KR101387071B1 - 원자외선 투과 매핑을 위한 방법 - Google Patents

원자외선 투과 매핑을 위한 방법 Download PDF

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Abstract

원자외선 방사에 적어도 부분적으로 투명한 물체의 투과 매핑을 위한 장치 및 방법. 방법은 물체의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 조명하도록 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 지향시키는 단계; 상기 물체로부터 방출되는 상기 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 검출하는 상기 방사원에 대해 상기 물체의 반대측에 위치하는 광학 검출기를 사용하는 단계; 및 상기 물체의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 통하는 상기 방사의 투과율을 결정하도록 상기 광학 검출기로부터의 신호를 처리하는 단계를 포함한다.

Description

원자외선 투과 매핑을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DUV TRANSMISSION MAPPING}
본 발명은 투과 매핑에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적어도 부분적으로 DUV(deep ultraviolet)에 투명한 물체의 DUV 투과의 매핑을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
집적회로(IC)를 제조하기 위한 포토리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크는, 화학선 파장 방사(actinic wavelength radiation)라고도 알려진, 원자외선(DUV) 방사에 의한 높은 레벨의 방사에 노광된다. 최근 수년간, 화학선 방사에서 포토리소그래피 공정의 일련의 역효과가 발견되었는데, 시간 및 누적 노광에 대비하여 포토마스크 품질의 저하가 두드러졌다. 공통적인 현상은, 마스크가 마스크 공급기에 선적되었을 때 마스크에 결함이 없었을 때에도, 마스크 표면 상의 결함의 성장이다.
포토마스크 품질의 점진적인 저하에 대한 메커니즘은 많이 있다. 저하의 원인에 대한 부분 리스트로는, 포토마스크 및 렌즈 표면 상의 화학적 오염의 성장(흔히 헤이즈(haze)라고도 함), 크롬 이온 이동(chrome ion migration), DUV 방사에 누적된 노광으로 인한 포토마스크 표면 및 벌크(bulk)의 변형, 및 많은 다른 원인이 있다. 오염은 펠리클(pellicle)과 패턴화된 마스크 사이에서, 포토마스크의 펠리클 위에 또는 마스크 그 자체 위에 형성될 수 있다. 마스크 상의 오염은 포토마스크 코팅(예를 들어, 크롬 코팅, MoSi 코팅) 상에, 또는 수정 기판의 깨끗한 영역(패턴 또는 스크라이브 라인) 상에 형성될 수 있다. 종래의 IC 산업에서는, 유리 기판을 통상적으로 퓨즈 실리카(fused silica)로 만들어도, 이 기판 재료를 유리 또는 수정이라 칭한다.
일부 타입의 점진적인 저하 공정 하에서 포토마스크를 통과하는 광에 영향을 미치는 포토마스크 투과 및 위상 변화는 포지티브일 수도 있고 네거티브일 수도 있다. 투과는 흡수가 일어나지 않을 때, 광학적 박막 효과 또는 표면 및 벌크 재료 속성의 변형의 그 결과로, 증가할 수도 있고 감소할 수도 있다. 투명 박막이 (예를 들어 유리와 같은) 투명 기판 위에 증착되면, 반사 및 투과의 변화가 일어날 수 있다는 것은 박막 광학 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 막의 두께가 입사 방사(incident radiation) 파장의 1/4이고 막의 굴절률이 유리 기판의 굴절률의 제곱근과 같으면, 반사는 정상 입사에서 제로로 떨어질 것이고 투과는 4%-5%만큼 증가할 것이다. 굴절률의 값이 정확하게 기판의 굴절률의 제곱근이 아니거나, 두께가 파장의 1/4보다 작으면, 투과 증가는 더 작을 것이다. 그렇지만, 1퍼센트 이하로도, 투과 증가는 여전히 검출될 수 있을 것이다.
포토마스크를 사용하는 리소그래피 공정에서, 이 포토마스크에 기인하는 DUV 투과 및 위상에서의 국부적 변화로 인해, 프린트된 특징의 크기 및 임계 치수(critical dimension; CD)가 변할 수 있고, 뿐만 아니라 인쇄 명암(printing constrast)이 감소될 수도 있다.
S. Shimada 등에 의해 "A new model of haze generation and storage life-time estimation for masks"(BACUS news, April 2007, volume 23, issue 4)에 개시된, 점진적인 저하에 대해 잘 이해되는 한 메커니즘은, 황산 암모늄의 시간의 경과에 따른 느린 성장이고, 이 성장은 DUV 노광으로 인한 에너지에 의해 유도된다. 황산 및 암모늄 이온(또는 다른 단위체(momomers))은, 이전의 레티클 세척 공정(reticle cleaning precess)으로부터, 대기 중의 분자 오염(airborne molecular contamination)으로부터, 또는 마스크 제조 또는 사용 중에 레티클(reticle) 또는 펠리클로부터 나오는 재료로부터의 잔여의 오염과 같이 포토마스크 표면 위에 또는 근처에 존재할 수 있다. 반응성 이온들 사이 또는 종자 분자들(seed molecules) 사이의 화학 반응은, DUV 노광에 의해 광화학적으로(photochemically) 결정화되어, 포토마스크 표면 상에서 작은 입자들이 핵을 이루게 될 수 있으며, 이것은 나중에 더 큰 입자로 성장하게 된다. 이러한 오염은 또한 프로젝션 리소그래피 툴의 렌즈의 표면 사에서 성장하여, 투과를 국부적으로 감소시킬 수 있고, 이에 따라 광학적 성능을 저하시키게 된다. 오염이 포토마스크 상에서 임계치까지 성장해 버리면, 그 펠리클은 제거되어야만 하고, 마스크는 세척해야만 하며, 그 포토마스크를 다시 사용하기 전에 새로운 펠리클을 다시 적용해야 한다. 마스크를 세척할 수 없거나, 세척 후 명세에 부합하지 못하는 경우에는, 마스크를 다시 제작해야만 한다.
Tchikoulaeva 등에 의해, "ACLV Degradation: Root Cause Analysis and Effective Monitoring Strategy"(Proc. of SPIE, PMJ April 2008, 7028-40)에 개시된 다른 현상은, 마스크의 크롬 가장자리로부터 가까운 깨끗한 수정 영역으로 크롬 이온이 이동하여, Cr2O3 및 Cr의 혼합물을 포함하는 흡수 재료를 생성하는 현상이다. 이 이온 이동 현상은 또한 리소그래피 인쇄 공정 중 DUV에 대한 누적된 노광에 의해서도 향상된다.
투과 변화의 원인이 되는 헤이즈 성장 및 그외 요인에 의해 세척 비용이 증가하게 되고, 생산성은 떨어지며, 포토리소그래피 제품의 전달에 혼란이 생긴다.
포토마스크에서의 결함들은 크기 임계치에 도달할 때까지 천천히 성장하는 경향이 있다. 임계치에 도달하면, 화학적 헤이즈의 급속하고 극적인 증가가 종종 일어난다. 이러한 증가를 즉시 검출하는 데 있어서 장애는 실리콘 웨이퍼 상에 인쇄된 집적회로의 빈약한 성능 또는 거부로 이어진다. 고속 성장의 임계치는 약 4000 Joules/cm2의 통상적인 누적 노광에서 발생하는 것으로 알려져 있다. 그렇지만, 임계치는 환경 오염의 레벨, 포토마스크 제조 공정의 세부(detail), 포토마스크의 저장 환경 등을 포함하는 많은 변수 요인에 의해 좌우된다. 그러므로 개발의 초기 단계에서 헤이즈 성장 또는 그외 투과 변화를 검출할 수 있는 무능력으로 인해 웨이퍼를 인쇄할 때 생산성이 상당히 감소할 수 있다.
투과에서 점진적인 변화의 초기 검출은 기존의 포토마스크 검사 도구(tools)로는 거의 불가능한 것으로 알려져 왔다. 이러한 도구는 공정의 초기 단계 동안 DUV 투과 및 반사에서의 변화에 민감하지 못하며, 통상적으로 1% 미만이다. 고감도의 DUV 투과의 매핑은, 코팅된 또는 코팅되지 않은, 패턴화되지 않은 포토마스크 블랭크(blanks)에 대해서도 필수적인 것으로 되어 가고 있다. 투과 변동이 블랭크에 걸쳐 0.1% ~ 0.5% 범위에 있을 때조차도, 또는 코팅된 마스크가 성능에 적당히 영향을 미칠 수 있음에도, IC의 설계 규칙은 더욱더 소형화되고 있다.
DUV 투과를 측정하고 매핑하기 위한 시스템은 또한 포토리소그래피에서 사용되는 해상도 향상 기술(RET)과 함께 사용하기 위해 필요하다. 매립 위상 시프트 마스크(EPSM) 및 교대 위상 시프트 마스크(APSM)과 같이, RET는 MoSi와 같은 흡수기를 (EPSM으로) 패터닝하거나, 또는 수정 자체를 (APSM으로) 에칭함으로써, DUV 빔의 위상을 변형한다. MoSi 또는 다른 위상 시프팅 코팅에 의해 DUV 빔의 위상에 변화가 생기고, 이 변화는 그 코팅의 두께에 따라 다르다. 193-nm 레이저 소스를 가진 리소그래피 도구에 대한 통상적인 MoSi 코팅은, 퓨즈 실리카 기판과 관련해서 π(180°)의 위상 시프트와 동등한 6%의 DUV 투과를 생성하도록 설계되어 있다.
포토마스크를 횡단하는 DUV 투과를 측정하고 그것을 매핑함으로써, 투과 맵을 광학적 두께 변동의 맵으로 변환시켜 위상 변동 맵을 작성할 수 있다. 상대적 광학적 두께는 흡수층에 대한 베르의 법칙(Beer's law)에 의해 투과와 관련되어 있다. 위상 변화는 광학적 두께의 선형 함수이기 때문에, 광학적 두께 및 이에 따른 투과는 위상 시프트로 변환될 수 있다. 193-nm의 인쇄 파장에서 π의 위상 시프트를 획득하는 데 필요한 MoSi 코팅의 두께는 통상적으로 70nm이다. 이러한 코팅은 DUV 입사 빔의 약 6%를 투과한다. 다른 값의 투과율이 필요한 경우에는, SiO2 또는 Ta205와 같은 다른 코팅층을 포토마스크에 적용하여 필요한 투과 및 위상 변화를 획득할 수 있다. DUV 투과 매핑은 그러므로 위상 및 CD 변동으로 전환될 수 있다.
오염으로 인한 투과 및 위상 변화는 예를 들어 마스크 세척 후에, 갑작스럽게 발생할 수 있다. MoSi 또는 SiO2 층의 두께가 세척 동안 1퍼센트보다 작게 변하는 경우, 위상 및 투과 변화는 1나노미터보다 더 크게 CD를 변화시킬 수 있다. 포토마스크 블랭크에서의 이러한 작은 투과 변동도 관찰되었고, 재사용으로 인해 벗겨진 패턴 및 코팅을 가지고 있는 재사용된 마스크에서는 더 큰 변동이 관찰되었다. 광학 이미지 프로세싱에 기반한 관찰 도구는 투과의 변화가 1%보다 작은, 이러한 작은 변동을 검출할 수 없다. 이러한 도구는 통상적으로 CCD 카메라와 같이, 작은 동적 범위를 가지는 촬상 디바이스를 사용한다. 이러한 촬상 디바이스는 또한 통상적으로, 노이즈 레벨을 초과하는 신호를 획득하는 데 필요한 통계적 평균을 허용하지 않는 작은 시야(fields of view)를 가진다.
타원편광분석법(ellipsometry) 및 산란측정법(scatterometry)과 같은 다른 고속의 광학적 방법은, 결함이 박막의 형태나 다른 잘 규정된 형상 구조를 취하는 경우에, 헤이즈 결함 또는 미세한 투과 변동을 검출하는 데 사용될 수 있을 뿐이다. 그렇지만, Jong Min Kim 등에 의해, "Threshold residual ion concentration on photo-mask surface to prevent haze defects"(Photomask technology, Proceedings of SPIE, volume 6349, Oct. 2006)에 개시된 바와 같이, 이러한 결함들은, 결함 형성의 초기 단계 동안, 막으로 또는 큰 입자로 모이지 않고, 100 nm보다 작은, 매우 작은 크기의 산란된 입자들로 먼저 이루어진다.
주사 전자 현미경 사용법(scanning electron microscopy; SEM) 또는 오제 전자 분광학(Auger electron spectroscopy; AES)이 헤이즈 또는 투과 변화의 다른 원인을 검출하는 데 사용될 수 있다. 그렇지만, 이러한 방법들은 그 느린 속도 및 작은 필드 크기로 인해, 전체적인 크기의 마스크를 매핑하는 데 사용될 수 없다. 이러한 방법들은 검출된 후의 결함 및 결함의 판정된 위치를 시험하는 데 사용될 수 있을 뿐이다. 또한, 이러한 기술들은 파괴적이어서, 펠리클이 제거되고 이에 따라 관찰을 할 수 없게 되어 버린다.
로컬 투과 측정의 한 방법이 US 7,251,033(Phan 등)에 제안되어 있다. 이 특허에는 포토리소그래피 노광 도구 내부에 위치하는 레티클 상에서의 상피 내 측정(in situ measurements)이 개시되어 있다. 그렇지만, 이 방법은 마스크 표면 상의 깨끗한 영역을 측정할 수 있을 뿐, 마스크의 전체적인 활성 영역을 매핑할 수 없다. 이 방법은 또한 리소그래피 노광 도구의 광원에 대한 그 활용도에 의해 제한되며, 광원은 노이즈 레벨이 1%만큼이나 높은 코히어런트 단색 광원이다. 그러므로 이 방법은, 정확성이 1퍼센트 이하의 투과 측정이 요구되는 경우, 성장의 초기 단계에서 결함들을 검출할 수 없다.
US 6614520(Bareket 등)에 개시된 다른 방법은, 산란 광이 생기는 결함들을 검출한다. 이 방법은 공지의 우수한 레티클에 의해 산란된 광의 이미지를 포착하는 단계와, 나중에 픽셀 단위의 이미지를 레티클로부터 획득된 이미지와 비교하는 단계를 포함한다. 결함을 식별하는 데 사용될 광 강도에서의 변화의 임계치를 결정하기 위한 알고리즘이 제안되어 있다. 이 방법은 마스크의 개별적인 특징들에 민감한 데, 결함과 특징을 구별할 수 있기 위해서는 레티클 상의 개별적인 특징들에 대한 주사 및 검출을 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 정정되어야 하는 결함을 나타내는, 물체를 통과하는 DUV의 투과율에서의 불균일성 또는 이 투과율에서의 변화를 검출하기 위해, 예를 들어 패턴화된 포토마스크, 블랭크 기판(예를 들어, 퓨즈 실리카 기판), 및 MoSi 코팅 블랭크와 같이, 적어도 부분적으로 DUV에 투명한 물체의 도량형 투과 매핑을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 물체의 실제의 상세한 특징들(예를 들어, 포토마스크 상의 특정한 패턴)이 구체적으로 촬상되지 않고, 투과율의 불균일성 또는 투과율 변화의 검출 및 그 평가를 상세한 특징과 관련되어 있는 방법 및 시스템에서보다 더 간단히 할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
그러므로 본 발명의 일부의 실시예에 따라, 원자외선 방사(deep ultraviolet radiation)에 적어도 부분적으로 투명한 물체의 투과율 매핑을 위한 장치가 제공되며, 상기 장치는,
광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 발생시키기 위한 방사원;
상기 물체의 연속적인 영역들의 어레이의 영역을 조명하도록 상기 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 지향시키는 광학 기구(optics);
상기 물체로부터 방출되는 상기 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 검출하기 위해, 상기 방사원에 대해 상기 물체의 반대측에 위치하는 광학 검출기;
상기 물체와 상기 광학 검출기 간 또는 상기 물체와 상기 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사 간의 상대적 변위를 가능하게 하기 위한 상대적 변위 조정 기구(relative displacement arrangement); 및
상기 광학 검출기로부터의 신호를 처리하기 위한 프로세서
를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광학 기구는 비촬상 광학 기구를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상대적 변위 조정 기구는 X-Y 스테이지를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상대적 변위 조정 기구는 상기 물체와 관련해서 상기 광학 검출기를 변위시키기 위한 변위 조정 기구를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상대적 변위 조정 기구는 상기 연속적인 영역들의 어레이의 다른 영역으로 방사의 방향을 바꾸는 리다이렉팅 광학 기구(redirecting optics)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방사원은 크세논(Xe), 수은-크세논(mercury-xenon), 및 중수소 방전램프(deuterium discharge lamps)를 포함하는 방사원의 그룹으로부터 선택된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방사원은 180nm 내지 290nm의 범위 내의 파장의 방사를 발생시키는 방사원을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광학 기구는 상기 물체의 미리 결정된 영역 상에 방사를 집중시키기 위한 광학 기구를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광학 검출기는 고속 포토다이오드(fast photodiodes), 포토멀티플라이어 튜브(photomultiplier tubes) 및 포토튜브(phototubes)를 포함하는 검출기의 그룹으로부터 선택된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 장치는, 상기 물체로부터 상기 광학 검출기로 방출되는 방사를 집중시키기 위한 비촬상 광학 기구를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 장치는 촬상 시스템을 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광학 검출기는 차수(order of magnitude)가 2.5 이상인 넓은 동적 범위를 가진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 원자외선 방사(deep ultraviolet radiation)에 적어도 부분적으로 투명한 물체의 투과율 매핑을 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
물체의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 조명하도록 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 지향시키는 단계;
상기 물체로부터 방출되는 상기 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 검출하는 상기 방사원에 대해 상기 물체의 반대측에 위치하는 광학 검출기를 사용하는 단계; 및
상기 물체의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 통하는 상기 방사의 투과율을 결정하도록 상기 광학 검출기로부터의 신호를 처리하는 단계
를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 물체는 포토마스크를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 포토마스크는 패터닝된 포토마스크(patterned photomask)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들의 측면 치수는, 적어도 2 차수에서, 상기 상이한 영역들에서의 상기 패터닝된 포토마스크에 대한 패턴의 세부(detail)의 측면 치수보다 크다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 투과율의 변화를 결정하기 위해 주기적으로 수행된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 광학 검출기와 상기 물체 사이의 상대적 변위를 제공하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 물체와 상기 방사 사이의 상대적 변위를 제공하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방사는 180nm 내지 290nm의 범위 내의 파장의 방사를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 물체를 기지의 좌표와 관련해서 정렬시키기 위해 상기 물체를 촬상하는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광학 검출기는 차수가 2.5 이상인 넓은 동적 범위를 가진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이전에 획득된 물체의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들에 대한 투과 측정치의 기준 세트는, 상기 다른 영역을 통과하는 현재의 투과율과 상기 투과 측정치의 기준 세트를 비교하는 데 사용된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상이한 영역들 중 적어도 하나를 통과하는 투과율이, 미리 결정된 임계치보다 낮을 때 경고를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 방법은 상기 물체의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 통과하는 방사의 투과율이, 미리 결정된 임계치보다 낮을 때 경고를 발생시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 그리고 실제의 적용을 이해하기 위해, 이하에 다음과 같은 도면들이 제공되고 참조된다. 도면들은 단지 예시일뿐이며, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다. 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 패터닝된 포토마스크를 위한 투과를 매핑하는 데 사용되는, 본 발명의 실시예들에 따른 DUV 투과 매핑 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 동작에 대한 개략도이다.
도 3은 새롭게 패턴화된 포토마스크를 통과하는 DUV 방사 투과의 개략도이다.
도 4는 포토마스크를 통과하는 DUV 투과에서의 작은 감소를 나타내는 개략도이다.
도 5a는 포토마스크를 통과하는 투과에서의 불허용 손실에 대한 개략도이다.
도 5b는 오염되지 않은 포토마스크 표면으로부터의 반사 및 투과에 대한 개략도이다.
도 5c는 DUV에 대한 노광 후 포토마스크 표면으로부터의 반사 및 투과에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투과율의 변화를 검출하기 위한 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원자외선(DUV) 방사에 투명한 물체의 투과의 도량형 매핑을 위한 방법 및 장치가 제공된다. 이 설명의 목적상, 물체의 적어도 일부가 DUV 방사를 적어도 부분적으로 투과하는 경우, 그 물체는 DUV 방사에 투명한 것으로 고려되며, DUV 방사가 물체의 그 부분의 표면 상에 입사하는 경우, 입사 DUV 방사의 적어도 일부가 물체의 다른 표면으로부터 발생하도록 되어 있다. DUV 방사에 투명한 물체의 예는 퓨즈 실리카 기판 상의 포토마스크이다. 이하의 설명에서는 포토마스크의 매핑을 주로 언급하지만, 포토마스크 블랭크(예를 들어, 노출된 기판 또는 코팅된 기판), 렌즈 또는 DUV 방사에 적어도 부분적으로 투명한 임의의 다른 물체의 매핑도 본 발명의 범주 내에 있음은 물론이다.
방법 및 장치는 펠리클과 패턴화된 마스크 사이에서, 또는 마스크 그 자체 위에 또는 그 자체 내에서, 헤이즈 또는 다른 오염 또는 포토마스크의 펠리클 위에 또는 펠리클 내에 형성되는 투과 불균일성의 초기 검출을 가능하게 한다. 광대역 소스로부터의 DUV 인코히어런트 방사는 포토마스크 상의 연속적인 영역으로 향하게 된다. 포토마스크의 각각의 방사된 영역은 다수의 마스크 특징(패턴 특징)을 포함한다. 연속적인 영역에서 포토마스크를 통과하는 DUV 방사의 투과에 대한 일련의 측정이 요구되므로, 포토마스크 또는 렌즈의 연속적인 영역을 통과하는 DUV 투과의 맵을 작성하고 저장한다. 나중에, 다른 DUV 투과 맵이 작성된다. 나중의 맵과 초기의 맵을 비교하면, DUV 투과에서의 상당한 변화가 일어났다는 것을 알 수 있다. DUV 투과에서의 이러한 변화가 포토마스크 또는 렌즈에 오염이 있다는 것을 나타낼 수도 있다. 특정한 임계치 이상의 투과율의 변화는 포토마스크를 보수해야 (예를 들어, 본 명세서에 원용되는 미국특허출원공보 US 2005/0084767에 개시된 바와 같은 보수 방법, 또는 다른 보수 방법들로 포토마스크를 보수해야) 한다는 것을 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 포토마스크 상의 각각의 측정 포인트에서 측정된 영역의 크기는 많은 (예를 들어, 수백 또는 수천의) 포토마스크 특징을 커버할 수 있다. 그런 다음 측정 포인트에서 그 측정된 투과는 그 측정된 영역에 의해 커버되는 특징들의 평균 투과율을 나타낸다. 그런 다음 포토마스크의 전체 활성 영역을 커버하는 일련의 투과 측정이 획득되고, 특징 단위의 분석(feature-by-feature analysis)을 위해 동일한 영역을 촬상 주사하는 것보다 훨씬 짧은 시간 내에 매핑될 수 있다. 포토마스크의 최초 투과 매핑에 의해 측정 프로세스는 주파수 간격으로 반복될 수 있다. 주파수 간격으로의 반복으로, 헤이즈 성장 및 투과에서의 다른 점진적 변화를 조기에 검출할 수 있다.
인코히어런트 광대역 DUV 투과 측정을 사용해서 투과 매핑이 수행된다. 단일의 방사 소스를 사용해서, 타입, 밀도, 또는 패턴의 상대적 투과율에 관계없이, 광대역 투과 측정으로 포토마스크의 전체적인 활성 영역을 측정할 수 있다. 광대역 DUV 투과 변화의 맵은, 레티클의 표면 또는 그 코팅 상의 헤이즈 오염의 성장을 포함한 모든 점진적인 프로세스에 대해 감응하는 것으로 예측될 수 있다.
본 발명의 실시예는 고안정(ultra-stable) 광대역 인코히어런트 소스로부터의 DUV 방사를 적용한다. 측정 스펙트럼 대역은 통상적으로 180nm 내지 290nm의 범위 내에 있다. 이 대역은 고급 리소그래피에서 두 개의 가장 넓게 사용되는 노광 파장, 즉 ArF 익사이머 레이저 소스로부터의 193nm 및 KrF 익사이머 레이저 소스로부터의 248nm를 포함한다. 적절한 DUV 방사원은 크세논(Xe), 수은-크세논(HgXe), 및 중수소 방전램프(deuterium discharge lamps)를 포함하되, 이에 제한되지 않는다.
DUV 방사는 레티클(reticle)의 후면 또는 전면으로부터 포토마스크로 향한다. 비촬상 광학 시스템은 패턴층 근처에서 방사를 지향시키고 집중시킨다. 본 발명의 실시예에서는, 기판의 후면을 통해 DUV 방사선이 포토마스크에 방사된다. 광학 시스템은 레티클의 전면 상의 마스크를 조명하도록 방사를 향하게 한다. 조명된 스폿의 통상적인 직경은 0.1 mm 내지 5.5mm의 범위에 있을 수 있다.
포토마스크를 횡단하고 반대 측의 표면(또는 약간의 편향이 일어나는 경우에는 다른 표면)을 통해 방출되는 DUV 방사가 검출된다. 기판의 후면을 통해 조명될 때, 전면으로부터 나오는 방사가 검출된다. 본 발명의 실시예에서, 방출되는 DUV 방사를 검출하는 검출 시스템은 단일의 검출기를 포함한다. 이 검출기는 자신의 방사 검출 구성성분(radiation detection component)에 입사하는 방사의 강도에 대응하는 신호를 생성한다. 이미지를 생성할 필요가 없기 때문에 추가의 검출기는 필요하지 않다. 검출기의 방사 검출 구성성분은 고속의 포토다이오드, 포토멀티플라이어 튜브(photomultiplier tube; PMT), 포토튜브, 또는 DUV 방사를 검출하고 측정하는데 채용될 수 있는 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 검출 시스템은 방출되는 방사를 방사 검출 구성성분에 집중시키기 위한 비촬상 수집 광학기구(non-imaging collection optics)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 검출기는 차수(order of magnitude)가 2.5 이상인 넓은 동적 범위를 가진다. 넓은 동적 범위로 인해 검출기는 매우 큰 신호 대 노이즈비(SNR)을 달성할 수 있다. 1초 이내로만 단일 측정이 획득될 수 있기 때문에, 수 개의 반복된 측정을 평균화하여 SNR을 더욱더 증가시킬 수 있다. 이 방법에서, 일반적으로 고려되지 않을 양만큼 과도한 측정 시간의 증가에 따른 비용으로, 측정 정확도가 0.1% 내로 달성될 수 있다. 이러한 높은 수준의 정확도는 이용 가능한 방사가 500 ㎼/cm2를 초과할 수 있기 때문에 가능한 반면, 암전류의 주요 결과인 등가 잡은 전력(noise equivalent power; NEP)은 1 ㎻/cm2보다 작다.
본 발명의 실시예에서, 투과 변동 측정의 고 정확도에 의해, 점진적인 결함에 의해 야기되는 위상 변화에 관한 정보를 추출할 수 있다. 위상-변화 정보의 추출은 결함 재료의 굴절률이 별도로 결정된 곳이나, 광학적 박막 효과가 일어나는 곳에서 가능할 것이다.
본 발명의 실시예에서, 전체적인 포토마스크에 대한 측정은 상대적 변위 배치(relative displacement arrangement)에 의해 달성된다. 이 상대적 변위 배치는, 마스크 상의 DUV 방사의 입사 방향에 직각인 X-Y 면에서 마스크와 DUV 조명 간의 상대적 전환을 일으킨다. X-Y 면에서 연속적으로 포토마스크를 전환하는 것은 마스크의 모든 부분을 입사 DUV 방사 및 검출 시스템에 정렬시키는 것이다. 포토마스크의 전환은 이동 가능한 X-Y 스테이지를 사용해서 수행될 수 있다. X-Y 스테이지의 모션은 불연속 스텝 및 반복 모션(discrete step-and-repeat motion), 또는 연속적 래스터 주사(continuous raster scan)의 형태로 있을 수 있다.
대안으로, 포토마스크를 전환시키는 대신, DUV 조사 시스템 및 검출 시스템이 포토마스크를 횡단하여 이동하는 동안 포토마스크가 고정되어 있을 수 있다. 대안으로, 검출 시스템은 포토마스크의 모든 부분으로부터 나오는 방사를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출기는 전체적인 물체를 횡단하여 확장하는 단일의 큰 방사 검출 구성성분을 포함할 수 있다. 이 경우, 포토마스크 및 검출기 모두는 고정되어 유지되는 반면, 포토마스크의 연속적인 영역들은 DUV 방사로 조명된다.
측정이 이루어지는 X-Y 모션 동안 포인트들의 좌표, 및 이러한 포인트들에서 이루어지는 일련의 측정에 대한 결과는 중앙 컴퓨터 유닛에 입력된다. 입력되는 측정 세트 및 좌표 데이터에 기초해서, 중앙 컴퓨터 유닛은 투과 값으로 이루어지는 맵을 작성한다.
측정 세트 획득 및 매핑 동작은 포토마스크에 대해 주기적으로 반복된다. 측정이 수행되는 때를 결정하는 기준은 DUV에 대한 포토마스크의 누적 노광, IC 생산에서 마스크를 사용해서 인쇄된 웨이퍼의 수, 마스크에 대한 세척 공정의 성능, 또는 임의의 다른 적절한 기준을 고려할 수 있다. 각각의 측정 세트 및 맵은 중앙 컴퓨터 유닛의 메모리에 저장된다. 측정 세트는 이전의 측정 세트와 비교되고, 투과 값들에서의 차분으로 이루어지는 맵이 작성된다. 이 방법에서, 측정 세트마다 투과의 1퍼센트 이하에 이르는 변화가 검출될 수 있다.
시스템은 포토마스크를 통하기보다는, 공기 중의 측정을 수행함으로써 측정 세트의 획득 동안 미리 정해진 간격으로 조정된다. 예를 들어, 이러한 캘리브레이션 측정은 고정된 수의 포인트 측정 후 수행될 수 있다. 이 방법에서, 검출 시스템의 출력은 공기를 기준으로 사용해서 검출기 감도의 드리프트(drift)에 대해 정정될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 투과 측정은 포토마스크 상의 적소의 펠리클로 수행된다. 적소의 펠리클로 투과 측정을 수행하는 능력에 의해 DUV 투과에서의 변화를 조기에 검출할 수 있다. 포토마스크는 측정 공정 동안 손상되지 않은 채 있기 때문에, 포토마스크가 사용되는 웨이퍼 제조 공장에서 측정이 수행될 수 있다. 펠리클을 제거해야 하는 경우, 측정을 수행하는 것은 웨이퍼 제조 공장으로부터 포토마스크 제조 설비로 포토마스크를 이동시키는 것을 수반하게 된다.
본 발명의 실시예에 의해 획득할 수 있는 측정 정밀도를 판단하기 위해 실험실 테스트가 수행되었다. 단일의 측정 세트의 경우에는, 기준 편차가 0.2% 이하로 획득되었다. 복수의 측정 세트의 평균의 경우에는, 복수의 측정이 1초 이내의 시간 간격 내에서 수행되었고, 기준 편차가 0.1% 이하로 획득되었다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 DUV 투과 측정 시스템의 개략도이다.
DUV 방사(104)는 광대역 DUV 소스(101)로부터 발생된다. DUV 방사(104)는 콜리메이팅 렌즈(102)로 표시되어 있는 콜리메이팅 광학 시스템에 의해 시준된다. 선택적으로, DUV 빔은 리다이렉팅 광학 기구(103)를 사용해서 방향이 다시 정해질 수 있다. 포커싱 렌즈(105)로 표시되어 있는 집중 시스템은 포토마스크(107)의 후면 상의 영역(120)을 조명하기 위해 DUV 방사(104)를 집중시킨다. 포토마스크(107)는 이동 가능한 XY 스테이지(106) 상에 설치되어 있다.
영역(120)을 조명하는 DUV 방사의 일부가 포토마스크(107)의 반대 측으로부터 방출된다. 방출되는 DUV 방사는 집속 렌즈(108)로 표시되어 있는 집속 광학 시스템에 의해 집속된다. 집속된 DUV 방사는 DUV 검출기(109) 쪽으로 향하고 이 검출기 상에 입사하게 된다. DUV 검출기(109)는 검출기 전환 스테이지(124) 상에 선택적으로 장착되어 있다. DUV 검출기(109)는 입사 DUV 방사에 응답해서 신호를 생성한다. 생성된 신호는 데이터 획득 및 프로세스를 위해 커넥션(117)을 통해 중앙 컴퓨터 유닛(116)으로 투과된다. DUV 검출기(109)에 의해 생성된 신호의 획득 및 프로세스를 측정이라 칭한다.
이동 가능한 XY 스테이지(106)는 DUV 방사(104)의 축에 실질적으로 수직인 면에서 포토마스크(107)를 전환시킨다. DUV 방사(104)의 축은 포커싱 렌즈(105)의 광학 축에 의해 반드시 결정된다. 전환에 의해, 포토마스크(107)의 연속적인 영역을 조명된 영역(120)의 위치로 가져오게 된다. 포토마스크(107)의 각각의 연속적인 영역이 영역(120)의 위치로 오게 됨에 따라, 측정이 이루어진다. 포토마스크(107)의 전환은 커넥션(118)을 통해 컴퓨터 유닛(116)에 의해 제어된다. 포토마스크(107)의 제어된 전환은, 측정 프로세스의 종료에서, 일련의 측정이 수행되어 포토마스크(107)의 전체 활성 영역을 커버링하도록 되어 있다.
대안으로, 포토마스크(107)는 리다이렉팅 광학 기구(103)에 의해 DUV 방사(104)가 포토마스크(107)의 연속적인 영역을 조명하는 동안 고정되어 유지된다. 검출기 전환 스테이지(124)는 검출기(109)가 포토마스크(107)의 조명된 영역으로부터 방출되는 DUV 방사를 검출하도록 검출기(109)를 이동시킨다.
포토마스크(107) 상의 조명된 스폿(120)의 위치를 결정하기 위해 촬상 시스템이 제공된다. 광원(115)으로부터 방출되는 광은 콘덴서 렌즈(114)에 의해 포토마스크(107) 상의 스폿(122)에 초점이 맞춰진다. 광학 시스템은 대물 렌즈(113) 및 튜브-렌즈(111)를 포함할 수 있다. 필요하다면, 광학 시스템의 광학 축의 방향을 리다이렉팅 광학 기구(112)를 이용해서 다시 정할 수 있다. 광학 시스템은 CCD 카메라(110) 상의 스폿(122)에 의해 조명되는 포토마스크(107)의 그 영역의 이미지를 생성한다.
포토마스크(107)는 포토마스크(107) 상의 고정된 위치에 얼라인먼트 마크를 구비한다. 얼라인먼트 마크는 촬상 시스템으로 볼 수 있다. CCD 카메라 이미지 데이터는 데이터 링크(119)를 통해 컴퓨터 유닛(116)에 전송된다. CCD 이미지 데이터는 컴퓨터 유닛(116)에 의해 처리된다. CCD 이미지 데이터의 처리는 얼라인먼트 마크가 스폿(122)에 위치하는 때를 결정한다. 스폿(122)의 위치는 조명된 영역(120)의 위치와 관련된 공간에 고정된다. 그러므로 촬상 시스템이 얼라인먼트 마크가 스폿(122)에 위치하는 것을 결정할 때, 포토마스크(107)의 대응하는 영역이 조명된 영역(120)에 모사 가능하게 위치한다. 이 방법에서, 포토마스크(107)의 표면 상의 모사 가능한 좌표 시스템이 구축된다. 컴퓨터 유닛(116)과 이동 가능한 XY 스테이지(106), 측정 시스템, 및 촬상 시스템 사이의 통신에 의해, 측정 세트의 각각의 투과 측정의 좌표를 결정할 수 있다. 이 방법에서, 컴퓨터 유닛(116)은 포토마스크(107)의 표면에 걸쳐 투과를 매핑할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 동작에 대한 블록도이다. 포토마스크 및 관련 방법, 또는 측정 프로토콜을 규정하는 파라미터가 시스템에 입력된다. 테스트되는 포토마스크는 측정 시스템에 위치한다. 측정 시스템은 포토마스크에 대한 측정 프로세스를 수행하여 일련의 측정 세트를 생성한다(202). 이 측정 세트 및 촬상 결과가 데이터베이스에 저장된다(203).
두 가지 타입의 분석이 수행된다. 인트라-세트 분석(intra-set analysis)(205)은 단일의 측정 내의 측정 결과와 다른 결과와 비교한다. 예를 들어, 포토마스크 블랭크의 영역에 대한 측정 결과는 동일한 포토마스크 블랭크의 다른 영역에 대한 측정 결과와 비교될 수 있다. 다른 예에서는, 포토마스크 레티클의 하나 이상의 로컬 영역에 대한 측정 결과가, 동일한 특징을 가지는 포토마스크 레티클의 영역들에 대한 결과와 비교될 수 있다(다이 투 다이 비교(die-to-die comparison)). 마찬가지로, 포토마스크 레티클의 중심 근처의 로컬 영역에 대한 결과는 레티클의 주변 근처의 동일한 특징을 가지는 영역에 대한 결과와 비교될 수 있다. 투과 또는 검출되는 위상 시프트에서의 차이는 저장된 검출 임계치와 비교된다(204). 검출 임계치를 초과하는 차이가 검출되는 경우(204), 시스템은 포토마스크 상에 오염이 있다는 경고를 발생시킨다(208). 이러한 경고의 중요성은 포토마스크를 세척할 때까지 포토리소그래피에서 포토마스크를 사용하지 않도록 하는 점이다.
인터-세트 분석(206)은 하나의 측정 세트로부터의 결과와 다른 측정 세트로부터의 결과를 비교한다. 포토마스크에 대해 어떤 날짜에 수행되는 측정의 결과를 동일한 포토마스크에 대해 다른 날짜에 수행되는 측정의 결과와 비교한다. 예를 들어, 포토리소그래피에서 사용되기 이전에 이루어진 측정을 사용 기간 후에 이루어진 측정과 비교한다. 대안으로, 하나의 포토마스크에 대해 이루어진 측정을 동일한 마스크에 대해 이루어진 측정과 비교할 수도 있다. 예를 들어, 포토리소그래피에서 사용된 포토마스크에 대한 측정 결과를 사용되지 않은 다른 동일한 포토마스크와 비교할 수도 있다. 다시, 검출된 차이를 저장된 검출 임계치와 비교한다(202). 검출된 차이가 검출 임계치를 초과하는 경우(204), 시스템은 포토마스크 상에 헤이즈 또는 다른 오염이 있다는 경고를 발생시킨다(208). 대안으로, 검출된 차이가 검출 임계치를 초과하지 않는 경우(204), 시스템은 투과 저하 정보를 발생시킬 수도 있다(207). 투과 저하 정보(207)에 기초하여, 포토마스크의 투과가 다시 측정되어야 할 때, 또는 포토마스크가 세척되어야 할 때에 대해 예측이 이루어질 수 있다(209).
도 3 내지 도 5a는 포토마스크를 통해 점진적인 투과 손실에 대한 단계를 도시하고 있다. 설명의 목적상, 마스크의 전면 상에 결함이 형성되는 것을 도시하고 있지만, 실제로는 마스크 어떤 표면에도 결함이 형성될 수 있다.
도 3은 새롭게 패터닝된 포토마스크를 통해 DUV 방사 투과에 대한 개략도이다. 인입하는 DUV 빔(301)은 기판(302)을 통해 마스크 표면(303)을 균일하게 조명한다. 마스크 패턴(303)은 수정 기판(302) 상에, 크롬 또는 MoSi와 같은, 패터닝된 흡수기로 이루어져 있다. 빔(305)은 마스크 패턴(303)에 의한 차단에 의해, 그리고 흡수 및 기판(302) 내의 확산에 의해, 그 강도가 경계면에서의 반사에 의해 감소된 포토마스크로부터 방출된다. 그렇지만, 이 점에서, 마스크 표면(303) 상에 또는 보호 펠리클(304) 상에 결함 또는 오염이 존재하지 않는다. 그러므로 포토마스크의 마스크 측면으로부터 방출되는 빔(305)은 100% 상대 투과율로 투과되는 것으로 설명된다.
도 4는 포토마스크를 통한 DUV 투과의 작은 감소를 개략적으로 도시한다. 점진적인 투과 손실의 이 단계에서, 헤이즈 오염(401)이 마스크의 전면 상에서 성장하기 시작하였다. 그렇지만, 이 점에서, 투과의 변화를 측정할 수 있으나 여전히 작다. 도시된 예에서, DUV 빔(402)은 오염이 존재하지 않을 때 방출되는 빔(305)(도 3)의 강도의 99.9%의 상대적 강도를 가지는 마스크로부터 방출된다. 투과 손실은 0.1%이다. 통상적으로, 투과 손실이 작을 때, 포토마스크는 포토리소그래피에서 계속해서 사용될 수 있다.
도 5a는 포토마스크를 통한 불허용 투과 손실에 대해 개략적으로 도시하고 있다. 점진적인 투과 손실의 이 단계에서, 마스크 표면(501) 상의 오염 성장(501)으로 인한 투과 손실은 허용 임계치를 초과한다. 도시된 예에서, 빔(502)은 빔(305)(도 3)의 강도의 95%인 강도로 방출된다. 이러한 투과 손실에 의해 포토마스크는 포토리소그래피에서 사용할 수 없다. 사용하기 위해서는, 이러한 투과 손실을 가지는 포토마스크를 세척하거나 버려야 한다.
도 5b 및 도 5c는 포토마스크의 표면 상에서의 박막 성장의 효과에 대한 예를 도시하고 있다. 도 5b는 오염되지 않은 포토마스크 표면으로부터의 반사 및 투과를 개략적으로 도시한다. DUV 빔(301)은 기판(302)의 표면 상에 직각으로 입사한다. 입사 방사의 부분 R1이 반사된다. R1은 수정 기판의 굴절률 n1에 의해 결정된다. 빔(305)의 형태로 투과되는 입사 방사의 부분 T1은 R1의 값, 마스크(303)의 속성, 및 포토마스크의 다양한 구성성분 내에서의 흡수 또는 확산에 의해 결정된다. 도 5c는 DUV에 대한 노광 후 포토마스크 표면으로부터의 반사 및 투과의 예를 개략적으로 도시한다. 포토리소그래피 동안 DUV 방사에 대한 노광 후, 기판(302)의 표면 근처에서 기판 재료의 층의 굴절률은 n2로 변형될 수 있다. 도시된 예에서, n2는 기판 굴절률 n1보다 작다. 이 경우, 변형된 표면 층을 가지는 기판에 의해 반사되는 입사 방사의 부분 R2는 R1보다 작을 수 있다. 그러므로 이 예의 경우에서, 결과는 강도 T1과 관련해서, 투과된 빔(305)의 강도 T2에서의 증가이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 방법은 포토마스크 상의 오염을 자동으로 검출하는 검출 규칙을 적용함으로써, DUV 투과를 모니터링하기 위해 제공된다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 투과의 변화를 검출하기 위한 방법에 대한 흐름도이다. 미리 정해진 측정 위치가 마스크 상에서 선택된다(단계 602). 위치는 임의로 선택될 수 있는데, 예를 들어 전체적인 마스크 표면을 커버하도록 공평하게 공간을 차지하도록 선택된다. 대안으로, 통상적인 투과 변화 행동에 대한 또는 마스크 레이아웃에 대한 이전의 지식을 기초로 하여 위치를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 이전의 경험은 화학적 헤이즈가 마스크의 주변으로부터 초기에 성장하는 것을 보여줄 수도 있다. 이 경우, 주변이 높은 밀도를 가지고 중심 근처가 낮은 밀도를 가지도록 측정 포인트를 선택할 수 있다.
모니터링 공정의 제1 단계처럼, 모니터링될 특정한 마스크 상의 미리 정해진 위치에서 기준 측정이 이루어진다(단계 604). 포토리소그래피에서의 그 사용 이전에, 제조 또는 세척 후 짧은 시간 내에 마스크에 대해 기준 측정이 이루어진다. 기준 측정 결과 Tr0은 나중에 이루어지는 측정과의 비교를 위해 저장된다.
대안으로, 기준 측정은 모니터링될 마스크와 동일한 설계의 유사한 마스크에 대해 이루어질 수도 있다. 그렇지만, 모니터링된 마스크와는 달리, 기준 마스크는 포토리소그래피 프로세스의 일부로서 DUV 방사에 노광되지 않는다. 기준 마스크는 기준 측정에서 나중에 사용하기 위해 저장된다. 다른 마스크에 대한 측정을 비교하는 이러한 대안의 방법을 마스크 대 마스크 기준 방법(mask-to-maks reference method)이라 한다. 기준 마스크에 대한 기준 측정을 반복하여, 모니터링된 마스크에 대해 측정이 이루어질 때마다 기준 측정 결과 Tr0를 생성한다. 그러므로 마스크 대 마스크 방법을 사용하면, 기준 측정 결과는 연장된 시간 주기에 대해 저장될 필요가 없다.
기준 측정 Tr0의 세트는 기준 투과 측정 맵을 나타낸다. 선택적으로, 기준 세트의 각각의 투과 측정은 측정의 세트의 평균으로부터 차이 또는 델타로서 정의되어, 델타 투과 맵에 DTM0를 붙인다. DTMO 또는 Tr0는 포토마스크의 각각의 포인트에 대한 한 세트의 단일의 측정에 기초를 둘 수 있거나, 동일한 측정 세트의 수 회의 반복의 평균에 기초를 둘 수 있다.
모니터링된 마스크는 193nm 또는 248nm 익사이머 레이저와 같은 고에너지 광원에 노광되는 리소그래피 프로세스에서 사용될 수 있다(단계 606). 미리 정해진 기간 동안 마스크가 사용된 후, 미리 정해진 누적 노광 도즈(cumulative exposure dose)에 노광된 후, 또는 마스크에 대한 측정이 반복된다는 것을 나타내는 것으로 정의된 다른 기준에 부합된 후, 마스크에 대한 측정이 반복된다. 측정이 반복되는 때를 결정하기 위한 기준은 투과 손실의 기지의 모드의 성장에 대한 실험적으로 결정된 레이트, 일정이 정해진 세척 간격, 또는 다른 요인들에 기초를 둘 수 있다. 기준은 다른 요인들에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 투과 손실의 레이트가 소정의 값에 도달한 후 증가하는 것이 알려지면 측정된 투과가 이 소정의 값 이하로 떨어진 후 측정이 더 자주 반복될 수 있다.
한 세트의 반복 측정(단계 610)에 Trx 또는 DTMx의 라벨을 붙일 수 있는데, 여기서 x는 측정 세트의 수를 나타낸다. 기준 측정에서와 같이, 반복 측정도 마스크 상에 미리 정해진 위치에서 이루어질 수 있다. 대안으로, 미리 정해진 기준 위치 외에, 새로운 위치가 측정될 수도 있다. 한 세트의 측정이 반복된 후, 시스템은 자동 비교 알고리즘을 적용한다. 자동 비교 알고리즘은 상기 반복된 측정 세트와 기준 측정 세트를 비교한다.
비교는 두 가지의 기본적인 타입으로 분리된다. 제1 타입에서, 현재의 측정 세트, Trx 또는 DTMx는 기준 측정 세트 Tr0 또는 DTM0오 비교되거나, 다른 이전의 측정 세트와 비교될 수 있다. 미리 정해진 위치 중 한 위치에서 이루어진 각각의 측정에 있어서, 현재의 측정과 기준 측정 간의 차이 또는 비율이 계산된다.
제2 기본 타입의 비교에서는, 포토마스크 레티클 상의 한 위치에서의 측정을 동일한 레티클 상의 다른 위치에서 이루어진 측정과 비교한다. 비교되고 있는 레티클의 두 위치는 동일한 특징을 가지는 데, 즉 마스크 상의 서로 다른 위치에서의 동일한 칩 설계를 가진다. 예를 들어, 두 위치는 레티클의 인접하는 다이스(dice)에 위치할 수도 있다. 다른 예에서, 한 위치는 레티클의 중심 근처이고, 반면에 다른 위치는 주변에 있다.
비교 알고리즘은 투과 변화를 위해, 일부의 경우에서는, 위상 변화를 위해, 그 계산된 측정 대 측정 차이 또는 비율과, 미리 정해진 검출 임계치를 비교한다(단계 612). 차이는 투과 값에 의해 분할되어, 분수 또는 백분율로 표시되는 상대적 변화를 생성할 수 있다. 임계치는 서로 다른 측정 간의 최소 검출 가능한 투과 손실 또는 위상 변화로서 정의된다. 비교 값이 임계치보다 크면(단계 614), 시스템은 사용자에게 그 위치에서의 투과 손실을 경고한다(단계 616). 수 개의 측정 위치에 걸쳐 체계적인 검출된 투과 변화는, 전술한 하나 이상의 오염 타입으로 인한 변화를 나타낼 수 있다.
비체계적인 검출된 투과 변화, 예를 들어, 측정 단일 포인트에서 검출된 변화는 국부적인 입자 오염을 나타낼 수 있다. 그렇지만, 측정 오류를 나타내는 것도 가능하다.
측정 세트는 데이터베이스 내에서 조직된다. 데이터베이스 내에 저장된 측정 세트와 관련된 데이터는, 마스크 식별, 제조번호, 계층 식별, 기술, 제조일자, 및 측정 세트가 분류될 수 있는 다른 데이터를 포함할 수 있다. 데이터베이스는 또한 마스크가 DUV 방사에 노광되는 횟수 및 마스크 상의 누적 방사 노광 도즈를 추적할 수 있게 한다. 데이터베이스 알고리즘은 누적 도즈 및 투과율 또는 위상 변화 정보를 활용하여 마스크가 세척을 위해 보내져야 하는 때나, 검토되어야 하는 때, 또는 다시 만들어져야 하는 때를 예측할 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 대한 설명은 본 발명을 더 잘 이해하기 위한 것에 지나지 않으며, 그 범주에 제한이 없음은 자명하다.
본 명세서를 읽은 후 당업자는 첨부된 도면 및 전술한 실시예에 대해, 본 발명에 의해 망라되는 조정 및 보정을 할 수 있음은 자명하다.

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  13. 원자외선 방사(deep ultraviolet radiation)에 적어도 부분적으로 투명한 패터닝된 포토마스크의 투과율 매핑을 위한 방법에 있어서,
    상기 포토마스크의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 조명하도록 방사원으로부터 180nm 내지 290nm 범위의 파장을 가지는 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 지향시키는 단계;
    상기 포토마스크에 의해 투과되어 상기 포토마스크의 반대측으로 방출되는 상기 광대역의 원자외선 인코히어런트 방사를 검출하기 위해, 상기 방사원에 대해 상기 포토마스크의 반대측에 위치하며 차수(order of magnitude)가 3 이상인 넓은 동적 범위를 갖는 비촬상 광학 검출기(non-imaging optical detector)를 사용하는 단계;
    상기 포토마스크의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 통하는 상기 방사의 투과율을 결정하도록 상기 광학 검출기로부터의 신호를 처리하는 단계; 및
    포토리소그래피 공정에서의 사용 중 방사 노출에 기인한 상기 포토마스크의 열화의 진행을 모니터링하기 위해 상기 투과율의 결정을 주기적으로 반복하여 상기 투과율의 변화를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
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  15. 제13항에 있어서,
    상기 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들의 측면 치수는, 적어도 2 차수에서, 상기 상이한 영역들에서의 상기 패터닝된 포토마스크에 대한 패턴의 세부(detail)의 측면 치수보다 큰, 방법.
  16. 삭제
  17. 제13항에 있어서,
    상기 광학 검출기와 상기 포토마스크 사이의 상대적 변위를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 포토마스크와 상기 방사 사이의 상대적 변위를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서,
    상기 포토마스크를 기지의 좌표와 관련해서 정렬시키기 위해 상기 포토마스크를 촬상하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 삭제
  22. 제13항에 있어서,
    이전에 획득된 포토마스크의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들에 대한 투과 측정치의 기준 세트는, 상기 상이한 영역들을 통과하는 현재의 투과율과 상기 투과 측정치의 기준 세트를 비교하는 데 사용되는, 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 상이한 영역들 중 적어도 하나를 통과하는 투과율이, 미리 결정된 임계치보다 낮을 때 경고를 발생시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 포토마스크의 연속적인 영역들의 어레이의 상이한 영역들을 통과하는 방사의 투과율이, 미리 결정된 임계치보다 낮을 때 경고를 발생시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 투과 측정치의 기준 세트는 상기 포토마스크의 다른 영역에서 반복되는 광학적 특징을 가지는 포토마스크의 영역에 대한 측정치를 포함하는, 방법.
  26. 제13항에 있어서,
    에어-캘리브레이션(air-calibration)을 수행하는 단계를 더 포함하는 방법.
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