KR100649003B1 - Method for Testing Mask - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마스크 검사방법에 관한 것으로, 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 제작된 마스크를 검사함에 있어서, 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성된 레지스트막에 마스크를 통해 노광을 실시하고, 그 노광된 레지스트막으로부터 잠상 이미지를 검출하고, 그 잠상 이미지로부터 오차를 검출함에 따라 노광후 열처리(PEB) 및 현상처리에 의한 영향을 배제하여 광 모델의 영향인자에 의한 오차 발생여부를 확인할 수 있게 된다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask inspection method, wherein in inspecting a mask produced through simulation of optical proximity correction, a mask is exposed to a resist film formed on a substrate such as a wafer, and a latent image is exposed from the exposed resist film. As the image is detected and the error is detected from the latent image, it is possible to determine whether the error is caused by the influence factor of the optical model by removing the effects of the post-exposure heat treatment (PEB) and the developing process.

따라서, 오차가 발생된 마스크를 정확히 검사할 수 있으며, 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자 중에 어느 부분에서 오차가 발생되었는지를 판별할 수 있게 된다.Therefore, the mask in which the error is generated can be inspected accurately, and it can be determined in which part of the influence factor of the optical model and the influence factor of the resist model.

마스크, 광 근접 보정, 임계치수, 잠상 이미지, 광 모델, 레지스트 모델Mask, optical proximity correction, critical dimension, latent image, optical model, resist model

Description

마스크 검사방법{Method for Testing Mask}Mask for Testing Mask

도 1은 웨이퍼 상에 레지스트 패턴이 형성된 예를 보인 예시도1 is an exemplary view showing an example in which a resist pattern is formed on a wafer

도 2는 도 1의 레지스트 패턴이 노광후 열처리(PEB)된 상태의 이미지를 보인 예시도2 is an exemplary view showing an image of a resist pattern of FIG. 1 subjected to post-exposure heat treatment (PEB).

도 3은 도 2의 노광후 열처리(PEB)된 레지스트 패턴이 현상 처리된 상태의 이미지를 보인 예시도3 is an exemplary view illustrating an image of a state in which a post-exposure heat treatment (PEB) resist pattern of FIG. 2 is developed.

도 4는 원자간 인력 현미경(Atomic Force Microscope : AFM)으로 검출한 노광된 레지스트막의 단차 이미지를 보인 예시도4 is an exemplary view showing a step image of an exposed resist film detected by an atomic force microscope (AFM);

본 발명은 마스크 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자의 제조를 위해 적용되는 마스크를 제작한 다음 이를 검사하는 마스크 검사방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mask inspection method, and more particularly to a mask inspection method for manufacturing a mask applied for the manufacture of a semiconductor device and then inspecting it.

일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼(Wafer) 상에 패터닝된 막을 반복적으로 형성함으로써, 다양한 재질의 패터닝된 막이 다층구조로 적층되어 집적회로 형태로 제조되는데, 따라서 상기 웨이퍼 상에 원하는 재질의 막을 형성한 다음 이를 패터 닝하는 일명 사진식각(Photolithography) 공정이 반도체 소자의 제조에 필연적으로 수반된다.In general, a semiconductor device repeatedly forms a patterned film on a wafer, whereby a patterned film of various materials is stacked in a multi-layered structure to manufacture an integrated circuit, thus forming a film of a desired material on the wafer. The so-called photolithography process of patterning this is inevitably involved in the manufacture of semiconductor devices.

상기 사진식각 공정은 절연막이나 도전막 등과 같은 패터닝 대상막이 형성된 웨이퍼 상에 엑스선(X-Ray)이나 자외선 등과 같은 광의 조사에 의해 용해도가 변화하는 감광성 폴리머 재질의 레지스트막(Resist Film)을 형성한 다음 소정 패턴이 형성된 마스크를 통해 레지스트막에 빛을 조사하여 현상액에 대한 용해도가 커진 영역의 레지스트막을 제거함으로써, 레지스트막의 패턴을 형성하고, 그 레지스트막의 패턴에 의해 노출되는 패터닝 대상막을 식각한 다음 잔류하는 레지스트막의 패턴을 제거하는 일련의 과정으로 이루어진다.The photolithography process forms a resist film of a photosensitive polymer material having a change in solubility due to irradiation of light such as X-rays or ultraviolet rays on a wafer on which a patterning film such as an insulating film or a conductive film is formed. By irradiating light to the resist film through a mask on which a predetermined pattern is formed, a resist film in a region having increased solubility in a developer is removed to form a pattern of the resist film, and the patterning film exposed by the pattern of the resist film is etched and then remains. It consists of a series of processes of removing the pattern of a resist film.

상기한 바와 같은 사진식각 공정에서 웨이퍼 상에 미세하고 정확한 패턴을 형성하기 위해서는 레지스트막의 원하는 부위에 빛을 정확히 조사하여 레지스트막의 패턴을 정확하게 형성하여야 한다.In order to form a fine and accurate pattern on the wafer in the photolithography process as described above, the pattern of the resist film must be accurately formed by irradiating light to a desired portion of the resist film accurately.

따라서, 마스크에 설계된 패턴의 형태와 임계치수를 웨이퍼 상에 정확하게 전사하여야 하며, 제작된 마스크의 검사 및 검사결과에 따른 수정이 정밀하게 이루어져야 한다.Therefore, the shape and the critical dimension of the pattern designed on the mask must be accurately transferred onto the wafer, and the inspection and correction of the manufactured mask must be precisely performed.

상기 마스크는 광 근접 보정(Optical Proximity Correction : OPC)에 의한 시뮬레이션(Simulation)을 통해 제작되고 있으며, 그 광 근접 보정의 시뮬레이션은 먼저 광 모델(Optical Model)의 영향인자를 고정시킨 다음 레지스트 모델(Photoresist Model)의 영향인자를 고려하여 이루어진다.The mask is manufactured through simulation by optical proximity correction (OPC), and the simulation of the optical proximity correction is performed by first fixing the influence factors of the optical model and then applying a resist model (Photoresist). Considering the influence factors of the model).

상기 광 모델에서 고려되는 영향인자는 개구율(Numeric Aperture), 파장, 개 구의 종류 및 크기 등이고, 이는 광원으로부터 조사되는 빛의 정보를 조절하여 마스크를 통과한 빛이 웨이퍼에 도달하기 전까지 빛의 세기와 형태를 원하는 대로 변형시킬 수 있는 인자이다.Influence factors considered in the optical model are numerical aperture, wavelength, type and size of openings, which adjust the information of the light emitted from the light source and adjust the intensity of light until the light passing through the mask reaches the wafer. It is a factor that can modify the shape as you want.

상기 레지스트 모델에서 고려되는 영향인자는 레지스트막의 종류, 굴절율 및 두께 등이다.Influence factors considered in the resist model are the type, refractive index and thickness of the resist film.

종래에는 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 제작된 마스크를 검사하기 위해서 웨이퍼 상에 레지스트막을 형성하고, 제작된 마스크를 통해 노광 및 노광후 열처리(Post Exposure Bake : PEB)를 실시한 다음 현상액 처리에 의해 웨이퍼 상에 잔류하는 레지스트막 패턴의 임계치수(Critical Dimension : CD)를 주사현미경(CD-SEM)으로 측정하였다.Conventionally, a resist film is formed on a wafer in order to inspect a fabricated mask through simulation of optical proximity correction, exposure and post-exposure heat treatment (PEB) are performed through the fabricated mask, and then the developer is treated on a wafer. The critical dimension (CD) of the resist film pattern remaining in the was measured by a scanning microscope (CD-SEM).

도 1은 웨이퍼(10) 상에 레지스트 패턴(PR)이 형성된 예를 보인 예시도이고, 도 2는 도 1의 레지스트 패턴(PR)이 노광후 열처리(PEB)된 상태의 이미지를 보인 예시도이며, 도 3은 도 2의 노광후 열처리(PEB)된 레지스트 패턴(PR)이 현상 처리된 상태의 이미지를 보인 예시도이다.FIG. 1 is an exemplary view illustrating an example in which a resist pattern PR is formed on a wafer 10, and FIG. 2 is an exemplary view illustrating an image of a state in which a resist pattern PR of FIG. 1 is subjected to post-exposure heat treatment (PEB). 3 is an exemplary view illustrating an image of a state in which a post-exposure heat treatment (PEB) resist pattern PR of FIG. 2 is developed.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 마스크 검사방법은 광 근접 보정이 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자로 구분되어 시뮬레이션되는 것을 고려하지 않은 것으로, 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자가 모두 적용된 최종 임계치수의 측정을 통해 검사가 이루어진다.However, the conventional mask inspection method as described above does not consider that the optical proximity correction is simulated by dividing into the influence factor of the optical model and the influence model of the resist model. All inspections are made by measuring the final critical dimension applied.

따라서, 종래의 마스크 검사방법은 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자 중에 어느 부분에서 오차가 발생되었는지를 판별할 수 없었으며, 또한 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자 중에 어느 하나를 수정하더라도 그 수정된 결과가 마스크에 어떠한 영향을 주는지 확인하기 어려운 문제점이 있었다.Therefore, in the conventional mask inspection method, it is not possible to determine which part of the influence factor of the optical model and the influence model of the resist model. Also, one of the influence factors of the optical model and the resist model may be determined. Even if it was modified, there was a problem that it is difficult to see how the modified result affects the mask.

상기한 바와 같은 문제점으로 인해 종래의 마스크 검사방법은 오차가 발생된 마스크를 정확히 검사할 수 없게 된다.Due to the above problems, the conventional mask inspection method cannot accurately inspect a mask in which an error occurs.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 오차가 발생된 마스크를 정확히 검사할 수 있는 마스크 검사방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to provide a mask inspection method that can accurately inspect the mask is generated error.

본 발명의 다른 목적은 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 제작된 마스크의 검사를 수행함에 있어서, 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자 중에 어느 부분에서 오차가 발생되었는지를 판별할 수 있는 마스크 검사방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a mask inspection method that can determine which part of the influence factor of the optical model and the influence factor of the resist model in performing the inspection of the mask produced through the simulation of the optical proximity correction To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 제작된 마스크의 검사를 수행함에 있어서, 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자 중에 어느 하나를 수정할 경우에 그 수정된 결과가 마스크에 어떠한 영향을 주는지 확인할 수 있는 마스크 검사방법을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to perform inspection of a mask fabricated through the simulation of optical proximity correction, when modifying either the influence factor of the optical model or the influence factor of the resist model. It is to provide a mask inspection method that can determine whether it affects.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 마스크 검사방법의 일 실시예는 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 마스크를 제작하는 단계와; 상기 마스크를 통해 기판 상에 형성된 레지스트막에 빛을 조사하는 단계와, 상기 빛이 조사된 레지스트막으 로부터 잠상 이미지(Latent Image)를 검출하고, 그 잠상 이미지로부터 오차를 검출하여 광 모델의 영향인자에 대한 오차 발생여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the mask inspection method for achieving the object of the present invention comprises the steps of fabricating the mask through the simulation of the optical proximity correction; Irradiating light to the resist film formed on the substrate through the mask, detecting a latent image from the resist film to which the light is irradiated, and detecting an error from the latent image to detect the latent image. Characterized in that it comprises the step of determining whether the error occurs for.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 마스크 검사방법의 다른 실시예는 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 마스크를 제작하는 단계와, 상기 마스크를 통해 기판 상에 형성된 레지스트막에 빛을 조사하는 단계와, 상기 빛이 조사된 레지스트막으로부터 잠상 이미지를 검출하고, 그 잠상 이미지로부터 오차를 검출하여 광 모델의 영향인자에 대한 오차 발생여부를 판별하는 단계와, 상기 빛이 조사된 레지스트막에 노광후 열처리를 실시하고, 현상액 처리하여 레지스트막의 패턴을 형성하는 단계와; 상기 레지스트막의 패턴으로부터 이미지를 검출하고, 그 레지스트막의 패턴 이미지로부터 상기 잠상 이미지를 제거한 다음 오차를 검출하여 레지스트 모델의 영향인자에 대한 오차 발생여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Another embodiment of a mask inspection method for achieving the object of the present invention comprises the steps of fabricating a mask through simulation of optical proximity correction, irradiating light to the resist film formed on the substrate through the mask, Detecting a latent image from the resist film irradiated with light, and detecting an error from the latent image to determine whether an error occurs with respect to the influence factor of the optical model, and performing post-exposure heat treatment on the resist film irradiated with light. And treating the developer to form a pattern of the resist film; And detecting an image from a pattern of the resist film, removing the latent image from the pattern image of the resist film, and then detecting an error to determine whether an error has occurred for an influence factor of the resist model.

상기한 바와같은 본 발명에 의한 마스크 검사방법은 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 제작된 마스크를 검사함에 있어서, 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성된 레지스트막에 마스크를 통해 노광을 실시하고, 그 노광된 레지스트막으로부터 잠상 이미지를 검출하고, 그 잠상 이미지로부터 오차를 검출함에 따라 노광후 열처리(PEB) 및 현상처리에 의한 영향을 배제하여 광 모델의 영향인자에 의한 오차 발생여부를 확인할 수 있게 된다.In the mask inspection method according to the present invention as described above, in inspecting a mask produced through simulation of optical proximity correction, the mask is exposed through a mask to a resist film formed on a substrate such as a wafer, and the exposed resist film is exposed. By detecting the latent image from the image and detecting the error from the latent image, it is possible to exclude the influence of the post-exposure heat treatment (PEB) and the developing process, thereby determining whether the error is caused by the influence factor of the optical model.

상기 레지스트막으로 극 저감도 레지스트를 사용하는 경우에는 레지스트막의 노광된 영역에서 발생되는 산(Acid)이 확산되지 않고, 또한 노광된 영역이 모두 제거됨에 따라 별도의 현상 처리없이 노광만으로 레지스트막의 패턴이 형성된다.In the case where an extremely low-resistance resist is used as the resist film, since the acid generated in the exposed area of the resist film is not diffused, and all the exposed areas are removed, the pattern of the resist film is exposed only by exposure without further development treatment. Is formed.

따라서, 극 저감도 레지스트막 패턴의 임계치수는 광 모델의 영향인자에 영향을 받게 되므로, 마스크의 오차는 대부분 광 모델의 영향인자에 의해 발생된다.Therefore, since the critical dimension of the extremely low-resistance resist film pattern is influenced by the influence factor of the optical model, the error of the mask is mostly caused by the influence factor of the optical model.

한편, 상기 레지스트막으로 일반적인 감광성 폴리머 재질의 레지스트를 사용하는 경우에는 웨이퍼 상에 레지스트막의 빛이 조사된 영역과 빛이 조사되지 않은 영역의 단차가 희미하게 나타난다.On the other hand, in the case of using a resist of general photosensitive polymer material as the resist film, the step difference between the light irradiated area and the non-light irradiated area on the wafer appears faint.

도 4는 원자간 인력 현미경(Atomic Force Microscope : AFM)으로 검출한 노광된 레지스트막의 단차 이미지를 보인 예시도이다.4 is an exemplary view showing a step image of an exposed resist film detected by an atomic force microscope (AFM).

따라서, 일반적인 감광성 폴리머 재질의 레지스트를 적용하는 경우에도 원자간 인력 현미경에 의해 레지스트막의 빛이 조사된 영역과 빛이 조사되지 않은 영역의 단차 이미지를 검출하고, 그 단차 이미지로부터 오차를 검출함에 따라 노광후 열처리(PEB) 및 현상처리에 의한 영향을 배제하여 광 모델의 영향인자에 의한 오차 발생여부를 확인할 수 있게 된다.Therefore, even when a resist of general photosensitive polymer material is applied, a stepped image of a region irradiated with light and a region not irradiated with a resist film is detected by an atomic force microscope, and an error is detected by detecting an error from the stepped image. After the heat treatment (PEB) and the effect of the development treatment is excluded, it is possible to determine whether the error caused by the influence factor of the optical model.

상기 레지스트막의 단차 이미지로부터 광 모델의 영향인자에 의한 오차 발생여부를 확인한 다음에는 노광된 레지스트막을 노광후 열처리 및 현상액 처리하여 레지스트막의 패턴을 형성하고, 그 레지스트막의 패턴으로부터 이미지를 검출한 다음 상기 레지스트막의 패턴 이미지로부터 상기 원자간 인력 현미경에 의해 검출된 이미지를 제거한다.After checking whether the error is caused by the influence factor of the optical model from the stepped image of the resist film, the exposed resist film is subjected to post-exposure heat treatment and developer to form a pattern of the resist film, and the image is detected from the resist film pattern. The image detected by the interatomic attraction microscope is removed from the pattern image of the film.

그리고, 상기 원자간 인력 현미경에 의해 검출된 이미지가 제거된 레지스트 막의 패턴 이미지로부터 오차를 검출하여 레지스트 모델의 영향인자에 대한 오차 발생여부를 확인할 수 있게 된다.In addition, by detecting an error from the pattern image of the resist film from which the image detected by the atomic force microscope is removed, it is possible to confirm whether an error occurs with respect to the influence factor of the resist model.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 마스크 검사방법은 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 제작된 마스크를 검사함에 있어서, 웨이퍼와 같은 기판 상에 형성된 레지스트막에 마스크를 통해 노광을 실시하고, 그 노광된 레지스트막으로부터 잠상 이미지를 검출하고, 그 잠상 이미지로부터 오차를 검출함에 따라 노광후 열처리(PEB) 및 현상처리에 의한 영향을 배제하여 광 모델의 영향인자에 의한 오차 발생여부를 확인할 수 있게 된다.As described above, in the mask inspection method according to the present invention, in inspecting a mask produced through simulation of optical proximity correction, a mask is exposed to a resist film formed on a substrate such as a wafer, and the exposed resist film is exposed. By detecting the latent image from the image and detecting the error from the latent image, it is possible to exclude the influence of the post-exposure heat treatment (PEB) and the developing process, thereby determining whether the error is caused by the influence factor of the optical model.

따라서, 오차가 발생된 마스크를 정확히 검사할 수 있으며, 광 모델의 영향인자와 레지스트 모델의 영향인자 중에 어느 부분에서 오차가 발생되었는지를 판별할 수 있게 된다.Therefore, the mask in which the error is generated can be inspected accurately, and it can be determined in which part of the influence factor of the optical model and the influence factor of the resist model.

또한, 상기 판별결과로부터 차후 광 근접 보정에 필요한 정확한 데이터를 제공하여 오차가 없는 마스크를 설계할 수 있는 효과가 있으며, 이로 인해 마스크 제작 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있으며, 반도체 소자의 불량 발생을 최소화하여 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to design a mask without errors by providing accurate data necessary for the optical proximity correction from the determination result, thereby reducing the mask manufacturing cost, thereby reducing the occurrence of defects in the semiconductor device There is an effect to improve the yield by minimizing.

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 광 근접 보정의 시뮬레이션을 통해 마스크를 제작하는 단계; Fabricating a mask through simulation of optical proximity correction; 상기 마스크를 통해 기판 상에 형성된 레지스트막에 빛을 조사하는 단계; Irradiating light onto the resist film formed on the substrate through the mask; 상기 빛이 조사된 레지스트막으로부터 잠상 이미지를 검출하고, 그 잠상 이미지로부터 오차를 검출하여 광 모델의 영향인자에 대한 오차 발생여부를 판별하는 단계; Detecting a latent image from the resist film to which light is irradiated, and detecting an error from the latent image to determine whether an error has occurred with respect to an influence factor of the optical model; 상기 빛이 조사된 레지스트막에 노광후 열처리를 실시하고, 현상액 처리하여 레지스트막의 패턴을 형성하는 단계; Performing a post-exposure heat treatment on the resist film irradiated with light, and treating the developer to form a pattern of the resist film; 상기 레지스트막의 패턴으로부터 이미지를 검출하고, 그 레지스트막의 패턴 이미지로부터 상기 잠상 이미지를 제거한 다음 오차를 검출하여 레지스트 모델의 영향인자에 대한 오차 발생여부를 판별하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 검사방법.Detecting an image from a pattern of the resist film, removing the latent image from the pattern image of the resist film, and then detecting an error to determine whether an error has occurred for an influence factor of the resist model. Way. 제 3 항에 있어서, 상기 레지스트막은 일반적인 감광성 폴리머 재질의 레지스트로 형성된 것을 특징으로 하는 마스크 검사방법.4. The mask inspection method according to claim 3, wherein the resist film is formed of a resist of a general photosensitive polymer material. 제 3 항에 있어서, 상기 잠상 이미지는 원자간 인력 현미경(Atomic Force Microscope : AFM)으로 검출하는 것을 특징으로 하는 마스크 검사방법.The method of claim 3, wherein the latent image is detected by an atomic force microscope (AFM).
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