Die Scanner-Einheit
Vorzugsweise scannt die Scanner-Einheit die gesamte aktive Fläche des Retikels und erfasst sequentiell drei oder vier digitale Bilder: zwei oder drei Transmissions-Aerial-Bilder auf unterschiedlichen Fokusebenen und ein Dunkelfeld-Reflektionsbild. Die Scanner-Einheit liefert die gescannten Bilder der detektierten Defekte, die während des Scannens erfasst wurden, für eine Offline-Nachprüfung. Die Scanner-Einheit ist auch fähig, während des Nachprüfungsstadiums zusätzliche Aerial-Bilder der detektierten Defekte auf zusätzlichen Fokusebenen zu erfassen.
1 veranschaulicht den inneren Aufbau der Scanner-Einheit. Die Scanner-Einheit beinhaltet viele der Bestandteile einer optischen Mikroskopsäule. Unter Bezugnahme auf 1 scannt der Scanner ein Retikel 1, das auf einem beweglichen Haltetisch 2 fixiert ist. Laserlicht von einer Lichtquelle 3 wird verwendet, um das Retikel 1 zu beleuchten. Die Lichtquelle 3 ist vorzugsweise eine pulsierende Laserquelle, doch könnte die Lichtquelle 3 auch kontinuierlich arbeiten. Die Strahlung, die durch die Lichtquelle 3 bereitgestellt wird, weist vorzugsweise die genaue Wellenlänge des Belichtungssystems auf, mit dem das Retikel belichtet werden soll, zum Beispiel Deep-UV (248 nm) oder 193 nm.
Wenn das Scanner-Modul die Aerial-Bilder des Retikels im transmittierten Licht erfasst, wird die untere Fläche des Retikels unter Verwendung eines Transmissionslicht-Beleuchtungssystems, das eine Homogenisator-, und Beleuchtungsoptik 5, eine Beleuchtungsapertur 7, und einen Kondensor 6 beinhaltet, beleuchtet. Der Homogenisator weist unter anderem die Funktion auf, Speckles, die sich aus der Verwendung einer kohärenten Beleuchtungsquelle ergeben, zu verringern. Der Aufbau des Homogenisators ist nicht kritisch, solange der Homogenisator Speckles passend verringert. Die Aerial-Bilder des Retikels 1, die durch das Scanner-Modul erfasst wurden, simulieren die Bilder, die durch das Retikel 1 auf dem Fotolack erzeugt würden, wenn das Retikel 1 an einem optischen Belichtungssystem angeordnet wird. In dieser Betriebsart verläuft die Strahlung von der Beleuchtungslichtquelle 3 durch die Homogenisator- und Beleuchtungsoptik 5 und den Kondensor 6. Der Kondensor 6 verringert den Durchmesser des Beleuchtungslichtstrahls in der Retikelebene auf gerade etwas mehr als die Größe des Sichtfelds des Abbildungssystems. Zwischen dem Kondensor 6 und der Homogenisator- und Beleuchtungsoptik 5 befindet sich eine numerische Beleuchtungsapertur 7 (NA_ill), deren Größe und Form durch einen Beleuchtungsaperturwechsler 8 verändert werden kann. Das Einstellen der Größe und der Form der Beleuchtungsapertur 7 gestattet die Wiedergabe der Beleuchtungs- und der Kohärenzbedingungen des Fotolackbelichtungswerkzeugs. Im Besonderen wird die Apertur 7 so gewählt, dass das richtige Kohärenzverhältnissigma eingestellt wird und zwischen einer axialen und einer außeraxialen Beleuchtung wie etwa einer Quadrupol- oder einer ringförmigen Beleuchtungsbetriebsart gewählt wird, wie nachstehend beschrieben ist.
Das Objektiv 10 sammelt das Licht, das in der Transmissionslicht-Beleuchtungsbetriebsart durch das Retikel 1 transmittiert wird, und das Licht, das in der Dunkelfeld-Beleuchtungsbetriebsart durch das Retikel reflektiert wird. Nach dem Verlauf durch das Objektiv 10 verläuft das Licht durch die sammelnde einstellbare numerische Aperturmembran 12, die sich in der optisch gestalteten Aperturblendenfläche oder einer Nebenfläche befindet. Die Größe der sammelnden numerischen Aperturmembran 12 wird so gewählt, dass die Betriebsbedingungen des Belichtungssystems, das im mikrofotolithografischen Prozess verwendet wird, wiedergegeben werden. Daher ist das Aerial-Bild des Retikels 1, das durch das optische System der Retikelüberprüfungsvorrichtung gemäß der Erfindung geschaffen wird, dem Bild, das während des mikrofotolithografischen Prozesses durch das optische Belichtungssystem auf dem Fotolack erzeugt wird, gleichwertig.
Das Licht, das aus der numerischen Apertur 12 austritt, wird dann durch eine Linse, wie etwa eine Röhrenlinse 13, fokussiert, um ein Bild des Retikels 1 zu erzeugen. Dieses Bild wird dann durch eine Zoomvergrößerungslinse 14 vergrößert. Nach dem Verlauf durch die Zoomvergrößerungslinse 14 wird der Lichtstrahl durch einen Strahlteiler 15 geteilt, um in den drei CCD-Kameras der Retikelüberprüfungsvorrichtung, einer ersten Fokus/Dunkelfeld-Reflektionskamera 16, einer zweiten Fokuskamera 17, und einer dritten Fokuskamera 18, drei Bilder des Retikels zu erzeugen. Obwohl gegenwärtig die Verwendung von drei CCD-Kameras bevorzugt ist, sollte bemerkt werden, dass die Erfindung nicht auf die Verwendung dieser Anzahl von CCD-Kameras beschränkt ist. Es kann jede beliebige Kameragestaltung oder -kombination verwendet werden, die die gewünschten drei Bilder des Retikels erzeugt.
Wenn der Scanner Bilder des Retikels im reflektierten Licht erfasst, wird das Retikel durch ein Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 beleuchtet. In dieser Betriebsart richtet das Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 einen Strahl von Beleuchtungslicht von der Laserquelle 3 auf die obere Fläche des Retikels 1. Das Licht von der Laserquelle 3, das durch das Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 auf die obere Fläche des Retikels 1 gerichtet wird, verläuft durch eine ringförmige numerische Apertur(NA_ann)membran 12'. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Apertur 12' ringförmig, damit das Licht, nachdem es durch die Apertur 12' verlaufen ist, um das Objektiv 10 herum verläuft und das Retikel 1 beleuchtet. In einer anderen Ausführungsform verläuft das Beleuchtungslicht, das aus dem Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 austritt, durch das Objektiv 10 und beleuchtet das Retikel 1 erneut. Ein Teil dieses Beleuchtungslichts wird durch das Retikel 1 reflektiert und bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, wobei er durch das Objektiv 10 und dann durch die sammelnde numerische Apertur(NA_coll)membran 12 verläuft, bevor er wie oben beschrieben detektiert wird. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie sie in 2 gezeigt ist, ist das Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 zur Seite des Objektivs 10 hin angeordnet, um die obere Fläche des Retikels 1 von der Seite zu beleuchten. Bei dieser Gestaltung muss das Beleuchtungslicht vom Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 nicht durch die NA-Membran 12 und das Objektiv 10 verlaufen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das System mit einem passenden Autofokussierungssystem (nicht speziell gezeigt) ausgerüstet, das auf das Behalten der Überprüfungsebene des Retikels in der Fokusebene des Objektivs 10 abzielt. Dies erfolgt im Allgemeinen, indem eine Bewegung des Haltetischs 2 oder des Objektivs 10 in der Z-Richtung bereitgestellt wird.
Wenn die Retikelüberprüfungsvorrichtung gemäß der Erfindung in der Dunkelfeld-Beleuchtungsbetriebsart tätig ist, wird die obere Fläche des Retikels 1 durch das Dunkelfeld-Beleuchtungssystem 4 beleuchtet und erfasst die erste Fokus/Dunkelfeld-Reflektionskamera 16 das Bild des Retikels 1 im reflektierten Licht.
Wenn die Retikelüberprüfungsvorrichtung andererseits in der Transmissionslicht-Beleuchtungsbetriebsart tätig ist, wird das Retikel 1 durch das Transmissionslicht-Beleuchtungssystem 5 beleuchtet und werden die drei Bilder des Retikels im transmittierten Licht gleichzeitig durch die erste Fokus/Dunkelfeld-Reflektionskamera 16, die zweite Fokuskamera 17, und die dritte Fokuskamera 18 erfasst. Während dieser Betriebsart befindet sich die erste Fokuskamera 16 im Brennpunkt, während sich die zweite und die dritte Fokuskamera 17 und 18 an den Rändern des simulierten Prozessfensters des Belichtungssystems befinden. Der Ausdruck „Prozessfenster" bezieht sich auf den annehmbaren Bereich des Brennpunkts und die Bestrahlungsdosis, die bei der Belichtung des Retikels durch das Belichtungssystem verwendet werden können, um das Bild auf dem Fotolack zu erzielen, das die Anforderungen der Waferspezifikation erfüllt. Die zweite Fokuskamera 17 befindet sich an einem Rand des Prozessfensters, während sich die dritte Fokuskamera 18 am anderen Rand befindet. Es sollte bemerkt werden, dass die Aerial-Bilder des Retikels, die in den Kameras 16 bis 18 geschaffen werden, deutlich vergrößert sind (typischerweise ×50 bis ×200). Andererseits wird das Bild des Retikels im Belichtungssystem verkleinert (typischerweise ×1/4 bis ×1/5). Aus diesem Grund wird das Prozessfenster zur Schaffung des Aerial-Bilds (die Entfernung zwischen am Rand befindlichen gestatteten Fokusebenen) so vergrößert, dass eine große Veränderung in den Positionen der Fokusebenen der Kameras gestattet wird. Die Positionen dieser Fokusebenen können durch herkömmliche mechanische Mittel eingestellt werden.
Man wird leicht verstehen, dass die Bilder des Retikels, die durch die Kameras 16 bis 18 erfasst werden, verwendet werden können, um das Prozessfenster des Retikelbelichtungssystems zu bestimmen. Dies kann durch einen Vergleich der Aerial-Bilder des Retikels, die unter unterschiedlichen Belichtungs- und Fokusbedingungen erfasst wurden, mit den entsprechenden Gestaltungsspezifikationen des Wafers erfolgen. Die Fokusposition des Systems kann durch Verschieben des Retikels in der z-Richtung noch feiner eingestellt werden, wie in 1 gezeigt ist.
Nachstehend ist das Betriebsverfahren der Retikelüberprüfungsvorrichtung beschrieben. Der Haltetisch 2 bewegt das Retikel 1 auf eine solche Weise, dass die Scanner-Einheit das Retikel Stück für Stück in einer gewundenen Weise scannt. Die Breite eines Stücks ist vorzugsweise die Breite des optischen Sichtfelds des Systems. Die CCD-Kameras 16, 17, und 18 können Linien-CCD-Kameras sein, die fähig sind, gleichzeitig ein Bild des gesamten Stücks des Retikels 1 zu erfassen. Alternativ können die CCD-Kameras 16, 17, und 18 von einem Verschiebungsverzögerungstyp sein. Vorzugsweise sind die Kameras 16 bis 18 im ultravioletten Bereich, vorzugsweise im Deep-UV-Bereich, empfindlich.
In einer Ausführungsform der Erfindung bewegen sich der sich bewegende Haltetisch 2 und das Retikel 1 in kontinuierlicher Weise. Die CCD-Kameras 16, 17, und 18 werden durch den Haltetisch 2 ausgelöst, um jedes Mal, wenn der Haltetisch durch ein Sichtfeld verlaufen ist, das Bild des Stücks des Retikels 1 zu erfassen. Vorzugsweise wird das Bild des Retikels durch Schießen eines Laserimpulses von der Laserquelle 3 durch die Beleuchtungsoptik 4 oder 5 des Systems und Erfassen der Bilder mit digitalen Flächenkameras 16 bis 18 durch die Abbildungsoptik erfasst. Man wird verstehen, dass das Retikel zum Zeitpunkt der Bilderfassung nicht stationär sein muss, wenn die gepulste Laserquelle verwendet wird, um das Retikel zu beleuchten, aus welchem Grund das Retikel kontinuierlich bewegt werden kann. Das gleiche Ergebnis kann durch Verwenden einer kurzen Belichtungszeit für die Kameras 16 bis 18 erzielt werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung bewegen sich der Haltetisch 2 und das Retikel schrittweise.
Wie man verstehen kann, emuliert die Optik der Scanner-Einheit die Optik eines Beleuchtungswerkzeugs, wenn die Aperturen 7 und 12 während der Transmissionslicht-Beleuchtungsbetriebsart in den Weg des Strahls eingesetzt sind. Im Besonderen verändert die Beleuchtungsapertur 7 die wirksame beleuchtende NA_ill des Kondensors 6 selektiv, während die Apertur 12 die numerische Sammlungsapertur NA_coll des Objektivs 10 verändert. Ein Verhältnis der NA_ill zur NA_coll wird als Pupillenfüllverhältnis des Objektivs bezeichnet und ist für die Kohärenz der Retikelbeleuchtung verantwortlich. Je kleiner der Wert des Pupillenfüllverhältnisses ist, desto höher ist die Kohärenz der Retikelbeleuchtung. Es ist zu beachten, dass die numerische Apertur 7 eine komplexere Gestaltung aufweisen kann, zum Beispiel vier kleine Aperturen, die in Bezug auf die Achse des Strahls verschoben sind. Andere Beleuchtungsaperturgestaltungen können verwendet werden, um andere Belichtungssysteme und ihre Wechselwirkung mit dem Retikel zu emulieren.
Zusätzlich zur Bestimmung der Kohärenz des Beleuchtungslichts kann die numerische Beleuchtungsapertur 7 verwendet werden, um den Lichtstrahl zu formen, damit er dem Belichtungswerkzeug noch ähnlicher ist. Zu diesem Zweck kann die Beleuchtungsapertur 7 ein beugendes optisches Element oder eine richtige Apodisationsapertur sein, die auch die Form des einfallenden Strahls beeinflusst. Die Apertur 7 kann einen Flächenstrahl, d. h., einen Strahl mit einer gleichmäßigen Stärkenverteilung über den Querschnitt des Strahls, bereitstellen. Demgemäß emuliert das Überprüfungswerkzeug durch Einstellen der Form und der Größe der numerischen Aperturen 7 und 12 die Beleuchtungsbedingungen des Belichtungswerkzeugs einschließlich seiner wirksamen NA, der Kohärenz der Beleuchtung, und der Form des Beleuchtungsstrahls. Für jedes Sichtfeld werden drei oder vier Bilder erfasst: zwei oder drei Transmissions-Aerial-Bilder auf unterschiedlichen Fokusebenen und ein Hochauflösungs-Dunkelfeld-Reflektionsbild. Durch richtiges Einstellen der Größe der numerischen Aperturen 7 und 12 simuliert das System das Verhalten eines optischen Belichtungssystems, und als Ergebnis sind die erfassten Aerial-Bilder jenen, die unter einem gegebenen Satz von Belichtungsbedingungen auf dem Fotolack erzeugt werden, optisch gleichwertig.
In der Transmissionslicht-Beleuchtungsbetriebsart werden die verschiedenen Fokusbilder des Retikels mit drei CCD-Kameras 16 bis 18 bei verschiedenen Fokusbedingungen erfasst. Die Kamera 16 wird auch verwendet, um das Bild des Retikels im reflektierten Licht in der Reflektionslicht-Beleuchtungsbetriebsart zu erfassen. In einer anderen Ausführungsform wird eine gesonderte Kamera verwendet, um das Dunkelfeld-Reflektionsbild in der Dunkelfeld-Beleuchtungsbetriebsart zu erfassen. Das Erfassen der Transmissions- und der Dunkelfeld-Reflektionsbilder ist sequentiell. In einer Ausführungsform der Erfindung wird es durch Verschachteln der Sichtfelder bewerkstelligt. Dies kann erfolgen, wenn in beiden Abbildungsbetriebsarten die gleiche Pixelgröße verwendet wird. In einer anderen Betriebsart werden zwei gesonderte Scans verwendet. Vorzugsweise werden die digitalen Daten von jeder Kamera hinsichtlich der Verzerrung, des Positionierungsfehlers, der Beleuchtungsungleichmäßigkeit, und der Pixenungleichmäßigkeit der Kamera ausgeglichen. Die korrigierten Daten werden mit dem Synchronisationssignal zum Bildverarbeitungs-Modul gesendet. Der Scanner wird durch einen Hauptsteuercomputer (nicht gezeigt) gesteuert.
Vorzugsweise beinhaltet die Scanner-Einheit auch ein Hardwaresynchronsiations-Modul (nicht gezeigt), das das System synchronisiert und Blindsignale für diagnostische Zwecke erzeugt. Die Bewegung des Haltetischs 2 wird durch ein Laserinterferometer (nicht gezeigt) überwacht, das einen Takt für das System erzeugt. Das Synchronisations-Modul verwendet diesen Takt, um die Laserimpulse von der Beleuchtungslaserquelle 3 und die Belichtungen der Kameras 16 bis 18 zu synchronisieren. Die Kompensationskarten (nicht gezeigt) gleichen optische Bildverzerrungen, Positionierungsfehler, Schwankungen der Empfindlichkeit der Kamerapixel und Schwankungen der Stärke der Laserimpulse aus. Die Bedingungen des Scans werden von der Bedienungsperson durch den Hauptsteuercomputer (nicht gezeigt) so eingestellt, dass sie den Belichtungsbedingungen (NA, Sigma, Aperturart) und der Detektierungsempfindlichkeit (Vergrößerung) entsprechen.
Der Scanner sendet digitale Bilder, Synchronisations- und Taktsignale zum Bildverarbeitungs-Modul. Die Bilddatenübertragungsleitungen können ausreichend lang gemacht werden, um zu gestatten, dass sich die Scanner-Einheit und das Bildverarbeitungs-Modul an unterschiedlichen Stellen befinden. Vorzugsweise kann der Scanner durch den Steuercomputer von der Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation verwendet werden, um Bilder der Defekte an verschiedenen Fokuspositionen aufzugreifen.
Das Bildverarbeitungs-Modul
Vorzugsweise ist das Bildverarbeitungs-Modul ein Echtzeit-Bildprozessor, der Defekte im abgebildeten Muster findet, das unter Verwendung der Scanner-Einheit erzeugt wurde. Es gibt zwei Arten von Defekten, die detektiert werden müssen: (1) Oberflächendefekte wie Partikel, eine beschädigte Antireflektionsbeschichtung, Fotolackrückstände usw.; und (2) Fehler im gedruckten Muster. In einigen Fällen können Oberflächendefekte Fehler im gedruckten Bild erzeugen. Vorzugsweise kann das Bildverarbeitungs-Modul parallel drei bis vier vom Scanner erhaltene digitale Bilder des Retikels verarbeiten, zwei bis drei Aerial-Bilder von unterschiedlichen Fokuspunkten und ein Dunkelfeld-Reflektionsbild. Fehler in der Linienbreite werden durch Chip-Chip-Vergleichen von Bildern von der gleichen Fokusebene detektiert. Oberflächendefekte werden durch Vergleichen der Dunkelfeld-Reflektion des Retikels mit dem Transmissionsbild des gleichen Retikels detektiert. Da der Chip-Chip-Vergleich (für das Verständnis der Erfindung nützlich) und der Transmissions-Reflektions-Vergleich nicht gleichzeitig stattfinden, können sie durch das gleiche Bildverarbeitungs-Modul ausgeführt werden. Das Bildverarbeitungs-Modul greift Bilder der detektierten Defekte und der entsprechenden guten Chips auf und speichert sie zur Nachprüfung in der Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation.
Vorzugsweise werden die drei Ströme der Bilddaten von den drei Fokuskameras 16, 17, und 18 zur Verarbeitung zu drei unterschiedlichen Bildverarbeitungs-Modulen übertragen. Die Kamera 16 wird auch als die Dunkelfeld-Kamera in der Dunkelfeld-Abbildungsbetriebsart verwendet. Das Dunkelfeld-Bild wird zu einem zusätzlichen Bildverarbeitungs-Modul übertragen.
Es gibt zwei Verarbeitungsbetriebsarten – D2D (Chip-Chip) (für das Verständnis der Erfindung nützlich) und T&R (transmittiert und reflektiert). In beiden Betriebsarten, D2D und T&R, nimmt das Bildverarbeitungs-Modul eine Zwi schenspeicherung der Daten vom gesamten Stück vor, bevor es mit der Verarbeitung beginnt. Da die D2D- und die T&R-Bildverarbeitungstätigkeit nicht gleichzeitig stattfinden, können sie an der gleichen Bildverarbeitungshardware ausgeführt werden, doch sollte bemerkt werden, dass jede Betriebsart unterschiedliche Bildverarbeitungsbestandteile wie etwa Bilddetektoren benötigen kann.
Der D2D-Vergleichsvorgang ist auf die folgende Weise tätig: Zu Beginn nimmt die Bildverarbeitungs-Einheit eine Zwischenspeicherung des gesamten Stücks des Retikels 1 in ihren Puffern vor. Nachdem die Bilddaten des gesamten Stücks des Retikels 1 zwischengespeichert wurden, ruft jeder Bildverarbeitungskanal dieser Bildverarbeitungs-Einheit zwei Ströme von Bilddaten ab, wobei jeder Strom einem gesonderten Chip entspricht, bringt einen Strom mit dem anderen zur Deckung, und vergleicht dann die Bilddaten, die in den beiden Strömen enthalten sind. Einer der beiden Ströme von Bilddaten ist um L Linien verzögert (wobei L die Wiederholungsfrequenz des Chips ist), so dass die beiden Bildströme zwei unterschiedlichen Chips entsprechen. Während dieses Verarbeitungsstadiums ist die Verarbeitung nur auf die Chipfläche des Retikels beschränkt. In einer anderen Ausführungsform kann jeder beliebige eine Chip mit dem Durchschnitt aller anderen Chips im Puffer verglichen werden.
In der T&R-Betriebsart arbeitet die Bildverarbeitung auf die folgende Weise: Nachdem die Bilddaten, die ein volles Stück des Retikels darstellen, in den Puffern zwischengespeichert wurden, ruft jeder Bildverarbeitungskanal zwei Ströme von Bilddaten ab, bringt einen mit dem anderen zur Deckung, und führt dann den Detektierungsalgorithmus an seinem kombinierten Bild durch. In dieser Betriebsart ist die Verarbeitung nicht auf die Chipfläche beschränkt, und kann sie an der gesamten Maske vorgenommen werden.
Die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation
Die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation wird verwendet, um die Bilddaten automatisch zu analysieren. Sie ermöglicht dem Benutzer auch, die verdächtigen Defekte, die mit dem Bildverarbeitungs-Modul detektiert wurden, nachzuprüfen. Vorzugsweise ist die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation softwarebasiert und an einer Computerarbeitsstation tätig. Im Besonderen können die Defekte im Retikel, die unter Verwendung des Chip-Chip-Vergleichs von Aerial-Bildern oder unter Verwendung des Vergleichs der Aerial-Bilder mit dem erfassten Dunkelfeld-Reflektionsbild detektiert wurden, durch Vergleichen der erfassten Aerial-Bilder mit den simulierten Aerial-Bildern, die unter Verwendung einer Simulationssoftware erhalten werden können, näher untersucht werden. Zum Beispiel kann eines der verbreitet erhältlichen Simulationssoftwarepakete (AIMS^TM, VSS^TM, Sigma C, Finley^TM) für diesen Zweck angepasst werden. Die AIMS^TM-Software wurde durch die IBM Corporation gestaltet, um am MSMl00-Werkzeug verwendet zu werden, und kann die Aerial-Bilder der Phasendrehungsmasken wie auch der Masken, die optische Nahbereichskorrekturen aufweisen, simulieren. Das VSS^TM- und das Finley^TM-Softwarepaket können an einem Allzweckcomputer ausgeführt werden. Diese Pakete geben die Belichtungsbedingungen wie etwa die NA des Belichtungssystems ein und erzeugen das simulierte Bild durch Emulieren des Verhaltens der Retikel wie auch jenes des Fotolacks. Dieses simulierte Bild wird verwendet, um eine zusätzliche, genauere Untersuchung und Klassifizierung der detektierten Defekte vorzunehmen.
Vorzugsweise wird die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation unter Verwendung einer benutzerfreundlichen grafischen Benutzerschnittstelle betrieben. Die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation weist mehrere Betriebsarten auf.
Die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation prüft und klassifiziert die detektierten Defekte an der Benutzersteuerung. Gemäß einem Beispiel, das mit der Erfindung verwendbar ist, kann der Benutzer einen Defekt aus der Defektliste wählen, die durch das Bildverarbeitungs-Modul erzeugt wurde. Als Reaktion darauf zeigt das System die Aerial-Bilder der detektierten Defekte und der entsprechenden guten Chips an den Fokuspunkten des Scans am Überwachungsbildschirm an. In dieser Ausführungsform können die Linienbreitenmessungen der defekten und guten Merkmale (an der Waferebene) gemäß der Anforderung des Benutzers berechnet werden. Das System ist auch fähig, eine Berechnung hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit der Defektdruckfähigkeit durchzuführen.
Nach einem Beispiel, das mit der Erfindung verwendbar ist, versucht der Prozessor der Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation, ein überlappendes Prozessfenster für alle defekten und die entsprechenden guten Chips aufzubauen. Das Diagramm des Fensters wird dem Benutzer gezeigt. Defekte, die nicht in einem vernünftigen Prozessfenster aufgenommen werden können, werden während der automatischen Berechnung aus dem gemeinsamen Prozessfenster ausgeschlossen. Die Berechnung des Prozessfensters macht es möglich, den Arbeitspunkt des Belichtungssystems entsprechend zu versetzen.
In einer anderen Ausführungsform wird unter Verwendung einer Online-Nachprüfung der Defekte eine genauere Analyse des Prozessfensters bewerkstelligt. Gemäß dieser Ausführungsform werden auf Anforderung durch den Benutzer Bilder an einer größeren Anzahl von Fokuspunkten aufgegriffen und sofort durch ein genaueres überlappendes Prozessfenster verarbeitet. In dieser Ausführungsform werden Bilder mit hoher NA und hoher Auflösung der Defekte, besonders der Defekte außerhalb des Fensters, erfasst. Dies ermöglicht einem, die tatsächlichen Defekte auf dem Reti kel, besonders jene Defekte, die die Linienbreitenschwankungen auf dem Wafer verursachen, sichtbar zu machen. Wenn der Defekt ein Partikel auf der Farbe des Retikels ist, wird auch ein Reflektionsbild davon erfasst und in der Defektanalyse verwendet.
In einem anderen Beispiel, das mit der Erfindung verwendbar ist, verwendet das System die Ergebnisse der Linienbreitenmessungen für einzelne Chips des Retikels 1, um einen Plan der Linienbreitenschwankungen für das gesamte Retikel zu erzeugen. Der erzeugte Plan wird dem Benutzer in einem grafischen Format angezeigt. Zum Beispiel können verschiedene Bereiche des Retikels, die unterschiedliche Werte der Linienbreitenschwankungen aufweisen, in unterschiedlichen Farben gezeichnet werden. Ein derartiger Plan stellt ein sehr nützliches Verfahren bereit, um sichtbar zu machen, wie sich das Ausmaß der Schwankung der Linienbreite auf dem Retikel von Chip zu Chip verändert. Zum Beispiel ist es wichtig, zu sehen, wie sich das Ausmaß der Schwankung der Linienbreite für die Chips am Rand im Vergleich zu den Chips in der Mitte unterscheidet.
3 zeigt ein Blockdiagramm, das den Betrieb des Retikelüberprüfungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 3 erfasst die Scanner-Einheit 101 Bilder des Retikels und sendet die Bilddaten 104 zur Verarbeitung zur Bildverarbeitungs-Einheit 102. Die Bildverarbeitungs-Einheit 102 führt eine Verarbeitung der Bilddaten durch und detektiert Defekte im Retikel. Danach sendet die Bildverarbeitungs-Einheit 102 die verarbeiteten Bilddaten 105 der defekten und der guten Chips zur anschließenden Analyse und Darstellung zur Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation 103. Die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation kann Steuersignale 106 und 107 zur Bildverarbeitungs-Einheit und zur Scanner-Einheit senden. Wenn beim Prozess der Bildanalyse in der Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation zusätzliche Bilder wie etwa Bilder von zusätzlichen Fokusoberflächen benötigt werden, sendet die Nachverarbeitungs- und Nachprüfstation eine Anforderung 107 zum Aufgreifen zusätzlicher Bilder zur Scanner-Einheit 101 und eine Anforderung 106 zur Verarbeitung dieser zusätzlichen Bilder zur Bildverarbeitungs-Einheit.
Obwohl die Erfindung hierin unter Verwendung bevorzugter Ausführungsformen davon beschrieben wurde, werden Fachleute leicht verstehen, dass daran verschiedenste Abwandlungen hinsichtlich der Form und der Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.

Claims

Ein Verfahren zum Überprüfen eines Retikel zur Verwendung mit einem optischen Belichtungssystems gemäß einem Satz von Belichtungsgegebenheiten, das Verfahren umfasst: Erfassen einer Mehrzahl von Aerial-Bildern des Retikel unter Verwendung transmittierten Lichtes, wobei die Mehrzahl von Aerial-Bildern in einem Prozessfenster des optischen Belichtungssystems und unter Verwendung des Satzes von Belichtungsgegebenheiten erfasst werden; Erfassen eines Reflektionslicht-Bildes des Retikel unter Verwendung reflektierten Lichtes; und Vergleichen des erfassten Reflektionslicht-Bildes des Retikel mit der Mehrzahl von Aerial-Bildern des Retikel um Defekte in dem Retikel zu detektieren.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erfassten Bilder des Retikel in Relation zu korrespondierenden Bildern vergrößert werden, die auf einem Fotolack durch das optische Belichtungssystem unter Verwendung des Retikel erzeugt sind.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei jedes der Mehrzahl von Aerial-Bildern des Retikel mit einer unterschiedlichen Fokus-Gegebenheit korrespondiert.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das transmittierte und das reflektierte Licht unter Verwendung einer pulsierenden Lichtquelle zur Verfügung gestellt werden.
Das Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei die pulsierende Lichtquelle ein pulsierender Laser ist.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Erfassen der Mehrzahl von Aerial-Bildern das Anordnen des Retikel auf einem Haltetisch und das Bewegen des Haltetisches in kontinuierlicher Weise umfasst.
Eine Vorrichtung zum Überprüfen eines Retikel (1) zur Verwendung mit einem optischen Belichtungssystems gemäß einem Satz von Belichtungsgegebenheiten, die Vorrichtung umfasst: ein Scanner (101), der angeordnet ist, um eine erste Mehrzahl von Aerial-Bildern des Retikel mit transmittierten Licht gemäß der Belichtungsgegebenheiten und eines Reflektionslicht-Bildes des Retikel mit reflektiertem Licht zu erfassen; ein Bildverarbeitungs-Modul (102) zum Detektieren von Defekten in dem Retikel durch Vergleichen der ersten Mehrzahl von Aerial-Bildern des Retikel mit dem Reflektionslicht-Bild des Retikel.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei der Scanner weiter umfasst: ein Transmissionlicht-Beleuchtungsystem (5, 6, 7) zum Beleuchten einer ersten Fläche des Retikel (1); ein Dunkelfeld-Beleuchtungssystem (4) zum Beleuchten einer zweite Fläche des Retikel; und einem optisches System zum Sammeln von Licht, das von dem Retikel hervortritt, und zum Erfassen der ersten Mehrzahl von Aerial-Bildern und des Reflektionslicht-Bildes des Retikel.