KR101435518B1 - 포토 마스크의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

글로벌한 균일도를 갖는 포토 마스크의 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따른 제조 방법에 따르면, 포토 마스크를 제공한다. 상기 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 상기 포토 마스크를 평가한다. 그리고, 상기 평가 결과에 따라서, 상기 에어리얼 이미지와 관련된 상기 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정한다.
포토 마스크, 에어리얼 이미지, CD 균일도, 보정, 인텐서티(intensity)

Description

포토 마스크의 제조방법{Method of manufacturing a photo mask}
본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 포토리소그래피에 사용되는 포토 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
알려진 바와 같이, 웨이퍼 상에 형성되는 다수의 회로 패턴(혹은, 포토레지스트 패턴)들은 대부분 포토리소그래피 공정에 의해 형성된다. 특히, 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소됨에 따라, 상기 반도체 패턴 임계 치수(critical dimension, 이하, CD)의 균일도에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다.
반도체 패턴의 CD 균일도는 광원, 렌즈(lens) 및 어퍼처(aperture)와 같은 광학 요소들에 의해 영향을 받지만, 고집적 디바이스의 경우, 무엇보다도 포토 마스크의 패턴 CD에 의해 가장 큰 영향을 받는다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 형성되는 회로 패턴의 CD 균일도를 증대시키려면 마스크 패턴의 CD 균일도를 증대시켜야 한다.
현재 마스크 패턴 CD는 SEM(scanning electron microscope) 방식 또는 OCD(optical critical dimension) 방식으로 측정 및 보정되고 있다. SEM 방식은 알려진 바와 같이 전자빔을 이용하여 포토 마스크의 패턴 CD를 직접적으로 측정하는 방식이다. 상기한 SEM 방식은 장비 자체가 가지고 있는 측정 오차 및 포토 마스크 가 가지고 있는 내재된 국부적인 CD 에러(local CD error)에 의해, 포토 마스크의 글로벌(global) 균일도를 맞추기 위하여 많은 수의 패턴의 CD를 측정하여야 한다. 하지만, 현 양산 과정에서는 생산 효율을 증대시키기 위하여 포토 마스크의 국부적인 영역의 패턴 CD만을 측정하고 있으므로, 상기 SEM 방식은 포토 마스크의 글로벌한 균일도를 정확히 대변하기 어렵다.
한편, OCD 방식은 상기한 포토리소그래피 공정을 이용하여 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 제작하고, 상기 포토레지스트 패턴의 반사도(혹은 반사 스펙트럼)를 측정하여 CD를 측정하고, 이를 보정하는 방법으로 구성된다. 상기 OCD 방식에 의해 마스크 패턴의 CD를 보정하기 위하여, 포토레지스트 패턴의 CD, 포토리소그래피 공정시 노광 에너지(노광원의 인텐서티)에 의한 CD 변화량 및 노광 조건에 따른 CD 보정량과 같은 파라미터(parameter)가 필수적으로 측정되어야 한다. 그런데, OCD 방식으로 포토 마스크의 CD를 측정하고 보정하려면 일일이 노광 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정을 진행하여야 하고, 상기와 같은 보정 파라미터를 측정하여야 하므로 공정 시간이 증대되고, 이로 인한 비용 손실이 증대된다. 그러므로, 포토리소그래피 공정을 진행하지 않고도 정확한 포토 마스크의 글로벌한 균일도를 얻기 위한 방법이 요구되고 있다.
또한, 상기 OCD 방식을 수행하는 데 있어, 상기 반사도를 이용한 측정 장비는 현재 일차원적 회절 결과 모양에 대해서만 측정 가능하기 때문에 일반적으로 사용되는 여러 모양의 패턴에 대해서는 측정이 불가능하다는 제약이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 글로벌한 균일도를 갖는 포토 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 포토 마스크의 제조방법이 제공된다. 포토 마스크를 제공한다. 상기 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 상기 포토 마스크를 평가한다. 그리고, 상기 평가 결과에 따라서, 상기 에어리얼 이미지와 관련된 상기 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정한다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 일 예에 의하면, 상기 에어리얼 이미지를 검출하기 위한 상기 포토 마스크의 노광은 상기 포토 마스크를 웨이퍼 상에 전사하기 위한 노광과 동일한 조명계를 이용할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 다른 예에 의하면, 상기 에어리얼 이미지의 검출은 상기 포토 마스크와 반응하는 0차광과 더불어 -1차광 및 +1차광 가운데 적어도 하나를 더 이용할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 다른 예에 의하면, 상기 광학 파라미터는 투과도 또는 반사도일 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 다른 예에 의하면, 상기 포토 마스크를 평가하는 단계는, 상기 에어리얼 이미지와 상기 포토 마스크의 설계 형상을 비교하여 수행할 수 있고, 나아가 상 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 수행할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 다른 예에 의하면, 상기 광학 파라미터를 보정하는 단계는, 상기 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 상기 포토 마스크의 투과도 또는 반사도를 보정하여 수행할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 다른 예에 의하면, 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계는, 상기 포토 마스크 내에 다수의 스팟으로 구성되는 회절 어레이를 형성하거나, 상기 포토 마스크의 패턴 옆에 보조 패턴을 형성하거나, 또는 상기 포토 마스크의 패턴 형성면에 홈을 형성하여 수행할 수 있다.
상기 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법의 다른 예에 의하면, 상기 포토 마스크의 반사도를 보정하는 단계는, 상기 포토 마스크에 레이저를 조사하여 수행할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따른 포토 마스크의 제조방법이 제공된다. 복수개의 섹션들을 포함하는 포토 마스크를 제공한다. 상기 포토 마스크를 노광하여 상기 복수개의 섹션들 각각에 대해서 에어리얼 이미지를 검출한다. 상기 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 상기 포토 마스크를 평가한다. 그리고, 상기 평가 결과에 따라서, 상기 복수개의 섹션들 가운데 적어도 하나에 대해서 상기 에어리얼 이미지와 관련된 광학 파라미터를 보정한다.
본 발명에 의하면, 포토 마스크를 노광하여 그 에어리얼 이미지를 검출하여 포토 마스크를 평가할 수 있다. 이렇게 검출된 에어리얼 이미지는 포토 마스크의 결함 또는 균일성을 실제 노광 조건에서 테스트하기에 적합하다. 따라서, 포토 마스크의 평가 결과에 따라서, 포토 마스크를 보정함으로써 균일한 CD 분포를 갖는 포토 마스크를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 포토 마스크의 평가 및 보정은 실제적인 포토레지스트 패턴 형성 공정을 거치지 않고 수행될 수 있어서 경제적이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 포토 마스크는 포토리소그래피 기술에서 이용되며, 레티클이라고 불리기도 한다. 포토리소그래피 기술에서 포토 마스크 상의 패턴은 기판, 예컨대 웨이퍼 상에 전사될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법을 보여주는 순서도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 포토 마스크를 보여주는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 같이 참조하면, 포토 마스크를 제공할 수 있다(S1). 포토 마스크(30)는 기판(31) 상에 회로 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴(도 3의 37a 참조)을 포함할 수 있다. 포토 마스크(30)는 복수의 섹션들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 포토 마스크(30)는 기판(31) 상에 복수의 셀 어레이 영역들(32)들을 포함할 수 있고, 나아가 셀 어레이 영역들(32)을 둘러싸는 주변 회로 영역(33)을 더 포함할 수 있다. 셀 어레이 영역들(32) 및 주변 회로 영역(33)은 칩 영역(34)을 구성할 수 있다. 각 섹션은 각 셀 어레이 영역(32)이 되거나 또는 각 셀 어레이 영역(32) 내의 특정 영역이 될 수도 있다.
포토 마스크(30)가 바이너리 마스크인 경우 마스크 패턴(도 3의 37a)은 크롬과 같은 차광 패턴일 수 있으며, 위상 반전 마스크의 경우 위상 반전 패턴일 수 있다. 칩 영역(34)의 외부에는 다양한 형태의 얼라인먼트 키(alignment key, 35)가 형성될 수 있으며, 칩 영역(34)의 외주면을 따라서 레지스트레이션(registration) 측정용 키(36)들이 형성될 수 있다.
이와 같은 포토 마스크(30)는 기판(31) 상부에 마스크층을 형성하는 단계와, 이 마스크층을 패터닝하여 마스크 패턴(도 3의 37a) 및 그 외의 키들(35, 36)을 형성하는 단계를 통해서 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 마스크층은 차광층 또는 위상 반전층일 수 있다.
이러한 제조 단계에서, 마스크 패턴(37)은 섹션별로 소정의 설계 CD(critical dimension)를 갖도록 제작될 수 있다. 하지만, 제조 과정에서 여러 가지 에러 요인으로 인해서, 마스크 패턴(37)은 설계 CD로부터 벗어나게 제조될 수 있다. 이에 따라, 포토 마스크(30)의 CD 분포가 불균일해질 수 있다.
이어서, 포토 마스크(30)를 노광하여 에어리얼 이미지(aerial image)를 검출하여 포토 마스크(30)를 평가할 수 있다. 이 실시예에서, 에어리얼 이미지는 포토 마스크(30)를 실제로 노광하였을 때 기준면 상에 형성되는 이미지를 나타낼 수 있다. 따라서, 이러한 에어리얼 이미지는 노광 조건을 시뮬레이션하여 형성된 가상적인 에어리얼 이미지와는 차별화될 수 있다. 왜냐하면, 가상적인 에어리얼 이미지는 시뮬레이션 조건에 크게 영향을 받을 수 있고, 시뮬레이션 조건은 실제 노광 조건을 그대로 반영하기 어렵기 때문이다.
이 실시예에서 에어리얼 이미지는 포토 마스크(30)를 웨이퍼 상에 전사할 때와 거의 동일한 조건에서 생성될 수 있다. 즉, 에어리얼 이미지를 검출하기 위한 포토 마스크(30)의 노광은 포토 마스크(30)를 웨이퍼 상에 전사하기 위한 노광과 동일한 조명계를 이용할 수 있다. 예를 들어, 에어리얼 이미지의 검출은 포토 마스크와 반응하는 0차광과 더불어 -1차광 및 +1차광 가운데 적어도 하나를 더 이용할 수 있고, 바람직하게는 0차광, -1차광 및 +1차광을 모두 이용할 수 있다. 따라서, 이 실시예에 따른 에어리얼 이미지는 포토 마스크(30)의 결함 또는 균일성을 실제 노광 조건에서 테스트하기에 적합하다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 에어리얼 이미지의 검출 장치를 보여주는 개략도이다. 도 3을 참조하면, 광원(42)에서 조사된 빛은 콘덴서 렌즈(47) 및 조명계(48)를 거쳐서 포토 마스크(30) 상에 전달될 수 있다. 광원(42)은 다양한 파장의 빛을 이용할 수 있고, 바람직하게는 193nm 이하의 파장을 갖는 DUV(deep ultra violet)광을 이용할 수 있다. 조명계(48)는 웨이퍼 노광을 위해서 사용되는 스캐너 시스템과 동일한 것을 이용할 수 있다. 따라서, 조명계(48)를 이용하면, 정입사(on-axis) 조명 및 사입사(off-axis) 조명이 모두 용이하다.
포토 마스크(30)의 마스크 패턴(37a) 사이를 투과한 빛 가운데 0차광(T0), -1차광(T-1) 및 +1차광(T+1)이 모두 프로젝션 렌즈(49)를 거쳐서 검출기(45)로 전달된다. 검출기(45)는 0차광(T0), -1차광(T-1) 및 +1차광(T+1)으로 구현된 에어리얼 이미지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 검출기(45)는 포토 다이오드(photo diode)를 포함하는 전자 장치, 예컨대, CCD(charge coupled device) 또는 CIS(CMOS image sensor)를 포함할 수 있다.
이러한 검출 장치는 포토 마스크(30)를 투과한 빛이 웨이퍼 상에 전달되지 않는다는 점을 제외하고는 웨이퍼 노광 시스템과 매우 유사하다. 따라서, 이러한 검출 장치를 이용하면 웨이퍼 상에 전사될 패턴과 매우 유사한 에어리얼 이미지를 얻을 수 있다.
위 검출 장치는 포토 마스크(30)를 투과한 빛을 이용하여 에어리얼 이미지를 형성하도록 도시되었으나, 포토 마스크(30)를 반사한 빛을 이용하여 에어리얼 이미지를 형성하도록 변경될 수도 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하여, 전술한 평가 결과에 따라서, 포토 마스크(30)의 광학 파라미터를 보정할 수 있다(S3). 예를 들어, 포토 마스크(30)가 섹션들로 구분될 경우, 적어도 하나의 섹션의 광학 파라미터를 보정할 수 있다. 이 실시예에서 광학 파라미터는 에어리얼 이미지와 관련될 수 있다. 즉, 이러한 광학 파라미터를 보정함으로써, 에어리얼 이미지가 달라질 수 있다. 예를 들어, 이 실시예에서 광학 파라미터는 투과도 또는 반사도일 수 있다.
이러한 광학 파라미터의 보정은 포토 마스크(30)의 설계 형상과 위 단계(S2)에서 검출된 에어리얼 이미지를 비교하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 포토 마스크(30)의 설계 CD와 에어리얼 이미지의 측정 CD를 비교할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크를 보정하는 방법을 보여주는 순서도들이다.
도 4를 참조하면, 포토 마스크(30)의 설계 CD를 입력할 수 있다(S31). 도 2에서 설명한 바와 같이, 설계 CD는 포토 마스크(30)를 제조할 때 목표 CD가 된다. 이러한 설계 CD는 포토 마스크(30)의 각 섹션별로 구해질 수 있다.
이어서, 도 1의 단계(S2)에서 포토 마스크(30)를 노광하여 검출된 에어리얼 이미지에 대해서 CD를 측정하여 이 값을 측정 CD로 입력할 수 있다(S33). 측정 CD는 포토 마스크(30)의 각 섹션별로 구해질 수 있다.
이어서, 설계 CD와 측정 CD의 절대값 차이가 오차 범위 내인지 판단할 수 있다(S34). 설계 CD와 측정 CD가 동일하다면, 그 포토 마스크(30)는 가장 이상적으로 제조된 것이라 할 수 있다. 하지만, 포토 마스크(30)의 제조 과정에서 에러와 노광 조건의 최적화 정도에 따라서 섹션별로 설계CD와 측정 CD의 절대값 차이가 달라질 것이다. 따라서, 포토 마스크(30)를 이용하는 공정에서 허용하는 공정 마진을 오차 범위로 정하여, 설계CD와 측정 CD의 차이가 이러한 오차 범위 내에 있는가를 판단한다.
설계 CD와 측정 CD의 절대값 차이가 오차 범위 내인 경우 보정 단계를 종료할 수 있다. 하지만, 설계 CD와 측정 CD의 절대값 차이가 오차 범위 밖인 경우 이를 보정할 필요가 있다. 예를 들어, 이러한 차이를 기초로 보정맵을 시뮬레이션할 수 있다(S35). 보정맵을 시뮬레이션 하는 단계(S35)는 도 5를 참조하여 보다 상세하게 설명될 수 있다.
도 5를 참조하면, 에어리얼 이미지에 영향을 미치는 조명 강도 떨어짐 값 맵(% dose drop value map)을 구하고(S351), 상기 조명 강도 떨어짐 값 맵을 사용하여 포토 마스크(30)의 각 섹션별로 투과도를 균일하게 하기 위한 보정맵을 생성할 수 있다(S352).
도 6을 참조하여, 조명 강도 떨어짐 값 맵을 구하는 단계를 보다 상세하게 설명할 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 포토 마스크(30)를 각 섹션별로 분할한 다음 각 섹션별로 조명 강도 떨어짐 값을 구하기 위한 변수들, 예컨대, CD 편차 분포 맵과 도우즈 래티튜드(dose latitude)를 구할 수 있다(S3511). 이어서 구하여진 CD 편차 및 도우즈 래티튜드값을 이용하여 조명 강도 떨어짐 값 맵을 구할 수 있다(S3512).
이때, CD 편차 분포 맵은 포토 마스크(30)를 섹션(section) 혹은 메쉬(mesh)로 분할하는 단계, 각 섹션 또는 메쉬에 형성된 마스크 패턴들의 CD를 상기 투과도를 통해 측정하는 단계들로부터 얻어지고, 가장 작은 CD를 가지는 섹션을 기준으로 각 섹션별로 CD 편차 분포 맵을 구할 수 있다. 또한, 도우즈 래티튜드(ΔCD/Δ%도 즈)는 CD 편차 분포 맵 측정시 사용되는 노광 조건을 사용하되, 조명 강도를 변화시켜, 조명 강도의 변화에 따른 포토 마스크(30)의 CD 변화를 측정함으로써 얻어진다. 노광 도우즈 값들을 x축에 기재하고 포토 마스크의 CD는 y축에 도시하여, xy 평면에 도시되는 측정치들을 연결하는 직선 기울기를 구한 후, 현재 노광 공정에 사용된 조명 강도의 값을 상기 직선 기울기와 곱하여 도우즈 래티튜드를 얻을 수 있다. 또한, 조명 강도 떨어짐 값 맵은 상기 구하여진 도우즈 래티튜드 값과 CD 편차의 곱으로 얻어지며, 상기 조명 강도 떨어짐 값을 각 섹션 별로 구해서 조명 강도 떨어짐 값 맵(즉, 조명 강도)을 구할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 전술한 바와 같이 조명 강도 떨어짐 값 맵, 즉 보정 맵이 완성되면, 상기 보정 맵에 의거하여 포토 마스크(30)의 투과도를 조절할 수 있다(S36). 포토 마스크(30)의 투과도를 조절하는 방법에는 예를 들어 기판(31) 내부에 조명 강도 및 형상을 조절하는 회절 어레이를 형성하는 방법이 있다. 기판(31) 내부에 회절 어레이를 형성하는 경우, 상기 보정 맵에 대응되도록 회절 어레이 스팟 밀도 맵을 구하여야 한다. 상기 회절 어레이 스팟 밀도 맵은 다음의 수학식 1에 의거하여 구하여 진다.
(수학식 1)
I=1-4(d2/p2)
여기서, I는 조명 강도 떨어짐 값에 해당하고, d는 스팟의 직경을 나타내며, p는 스팟의 피치를 나타낸다. 즉, 수학식 1에 의하면 조명 강도 떨어짐 값은 스팟 의 직경 및 스팟의 피치의 함수로 구해질 수 있다.
이어서, 위 단계들(S31 내지 S36)을 설계 CD와 측정 CD의 절대값의 차이가 오차 범위 내가 될 때까지 반복할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 회절 어레이가 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이다.
도 7을 참조하면, 포토 마스크(30) 내에 제 1 회절 어레이(60a)가 형성되는 제 1 섹션, 회절 어레이가 없는 제 2 섹션 및 제 2 회절 어레이(60b)가 형성되는 제 3 섹션이 예시적으로 도시되어 있다. 제 1 회절 어레이(60a)의 밀도는 제 2 회절 어레이(60b)의 밀도보다 작을 수 있다. 이러한 밀도는 동일 크기의 스팟(60) 피치를 달리하여 형성함으로써 조절할 수 있다. 그 결과, 회절 어레이가 없는 제 2 섹션을 통과하는 조명의 강도가 가장 크고 제 2 회절 어레이(60b)를 통과하는 조명의 강도가 가장 작고 제 1 회절 어레이(60a)를 통과하는 조명의 강도가 두 값의 중간 값이 된다.
이에 따라, 포토 마스크(30) 내에서 조명 강도 분포가 변형되고, 변형된 조명 강도 분포(43)가 마스크 패턴(37)을 통과하여 웨이퍼(200)상으로 전사될 수 있다. 따라서, 종래의 불균일한 CD를 갖는 패턴(205) 대신에 균일한 CD를 갖는 패턴(210)이 웨이퍼(200) 상에 프린트될 수 있다. 이와 같이, 섹션별로 다른 밀도의 회절 어레이를 형성함으로써, 포토 마스크(30)의 CD 균일도가 전반적으로 개선되어, 웨이퍼(200)의 샷 균일도가 개선될 수 있다.
스팟(60)들은 기판 매질이 용융 및/또는 증발되지 않고 굴절율이 변화되도록 소정의 에너지 밀도를 가지는 에너지, 예컨대 펨토 초 레이저(femto second laser)를 조사하여 얻어질 수 있다. 예를 들어, 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 포토 마스크의 제조에 사용되는 레이저 장치의 개략도이다.
도 8을 참조하면, 레이저 장치는 레이저 발생부(100), 레이저 가공부(110), 제어부(120) 및 스테이지(130)를 포함할 수 있다. 제어부(120)에 의해 x축(↔) 및 y축(↕) 이동이 가능하도록 제어되는 스테이지(130) 위에 포토 마스크(30)를 로딩한다. 이어서, 레이저 발생부(100)의 레이저 발생 장치(101)에서 펄스 방사 시간(pulse duration time)이 7ㅧ10-12 s(7ps) 이고 단위 면적당 최대 첨두 출력이 대략 1013 내지 1014W/㎠ 수준의 티타늄 사파이어 레이저 빔(102)을 발생시킨다.
레이저 빔(102)은 레이저 가공부(110)의 셔터(111), 빔 익스팬더(112), 포커싱 렌즈(114) 등을 거쳐 스테이지(130) 상의 포토 마스크(30)에 조사된다. 그 결과, 포토 마스크(30)의 기판 내에 스팟(60)들이 형성된다. 이 때, 포토 마스크(30) 내에 형성되는 회절 어레이의 형태는 제어부(120) 내의 컴퓨터 등의 제어 장치(121)에 의해 제어된다. CCD 카메라들(123, 125)은 모니터용으로 제공될 수 있다. 또한, 레이저 빔(102)의 포커싱을 조절함으로써 다층 회절 어레이(60b)를 구현할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 보조 패턴이 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 투과율을 조절기 위하여 각 섹션의 투과도 분포에 의해 얻 어진 보정 맵에 따라, 보조 패턴들(38a, 38b)을 형성할 수 있다. 이때, 투과도 및 조명 강도 분포는 보조 패턴들(38a, 38b)의 폭 또는 크기에 의해 조절될 수 있다. 이와 같이 각 섹션의 투과도 분포에 따라 보조 패턴(38a, 38b)을 형성하여도 웨이퍼 샷별 균일도를 개선할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 홈이 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이다.
도 10을 참조하면, 투과율을 조절기 위하여 각 섹션의 투과도 분포에 의해 얻어진 보정맵에 따라, 포토 마스크(30)의 패턴 형성면에 홈들(31a, 31b)을 형성할 수 있다. 이때, 투과도 분포 및 조명 강도는 홈들(31a, 31b)의 크기 및 깊이에 의해 조절될 수 있으며, 포토 마스크(30)의 각 섹션에 상기 보정맵을 근거하여 홈들(31a, 31b)을 형성하여 웨이퍼(200)의 샷 균일도를 개선할 수 있다.
도 11은 불균일한 CD를 갖는 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 포토 마스크(30)는 마스크 패턴(37a)을 기준으로 정상 간격(혹은 정상 CD, d1)을 갖는 제 1 영역(R1) 및 비정상 간격(d2)을 갖는 제 2 영역(R2)을 포함할 수 있다. 비정상 간격(d2)은 d1+2ω에 해당하고, ω는 광원의 파장(λ) 및 정상 간격(d1)보다 작다(ω《λ〈CD). 한편, 포토 마스크(30)를 노광하여 검출된 에어리얼 이미지의 인텐서티는 마스크 패턴(37a)의 CD, 예컨대 간격(d1,d2)의 차이에 의해서 서로 상이하게 나타날 수 있다. 여기에서, 제 2 영역(R2)에 해당하는 이미지 인텐서티 곡선의 진동축(L2)을 제 1 영역(R1)에 해당하 는 이미지 인텐서티 곡선의 진동축(L1)과 동일하도록 역보정한다면, 제 2 영역(R2)의 투과도를 보정할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 보정된 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 포토 마스크(30)의 제 2 영역(R2)에 회절 어레이(60a 또는 60b)를 형성하여 제 2 영역(R2)의 에어리얼 이미지의 인텐서티를 조절할 수 있다. 이 실시예의 변형된 예에서, 회절 어레이(60a 또는 60b) 대신에 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 보조 패턴(38a, 38b) 또는 홈(31a, 31b)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 에어리얼 이미지의 인텐서티가 일정해짐에 따라서, 포토 마스크(30)의 CD 균일도가 확보될 수 있다.
한편, 전술한 실시예들에서, 포토 마스크(30)의 보정은 투과도를 기준으로 수행되었으나, 반사도를 기준으로 수행될 수도 있다. 이 경우, 도 4의 단계(S36)에서, 보정맵에 따라 반사도를 조정할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 반사형 포토 마스크의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 반사형 포토 마스크(70)는 기판(71) 상에 형성되어 있는 다층으로 구성된 반사층(73) 및 반사층(73) 상부에 형성되는 흡수 패턴들(75a)로 구성된다. 조명 강도 조절부(79)는 포토 마스크(70)의 반사층(73)에 레이저(77)를 조사하여 얻어질 수 있다. 레이저(77)를 반사층(73)에 조사하게 되면, 반사층(73)의 반사도가 변화된다. 즉, 조명 강도 조절부(79)를 구성하는 층들의 두께 및 물성 이 변화되어, 반사층(73)의 반사도가 변화된다. 이때, 레이저 조사량 및 레이저 조사 면적은 보정맵에 의해 결정될 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 실험예에 따른 보정을 적용하지 않은 경우와 적용한 경우의 포토 마스크의 CD 균일도를 각각 나타내는 사진들이다.
도 14에서, 마스크 패턴들에 대한 측정 CD의 평균값은 32.55 nm이고 균일도를 나타내는 3σ(%)은 3.7%로 나타났다. 한편, 도 15에서 마스크 패턴들에 대한 측정 CD의 평균값은 32.36 nm이고 3σ(%)은 1.15%로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 보정을 적용한 포토 마스크는 이를 적용하지 않은 포토 마스크에 비해서 높은 균일도를 나타낸다는 것을 알 수 있다.
발명의 특정 실시예들에 대한 이상의 설명은 예시 및 설명을 목적으로 제공되었다. 따라서, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법을 보여주는 순서도이고;
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 포토 마스크를 보여주는 평면도이고;
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 에어리얼 이미지의 검출 장치를 보여주는 개략도이고;
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크를 보정하는 방법을 보여주는 순서도들이고;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 회절 어레이가 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이고;
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 포토 마스크의 제조에 사용되는 레이저 장치의 개략도이고;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 보조 패턴이 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이고;
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 홈이 형성된 포토 마스크에 의해 웨이퍼 상의 CD 균일도가 달성되는 것을 도시한 개략도이고;
도 11은 불균일한 CD를 갖는 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 보여주는 도면이고;
도 12는 본 발명의 실시예에 따라 보정된 포토 마스크 및 그 에어리얼 이미지 인텐서티를 나타낸 도면이고;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 보정된 반사형 포토 마스크의 단면도이고; 그리고
도 14 및 도 15는 본 발명의 실험예에 따른 보정을 적용하지 않은 경우와 적용한 경우의 포토 마스크의 CD 균일도를 각각 나타내는 사진들이다.

Claims (20)

  1. 포토 마스크를 제공하는 단계;
    상기 포토 마스크를 노광하여 에어리얼 이미지를 검출하여 상기 포토 마스크를 평가하는 단계; 및
    상기 평가 결과에 따라서, 상기 에어리얼 이미지와 관련된 상기 포토 마스크의 광학 파라미터를 보정하는 단계를 포함하고,
    상기 광학 파라미터는 투과도 또는 반사도이고,
    상기 포토 마스크를 평가하는 단계는 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 수행하고,
    상기 측정 CD와 상기 설계 CD 사이의 절대값 차이가 오차 범위 밖인 경우 조명 강도 떨어짐 값 맵(% dose drop value map)을 구하고, 상기 조명 강도 떨어짐 값 맵을 사용하여 보정맵을 생성하는 단계가 수행되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에어리얼 이미지를 검출하기 위한 상기 포토 마스크의 노광은 상기 포토 마스크의 패턴을 웨이퍼 상에 전사하기 위한 노광과 동일한 조명계를 이용하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 에어리얼 이미지의 검출은 상기 포토 마스크와 반응하는 0차광과 더불어 -1차광 및 +1차광 가운데 적어도 하나를 더 이용하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 파라미터는 투과도인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 파라미터는 반사도인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 파라미터를 보정하는 단계는,
    상기 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계는,
    상기 포토 마스크 내에 다수의 스팟으로 구성되는 회절 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계는,
    상기 포토 마스크의 패턴 옆에 보조 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 포토 마스크의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계는,
    상기 포토 마스크의 패턴 형성면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 파라미터를 보정하는 단계는,
    상기 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 상기 포토 마스크의 반사도를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 반사도를 보정하는 단계는,
    상기 포토 마스크에 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  14. 복수개의 섹션들을 포함하는 포토 마스크를 제공하는 단계;
    상기 포토 마스크를 노광하여 상기 복수개의 섹션들 각각에 대해서 에어리얼 이미지를 검출하는 단계;
    상기 에어리얼 이미지의 측정 CD와 상기 포토 마스크의 설계 CD를 비교하여 상기 포토 마스크를 평가하는 단계; 및
    상기 평가 결과에 따라서, 상기 복수개의 섹션들 가운데 적어도 하나에 대해서 상기 에어리얼 이미지와 관련된 광학 파라미터를 보정하는 단계를 포함하고,
    상기 광학 파라미터는 투과도 또는 반사도이고,
    상기 광학 파라미터를 보정하는 단계는 조명 강도 떨어짐 값 맵(% dose drop value map)을 구하고, 상기 조명 강도 떨어짐 값 맵을 사용하여 보정맵을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 에어리얼 이미지를 검출하기 위한 상기 포토 마스크의 노광은 상기 포토 마스크의 패턴을 웨이퍼 상에 전사하기 위한 노광과 동일한 조명계를 이용하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 에어리얼 이미지의 검출은 상기 포토 마스크와 반응하는 0차광, -1차광 및 +1차광을 모두 이용하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 광학 파라미터를 보정하는 단계는,
    상기 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계는,
    상기 포토 마스크 내에 다수의 스팟으로 구성되는 회절 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 투과도를 보정하는 단계는,
    상기 포토 마스크의 패턴 옆에 보조 패턴을 형성하거나 또는 상기 포토 마스크의 패턴 형성면에 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  20. 제 14 항에 있어서, 상기 광학 파라미터를 보정하는 단계는,
    상기 측정 CD와 상기 설계 CD를 기초로 상기 포토 마스크의 반사도를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020062204A1 (en) 1999-03-24 2002-05-23 Nikon Corporation Position measuring device, position measurement method, exposure apparatus, exposure method, and superposition measuring device and superposition measurement method
KR20060007753A (ko) * 2004-07-21 2006-01-26 주식회사 하이닉스반도체 마스크 패턴의 왜곡 현상 보정 장치
KR20070051546A (ko) * 2005-11-15 2007-05-18 삼성전자주식회사 포토마스크의 제작을 위한 시스템 및 방법
KR20070063213A (ko) * 2005-12-14 2007-06-19 삼성전자주식회사 표면처리를 통한 광투과도 보정을 사용하여 포토 마스크를제조하는 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020062204A1 (en) 1999-03-24 2002-05-23 Nikon Corporation Position measuring device, position measurement method, exposure apparatus, exposure method, and superposition measuring device and superposition measurement method
KR20060007753A (ko) * 2004-07-21 2006-01-26 주식회사 하이닉스반도체 마스크 패턴의 왜곡 현상 보정 장치
KR20070051546A (ko) * 2005-11-15 2007-05-18 삼성전자주식회사 포토마스크의 제작을 위한 시스템 및 방법
KR20070063213A (ko) * 2005-12-14 2007-06-19 삼성전자주식회사 표면처리를 통한 광투과도 보정을 사용하여 포토 마스크를제조하는 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10788745B2 (en) 2017-12-21 2020-09-29 SK Hynix Inc. Photomasks including shading layer and methods of forming patterns using the same

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