KR100583871B1 - 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법 및시스템 - Google Patents

교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법 및시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법에 관한 것이다. 전형적인 실시예에서, 상기 방법은 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이된 개구 쌍을 통해 조준된 광 빔을 통과시키는 단계를 포함한다. 그 다음에, 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔 세기가 각도 위치의 함수로서 기록된다. 기록된 빔 세기로부터, 제 1 회절 차수 및 제 2 회절 차수가 발생하는 각 α가 결정되는데, 여기서 α는 대칭으로 분포된 회절 차수의 쌍으로부터의 편차를 나타낸다. 또한, 최소 세기 및 최대 세기가 기록된 빔 세기로부터 결정되는데, 여기서 위상 에러는 상기 결정된 α의 값으로부터 계산되고, 진폭 에러는 상기 최소 세기 및 상기 최대 세기로부터 계산된다.

Description

교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PHASE/AMPLITUDE ERROR DETECTION OF ALTERNATING PHASE SHIFTING MASKS IN PHOTOLITHOGRAPHY}
본 발명은 일반적으로 반도체 제조에서 포토리소그래피 기법에 관한 것으로, 특히 포토리소그래피에서 교번 위상 전이 마스크의 위상/진폭 에러 검출 방법 및 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 VLSI/ULSI 제조 환경에서의 리소그래피는, 일련의 처리 단계들에서의 특정한 작용에 의해 실리콘 기반 재료가 변경되는 작은 영역을 규정하는, 광감 중합체(때론 포토레지스트 또는 레지스트라고도 함) 내에 개구를 패터닝하는 공정으로 지칭된다. 반도체 디바이스 칩의 제조는 포토레지스트의 반복적인 패터닝, 그 다음의 에칭, 불순물 주입, 증착, 또는 기타 그러한 동작을 포함하며, 이 프로세스 시퀀스의 또 다른 반복을 위해 새로운 레지스트가 도포되도록 상기 사용한 포토레지스트를 제거하는 것으로 끝난다.
기본적인 리소그래피 시스템은 광원, 스텐실 또는 웨이퍼에 전사되는 패턴을 포함하는 포토마스크, 렌즈 집합체, 웨이퍼 상의 패턴을 마스크 상의 패턴과 정렬하는 수단을 포함한다. 이 정렬(aligning)은 정렬 단계 또는 단계들에서 발생할 수도 있고, 정렬 장치로 이루어질 수도 있다. 50 내지 100 개의 칩을 포함하는 웨이퍼가 한번에 1 내지 4개의 칩의 스텝에서 패터닝되므로, 이들 리소그래피 툴은 일반적으로 스테퍼(stepper)로 지칭된다. 리소그래피 스테퍼와 같은 광학 투사 시스템의 분해능 R은 레일리 방정식에서 기술된 파라미터에 의해 제한된다.
R=kλ/NA
여기서 λ는 투사 시스템에서 사용된 광원의 파장을 나타내고, NA는 사용된 투사 광학 장치의 개구 수를 나타내며, "k"는 조합된 리소그래피 시스템이 이론적인 분해능 한계를 실제로 얼마나 잘 이용할 수 있는 지를 나타내는 인자를 나타낸다.
종래의 포토 마스크는 통상적으로 수정 판 상에 형성된 불투명한 크롬을 포함하여, 크롬이 마스크로부터 제거된 곳으로 광이 지나갈 수 있도록 한다. 특정 파장의 광은 마스크를 통해 포토레지스트로 코팅된 웨이퍼 상으로 투사되어, 대응하는 홀 패턴이 마스크 상에 위치하는 레지스트를 노광시킨다. 적절한 파장의 광에 레지스트를 노광시키면, 레지스트 폴리머의 분자 구조가 변화되며, 이로 인해 현상제가 노광된 영역 내의 레지스트를 용해하여 제거할 수 있게 된다.(반면에, 네거티브 레지스트 시스템은 노광되지 않은 레지스트만 현상되도록 한다.)
조명(illumination) 시에, 포토 마스크는, 온(선명한 영역 내의 점들) 또는 오프(크롬으로 덮인 점들)될 수 있는 각각의 무한히 작은 광원의 어레이로서 생각될 수 있다. 만약, 이들 각각의 광원들에 의해 방사된 광을 나타내는 전기장 벡터의 진폭이 마스크의 단면을 가로질러 맵핑되면, 마스크 상의 각각의 포인트가 발견될 수 있는 두 개의 가능한 상태(라이트 온, 라이트 오프)를 반영하는 계단 함수로 구성될 것이다.
이들 종래의 포토 마스크는, 화상 진폭의 이원 성질로 인해, 일반적으로 크롬 온 글래스(COG; chrome on glass) 이원 마스크라고 지칭된다. 그러나, 바람직하게는 광 진폭의 정방형 계단 함수(square step function)가 정확한 마스크 평면의 이론적인 한계 내에서만 존재한다. 웨이퍼 평면 내에서와 같이, 마스크로부터 떨어진 임의의 소정의 거리에서, 회절 효과는 화상들이 한정된 화상 슬로프를 나타내도록 할 것이다. 작은 치수에서(즉, 인쇄되는 화상들의 크기 및 간격이 λ/NA에 비해 작을 때) 인접한 화상들의 전기장 벡터들은 상호작용하여 구조적으로 더해질 것이다. 이것은 전파하면서 확산되는 방사의 파동 성질에 기인한다. 이 회절 효과의 결과로, 피쳐들 사이의 광의 세기 곡선은 완전히 어둡지 않고, 인접한 피쳐들의 상호작용에 의해 생성된 상당한 양의 광의 세기를 나타낸다. 노광 시스템의 분해능은 투사된 화상의 콘트라스트에 의해 제한되기 때문에, 명목상으로 어두운 영역 내의 광의 세기가 증가하면, 결국 인접한 피쳐들을 분리된 화상들보다는 하나의 조합된 구조로서 인쇄할 것이다.
작은 화상들을 리소그래피로 복제할 수 있는 품질은 이용가능한 프로세스 범위(즉, 허용가능한 도즈량 및 올바른 화상 크기를 이끌어내는 초점 변화)에 크게 의존한다. 위상 전이 마스크(PSM; Phase shifted mask) 리소그래피는 리소그래픽 프로세스 범위를 개선시키거나, 제 3 파라미터를 마스크 상에 도입함으로써 낮은 "k" 값에서의 동작을 허용한다. 전기장 벡터는, 임의의 벡터 량과 마찬가지로 크기 및 방향을 갖는다. 따라서, 전기장 진폭을 온 및 오프로 하는 것 외에, 약 0°의 위상으로 턴온되거나 약 180°의 위상으로 턴온될 수 있다. 이 위상 변화는, 광빔이 마스크 재료를 통해 진행하는 길이를 변경함으로써 PSM에서 이루어진다. 마스크를 적절한 깊이로 리세스함으로써, 마스크의 보다 얇은 곳을 진행하는 광 및 마스크의 보다 두꺼운 부분을 진행하는 광은 180°의 위상차를 갖게 된다. 즉, 이들의 전기장 벡터는 크기는 같지만 정확히 반대 방향을 향하며, 따라서 이들 광 빔 사이의 임의의 상호작용은 완전히 상쇄된다.
교번 위상 전이 마스크가 개선된 분해능, 더 큰 노광 범위 및 보다 큰 초점 깊이와 같은 이점을 갖는다 하더라도, 이웃하는 마스크 개구들 사이에 위상 에러 또는 세기 전송 에러(intensity transmission error)가 존재하면, 오버레이 에러(overlay error)를 발생할 수도 있다. 예를 들어, 수정(quartz) 내의 위상 전이된 개구의 에칭 깊이가 부정확하면, 그와 관련된 위상 에러가 발생하며, 회절 간섭이 마스크 면에 직교하는 선의 위치와 교차하는 원래의 대칭축에서 완전히 파괴적이지 않을 것이다. 따라서, 최소 한도(minimum)의 위치는 화상면 내에서 측면으로 전이되어(전이의 정도는 초점이 흐려지는 정도에 비례함), 웨이퍼 상에 오버레이 에러를 발생시킨다. 위상 에러 외에, 두 개의 인접한 위상 반전(out-of-phase) 개구를 통한 광 투과에 있어서 진폭 부정합이 있을 수도 있다. 이 에러가 존재하면, 웨이퍼 상에 인쇄된 공간 CD는 최고의 초점에서도 같지 않을 것이다.
위상 결함을 검출하는 현존하는 기법들이 있지만, 이들은 통상적으로 물리적인 프로브를 사용하는 에칭 리세스의 직접 측정 또는 가공의 화상 및 컴퓨터 시뮬레이션에서의 비대칭의 조합된 측정을 포함한다. 전자는 에칭 깊이 및 마스크 치수를 측정하는 데에는 정확하지만, 광 산란 특성에 의존하기 때문에 세기 부정합에 대한 데이터를 제공하지 않으며, 위상 소거를 직접 측정하는 것이 아니다. 후자는 세기 부정합 및 위상 에러를 측정할 수 있지만, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하기 때문에, 결과의 정확도에 있어서 다양한 근사 에러를 가질 수 있다. 또한, 진폭 에러의 측정은 최선의 초점 위치에 크게 의존하기 때문에, 진폭 에러의 정확한 측정이 어려우며, 이는 100nm(lx) 내에서 획득하기 어렵다. 따라서, 위상 및 진폭 결함을 독립적으로 정확하게 검출할 수 있는 것이 요망된다.
앞에서 논의한 종래기술의 단점 및 결함은 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러를 검출하는 방법에 의해 극복되거나 경감된다. 예시적인 실시예에서, 상기 방법은 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이 개구 쌍을 통해 조준된 광빔을 통과시키는 것을 포함한다. 그 다음에, 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔의 세기는 각도 위치(angular position)의 함수로서 기록된다. 기록된 빔의 세기로부터, 제 1 회절 차수 및 제 2 회절 차수가 발생하는 각 α가 결정되는데, 여기서 α는 대칭으로 분포된 회절 차수 쌍으로부터의 편차를 나타낸다. 또한, 최소 세기 및 최대 세기는 기록된 빔의 세기로부터 결정되고, 여기서 위상 에러는 결정된 α의 값으로부터 계산되며, 진폭 에러는 상기 최소 세기 및 최대 세기로부터 계산된다.
다른 측면에서, 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러를 검출하는 방법은 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이된 개구들의 쌍을 통해 조준된 광빔을 통과시키는 것을 포함한다. 그 다음에, 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔 세기는 각도 위치(angular)의 함수로서 기록되고, 빔의 세기는 또한 인접한 개구 쌍 사이의 중심에 대한 일정한 반경의 호에 대해 회절 곡선의 각도 분포를 구성하는데 사용된다. 회절 곡선의 각도 분포로부터, 제 1 회절 차수 및 제 2 회절 차수가 발생하는 각 α가 발생하는데, 여기서 α는 대칭으로 분포된 회절 차수 쌍으로부터의 편차를 나타낸다. 또한, 최소 세기 및 최대 세기는 회절 곡선의 각도 분포로부터 결정되며, 여기서 위상 에러는 α의 결정된 값으로부터 계산되고, 진폭 에러는 최소 세기 및 최대 세기로부터 계산된다.
또 다른 측면에서, 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러를 검출하는 시스템은 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이된 개구 쌍을 통해 조준된 광 빔을 보내는 광원을 포함한다. 포토 디텍터는 인접한 개구 쌍 사이의 중심에 대한 일정한 반경의 호를 통해 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔 세기를 검출한다. 또한, 테스트 장치는, 각도 위치의 함수로서, 빔의 세기를 기록하고 회절 곡선의 각도 분포를 구성하는 데 사용된다. 그 다음에 위상 에러 및 진폭 에러는 회절 곡선의 각도 분포로부터 결정된다.
도면에서, 유사한 요소에는 유사한 참조번호가 매겨져 있다.
본 명세서에는 반도체 제조 리소그래피 프로세스 단계들에 사용된 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출을 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다. 요약하면, 조준된 레이저 빔이, 전체적으로 파괴적인 간섭을 생성하는 패턴을 갖는 마스크의 일부를 통해 투과된다. 예를 들면, 그들 사이에서 패턴은 0° 및 180°의 상대적인 위상 전이를 갖는 마스크 내의 두 개의 인접한 개구일 수 있다. 그러면, 각도 스테이지(angular stage) 상에 탑재된 포토디텍터는 두 개의 인접한 마스크 개구 사이의 중심에 대하여 일정한 반경의 호 내에서 움직이며, 이에 따라 수신된 광의 세기에 비례하는 전기 신호를 생성한다. 대칭 회절 차수가 정상적으로 나타나는 곳으로부터 실제로 나타나는 곳의 각도 변화를 나타내는 각 α를 측정함으로써, 두 개구 중 하나에 대한 깊이 에러(depth error)가 계산될 수도 있다.
또한, 각도 영역에 대한 최대 및 최소 세기 진폭에 대한 크기 및 위치를 기록함으로써, 개구 그 자체의 형상이, 그 형상으로 인해 너무 많거나 너무 적은 광을 전달하는지의 여부를 알기 위해 추가적으로 분석하기 위해, 식별될 수도 있다. 이런 방식으로, 컴퓨터 시뮬레이션에 대해 대응하는 요구 및 최선의 초점 위치의 정확한 판정 없이, 정확한 위상/진폭 에러에 대한 보다 강인한 기법이 제공된다.
도 1에는 본 발명의 일실시예에 따라 사용하기에 적합한 점검 시스템(10)의 구조도가 도시되어 있다. 그러나, 그 내부의 특정 구성요소는 예로서 설명되며, 따라서 당업자에게 공지되어 있는 대응하거나 부가적인 구성요소가 이용될 수도 있음에 주의하라. 레이저 또는 기타 적당한 광학 발생 디바이스와 같은 광학 소스(12)는 비교적 협소한 직경의 조사 빔(14)을 생성한다. 조준 렌즈(16)는 조사 빔(14)을 조준하는데 사용될 수도 있으며, 또는 대안으로, 광학 소스(12)가 조준된 다이오드 레이저와 같은 조준된 빔을 방사하도록 설계된 유형으로부터 선택될 수도 있다. 어느 경우든, 조준된 빔(18)은 테스트 하에서 교번 위상 전이 마스크(20) 상의 대상 영역 상에 그것에 직각으로 입사한다(그리고 투과한다).
그러면, 위상 전이 마스크(20)를 통해 투과된 광(22)의 세기는 각도 스테이지(26) 상에 탑재된 포토디텍터(24)에 의해 검출된다. 기존의 테스트 방법에서 사용된 종래의 x-y 스테이지와 달리, 각도 스테이지(angular stage)(26)는 인접한 마스크 개구 쌍 사이의 중심에 대해 일정한 반경의 호 내에서 움직일 수 있다. 전형적인 실시예에서, 각도 스테이지(26)는 반경이 약 20cm이다. 따라서, 1분(1/60 도)의 각도 회전은 약 58 마이크론의 각도 거리로 변환되며, 실제로 약 100 마이크로 라디안(1/200 도)의 정확도를 갖는 상업적으로 이용가능한 분해 시스템(resolving system) 상에서 상당히 쉽게 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 포토 디텍터(24)는 당업자들에게 공지되어 있는 바와 같이, 단일 슬릿 또는 "핀홀(pinhole)" 유형이다. 선택적으로, 투과된 광의 회절 차수의 세기가 원하는 각도 범위에 걸쳐 측정(또는 계산)될 수 있는 한, 검출기(24)는 전하 결합 소자(CCD; charge coupled device) 어레이에 의해 보다 큰 영역을 커버하도록 구성될 수도 있다. 그러면, 회절 차수의 측정된 세기 신호는, 바람직하게는 아날로그-디지털 변환기(30) 및 세기 신호 데이터의 처리를 위한 컴퓨터 처리 디바이스(32)를 포함하는, 일반적으로 28로 표시된 테스트 장치에 의해 기록된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출을 위한 방법(100)을 도시한 블록도로서, 상기 방법은 도 1에 도시된 점검 시스템(10)을 통해 구현될 수도 있다. 블록(102)에 표시된 바와 같이, 조준된 광원은 다른 위상 전이 마스크의 투과 부분을 통과한다. 또한, 그 위의 입사 빔은 마스크에 대해 직각으로 입사된다는 점에 주의하라. 그 다음에, 블록(104)에서, 각도 스테이지 및 포토 디텍터는 마스크에 대해 일정한 반경의 호(이하에서는 θ-축 또는 θ로 표시됨)를 따르는 연속적인 점들을 통과한다. θ-축 상의 각각의 연속적인 점에서, 투과된 광의 회절 빔 세기가 기록되고, 그에 따라서 블록(106)에 나타낸 바와 같이, 회절 곡선의 각도 분포가 구성된다.
그러나, 세기 기록이 대응하는 각도 값으로 변환되면, 포토 디텍터(또는 포토 디텍터의 어레이)는 회절에 대해 직선으로, 비 각도 스테이지(non-angular stage) 상에 탑재될 수도 있다.
이 세기 대 각도 정보가 주어지면, 위상 에러 및 진폭 부정합 정보가 단일 구성으로부터 결정될 수도 있다. 블록(108)에 나타낸 바와 같이, 각도 변화(α)는 측정된 세기 데이터로부터 결정될 수도 있는데, 여기서 α는 인접한 마스크 개구들 사이에 정의된 중심에 대한 대칭으로부터 회절 차수의 편차를 나타낸다. 만약 인접한 마스크 개구들 중 하나의 개구 내에 깊이 에러가 있다면, 회절 차수에 있어 그와 관련된 변화가 있을 것이다. 이 원리는 도 3 및 4를 참조하면 보다 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 3에서, 이상적으로 형성된 교번 위상 전이 마스크(20)는 투과층(34(예를 들면, 유리, 수정) 및 불투명층(36)(예를 들면, 크롬)을 포함하며, 0°의 개구 및 180°의 개구가 불투명층(36)의 제거된 부분 내에 규정되어 있다. 이상적으로는, 0°의 개구 및 180°의 개구로부터 나타나는 노광 광이 동일한 세기를 갖는다. 두 개구 사이의 위상 차 때문에, 마스크의 표면과 수직하는 조준된 빔은 두 개의 주요한 대칭으로 분포된 회절 차수(-1 및 +1)를 생성하며, 0차 회절 차수는 대칭으로 인해 0이 된다. 한편, 부정확한 개구 깊이로 인한 위상 에러를 갖는 마스크는 동일한 회절 패턴을 발생하지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 각 α 만큼 회전한다.
각 편차 α는 다음 방정식을 통해 에러 깊이와 관련된다.
α=d(n-1)/p
여기서, n은 마스크의 투과 부분의 굴절률이고, p는 개구들 사이의 중심간 거리이며, d는 개구들 사이의 반파장 차분(half wavelength differential)으로부터의 편차를 나타내는 깊이 에러이다. 중심간 거리(p)는 마스크 제조 동안 결정되기 때문에 (그리고 그 때문에 원하는 허용오차 내에서 유지되어야 하는 파라미터로 추정되기 때문에), 그 명목상의 값은 방법(100)에서 그것의 특별한 측정 없이 계산 목적으로 추정된다.
따라서, 일단 α가 회절 분포 곡선으로부터 결정되면, 도 2의 블록(110)에서 살펴본 바와 같이, 깊이 에러가 계산될 수도 있다. 보다 구체적으로는, 깊이 에러는 마스크 개구들 사이의 상대적인 경로 길이 내에서의 차이로부터 마스크 개구들 중 하나 또는 둘 모두의 편차(반 파장의 홀수와 동일함)를 나타낸다. 마지막으로, (도 2의 블록(110)에 도시된 바와 같이), 임의의 진폭(전송) 부정합은 또한 측정된 세기 데이터로부터 결정되는데, 보다 구체적으로는 최소 및 최대 세기의 결정값(이하에서는 (Imin 및 Imax)으로부터 결정된다.
이상적으로는, Imin은 0이다. 그러나, 이 상태는 정확하게 동일한 양의 광이 각각의 마스크 개구를 통해 투과되어 따라서 서로 완전히 상쇄되도록 마스크 개구들이 형성되는 경우에만 일어난다. 실제로는, 약간의 작은 양의 값의 Imin이 존재한다. 따라서, 하나 또는 둘 모두의 개구가 너무 많거나 너무 적은 광을 통과시키는지를 나타내는 진폭 부정합이 있는 지의 여부를 판정하는데 있어서 Imin를 Imax와 비교하는 정도가 보다 유용하다. 이 정보에 의해, 어느 개구가 너무 넓은지, 너무 좁은지, 부정확한 모양인지 등을 판정하기 위해, 마스크는 SEM(scanning electron microscope), 자외선 기법 또는 다른 기법에 의해 한층 더 분석될 수 있다. 부정합 계산의 결과는 목표가 얼마나 잘 달성되는지를 나타낸다.
도 5는 도 2에 도시된 방법에 따라서 발생된 전형적인 세기 대 각의 구성(intensity versus angle plot)으로서, 특히 위상 에러 및 진폭 부정합 상태가 교번 위상 전이 마스크의 주어진 위치에서 존재할 때의 회절의 각도 분포를 나타낸다. 각도 변화 α는 θ=180°에서 원점으로부터의 최소 세기(Imin)의 위치(즉, 인접한 개구들의 중심선 사이의 중앙)의 변위에 의해 관측된다. 또한, Imin 및 Imax의 측정은 개구들 사이의 부정합에 대한 정보를 제공한다.
세기의 각도 분포는 a1 및 a2로 표시된 산란된 파의 진폭의 함수로서, 주기 함수로서 주어진다.
I=a1 2+a2 2+a1a2cosθ
여기서 Imin=(a1-a2)2이고, Imax=(a1+a 2)2이다.
Imin/Imax는 다음과 같이 표현될 수도 있으며, 즉,
(Imin/Imax)1/2=(a1-a2)/(a1+a2 )=(1-a2/a1)/(1+a2/a1), 따라서
1-a2/a1=(1+a2/a1)(Imin/Imax)1/2 .
만약 진폭 부정합 m이 1-(a2/a1)2로 정의되면, Imin 및 Imax 의 측정치가 m을 결정하는데 사용될 수 있으며, 따라서,
m=1-(a2/a1)2=(1+a2/a1)(1-a2/a1 )이고,
부정합이 작으면, 즉 a2≒a1이면, m≒2(1-a2/a1)≒4(Imin /Imax)1/2이다.
전술한 방법(및 관련 시스템 실시예)은 레이저 간섭 기술을 통해 교번 위상 전이 리소그래픽 마스크의 위상 분리 영역들 사이의 위상/진폭 정합 정확도를 특징지우는 간단하고 정확한 수단을 제공한다. 회절 빔 세기의 각도 프로파일을 획득하고 구성함으로써, 세기 및 회절 전이 정보 모두가 단일 구성으로부터 획득될 수도 있으며, 깊이 에러 및 진폭 부정합의 절절한 계산에 대해 서로로부터 분리될 수도 있다. 그러면 이 에러 정보는 각각의 마스크 특징 및 제조 프로세스 단계를 더 분석하는데 사용될 수도 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예 또는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수도 있으며 등가의 구성요소들이 그 구성요소들을 대체할 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고, 특정한 상황 또는 재료를 본 발명의 사상에 적합시키도록 많은 수정이 행해질 수도 있다. 따라서, 본 발명은, 본 발명을 수행하는데 최적의 모드라고 생각되는 것으로 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고, 첨부된 청구범위 내에 포함되는 모든 실시예를 포함한다는 사실에 주의하라.
본 발명에 따르면 위상 및 진폭 결함을 독립적으로 정확하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 점검 시스템(10)의 개략도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 교번 위상 전이 마스크(alternating phase shifting mask)의 위상 및 진폭 에러 검출을 위한 방법을 도시한 블록도.
도 3은 위상 에러가 존재하지 않을 때, 교번 위상 전이 마스크 내의 인접한 개구 쌍을 통과하는 광빔의 대칭으로 분포된 회절 차수를 도시한 도면.
도 4는 위상 에러가 존재할 때, 교번 위상 전이 마스크 내의 인접한 개구 쌍을 통과하는 광빔의 대칭으로 분포된 회절 차수를 도시한 도면.
도 5는, 도 2에 도시된 방법에 따라서 발생한 전형적인 세기대 각을 도시한 도면으로서, 특히 위상 에러 및 진폭 부정합 상태가 교번 위상 전이 마스크의 소정 위치에 존재할 때의 회절의 각 분포를 도시한 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 점검 시스템 12 : 광학 소스
14 : 조사 빔 16 : 조준 렌즈
18 : 조준된 빔 20 : 위상 전이 마스크
22 : 투과된 광 24 : 포토디텍터
26 : 각도 스테이지 28 : 테스트 장치
30 : 아날로그-디지털 변환기 32 : 컴퓨터 처리 디바이스

Claims (18)

  1. 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법에 있어서,
    조준된 광 빔을 상기 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이된 개구 쌍을 통해 통과시키는 단계와,
    상기 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔 세기를 각도 위치(angular position)의 함수로서 기록하는 단계와,
    상기 기록된 빔 세기로부터, 제 1 회절 차수 및 제 2 회절 차수가 발생하는 각 α를 결정하는 단계(여기서, α는 대칭으로 분포된 회절 차수의 쌍으로부터의 편차를 나타냄)와,
    상기 기록된 빔 세기로부터, 최소 세기 및 최대 세기를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 위상 에러는 상기 결정된 α의 값으로부터 계산되고, 상기 진폭 에러는 상기 최소 세기 및 상기 최대 세기로부터 계산되는
    교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 α, 최소 세기 및 상기 최대 세기는 상기 기록된 빔 세기로부터 구성된 회절 곡선의 각도 분포로부터 결정되는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  6. 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법에 있어서,
    조준된 광 빔을 상기 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이된 개구 쌍을 통해 통과시키는 단계와,
    상기 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔 세기를 각도 위치(angular position)의 함수로서 기록하는 단계로서, 상기 빔 세기는 또한 상기 인접한 개구 쌍 사이의 중심선에 대한 일정한 반경의 호에 대해 회절 곡선의 각도 분포를 구성하는 데 사용되는 상기 단계와,
    상기 회절 곡선의 각도 분포로부터, 제 1 회절 차수 및 제 2 회절 차수가 발생하는 각도 α를 결정하는 단계(여기서, α는 대칭으로 분포된 회절 차수의 쌍으로부터의 편차를 나타냄)와,
    상기 회절 곡선의 각도 분포로부터, 최소 세기 및 최대 세기를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 위상 에러는 상기 결정된 α의 값으로부터 계산되고, 상기 진폭 에러는 상기 최소 세기 및 상기 최대 세기로부터 계산되는
    교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 빔 세기는 포토 디텍터로 기록되는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포토 디텍터는 상기 일정한 반경의 호를 통과하는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  9. 제 1항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 위상 에러는 깊이 에러의 항으로 표현되며, 상기 깊이 에러는 α, 상기 마스크의 투과층의 굴절률, 및 상기 인접한 개구 쌍 사이의 중심간 거리를 사용하여 계산되는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 깊이 에러, d는 다음의 방정식 즉,
    α=d(n-1)/p
    에 따라서 계산되며, 여기서 n은 상기 굴절률이고, p는 상기 중심간 거리인 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  11. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 진폭 에러는 상기 최소 세기 및 상기 최대 세기 사이의 비로부터 결정되는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 조준된 광 빔은 상기 마스크에 대해 직각으로 상기 마스크 상에 입사되는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 방법.
  13. 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 시스템에 있어서,
    조준된 광 빔을 상기 위상 전이 마스크 내의 인접한 위상 전이된 개구 쌍을 통해 보내는 광원과,
    일정한 반경의 호에 대해 조정가능하게 움직일 수 있는 각도 스테이지와,
    상기 각도 스테이지 상에 구성되고, 상기 인접한 개구 쌍 사이의 중심선에 대한 일정한 반경의 호를 통해, 상기 인접한 개구 쌍을 통과한 회절된 광의 빔 세기를 검출하는 포토 디텍터와,
    상기 빔 세기를 각도 위치의 함수로서 기록하며, 상기 빔 세기를 이용하여 회절 곡선의 각도 분포를 구성하여, 상기 회절곡선의 각도분포로부터, 제1 회절차수 및 제2 회절차수가 발생하는 각 α를 결정하는 컴퓨터 처리 디바이스(여기서, α는 대칭으로 분포된 회절 차수의 쌍으로부터의 편차를 나타냄)를 포함하는 테스트 장치
    를 포함하고, 상기 위상 에러 및 진폭 에러는 상기 회절 곡선의 각도 분포로부터 결정되는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 시스템.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 처리 디바이스는 상기 α, 상기 마스크의 투과층의 굴절률, 및 상기 인접한 개구 쌍 사이의 중심간 거리를 사용하여 다음의 방정식 즉,
    α=d(n-1)/p
    에 따라서 깊이 에러를 계산하고,
    여기서 n은 상기 굴절률이고, p는 상기 중심간 거리인 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 시스템.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 처리 디바이스는 상기 회절 곡선의 각도 분포로부터의 최소 세기 및 최대 세기 사이의 비로부터 상기 진폭 에러를 결정하는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 시스템.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 포토 디텍터는 핀홀(pinhole) 디텍터를 더 포함하는 교번 위상 전이 마스크의 위상 및 진폭 에러 검출 시스템.
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