KR20080033897A - 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법 - Google Patents

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칼 짜이스 에스엠에스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 초기에 관련된 약점을 찾고 이것을 교정하기 위해, 마스크 디자인과 마스크 제조에 사용될 수 있는 마스크 검사 방법에 관한 것이다. 마스크 검사에 대한 상기 방법에 따르면, 공간이미지 시뮬레이션(더 바람직하게는 전면적인 공간 이미지 시뮬레이션)이 핫 스폿의 리스트를 결정하기 위해 마스크 레이아웃으로 변경된 마스크 디자인에 기초하여 수행된다. 마스크/마스크테스트는 AIMS 도구에 의해 분석되며, 그래서 실제의 공간 이미지들은 제조되고 시뮬레이트된 공간이미지와 비교된다. 공간 이미지들 사이의 확정된 차이는 마스크 디자인을 개선하는데 이용된다. 본 발명의 배열은 방법이 마스크 디자인과 마스크 제조에 대한 마스크 검사을 위해 수행되는 것을 가능하게 한다. 마스크 제조 공정에서 AIMS 도구의 직접적인 사용은 에러율과 비용을 감소하면서, 필연적으로 마스크 제조를 가속한다.
마스크 디자인, 마스크 레이아웃, 공간이미지, 임계위치

Description

마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법{Method for Mask Inspection for Mask Design and Mask Production}
본 발명은 마스크 검사 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 본 발명은 이미 일찍부터 관련된 결점을 인식하고 교정할 수 있도록 하기 위한 마스크 디자인과 마스크 제조와 관련하여 사용할 수 있는 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 상에서 항상 감소하는 대상물 구조의 사이즈는 마스크 디자인과 마스크 제조 상의 요구 사항을 항상 증가시킨다. 마스크에 의해 생성된 이미지는 감소된 사이즈로 웨이퍼 상에 이미지를 만들기 때문에, 마스크 상의 결점들(이른바 핫 스폿들)은 특히 큰 영향을 가진다. 게다가 현재 사용되는 마스크 구조의 임계 사이즈는 이른바 핫 스폿이 더욱더 우세한 것이 되도록, 웨이퍼 노광 시스템의 해상한계의 영역 내에 있다. 마스크 제조 공정과 특히 마스크 디자인의 공정에서 결점들에 대한 분석은 구조의 감소하는 사이즈 때문에 더욱더 중요하게 된다.
Carl Zeiss SMS GmbH의
Figure 112007068754810-PCT00001
(Aerial Imaging Measurement System)은 10년 동안 시장에서 인쇄 적성(printability)면에서 마스크 결점들을 분석하기 위해 수립되어왔다. 이는 미세 가공 스캐너에서와 같이 조사(illumination)와 이미징의 동일한 조건(파장 길이, 개구수(NA), 조사의 타입, 빛(시그마 입자)에 대한 간 섭성의 정도)하에서 마스크의 작은 범위(결점의 위치와 그 근처)를 조사(illumination)하고 이미징하는 것을 포함한다. 그러나 스캐너와 대조적으로, 마스크에 의해 생성된 공간이미지(aerial image)는 CCD 카메라 위로 확대된다. 상기 카메라는 웨이퍼 상의 리지스트(resist)와 같이 동일한 잠상(latent image)을 본다. 따라서 공간이미지(aerial image)는 웨이퍼 노광 장치에 의해 값비싼 테스트 인쇄 없이 분석될 수 있으며, 마스크의 인쇄적성에서와 같이 그려질 수 있다. 미세 가공 공정 창의 분석에 대한 추가적인 정보는 초점 경로를 기록함으로써 얻어진다.
공지된 이전 기술에 따르면, 마스크 레이아웃과 미세 가공 마스크의 제조는 마스크 디자인 이후에 수행된다. 이때 미세 가공 마스크는 검사 유닛에 의해 에러에 대해 검사하고, 그 에러는 수정 유닛에 의해 교정된다. 일반적으로 모든 에러가 찾아질 수는 없다. 이때, 검사 유닛에 의해 찾아지지 않은 에러는 웨이퍼의 노광 후에야 비로소 찾아지게 되어, 제조시 높은 비율의 에러가 발생한다. 그 결과, 제조가 지연될 뿐 아니라, 마스크 수정이나 또는 새로운 마스크의 구입으로 필요 이상의 상당한 비용이 들게 되며, 이는 여전히 제조의 지연으로부터 생기는 비용 때문에 더욱 앞으로도 상당히 증가될 것이다.
WO 00/60415 A1은 이미징 에러의 교정에 대한 방법을 기술하고 있으며, 상기 방법에서는 상기 마스크 레이아웃의 노광 후에 전기적인 마스크 레이아웃에서의 변화가 구조들을 본래의 마스크 레이아웃 또는 요구된 마스크에 가능한 근접하게 도달하게되는 마스크 라이터(writer)에 의해 마스크 상에 이미지되도록 하여준다. 고려되는 공정 조건들은 특히 교정 값의 형태로 공정 조건에 의존하는 파라미터들을 포함하는 표(table)의 형태로 요약되어 있다. 예를 들어, 상기 표는 마스크 라이터의 장치 의존성의 수차(device-dependent aberration)의 보상에 대한 위치 의존성의 다른 교정값을 포함한다. 해결책은 해당하는 이미징 에러에 대한 모델에 물리적 기반을 둔 모든 교정 값을 미리 예상하는 것이다. 비록, 공지된 방법과 대조적으로, 제안된 방법이 고도로 집적 회로(IC)를 생성하기 위한 마스크 구조의 효과적인 교정을 가능하게 할지라도, 요구되는 계산의 양은 적지 않게 된다. 이 방법의 또 다른 불이익은 교정값의 형태에서 고려되는 파라미터들의 크기이다. 이는 회절과 굴절의 영향뿐 아니라 상호작용과 장치 의존적인 수차 영향을 고려하는 것을 포함한다.
종래 기술에서 공지된 방법은 검사 기계가 모든 에러를 인식하는 것을 보증하지 않는다. 예를 들면, 마스크 상의 에러가 웨이퍼 공장에서 제조될 때까지 인식되지 않는 일이 발생할 수 있다. 이는 마스크 수정 또는 새로운 마스크의 구입에 대한 추가적인 비용을 발생시키며, 또한 제조에 있어 지연과 다음의 필연적인 비용을 가져온다.
본 발명의 목적은 제조된 마스크가 낮은 에러율을 가지며 비용이 최소화되도록, 마스크 레이아웃과 마스크 디자인 동안에 에러가 인식되고 미리 제거될 수 있도록, 종래 기술로부터 공지된 해결법을 개선하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 독립항의 특징에 의해 얻어진다. 더 좋은 개선과 구현은 종속항에 기술되어 있다.
마스크 디자인과 마스크 제조와 관련하여 마스크 검사의 방법은 임계위치 (즉, 핫 스폿)의 리스트가 결정되어있는 시뮬레이션으로부터, 마스크 레이아웃으로 디자인되고 변경되어온 마스크 디자인의 공간이미지(aerial image) 시뮬레이션을 수행하는 것을 포함한다. 마스크/테스트 마스크는 실제의 공간이미지들을 생성하고 실제의 공간이미지를 시뮬레이트된 공간이미지와 비교함으로써 AIMS 도구(tool)의 도움으로 분석된다. 그렇게 함으로써, 상기 2개의 공간 이미지들은 구조적으로 정확한 방법으로 서로 관련되고 선 폭 또는 이른바 공정윈도우의 사이즈에 관해 동일한 위치에서 평가된다. 결과에 있어서 확정된 차이 또는 그 자체의 실제 공간 이미지 결과 중 어느 것이든 마스크 디자인을 개선하는데 사용된다.
공간이미지의 결과에 있어 확정된 차이는 디자인을 개선하는 역할을 하며, 마스크의 질은 여러번 전술한 공정 단계를 통해 상기 마스크 검사 방법을 통과함으로써 개선될 수 있다.
마스크 제조 공정에서 직접적으로 AIMS 도구의 사용은 에러율이 감소하고 비용이 절감되면서도 마스크 제조에 있어 상당한 가속을 가능하게 한다. 증가하는 복잡성 때문에 미래에는 더욱더 비싸지게 될 마스크에 관해서, 상응하는 결점은 전기적 부품의 제조에서 에러가 발생 되기 전의 마스크 제조 공정의 초기 단계에서 인식될 수 있다.
본 발명에 따른 해결법은 이하에서 실시예들에 의해 기술될 것이다.
도 1은 각각의 방법 단계에 대한 흐름도를 나타낸다.
마스크 디자인과 마스크 제조와 관련하여 마스크 검사 방법은 임계위치들(즉, 핫 스폿들)의 리스트가 결정되어있는 시뮬레이션으로부터, 마스크 레이아웃으로 디자인되어 변경된 후, 마스크 디자인의 "공간 이미지" 시뮬레이션을, 바람직하게는 전체 표면(full surface)의 "공간 이미지" 시뮬레이션을 수행하는 것을 포함한다. 마스크/테스트 마스크는 실제의 공간이미지들을 생성한 후 실제의 공간이미지들을 시뮬레이트된 공간이미지와 비교함으로써 이들 핫 스폿(hot spots)들을 토대로 하여 AIMS 도구의 도움으로 분석된다. 따라서 공간이미지에 대해 확정된 차이는 마스크 디자인을 개선하는데 사용된다.
마스크 디자인을 해당하는 마스크 레이아웃으로 변경하는 경우, 예를 들어 OPC(Optical Proximity Correction)과 같은, 이른바 RETs (Resolution Enhancement Techniques)가 적용될 수 있다. OPC 기술은 빛의 회절에 의한 "구조 스미어링(smearing)"이 대부분 보상되도록 디자인 데이터 세트의 본래의 구조의 변경을 포함한다. 마스크에서 정사각형의 구조는 마스크에서 빛의 회절 때문에 그리고 렌즈 시스템의 이미징(imaging) 에러 때문에 리지스트(resist)에서의 원(circle)처럼 이미지 될것이다. OPC 기술을 사용하면, 마스크에서 정사각형의 모서리(coner)들은 불룩하게 되며(bluged), 이는 리지스트 이미지를 둥글게 하는 것을 최소로 한다. OPC 기술로 인해, 마스크 상의 구조들은 요구되는 구조가 회절 효과 때문에 오직 칩 상에서 형성되도록 변화된다. 간단한 다각형 대신에, 복잡한 기하학적인 구조가 생성되어야 하며, 이는 데이터 분량 내의 극적인 증가를 야기한다. 이미징 에러는 마스크에서 미리 계산된 "카운터 에러" 들에 의해 보상된다.
이와 관련하여, 도 1은 각각의 방법 단계의 흐름도를 나타내며, 상기 방법의 단계에서 마스크 디자인은 해당하는 마스크 레이아웃으로 변경된다. 임계위치는 마스크 레이아웃으로 변경되는 단계 동안에 이미 마스크 레이아웃 내의 변화를 가져온다. a) 단계에 따르면, 완료된 마스크 레이아웃의 "공간 이미지" 시뮬레이션은 임계위치들(핫 스폿들)의 리스트를 결정하기 위해 수행된다.
임계위치들(핫 스폿들)의 리스트는, 예들 들어 조사(illumination) 조건, 마스크 제조 조건 그리고/또는 스테퍼(stepper) 조건을 변경함으로써, 시뮬레이트된 "공간 이미지"의 분석에 의해 결정된다. 공정 윈도우의 결정과 변경은, 상대적으로 조사(illumination) 조사적량(dosage)을 변경함으로써 또는 초점을 흐리게 함으로써 가능하다. 마스크 제조에서 변경 가능한 조건은 예를 들어, 에칭 깊이, 마스크 바이어스와 마스크 모서리 라운딩을 포함한다. 스테퍼(stepper) 조건은, 예를 들어 개구수(numerical aperture), 조사의 타입, 간섭성의 정도, 그리고 편광이다.
임계위치의 리스트는 그 다음의 새롭고, 전체 표면의 "공간 이미지" 시뮬레이션으로 디자인에서의 반복하는 개선에 의해 최소화된다. 이 경우에, 분석은 마스크의 전체 표면의 "공간 이미지" 시뮬레이션을 생성함으로써, 전기적 소자에 후에 사용될 구조 이미지를 생성함으로써, 마스크 레이아웃의 전체 표면의 검증에 의해 수행된다. 요구된 디자인과 관련된 시뮬레이트된 공간 이미지들의 분석에 기초하여, 또는 시물레이션의 개요에서 엔지니어에 의한 기선택 후에, 사이트(site)의 리 스트, 이른바 핫 스폿들은 마스크 상에 생성되며, 공간 이미지 또는 임계 선 폭은 마스크 제조에 있어 에러를 예상하도록 한다.
예를 들어, 핫 스폿 리스트는 미세가공(lithography)의 조건들을(개구수, 광수차, 구경같은) 최적화함으로써 최소화된다. OPC 기술을 적용하는 경우, OPC 구조의 전체적인 그리고/또는 국부적인 교정에 의해 핫 스폿을 최소화하는 것 또한 가능하다. 따라서, 예를 들어, 동일한 크기의 마스크 디자인에 포함된 모든 모서리들은 동일한 시간에 동일한 변경으로, (전체적으로) 교정될 수 있다.
핫 스폿 리스트는 또한 꽉 채워진 사이트들과 최소크기의 구조에 관한 레이아웃의 분석에 의하거나 또는 반복적인 사이트들의 "다이 대 다이(die to die)" 비교에 의해서도 결정될 수 있다.
모든 임계 위치는 디자인을 개선하기 위해 용량에 대해 검사되며 핫 스폿 리스트는 다음의 새롭고, 전체 표면의 "공간 이미지" 시뮬레이션으로 디자인에서의 반복적인 개선에 의해 최소화된다.
디자인에서의 반복적인 개선에 대해, 이미지는 간섭광 또는 부분적인 간섭광에 의해 스캐너에서 국부적으로 위를 향하여 서로 관련된다. 즉 바꿔 말하면 하나의 국부 사이트에서의 변화는 다른 국부 사이트들에 영향을 미친다. 전체적인 변경이 수행되면, 상기 변경은 전체 레이아웃에 영향을 미친다. 이는 엄밀히 말하면, 레이아웃은 전체적으로 최적화되어야 한다는 것을 의미한다. 실제적인 이유로, 제한이 몇 가지 점에서 만들어지며, 그 방법은 수렴될 때까지 즉 안정된 상태가 될 때까지 반복된다. 반복적인 변경이 최적 영역 이외의 국부적인 포인트(point)를 저 하시켜 주는 것으로 예상된다.
최소화된 핫 스폿 리스트가 존재한다면, 마스크는 마스크 레이아웃에 기초한, 테스트 마스크 또는 풀-필드(full-field) 마스크의 형태로 제조된다. 핫 스폿 리스트에 근거하고 스테퍼(stepper)/스캐너 조건하에서, 이 마스크는 실제의 "공간 이미지"가 생성되는 AIMS 도구를 사용하여, 다양한 모드 타입들과 결합하여 분석된다. 이는 도 1에 따라 b)단계에 해당한다. 이어서, 실제의 공간이미지들과 시뮬레이트된 공간이미지들은 c)단계와 비교되며 그 차이는 결정된다.
그러나, 시뮬레이트된 공간이미지들과 실제의 공간이미지들 사이의 비교는 시스템이 테스트 구조를 사용하여 교정될 때까지 수행될 수 없다. 사용되는 테스트 구조는 1차원의 그리드(grid) 또는 2차원의 그리드들이고, 그 구조는 적어도 2개의 주축 중 하나에 평행하다. 이들 그리드 구조에 추가하여, 홀 그리드 같은, 정사각형의 홀들이 원 모양으로 이미지되는 정사각형의 구조가 또한 사용될 수 있다.
상기 양쪽 이미지 사이의 비교는 간단한 문턱값(threshold value) 모델을 사용함으로써 수행된다. 테스트 구조처럼 균일한 1차원의 그리드를 사용하고 이미징에 의해 얻어진 사인파 모양의 크기 분배를 결정하여, 피크의 교차점들은 이 문턱값에서 분해가능한 구조의 폭을 나타낸다. 문턱값이 높아질수록, 상기 구조의 폭은 더 작아지게 될 것이다. 2 차원의 테스트 구조를 사용하여, 상기 양쪽 이미지에서의 마스크 레이아웃의 가정된 윤곽선들을 가진 전 표면의 크기 분포가 얻어질 것이다. 만약 상기 양쪽 이미지에서의 구조 폭 차이가 미리 결정된 허용오차보다 크다면, 그러한 사이트(영역)는 불량품으로 표시된다.
다른 선 폭들, 표면 차원 또는 공정윈도우 차원에서 나타나는 이들 차이는 개선된 디자인을 위해 사용된다.
공간이미지 시뮬레이션과는 대조적으로, AIMS 이미지는 비이상적인 마스크 기록 공정에 의해 마스크의 실제의 왜곡을 포함한다. 이들 실제 왜곡은 마스크 자체의 왜곡(전자선 근접 효과(e-beam proximity effect)) 및/또는 불충분한 광 보정에 의해 야기될 수 있다. 이들 효과 중 몇몇은 서로 반대 방향이어서, 독립하여 교정되어야 하기 때문에 이들 효과 중 어떤 것이 실제 왜곡에 원인이 있는지를 결정하는 것이 필요하게 된다.
이러한 목적으로, 선 폭 및/또는 가장자리 이동은 소정(임계)의 측정점에서 마스크 기록(writing)동안 시뮬레이트되고, 이는 마스크 기술의 지식을 필요로 한다. 이어서, 광 노광은 동일한 점에서 시뮬레이트되며, 이는 미세가공 조건들에 대한 지식을 필요로 한다.
양쪽 단계 동안, 편위는 측정점의 함수로서 문서화된다. 상기 편위는 마스크 미세가공에 대한 특징적인 기호
Figure 112007068754810-PCT00002
와 광 미세가공기술에 대한 특징적인 기호
Figure 112007068754810-PCT00003
로 된다.
다음으로, 그 기호들은 마스크에 관련된 상관계수
Figure 112007068754810-PCT00004
와 광에 관련된 상관 계수
Figure 112007068754810-PCT00005
를 결정함으로써 측정에 대한 관찰 값의 기호
Figure 112007068754810-PCT00006
와 비교된다.
상관 계수들은 마스크 노광 또는 광 노광은 각각 실제의 관찰에서 가지는 영향에 관한 측정을(수학적인 확률의 형태로) 제공한다. 이와 관련하여, 보고서의 정 밀함은 레이아웃 내의 다른 점에서 측정함으로써 증가될 수 있으며, 이는 어쨌든 실제로 행해진다. 이때, 각각의 값의 쌍은 상관 행렬 안에서 하나의 행이 된다. 상관 행렬은 마스크와 광에 대한 전체 상관 계수들을 더욱 정확하게 결정하도록 허락한다.
만약 실제 왜곡이 마스크 그 자체로부터 일어난 것으로(전자선 근접 효과) 드러난다면, 마스크는 그에 상응하게 교정되어야 한다. 만약 대조적으로 실제 왜곡이 광학적으로 유도된 효과(광학 근접 보정(optical proximity correction))로부터 일어난 것이라면, 핫 스폿 리스트는 위에서 언급한 바와 같이 최소화되어야 한다.
만약 이런 차이들이 미리 결정된 한계에 일치한다면, 마스크 레이아웃의 질은 충분하고, 마스크는 웨이퍼 제조에 공급될 수 있다. 각각의 공정 단계를 통한 다수의 사이클은 그에 상응하게 마스크 레이아웃의 품질을 개선할 것이다.
본 발명에 따른 어셈블리와 함께, 마스크 디자인과 마스크 제조와 관련된 마스크 검사의 방법이 제공되며, 그것에 의해 마스크 디자인의 품질에 있어 상당한 도약을 가져온다. 대량 제조에 대한 마스크의 적합의 초기 검증의 가능성은 비용이 감소면서도 마스크 제조를 상당히 가속하도록 허용한다.마스크 제조 공정 내의 실제적으로 중요한 결점의 초기 인식은 특히 더욱더 비싸지는 마스크와 관련하여, 증대하는 중요성을 가진다.
본 명세서 내에 포함되어 있음.

Claims (8)

  1. 마스크 레이아웃으로 발탁되어 변경된 마스크 디자인 및/또는 마스크 제조와 연관된 마스크 검사 방법으로서,
    a) 공간 이미지 시뮬레이션이 임계 위치들(핫 스폿들)의 리스트를 결정하도록 수행되어지는 단계;
    b) 상기 핫 스폿들이 실제의 공간 이미지들을 생성함으로써, AIMS 도구를 이용하여 마스크 및/또는 테스트 마스크를 분석하기 위해 이용되는 단계;
    c) 상기 실제 공간 이미지들이 시뮬레이트된 공간이미지들과 비교되는 단계와;
    d) 상기 공간 이미지들에 대한 확정된 차이가 상기 마스크의 디자인을 개선하기 위해 이용되는 단계를 포함하는 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 상기 임계 위치들(핫 스폿들)의 리스트를 결정하기 위한 상기 공간 이미지 시뮬레이션은 전체 표면의 "공간 이미지" 시뮬레이션인 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 a)단계는, 그 후의 새롭고 전체 표면의 공간이미지 시뮬레이션으로 디자인 내의 반복하는 개선에 의해 임계 위치들의 리스트를 최소화하는 것을 포함하는 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계는, 꽉 채워진 스폿들과 최소크기의 구조에 관한 레이아웃의 분석에 의하거나 또는 반복적인 스폿들의 "다이 대 다이(die to die)" 비교에 의해, 조사 조건들, 마스크 제조의 조건들 및/또는 스테퍼 조건들을 변경함으로써 시뮬레이트된 공간 이미지들의 분석에 의해 임계 위치들의 리스트를 결정하는 것을 포함하는 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 b)단계는, 생성된 마스크가 테스트 마스크 또는 풀-필드(full-field) 마스크인 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d)단계는, 상기 공간 이미지들 사이의 실제 차이의 원인을 결정하기 위해, 마스크 미세가공에 대한 특징적인 기호
    Figure 112007068754810-PCT00007
    와 광 미세가공에 대한 특징적인 기호
    Figure 112007068754810-PCT00008
    를 측정에 대한 관찰 값의 기호
    Figure 112007068754810-PCT00009
    와 비교함으로써 상관계수
    Figure 112007068754810-PCT00010
    이 결정되는 상관행렬이 이용될 수 있는 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a)단계부터 d)단계까지의 방법단계의 다수의 사이클이 마스크의 품질을 개선하도록 수행되는 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    OPC 기술과 같은, 이른바 RET 기술이 마스크 디자인을 마스크 레이아웃으로 변경하는데 이용되는 마스크 디자인과 마스크 제조를 위한 마스크 검사 방법.
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