KR100930383B1 - How to measure pattern line width of photomask - Google Patents

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Abstract

투명한 기판 상에 마스크 패턴을 형성하고, 기판 상에 마스크 패턴을 보호하는 펠리클 멤브레인막(pellical membrane layer)을 부착한 후, 펠리클 멤브레인막을 투과하는 측정광을 마스크 패턴의 웨이퍼 상의 전사에 사용될 노광 광의 파장대보다 긴 파장 대역을 사용하여 조사하고, 반사광의 반사율 변화를 측정하여 마스크 패턴의 선폭(CD)을 스펙트로포토미터(spectrophotometer)로 측정하는 단계를 포함하는 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법을 제시한다. After forming a mask pattern on the transparent substrate and attaching a pellical membrane layer protecting the mask pattern on the substrate, the measurement light passing through the pellicle membrane film is used for the wavelength band of the exposure light to be used for transfer on the wafer of the mask pattern. The present invention provides a method for measuring pattern line width of a photomask including irradiating using a longer wavelength band and measuring a change in reflectance of reflected light to measure a line width (CD) of a mask pattern with a spectrophotometer.

Description

포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법{Method for estimating critical dimension of patterns in photomask}Method for estimating critical dimension of patterns in photomask

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법을 설명하기 위해서 제시한 도면이다. 1 is a view for explaining a pattern line width measuring method of a photomask according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법의 측정 모델링(modeling)을 설명하기 위해서 제시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram for explaining measurement modeling of a method for measuring a pattern line width of a photomask according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로포토미터(spectrophotometer)의 측정 파장대에 따른 굴절율(n) 및 소광계수(k) 분포를 제시한 그래들이다. 3 is a graph showing the distribution of refractive index (n) and extinction coefficient (k) according to a measurement wavelength band of a spectrophotometer according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로포토미터(spectrophotometer)의 측정 파장대에 따른 반사율(R) 분포를 제시한 그래들이다.4 is a graph illustrating a reflectance (R) distribution according to a measurement wavelength band of a spectrophotometer according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 마이크로리소그래피(micro lithography) 기술에 관한 것으로, 특히, 포토마스크(photomask)의 패턴 선폭(CD: Critical Dimension) 측정 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to microlithography technology, and more particularly, to a method of measuring a critical dimension (CD) of a photomask.

반도체 소자의 회로 패턴을 웨이퍼(wafer) 상에 구현하기 위해서 마이크로리 소그래피 기술이 이용되고 있다. 웨이퍼 상에 구현하고자하는 회로 패턴을 설계하고, 설계된 패턴 레이아웃(layout)을 가지는 포토마스크를 형성한 후, 포토마스크를 이용한 노광 과정을 수행하여, 웨이퍼 상에 패턴 레이아웃을 따르는 포토레지스트 패턴과 같은 웨이퍼 패턴을 형성하고 있다. 이러한 포토마스크를 제작하는 과정 중에 포토마스크의 마스크 패턴에 대한 선폭(CD) 측정은, 패턴 식각(pattern etch) 및 레지스트 스트립(resist strip) 공정이 완료된 후 진행되고 있다. Microlithography technology is used to implement circuit patterns of semiconductor devices on wafers. After designing a circuit pattern to be implemented on the wafer, forming a photomask having a designed pattern layout, and performing an exposure process using a photomask, a wafer such as a photoresist pattern following the pattern layout on the wafer is formed. It forms a pattern. The line width (CD) measurement of the mask pattern of the photomask during the process of manufacturing the photomask is performed after the pattern etch and resist strip processes are completed.

선폭 측정은 주로 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용한 선폭(CD) 측정이 주로 이용되고 있다. 그런데, 이러한 선폭(CD) 측정 이후에 세정(cleaning) 및 패턴 결함 수정(repair) 등의 후속 공정이 더 수행됨에 따라 패턴의 선폭은 변동될 수 있다. 예컨대, 습식 세정의 경우 황산(H2SO4), 과산화수소수(H2O2), 암모니아(NH4OH) 또는/및 오존수(O3-DI) 등을 이용하고 있어, 이러한 습식 화학물(wet chemistry)에 의해 포토마스크의 마스크 패턴이 소실되어 선폭 변동이 발생될 수 있다. 예컨대, 차광층을 이루는 크롬(Cr), 크롬산화물(CrO 또는 CrO2) 또는 크롬산질화물(CrON) 등이나, 위상반전층(phase shift layer)을 구성하는 몰리브데늄실리콘질화물(MoSiN)의 두께나 선폭(CD)이 변화될 수 있다. 더욱이, 이와 같은 습식 세정 후에는 패턴이 밀집(dense)된 영역과 고립(isolation)된 영역에 따라 서로 다른 식각율이 나타나 영역간의 선폭(CD) 차이가 유발될 수 있다. Line width measurement is mainly used for measuring the line width (CD) using a scanning electron microscope (SEM). However, after the line width (CD) measurement, the line width of the pattern may vary as further processes such as cleaning and pattern defect repair are performed. For example, in the case of wet cleaning, sulfuric acid (H 2 SO 4 ), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ammonia (NH 4 OH), and / or ozone water (O 3 -DI) are used. Due to wet chemistry, the mask pattern of the photomask may be lost and line width variation may occur. For example, the thickness of chromium (Cr), chromium oxide (CrO or CrO 2 ), chromium nitride (CrON), or the like, or the thickness of molybdenum silicon nitride (MoSiN) constituting a phase shift layer, The line width CD may be changed. In addition, after such wet cleaning, different etching rates may be generated according to areas in which the pattern is dense and isolated, thereby causing a difference in line width (CD) between the areas.

포토마스크 출하 시의 마스크 패턴의 선폭(CD) 정보는, 이러한 후속 공정 진행 전에 측정된 선폭(CD) 측정 결과를 기준으로 제공되고 있다. 따라서, 이러한 선 폭 정보를 이용하여 후속 노광 과정에서 노광 조건을 설정할 때, 웨이퍼 노광 오차가 유발될 수 있다. 이러한 후속 공정을 포함한 포토마스크 제작 공정이 완료된 후, CD-SEM을 이용하여 최종 선폭(CD)을 측정하는 방법이 고려될 수 있다. 그럼에도 불구하고, SEM 측정 과정은 진공 챔버(chamber)에서 이루어지므로, 측정 후 파티클(particle) 오염으로 인한 추가 세정 공정이 필요하게 된다. 따라서, 더 이상의 추가 공정이 배제된 최종 선폭(CD)을 측정하여 검증하는 데 한계를 가지고 있다. The line width (CD) information of the mask pattern at the time of shipping the photomask is provided based on the line width (CD) measurement result measured before the progress of this subsequent process. Therefore, when setting exposure conditions in a subsequent exposure process using such line width information, a wafer exposure error may be caused. After the photomask fabrication process including the subsequent process is completed, a method of measuring the final line width (CD) using a CD-SEM may be considered. Nevertheless, the SEM measurement process takes place in a vacuum chamber, which requires an additional cleaning process due to particle contamination after the measurement. Therefore, there is a limit to measuring and verifying the final line width (CD) excluding any further processing.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토마스크 상의 마스크 패턴의 선폭(CD) 측정을 보다 정확하게 수행할 수 있는 방법을 제시하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method for more accurately measuring a line width (CD) of a mask pattern on a photomask.

상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 일 관점은, 투명한 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 기판 상에 마스크 패턴을 보호하는 펠리클 멤브레인막(pellical membrane layer)을 부착하는 단계, 및 상기 펠리클 멤브레인막을 투과하는 측정광을 조사하고 반사광의 반사율 변화를 측정하여 상기 마스크 패턴의 선폭(CD)을 스펙트로포토미터(spectrophotometer)로 측정하는 단계를 포함하는 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법을 제시한다. One aspect of the present invention for the above technical problem, forming a mask pattern on a transparent substrate, attaching a pellical membrane layer (pellical membrane layer) to protect the mask pattern on the substrate, and the pellicle membrane A method for measuring a pattern line width of a photomask, comprising measuring a line width (CD) of the mask pattern with a spectrophotometer by irradiating the measurement light passing through the film and measuring a change in reflectance of the reflected light.

상기 측정광은 상기 마스크 패턴의 웨이퍼 상의 전사에 사용될 노광 광의 파장대 보다 긴 파장 대역을 사용하여 파장대 변화에 따른 상기 반사율 변화를 측정하게 유도하는 포토마스크 패턴 선폭 측정 방법을 제시한다. The measurement light proposes a photomask pattern line width measuring method for inducing the measurement of the change in reflectance according to the change in the wavelength band by using a wavelength band longer than the wavelength band of the exposure light to be used for transferring the mask pattern on the wafer.

상기 측정광은 상기 펠리클 멤브레인막이 ArF 광원용일 경우 190㎚ 내지 1000㎚ 파장 대역에서 조사되는 포토마스크 패턴 선폭 측정 방법을 제시한다. The measurement light suggests a photomask pattern linewidth measuring method irradiated at a wavelength range of 190 nm to 1000 nm when the pellicle membrane film is for an ArF light source.

본 발명에 따르면, 포토마스크 상의 마스크 패턴의 선폭(CD) 측정을 보다 정확하게 수행할 수 있는 방법을 제시할 수 있다. According to the present invention, a method for more accurately measuring the line width (CD) of a mask pattern on a photomask can be provided.

본 발명의 실시예에서는, 포토마스크의 투명한 기판 상에 마스크 패턴을 형성하고, 기판 상에 펠리클(pellicle)을 부착한 후, 포토마스크의 선폭(CD)의 목표에 대한 평균 선폭(CD Mean To Target(MTT)) 및 글로벌 선폭 균일도(global CD uniformity)에 대한 측정을, 분광 광도계, 즉, 스펙트로포토미터(spectrophotometer)를 이용한 반사광을 이용한 광학적 선폭 측정으로 수행한다. In an embodiment of the present invention, a mask pattern is formed on a transparent substrate of a photomask, a pellicle is attached on the substrate, and then a CD mean to target of a target of the photomask line CD. (MTT)) and global CD uniformity are measured by optical linewidth measurements using spectrophotometers, i.e., reflected light using a spectrophotometer.

전자 빔(beam)의 조사와 시편으로부터 방출되는 2차 전자들로부터의 신호를 얻어내기 위해 진공 챔버를 이용하는 CD-SEM 장비에서의 측정과는 달리, 광학적 측정 장비인 스펙트로포토미터는 진공이 아닌 대기 중에서 측정이 진행될 수 있다. 따라서, 펠리클이 부착된 상태로 포토마스크의 패턴 선폭 측정이 가능하여, 측정 시 파티클(particle) 오염으로부터 마스크 패턴을 보호할 수 있다. 따라서, 측정 후 오염 제거를 위한 추가 습식 세정 등이 배제될 수 있다. 또한, 펠리클 멤브레인막은 광학적 측정 파장(wavelength)에 대해 실질적으로 99% 이상의 투과율을 가지므로, 펠리클 멤브레인막이 존재하는 상태에서 실질적으로 1㎚ 이하의 높은 재현성과 정확도를 가진 CD 측정이 가능하다. 따라서, 패터닝 직후 측정된 CD 측정치에 대비하여, 최종 공정 완료 후의 미세한 CD 변화폭을 측정하는 것이 가능하다. Unlike the measurement in CD-SEM equipment, which uses a vacuum chamber to irradiate an electron beam and obtain signals from secondary electrons emitted from the specimen, the spectrophotometer, an optical measuring instrument, is not an vacuum but an atmosphere. The measurement may proceed in the middle. Therefore, it is possible to measure the pattern line width of the photomask with the pellicle attached, thereby protecting the mask pattern from particle contamination during the measurement. Thus, additional wet cleaning for decontamination after measurement and the like can be ruled out. In addition, since the pellicle membrane has a transmittance of substantially 99% or more with respect to the optical measurement wavelength, it is possible to measure CD with high reproducibility and accuracy of substantially 1 nm or less in the presence of the pellicle membrane. Therefore, in contrast to the CD measurement measured immediately after the patterning, it is possible to measure the minute CD change width after the completion of the final process.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법을 설명 하기 위해서 제시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법의 측정 모델링(modeling)을 설명하기 위해서 제시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로포토미터(spectrophotometer)의 측정 파장대에 따른 굴절율(n) 및 소광계수(k) 분포를 제시한 그래들이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트로포토미터(spectrophotometer)의 측정 파장대에 따른 반사율(R) 분포를 제시한 그래들이다.1 is a view for explaining a pattern line width measuring method of the photomask according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining measurement modeling of a method for measuring a pattern line width of a photomask according to an embodiment of the present invention. 3 is a graph showing the distribution of refractive index (n) and extinction coefficient (k) according to a measurement wavelength band of a spectrophotometer according to an embodiment of the present invention. 4 is a graph illustrating a reflectance (R) distribution according to a measurement wavelength band of a spectrophotometer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법은, 투명한 기판(110) 상에 마스크 패턴(120)을 형성한 후, 기판(110)에 펠리클 멤브레인막(140)을 부착한 상태에서 수행된다. 따라서, 선폭 측정 전에 예컨대 석영(quartz) 기판(110) 상에, MoSiN과 같은 위상반전층의 마스크 패턴(120) 및 크롬(Cr)과 같은 차광층 패턴(130)을 패터닝하여 형성한다. 이후에, 마스크 패턴(120) 등에 대한 세정을 수행하고, 차광층 패턴(130) 상에 프레임(frame: 150)을 이용한 펠리클 멤브레인막(140)의 부착을 수행한다. Referring to FIG. 1, in the method for measuring a pattern line width of a photomask according to an embodiment of the present invention, after the mask pattern 120 is formed on the transparent substrate 110, the pellicle membrane layer 140 is formed on the substrate 110. It is carried out with attached. Therefore, before the line width measurement, for example, the mask pattern 120 of the phase inversion layer such as MoSiN and the light shielding layer pattern 130 such as chromium (Cr) are patterned on the quartz substrate 110. Subsequently, the mask pattern 120 may be cleaned, and the pellicle membrane 140 may be attached to the light shielding layer pattern 130 using a frame 150.

이후에, 스펙트로포토미터(spectrophotometer: 170)와 같은 광학적 측정 장비를 이용하여 마스크 패턴(120)의 선폭(CD)을 측정한다. 스펙트로포토미터(170)는 펠리클 멤브레인막(140)을 투과하는 측정 입사광을 조사하고, 반사되는 반사광을 측정하여 측정 대상의 굴절율(n; refractive index) 및 소광계수(k; extinction coefficient)의 변화를 측정하여, 마스크 패턴(120)의 선폭(CD)을 추출한다. 마스크 패턴(120)이 위치하는 영역과 위치하지 않은 영역간에 이러한 광학적 측정치가 달라지게 되므로, 이러한 영역별 차이를 이용하여 선폭(CD)을 측정하게 된다. Thereafter, the line width CD of the mask pattern 120 is measured using an optical measuring device such as a spectrophotometer 170. The spectrophotometer 170 irradiates the measured incident light passing through the pellicle membrane film 140 and measures the reflected reflected light to change the refractive index n and extinction coefficient k of the measurement target. By measuring, the line width CD of the mask pattern 120 is extracted. Since the optical measurement value is different between the region where the mask pattern 120 is located and the region where the mask pattern 120 is not located, the line width CD is measured using the difference for each region.

도 2를 참조하면, 도 1에 제시된 바와 같이, 모든 제작 공정이 완료된 포토마스크의 표면은, 위상반전마스크(PSM)의 경우, 서로 다른 매질들의 적층으로 구분할 수 있는 제1영역(210) 및 제2영역(220)으로 구분될 수 있다. 제1영역(210)은 기판(110)으로 이용된 제1석영층(111)과, 마스크 패턴(120)의 식각 시 함께 식각되어 리세스(recess)된 리세스층(113) 두께만큼의 제2석영층(112) 및 마스크 패턴(120)인 몰리브데늄실리콘질화물(MoSiN)층의 적층으로 구성될 수 있다. 제2영역(220)은 리세스된 리세스층(113) 두께를 제외한 잔류하는 제1석영층(111)의 단일층으로 구성될 수 있다. 이러한 두 영역(210, 220)을 대상으로 스펙트로포토미터를 이용한 광학적 선폭(CD) 측정이 진행된다. Referring to FIG. 2, as shown in FIG. 1, the surface of the photomask in which all the manufacturing processes are completed may include a first region 210 and a first layer that may be classified into a stack of different media in the case of a phase inversion mask (PSM). It may be divided into two regions 220. The first region 210 may be formed of the first quartz layer 111 used as the substrate 110 and the thickness of the recess layer 113 etched and recessed together when the mask pattern 120 is etched. It may be composed of a stack of two quartz layers 112 and a molybdenum silicon nitride (MoSiN) layer that is a mask pattern 120. The second region 220 may be formed of a single layer of the remaining first quartz layer 111 except for the thickness of the recessed recess layer 113. Optical linewidth (CD) measurement using a spectrophotometer is performed on these two regions 210 and 220.

광학적 선폭(CD) 측정은, 도 1에 제시된 바와 같이, 반사광을 이용하여 수행된다. 이때, 측정광은 ArF용 위상반전마스크의 경우 193㎚ 미만 파장이 가지는 파장대의 광을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 측정 입사광에 의해 펠리클 멤브레인막(도 1의 140)의 손상을 방지하기 위해서이다. ArF용 위상반전마스크는 실제 노광 시 사용되는 ArF 노광 광원에 적합한 특성을 가지는 펠리클 멤브레인막(140)을 채용하게 되므로, 이보다 긴 파장대의 낮은 에너지의 측정광을 조사할 경우 펠리클 멤브레인막(140)의 손상을 억제할 수 있다. 따라서, 측정광은 대략 193㎚ 내지 1000㎚ 대역을 사용할 수 있다. 이러한 근거로 KrF용 위상반전마스크의 경우, 대략 248㎚ 내지 1000㎚ 파장 대역의 측정광을 사용할 수 있다. Optical linewidth (CD) measurements are performed using reflected light, as shown in FIG. 1. At this time, it is preferable that the measurement light uses light of a wavelength band having a wavelength of less than 193 nm in the case of an ArF phase inversion mask. This is to prevent damage of the pellicle membrane film (140 in FIG. 1) by the measured incident light. Since the phase inversion mask for ArF adopts a pellicle membrane film 140 having characteristics suitable for the ArF exposure light source used in actual exposure, the pellicle membrane film 140 is irradiated when low-energy measurement light of a longer wavelength is applied. Damage can be suppressed. Therefore, the measurement light can use a band of approximately 193 nm to 1000 nm. For this reason, in the case of the KrF phase inversion mask, measurement light having a wavelength range of approximately 248 nm to 1000 nm can be used.

위상반전마스크가 아닌 크롬(Cr) 차광층만으로 마스크 패턴이 구성되는 바이너리 마스크(binary mask)의 경우에도, 부착되는 펠리클 멤브레인막은 노광 시 사 용되는 광의 파장 종류에 따라 그 막질 성분이 다르므로, 노광 광원의 파장대 보다 긴 파장대의 측정광을 이용하여, 펠리클 멤브레인막의 손상을 방지할 수 있다. Even in the case of a binary mask in which a mask pattern is composed only of a chromium (Cr) light shielding layer, not a phase inversion mask, the pellicle membrane to be attached has a different film quality component depending on the wavelength of light used during exposure. Damage to the pellicle membrane film can be prevented by using the measurement light having a wavelength band longer than that of the light source.

스펙트로포토미터(170)는 반사광을 측정하여 측정 대상 매질의 굴절율(n) 및 소광계수(k)를 이용하여 광학적으로 선폭(CD)을 측정한다. 따라서, 포토마스크를 구성하는 막질 구조에 대한 모델링(modeling)이 우선적으로 수행된다. 구체적으로, 위상반전마스크는 도 2에 제시된 바와 같이 석영 기판(110)과 위상반전막(MoSiN)의 마스크 패턴(120) 등을 포함하여 구성되고, 바이너리 마스크의 경우 크롬층이 포함되므로, 각각의 막질 층들이 기본적으로 가지는 굴절율(n) 및 소광계수(k)에 대한 고유 정보를 얻는다. 측정 파장대에 따른 굴절율(n)은 도 3에 제시된 제1그래프(310)로 그리고, 소광계수(k)는 도 3에 제시된 제2그래프(330)로 얻어질 수 있다. 이러한 얻어진 고유 정보는 스펙트로포토미터(170)가 선폭(CD)을 분석하는 기본 정보로 입력된다. 또한, 각각의 막질 층들의 두께 정보 또한 기본 정보로 입력된다. 각 두께는 예측 정보에서 출발하여 측정 후에는 측정 스펙트로포토미터(170)로부터 실제값으로 보여지게 된다. The spectrophotometer 170 measures the reflected light and optically measures the line width (CD) using the refractive index (n) and the extinction coefficient (k) of the measurement target medium. Therefore, modeling of the film structure constituting the photomask is performed first. Specifically, as shown in FIG. 2, the phase inversion mask includes a quartz substrate 110 and a mask pattern 120 of a phase inversion film MoSiN, and the binary mask includes a chromium layer. Unique information on the refractive index (n) and extinction coefficient (k) that the film layers have basically is obtained. The refractive index n according to the measurement wavelength band may be obtained by the first graph 310 shown in FIG. 3, and the extinction coefficient k may be obtained by the second graph 330 shown in FIG. 3. The obtained unique information is input as basic information for the spectrophotometer 170 to analyze the line width (CD). In addition, thickness information of each of the film layers is also input as basic information. Each thickness starts from the prediction information and is shown as a real value from the measurement spectrophotometer 170 after the measurement.

이와 같은 단층 정보의 입력이 완료된 후에는, 측정하고자 하는 패턴들을 영역(도 2의 210, 220)별로 구분하여 설정한다. 측정 대상은 2개의 영역으로 구분될 수 있는 데, 제1영역(210)은 제1영역(210)은 기판(110)으로 이용된 제1석영층(111)과, 마스크 패턴(120)의 식각 시 함께 식각되어 리세스(recess)된 리세스층(113) 두께만큼의 제2석영층(112) 및 마스크 패턴(120)인 몰리브데늄실리콘질화물(MoSiN)층의 적층으로 구성될 수 있다. 제2영역(220)은 리세스된 리세스층(113) 두께를 제 외한 잔류하는 제1석영층(111)의 단일층으로 구성될 수 있다. 이러한 두 영역(210, 220)을 대상으로 스펙트로포토미터를 이용한 광학적 선폭(CD) 측정이 진행된다. 이때, 제1영역(210)에서의 제2석영층(112) 및 마스크 패턴(120)을 대표하는 층들은 모두 대기(air) 영역으로 설정될 수 있다. After the input of the tomographic information is completed, the patterns to be measured are divided and set according to regions 210 and 220 of FIG. 2. The object to be measured may be divided into two regions. In the first region 210, the first region 210 may be etched from the first quartz layer 111 used as the substrate 110 and the mask pattern 120. The second quartz layer 112 having the thickness of the recess layer 113 etched and recessed together and the molybdenum silicon nitride (MoSiN) layer of the mask pattern 120 may be formed. The second region 220 may be formed of a single layer of the remaining first quartz layer 111 except for the thickness of the recessed recess layer 113. Optical linewidth (CD) measurement using a spectrophotometer is performed on these two regions 210 and 220. In this case, all of the layers representing the second quartz layer 112 and the mask pattern 120 in the first region 210 may be set as an air region.

이와 같이 측정 대상에 대한 모델링을 완료한 후, 본 선폭(CD) 측정을 시작한다. 반사광 광원의 스폿 크기(spot size)는 약 40㎛일 수 있으며, 본 스폿 영역 내에 존재하는 반복적 패턴에 대한 평균 선폭(CD)이 측정 결과로 산출된다. 대략 190㎚ 내지 1000㎚의 파장대 중 펠리클 멤브레인막(도 1의 140)을 저해하지 않는 광밴드(broadband) 대역의 파장들을 이용해서, 측정 대상 패턴이 가지는 각 파장별 반사율(reflectance)을 측정한다. 측정된 반사율(%)은 도 4에 제시된 반사율 그래프(410)로 얻어질 수 있다. After the modeling of the measurement target is completed, the measurement of the main line width (CD) is started. The spot size of the reflected light source may be about 40 μm, and the average line width CD for the repetitive pattern present in the present spot area is calculated as a measurement result. Reflectance of each wavelength of the measurement target pattern is measured by using wavelengths in a broad band that do not inhibit the pellicle membrane (140 in FIG. 1) in the wavelength band of approximately 190 nm to 1000 nm. The measured reflectance (%) can be obtained with the reflectance graph 410 shown in FIG.

측정된 반사율(도 4의 410)과 초기 단계에서 입력된 각 영역별 층별 정보, 즉, 각 영역(도 2의 210, 220)내의 단층별 굴절율(n) 정보(도 3의 310) 및 소광계수(k) 정보(도 3의 330)를 이용하여, 스칼라(scalar) 연산을 수행하여, 영역별 선폭(CD) 및 각 단층별 두께 정보를 산출한다. 이러한 방법으로 산출된 광학적 CD값은 CD SEM에 의한 측정값과 비교시 측정 방식의 차이에 기인하는 절대값의 차이는 있을 수 있으나, 일정한 선형성(linearity)의 연관 관계를 가지게 된다. 따라서, 각 패턴 설계에 따른 보정값(offset) 설정을 통하여 실제 CD 측정에 사용할 수 있다. The measured reflectivity (410 in FIG. 4) and the layer-specific information for each region input in the initial stage, that is, the refractive index n information (310 in FIG. 3) and extinction coefficient for each layer in each region (210 and 220 in FIG. 2). (k) A scalar operation is performed using the information 330 of FIG. 3 to calculate line width CD for each area and thickness information for each tomography layer. The optical CD value calculated in this way may have a difference in absolute value due to the difference in measurement method compared with the measured value by CD SEM, but has a constant linearity relationship. Therefore, it can be used for actual CD measurement by setting an offset according to each pattern design.

광학적 CD 측정은 진공 챔버를 이용하는 SEM 장치와는 달리, 대기 중에서 측 정이 진행될 수 있다. 따라서, 측정 장치 내/외부의 환경 관리만을 통해 파티클 오염으로부터 포토마스크를 안전하게 보호될 수 있다. 따라서, 펠리클 멤브레인막을 물론, 패턴 표면의 오염을 배제한 최종적 CD 검증이 가능하다. Optical CD measurements can be performed in the air, unlike SEM devices using vacuum chambers. Therefore, the photomask can be safely protected from particle contamination only through environmental management inside / outside the measuring device. Thus, final CD verification without contamination of the surface of the pattern as well as the pellicle membrane is possible.

상술한 본 발명에 따르면, 포토마스크 제작 과정 중 노광, 현상 및 식각의 패터닝 공정을 완료 후 측정되는 CD MTT(Mean To Target)와 CDU(CD Uniformity)로 해당 마스크의 품질을 결정하는 기존의 방식과는 달리, 본 발명에서는 패터닝 공정, 및 후속 습식 세정과 수정 공정 및 펠리클 부착을 포함한 마스크 출하 전 모든 후공정이 완료된 후의 패턴 CD MTT와 CDU를 측정할 수 있다. 이에 따라, 후공정에 의해 나타나는 미세한 CD 변화를 검증하고, 측정된 CD 결과를 이용하여 마스크의 최종 CD 품질을 결정할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 노광 조건 설정시의 기준 자료로 CD 측정치를 활용하여, 후속 과정에서 나타날 수 있는 웨이퍼 선폭 에러(CD error)를 사전에 예방할 수 있다. According to the present invention described above, the conventional method of determining the quality of the mask by CD MTT (Mean To Target) and CDU (CD Uniformity) measured after completing the patterning process of exposure, development and etching during the photomask manufacturing process; Alternatively, in the present invention, the patterned CD MTT and CDU can be measured after the patterning process, and all subsequent processes prior to shipping the mask, including the subsequent wet cleaning and modification process and pellicle deposition. Accordingly, the small CD change exhibited by the post process can be verified and the final CD quality of the mask can be determined using the measured CD results. Therefore, by using the CD measurement as reference data when setting the wafer exposure conditions, it is possible to prevent in advance the wafer line width error (CD error) that may appear in the subsequent process.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다. As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

Claims (3)

투명한 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;Forming a mask pattern on the transparent substrate; 상기 기판 상에 마스크 패턴을 보호하는 펠리클 멤브레인막(pellical membrane layer)을 부착하는 단계; 및 Attaching a pellical membrane layer protecting the mask pattern on the substrate; And 상기 펠리클 멤브레인막을 투과하는 측정광을 상기 마스크 패턴의 웨이퍼 상의 전사에 사용될 노광 광의 파장대보다 긴 파장 대역을 사용하여 조사하고, 파장대 변화에 따른 반사광의 반사율 변화를 측정하여 상기 마스크 패턴의 선폭(CD)을 스펙트로포토미터(spectrophotometer)로 측정하는 단계를 포함하는 포토마스크의 패턴 선폭 측정 방법.The measurement light transmitted through the pellicle membrane film is irradiated using a wavelength band longer than the wavelength band of the exposure light to be used for transferring the mask pattern on the wafer, and the change in reflectance of the reflected light according to the wavelength band is measured to measure the line width (CD) of the mask pattern. Method for measuring the pattern line width of the photomask comprising the step of measuring with a spectrophotometer (spectrophotometer). 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측정광은 상기 펠리클 멤브레인막이 ArF 광원용일 경우 190㎚ 내지 1000㎚ 파장 대역에서 조사되는 포토마스크 패턴 선폭 측정 방법. The measurement light is a photomask pattern linewidth measuring method is irradiated in the wavelength range of 190nm to 1000nm when the pellicle membrane film is for the ArF light source.
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