패턴의 파라미터에서의 변화를 평가하는 방법 및 시스템 document_id A220623066105

마이크로전자 디바이스들의 성능은 언제나 임계 치수 (critical dimension)들 또는 CD라고 불리는 이들의 임계 피쳐(critical feature)들의 치수(dimension)들에서 발견되는 변화에 의해 제한되어 왔다. 마이크로전자 디바이스들은 종종 포토리소그래피 공정에서 마스크들(또는 레티클들)을 이용하여 제조된다. 포토리소그래피 공정은 반도체 디바이스의 제조에서 주된 공정들 중 하나이며, 제조될 반도체 디바이스들의 회로 설계에 따라 웨이퍼의 표면을 패터닝하는 것으로 이루어진다. 이러한 회로 설계는 먼저 마스크 위에 패터닝된다. 따라서, 동작하는 반도체 디바이스들을 획득하기 위해서는, 마스크가 결함이 없어야만 한다. 또한 마스크는 종종 웨이퍼상에 많은 다이들을 생성하기 위해 반복된 방식으로 사용된다. 따라서, 마스크상의 임의의 결함은 웨이퍼상에서 다수 회 반복될 것이며 다수의 디바이스들이 결함이 있도록 만들 것이다. 제조할 가치가 있는 공정을 설정(establishing)하는 것은 전반적인 리소그래피 공정의 타이트한 제어를 요한다. 이러한 공정 내에서, CD 제어는 디바이스 성능 및 수율과 관련하여 결정적인 인자이다. 임계 치수들이 클 때, 디바이스의 치수들에 있어서의 시스템적 변화들, 가령 재료 물리학에 의해 발생되는 것들 또는 설비 또는 제조 공정의 결과로서 발생되는 것들은 전반적인 에러 예산(budget)에 큰 기여를 하지 않으며 따라서 대게 무시될 수 있다. 그러나, 임계 피쳐들의 최소 크기가 약 65nm 미만으로 떨어질 때, 이전에 무시되었던 시스템적 변화들은 이제 전반적인 에러 예산의 상당한 부분을 차지할 수 있다. 구체적으로, 시스템적 마스크 CD 에러들은 총 웨이퍼 리소그래피 공정 CD 예산의 50% 이상을 차지할 수 있다. 따라서, 다양한 마스크 검사 도구들이 개발되어 왔으며 상업적으로 이용가능하다. 마스크들을 설계하고 평가하는 공지된 기법들에 따라서, 마스크가 생성되어 이를 통해 웨이퍼를 노광하기 위해 사용되고, 그 후 마스크의 피쳐들이 설계에 따라서 웨이퍼에 전사되었는지를 판별하기 위한 검사가 수행된다. 최종 피쳐들의 의도된 설계로부터의 임의의 변화들은, 설계를 수정하고, 새로운 마스크를 생성하고, 새로운 웨이퍼를 노광할 것을 필요로 한다. 전술한 절차는 에어리얼 이미지 측정 시스템(Aerial Image Measurement System, AIMS)을 이용하여 더욱 간단하게 이루어질 수 있다. AIMS는 기본적으로 다양한 마스크 설계들의 개발 및 테스팅을 위해 의도된 엔지니어링 도구이다. 이는 또한 OPC(Optical Proximity Correction) 및 위상 시프트 피쳐들(phase shift features)이 웨이퍼상에 어떻게 프린트될지를 체크하는 데 유용하다. 또한, 이 시스템은 마스크 검사 시스템에 의해 발견된 다양한 결함들을 연구하고 이들 결함들이 웨이퍼상에 실제로 프린트되는지 여부를 테스트하기 위해 사용될 수 있다. 일부 시스템들은 예를 들어 미국 특허 No. 5,481,624; 5,795,688; 및 7,072,502에 개시된 마스크 검사를 위한 에어리얼 이미징의 원리들을 이용하여 개발되어 왔다. 또한, 마스크 검사에서의 에어리얼 이미징의 이용은 Shirley Hemar 등의 논문 "Aerial-image-based off-focus inspection: lithography process window analysis during mask inspection", Proceedings of SPIE, Volume 5256, 23rd Annual BACUS Symposium on Photomask Technology, December 2003, pp.500-509에 설명되어 있다. 일반적으로 말하면, AIMSTM는 개구수(NA)의 구체적인 스테퍼 또는 스캐너 세팅들, 조명 또는 퓨필 필링(pupil filling)의 부분적 코히런스, 파장 및 조명 타입(가령, 원형, 환형, 4중극 또는 2중극 경사입사 조명(off-axis illumination))하에서 마스크들을 평가하기 위한 광학 시스템이다. 가령 193 nm 노광 도구들에서의 조건들을 매칭시키기 위한 임의의 세팅의 플렉시블한 자동화된 조정에 의해, 그 시스템은 193 nm 리소그래피를 위해 설계된 바이너리, OPC 및 위상 스프트와 같은 임의의 타입의 마스크들에 대해 에뮬레이션할 수 있다. 이 시스템으로 취해진 이미지는 웨이퍼의 포토레지스트상에 입사하는 잠재적 이미지와 광학적으로 등가이지만, CCD(Charged Couple Device) 카메라를 이용하여 확대되고 기록된다. 따라서, AIMSTM 도구는, 노광 도구를 이용한 실제의 웨이퍼 프린트들 및 이어지는 프린트된 피쳐들의 SEM(Scanning Electron Microscope) 측정을 행할 필요 없이, 마스크상의 조밀한 패턴들 또는 콘택트들, 결함 또는 보상(repair) 등의 임계 피쳐들의 웨이퍼 프린트가능성의 빠른 예측을 가능하게 한다. 패턴의 적어도 하나의 파라미터를 평가하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공할 필요가 존재한다.