KR101940843B1

KR101940843B1 - 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101940843B1
Application number: KR1020147004302A
Authority: KR
Inventors: 라이너 포르
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠에스 엘티디
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2019-01-21
Also published as: KR20140051317A; WO2013011112A1; US20140236516A1; US10157804B2

Abstract

본 발명은 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 (a) 상기 포토리소그래픽 마스크의 레이아웃 데이터를 사용하여 상기 포토리소그래픽 마스크의 적어도 2개의 하위 영역 - 각각의 하위 영역은 피처(feature)의 그룹을 포함함 - 을 결정하는 단계; (b) 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 측정하는 단계; (c) 각각의 하위 영역에 대한 평균 투과율 값으로부터의 상기 투과율의 편차를 결정하는 단계; (d) 각각의 하위 영역에 대한 특정한 상수(constant)를 결정하는 단계; 및 (e) 각각의 하위 영역에 대한 상기 투과율의 편차와 하위 영역 특정 상수를 결합함으로써 상기 포토리소그래픽 마스크의 상기 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING A CRITICAL DIMENSION VARIATION OF A PHOTOLITHOGRAPHIC MASK}

본 출원은 2011년 7월 20일자로 출원된 미국 특허 가출원 61/509,835에 대한 우선권을 주장하며, 이는 참조로서 통합된다.

집적 회로의 감소된 크기로 인하여, 포토리소그래픽 마스크 또는 탬플릿은 감광성 층, 즉 웨이퍼 상에 도포된 포토 레지스트 상에 더 작은 구조를 투영해야 한다. 집적 회로(ICs)를 형성하는 구조 소자의 임계 치수(CD)의 감소를 충족하기 위하여, 포토리소그래픽 마스크의 노광 파장은 근자외선으로부터 평균 자외선을 거쳐서 전자기 스펙트럼의 원자외선 영역으로 이동하였다. 현재 193nm의 파장이 웨이퍼 상의 포토 레지스트의 노광을 위하여 일반적으로 사용된다. 결과적으로, 증가하는 해상도를 갖는 포토리소그래픽 마스크의 제조가 더욱 복잡해져서 더 많은 비용이 든다. 이후에, 포토리소그래픽 마스크는 전자기 스펙트럼의 극자외선(EUV) 파장 범위(약 13.5nm)에서의 훨씬 작은 파장을 사용할 것이다.

더 작은 화학선 파장에 대한 CD의 축소는 임계 치수 변동, 즉, 마스크에 걸친 임계 치수 균일성(CDU)의 개별적인 감소를 요구한다. 마스크 영역에 걸친 CD의 분포는 웨이퍼 상의 다수의 위치에서의 마스크의 조명 필드 내에서 제조된 임계 IC 파라미터의 변동과 직접적으로 연결된다. 그러므로, 임계 치수의 변동의 증가는, 바로, 제조된 IC의 수율 감소를 야기할 수 있다.

그러므로, CD에 더하여, CD 또는 CD 균일성의 변동이 포토리소그래픽 마스크의 핵심 특성이다. 그러므로, 포토리소그래픽 마스크에 걸친 CD의 분포를 아는 것이 매우 중요하다. 생산된 마스크의 CDU가 미리 결정된 사양을 충족하지 않을 경우, CD 변동은, 본 명세서에 그 전체가 참조로서 통합된 출원인의 미국 특허 가출원 61/351 056 및 미국 특허 가출원 61/363 352에서 기재되는 바와 같이 CD 교정 공정에서 감소될 수 있다.

특정 시기부터, CDU가 조명 시스템에서의 포토리소그래픽 마스크의 동작 동안 악화될 수 있는 것이 감지되었다. 출원인의 PCT 출원(WO 2009/007977 A2) 및 미국 특허 6 614 520 B1은 포토마스크가 그 동작 수명의 시작 시점에 결함이 없더라도 동작 동안 악화되는 것을 기재하고 그 공정의 모니터링 방법을 개시한다. 더욱이, 예컨대, S. Labovitz 외의 "무(無) 이미징 옵틱스를 기초로한 Galileo™ 마스크 DUV 투과율 맵핑으로 인한 점진적인 투과율 손실의 감지(BACUS 25 Symposium on Photomask Technology, Vol. 7122 (2), 7-10 October 2008, Monterey, California, USA, 2008,)"는 공장에서 마스크를 동작하는 동안 CD 분포를 넓히는 다양한 원인을 기재한다. 결과적으로, 가능한 신속하게 CD 변동 관련 결함의 발생을 감지하여 마스크에 걸친 CDU 행동을 규칙적으로 제어하여 제조된 IC에 대한 수율 문제를 피하는 것이 필수적이다.

예컨대, 45nm 기술 노드에 있어서, 웨이퍼 상의 CD는 45nm이며 웨이퍼에 걸쳐서 허용된 CDU는 메모리 소자에 있어서 4.7nm 그리고 로직(3σ)에 있어서 1.9nm이다. 이는 1nm 미만의 CDU의 결정에서의 해상도를 요구한다. 하위-나노미터 범위로 패턴 소자의 구조를 부분적으로 분해(resolve)할 수 있는 이용가능한 도구는 예컨대 스캐닝 전자 현미경(SEM) 및 원자력 현미경(AFM)을 포함한다.

그러나, 결함 부분에 걸친 SEM 및/또는 AFM의 정렬 및 스캔이 시간 소모적이므로 이러한 도구의 적용은 소수의 특정 마스크 위치의 검사에 한정된다. 더욱이, 펠리클의 재실장(re-mounting)의 영향이 무시되므로, CD 측정에 대한 SEM 또는 AFM의 적용은, CDU 결정의 불확실성을 도입하는 마스크로부터의 펠리클의 제거를 요구한다. 추가적으로, SEM의 고 에너지 전자는 마스크의 성능을 저하시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 도구는 테스트 및 측정의 목적으로 사용되되 완전한 포토리소그래픽 마스크에 걸쳐 CD 변동을 맵핑하기에는 적합하지 않다.

Y. Morikawa 외의 "초고속 펄스 레이저 기술을 사용하는, 포토마스크의 투과율 분포의 변경에 의한 인-필드 CD 균일성 제어(Photomask and Next-Generation Lithography Mask Technology XIII, Ed.: M. Hoga, Proc. Vol. 6283, May 20,2006)"는 마스크 내의 광학적 투과율의 변동이 CD의 비례 변동을 초래하는 것을 기재한다. 1%의 광학적 투과율 또는 노광량 변화의 변동은 노광 및 공정 조건에 따라 1nm 내지 2nm의 CD 변동을 초래한다. 그러므로, 광학적 계측 도구는 포토리소그래픽 마스크에 걸친 CD 분포를 측정하는데 요구되는 해상도를 제공하기 위하여 0.5% 미만의 광 투과율 해상도 한계를 가져야 한다.

이미징 옵틱스를 사용하여 광 투과율의 변동을 분석하는 것에 의한 CD 분포 또는 CD 변동의 광 측정은 그 해상도에 한정된다. 이미징 카메라 검출 시스템(예컨대, 전하 결합 장치(CCD 카메라))을 사용하여, 한편 CCD 소음 및 다른 한편의 CCD 카메라의 한정된 다이나믹 레인지(dynamic range)는 약 1%의 광 강도 변화로 로컬 광 투과율 변동의 감지를 제한한다. 이러한 연관관계는 예컨대 G. BenZvi 외의 "무 이미징 옵틱스를 기초로 하는 초고민감도 마스크 DUV 투과도 맵핑 및 측정(Proc. 24th European Mask and Lithography Conference, January 21-24, 2008)"에서 보고된다.

그러므로, 이미징 옵틱을 갖고 웨이퍼 평면의 에어리얼 이미지를 사용하는 광 계측 도구는 필수 해상도에 도달하기 위하여 각각의 이미지의 특정 평균을 요구한다. 결과적으로, 이미징 도구를 갖는 전체 마스크 영역의 광 투과율의 측정이 시간 소모적인 공정이 될 수 있다. 더욱 중요한 것은, 임계 치수 스캐닝 전자 현미경(CD SEM) 측정은 포토마스크에 걸친 선택된 위치에서의 투과율 변동 및 CD 변동 사이의 비례 상수를 결정하는데 필수적이다.

수년 전부터, Galileo™라는 명칭의 광 검사 도구가 이용가능하며, 이 도구는 합리적인 시간 기간 내에 포토리소그래픽 마스크의 전체 영역을 스캐닝하는 것을 허용한다(예컨대, "무 이미징 옵틱스를 기초로 하는 초고민감도 마스크 DUV 투과도 맵핑 및 측정(Proc. 24th European Mask and Lithography Conference, January 21-24, 2008)"과 비교할 것). 이러한 도구는 마스크를 통과하고 감지 시스템에 의해 감지될 조명의 모든 스크램블링된 각(scrambled angles)을 허용함으로써 이미지 충실도를 절충하는 무 이미징 옵틱스를 사용한다. 적절한 무 이미징 광 설계에 의해, 광원으로부터 감지기로의 광 투과율의 큰 이득이 성취될 수 있고, 이는, 신호 대 잡음 비(SNR)의 상당한 개선을 이끌어 낸다. 무 이미징 계측 도구는 0.1mm 내지 5.5mm의 범위의 빔 폭 또는 스폿 크기를 갖는 광대역 DUV 광학적 광원 및 포토다이오드 또는 광전자 증배관(photomultiplier) 튜브와 같은 고속 포토 감지기를 사용한다. 이는 0.05% 미만의 광 투과율 변화를 분해할 수 있다. 측정 위치당 1초 미만을 요구함으로써, 이러한 도구는 1시간 미만으로 마스크의 활성 영역의 스캐닝을 허용한다. 펠리클은 측정을 위해 제거될 필요가 없다.

출원인의 PCT 출원(WO 2009/083606 A1)은 상기 기재된 무 이미징 계측 도구를 갖는 포토리소그래픽 마스크에 걸친 EUV 투과율을 측정하는 것에 의한 마스크 상의 CDU의 결정을 기재한다. PCT 출원(WO 2009/083606 A1)은 에어리얼 이미지로부터 얻어진 CD 변동의 선형 회귀, CD SEM 측정 장치, IC 제조 데이터 또는 중앙 데이터 베이스에 저장된 데이터로부터의 CD 변형 사이의 비례 상수를 결정하는 것을 제안한다. 이러한 데이터는 각각의 측정 위치에 대한 개별 비례 상수를 계산함으로써 특정 포토리소그래픽 마스크에 적응된다.

WO 2009/083606 A1에 개시된 방법은 일부 단점을 갖는다. 이는, 이미 이용가능한 이미징 계측 도구에 더하여 특정 무 이미징 도구를 요한다. 또한, 광 투과율 변동과 CD 변동 사이의 비례 상수의 결정에 의해 유도된 투과율 분포의 측정으로부터 포토마스크에 대한 CDU 맵을 수립하고자 하는 노력이 필요하다. 상수의 식별은 CD SEM 및/또는 AFM 측정을 포함할 수 있다. 더욱이, 무 이미징 도구로 결정되는 CD 변동은 포토마스크의 CD 변동을 지칭한다. 그러나, 더욱 중요한 양은 마스크의 CD 변동, 스캐너의 시그니처 및/또는 웨이퍼에 대한 포토마스크 및 마스크 오류 증가 요인을 스캔하기 위해 사용되는 스캐너 및/또는 스텝퍼의 시그니처에 의해 영향을 받는 웨이퍼 상의 CD 변동이다.

그러므로, 본 발명의 목표는 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이며, 이 목표는 선행 기술의 상기 언급된 단점을 적어도 부분적으로 해소할 것이다.

본 발명의 일 측면에 있어서, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법이 제공된다. 이 방법은 (a) 포토리소그래픽 마스크의 레이아웃 데이터를 사용하여 포토리소그래픽 마스크의 적어도 2개의 하위 영역 - 각각의 하위 영역은 피처(feature)의 그룹을 포함함 - 을 결정하는 단계; (b) 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 측정하는 단계; (c) 각각의 하위 영역에 대한 평균 투과율 값으로부터 투과율의 편차를 결정하는 단계; (d) 각각의 하위 영역에 특정한 상수(constant)를 결정하는 단계; 및 (e) 각각의 하위 영역에 대해 투과율의 편차와 하위 영역 특정 상수를 결합함으로써 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법은 포토리소그래픽 마스크이 패턴이 통상적으로 규칙적인 구조를 가지는 것을 활용한다. IC 제조자로부터의 마스크 제조자가 이용가능한 레이아웃 데이터는 피처의 특정 그룹을 갖는 마스크로 불리는 하위 영역의 활성 영역의 섬을 식별하기 위한 단일 입력원으로서 사용된다. 최신 기술의 분류 및 검증 도구는 다수의 피처 그룹의 하위 영역 내의 광 투과율을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 현재 선호되는 실시예에서, 정의된 방법은 추가 장치를 필요로 하지 않는다. 더욱이, 본 발명의 방법은 마스크의 일부의 광 투과율만을 측정하므로 측정 시간을 제한한다.

피처 그룹의 각각의 하위 영역에 대한 하위 영역 특정 상수의 결정은 레이아웃 데이터의 분석에 기초하고 및/또는 레이아웃 데이터를 사용하여 시뮬레이션 공정으로부터 얻어질 수 있다. 마스크에 걸친 CD 변동은 각각의 하위 영역 내의 광 투과율의 변동 및 하위 영역 특정 민감도 요소로부터 얻어진다.

본 발명의 방법은 하위 영역 특정 상수의 결정을 위하여 SEM 및/또는 AFM의 적용을 회피한다. 그러므로, 예컨대 펠리클을 제거함으로써 SEM 및/또는 AFM에 의한 CD 측정을 위한 마스크 샘플을 준비하는 것이 불필요하다.

또한, 정의된 방법은 결정되어야 하는 비례 요인의 수를 일반적으로 10 미만인 피처 그룹의 수로 감소시킨다. 더욱이, 광 투과율 변형의 결정에 대한 포토마스크의 위치에서의 에어리얼 이미지를 사용하여, 감지된 광 투과율 데이터는 웨이퍼 상의 CD 변동에 대한 모든 필수 분포, 즉, 펠리클을 포함하는 포토마스크의 CD 변동, 조명 시스템의 스캐너 및/또는 스탭퍼의 시그니처 및 마스크 오류 증가 요인(MEEF)을 포함한다.

그러므로, 정의된 방법은 마스크에 걸친 CDU를 분석하기 위한 신속하고 비용 효율적인 공정을 제공한다. 발명의 방법은 조명 시스템의 포토리소그래픽 마스크의 작동 동안 CD 발달의 규칙적이거나 불규칙적인 제어에 특히 적합하다. 이는 모든 형태의 반사 포토마스크, 예컨대 이원의, 광 근접 보정(OPC) 및 위상 변화 마스크에 적용될 수 있다.

추가 측면에 있어서, 결정된 임계 치수 변동을 교정하는 단계는 포토리소그래픽 마스크 기판의 광학적 밀도를 국부적으로 변경하는 단계를 더 포함한다.

마스크 기판의 광학적 밀도는 펨토초 레이저 펄스를 갖는 마스크 기판의 픽셀의 배열을 국부적으로 기록함으로써 변경된다. CDU 결정을 따르는 임계 치수 교정 공정은 새롭게 제조된 마스크의 CD 변동의 감소를 허용하여 미리결정된 CDU 상세를 충족하도록 한다. 결과적으로, 본 발명의 CDU 결정을 따르는 CD 교정 공정은 마스크 제조 공정의 수율을 증가시킨다.

반대로, 미리 언급된 바와 같이, 정의된 방법은 작동 동안 CDU 에볼루션을 제어하도록 적용될 수 있다. 또한, 펠리클 뿐만 아니라 마스크의 세척 공정의 성공을 확인하는데 사용될 수 있다. 더욱이, 이것은 펠리클 장착 공정의 효과를 감지하기 위하여 활용될 수 있다. 이러한 수단은 포토리소그래픽 마스크의 동작 수명을 연장하는데 적합하다.

다른 측면에 있어서, 피처 그룹의 하위 영역을 결정하는 단계는 총 패턴 둘레 및 총 패턴 영역의 유사한 비율을 갖는 레이아웃 데이터에서의 피처를 찾는 단계를 포함하고, 총 패턴 둘레는 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 둘레의 합이며, 총 패턴 영역은 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 모든 영역의 합이다.

피처 그룹의 전체 영역에 대한 패턴 소자에 의해 덮힌 총 영역의 비율은 개별 하의 영역의 평균 광 투과율을 결정한다. 패턴 소자 영역의 변동에 의해 유도된 하위 영역 내의 투과율 변동의 민감도는 개별 하위 영역의 패턴 소자의 종류에 따른다. 그러므로, 패턴 소자의 둘레와 그 영역의 비율은 포토리소그래픽 마스크 상에서 이용가능한 다양한 패턴 소자 사이에에서 구별되는 적절한 양이다.

레이아웃 데이터는 마스크의 활성 영역에 걸친 동일하거나 유사한 피처 그룹(FGs)을 식별하기 위한 단일 데이터원이다. 컴퓨터 프로그램은 총 패턴 영역 비율에 대한 다양한 총 패턴 둘레를 위한 적절한 임계값 레벨을 한정함으로써 FG 특정 하위 영역을 결정하기 위하여 레이아웃 데이터를 분석할 수 있다.

또 다른 측면에 있어서, 각각의 하위-영역의 투과율의 분포를 결정하는 단계는, M개의 하위 영역의 각각의 N개의 그리드 노드에서의 투과율을 측정하는 단계를 포함한다. 또 다른 측면에 있어서, 평균 투과율 값으로부터 투과율의 편차를 결정하는 단계는,

에 따라 하위 영역 m의 평균 투과율 및

에 따라 평균 투과율 값

으로부터의 편차를 정의하는 단계를 포함한다.

본 발명의 방법에서, 포토리소그래픽 마스크에 걸친 CD 변동의 결정은 FG 특정 하위 영역 내의 광 투과율 측정 통계에 기초한다. 특정 피처 그룹의 하위 영역 내의 CDU는 개별 하위 영역 내의 평균 투과율 값으로부터의 광 투과율의 편차에 비례한다.

또 다른 측면에 있어서, 상수를 결정하는 단계는 레이아웃 데이터를 분석하는 단계 및/또는 레이아웃 데이터를 사용하여 시뮬레이션 공정을 수행하는 단계를 포함한다.

FG 특정 상수는 IC 제조자에 의해 제공된 기하학적 레이아웃 데이터로부터 결정될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 이러한 업무를 수행하는데 적절한 도구다. 대안으로, FG 특정 상수는 레이아웃 데이터를 기초로 한 시뮬레이션 공정을 수행함으로써 식별될 수 있다. 개별 하위 영역에 대한 비례 상수 결정의 정확도를 개선하기 위해 2가지 종류의의 분석을 결합하는 것 또한 가능하다.

또 다른 측면에서, 시뮬레이션 공정은 에어리얼 이미지 시뮬레이션, 특히, 2차원 에어리얼 이미지 시뮬레이션 및/또는 3차원 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 포함한다.

IC 제조자의 레이아웃 데이터를 사용함으로써, 에어리얼 이미지가 시뮬레이션 되고, 이는, 각각의 패턴 소자가 그 미리결정된 위치에 존재하고 미리결정된 형태 및 영역을 가지기 때문에 포토리소그래픽 마스크의 이상적인 수행을 나타낸다. 에어리얼 이미지 시뮬레이션은 포토마스크를 통한 표준화된 에너지 플럭스의 경로를 계산한다. 그러므로, 에어리얼 이미지 시뮬레이션 공정은 웨이퍼의 위치에서의 에어리얼 이미지의 광 투과율 측정을 이뮬레이션한다.

또 다른 측면은, 임계 치수 변동 오프셋

를 레이아웃 데이터의 모든 피처 요소에 적용하는 단계 및 목표 치수

를 갖는 피처 요소 및 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 사용하여 임계 치수 변동 오프셋

또는

을 적용한 후의 피처 요소에 대한 하위 영역 m에 대해 정규화된 에너지 플럭스

를 결정하는 단계를 포함한다.

또 다른 측면은,

에 따라 정규화된 에너지 플럭스 변동

과 임계 치수 변동

의 몫으로서 하위 영역 m에서의 상수 C_m을 결정하는 단계를 포함하고, 정규화된 에너지 플럭스 변동은

또는

에 의해 주어진다.

이러한 예시에서, 상수 또는 비례 요인의 결정은 2개의 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 기초로 하고 레이아웃 데이터로부터 취해진 하위 영역의 피처 소자의 영역은 CD 변동 오프셋에 의해 결정된다. 시뮬레이션 공정에서, 포토리소그래픽 마스크는 이상적인 성능을 보여준다. 그러므로, 흡수체로 덮인 하위 영역의 한정된 변동은 포토리소그래픽 마스크의 개별 하위 영역을 통한 시뮬레이션된 정규화된 에너지 플럭스의 한정된 변동을 초래한다. 시뮬레이션은 마스크의 개별 FG 하위 영역에 포함된 패턴 소자의 2차원 및/또는 3차원의 에어리얼 이미지를 생성한다. 에어리얼 이미지 데이터는 CD 변동 오프셋에 의해 유도되는 정규화된 에너지 플럭스의 변동을 결정하기 위해 분석된다. 정규화된 에너지 플럭스의 변동 및 CD 변동 오프셋의 몫은 FG 특정 상수를 한정한다.

또 다른 측면에 있어서, 레이아웃 데이터를 분석하는 단계는 하위 영역 m의 모든 패턴 소자에 대한 흡수체로 덮인 영역

을 결정하는 단계 및 임계 치수 변동 오프셋

또는

을 적용한 후 모든 패턴 소자에 대한 흡수체로 덮인 영역

또는

를 결정하는 단계 및

또는

에 따라 하위 영역 m의 정규화된 흡수체로 덮인 영역의 변동

을 결정하는 단계 - F'm은 전체 하위 영역 m임 - 를 포함한다.

또 다른 측면은

에 따라 정규화된 흡수체로 덮인 영역 변동

과 변동 임계 치수 변동

의 몫으로서 하위 영역 m의 상수 C _m 을 결정하는 단계를 포함한다.

이러한 예시에서, 광 투과율의 변동과 CD 변동 사이의 비례 상수의 결정은 에어리얼 이미지 시뮬레이션의 수행없이 기하학적 레이아웃 데이터의 분석을 기초로 한다. 먼저 언급된 바와 같이, 이러한 데이터는 IC 제조자로부터 이용가능하다. 레이아웃 데이터의 기하학적 분석은 간단하며 컴퓨터 시스템의 도움으로 쉽게 수행될 수 있다.

또 다른 측면에 있어서, 레이아웃 데이터를 분석하는 단계는 하위 영역 m에서의 모든 패턴 소자에 대한 총 패턴 둘레 TPC _m 을 결정하는 단계 및 하위 영역 m에 대한 흡수체로 덮인 영역

을 결정하는 단계를 포함한다.

추가 측면에 있어서,

에 따라 정규화된 흡수체로 덮인 영역F _m,C 과 총 패턴 둘레 TPC _m 의 몫으로서 하위 영역 m의 상수 C _m 을 결정하는 단계를 더 포함하고, 하위 영역m의 정규화된 흡수체로 덮인 영역 F _m _,C 는

에 의해 주어진다.

이러한 예시에서, CD 변동과 광 투과율 변동 사이의 비례 상수의 결정은 또한 기하학적인 레이아웃 데이터의 분석에 기초한다. 이러한 예시는 그 치수가 CD 변동 오프셋에 의해 변경될 때 패턴 소자의 둘레 변화와 영역 변화의 비율을 분석한다.

또 다른 측면에 있어서, 하위 영역 m에서의 임계 치수 변동

을 결정하는 단계는

에 따라 투과율의 편차

와 상수 C _m 의 몫을 형성하는 단계를 포함한다.

포토리소그래픽 마스크에 걸친 CD 변동의 분포는 각각의 FG 특정 하위 영역 내의 광 투과율 측정의 변동 및 개별 FG 특정 하위 영역에 특정하고 언급된 예시 중 하나에 따라 결정되는 비례 상수에 의해 주어진다. 그러므로, CD 변형의 결정은 광 투과율 측정 및 레이아웃 데이터의 분석에 기초한다. (예컨대, SEM 또는 AFM을 사용함으로써) 복잡한 측정은 FG 특정 비례 상수의 식별에 요구되지 않는다.

추가 측면은 하위 영역에 의해 덮이지 않은 포토리소그래픽 마스크의 영역에 대한 임계 치수 변동을 보간함으로써 포토리소그래픽 마스크에 걸친 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 포함한다. 다른 측면은 하위 영역에 의해 덮이지 않은 포토리소그래픽 마스크의 영역에 대한 임계 치수 변동을 외삽함으로써 포토리소그래픽 마스크에 걸친 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 원칙은, 비례 상수가 특정 FG에 일정하지 않되 하나의 FG 특정 하위 영역으로부터 다른 영역으로의 그 수치 값을 변경하는 것을 가정한다. 먼저 언급된 바와 같이, FG 특정 하위 영역은 포토마스크의 활성 영역에서 또는 이에 걸친 섬이다. 이는, 활성 마스크 영역의 부분이 FG 특정 하위 영역에 의해 덮일 수 없음을 의미한다. 기재된 방법은 하위 영역으로 덮인 활성 마스크 영역의 부분의 광 투과율 변동을 인식한다. 이는 투과도 측정의 비용 효율적인 방법을 이끌어 낸다. 반대로, 한정된 방식은 오직 기판 특정 상수만을 결정하므로 활성 포토마스크 영역의 일부의 CD 변동을 결정한다.

FG에 의해 덮이지 않는 활성 마스크 영역의 부분의 CD 변동은 인접한 하위 영역에 결정되는 CD 변동을 보간함으로써 결정될 수 있다. 기본적으로 보간이 수행되는 종류에 대한 제한은 없다. 인접하는 하위 영역의 CD 변동 사이의 선형 그라디언트의 적용이 CD 변동 보간의 단순한 예시이다.

활성 마스크 영역의 경계에서, 인접한 하위 영역을 갖지 않는 FG 특정 하위 영역에 의해 덮이지 않는 활성 영역이 부분이 존재할 수 있다. 특정 하위 영역의 CD 변동은 패턴 소자로 덮이는 영역 주변의 특정 영역에 외삽될 수 있으므로 FG 특정 하위 영역에 특정하게 결정된 CD 변동은 전체 활성 영역을 덮는다. 이러한 맥락에서, "외삽"은 이러한 하위 영역의 외부의 특정 하위 영역에 대해 식별된 CD 변동을 사용하는 것을 의미한다.

더욱이, 또 다른 측면에서, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치는 (a) 레이아웃 데이터로부터 포토리소그래픽 마스크의 적어도 2개의 하위 영역을 결정하도록 작동 가능하고 - 각각의 하위 영역은 피처 그룹을 포함함 - , 각각의 하위 영역에 대한 평균 투과율 값으로부터 투과율의 편차를 결정하고 레이아웃 데이터로부터 각각의 하위 영역에 특정한 상수를 결정하며 각각의 하위 영역에 대하여 투과율의 편차 및 하위 영역 특정 상수를 결합함으로써 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하도록 작동 가능한 컴퓨터 시스템 ; 및 (b) 전자기 방사선원, 방사선원의 전자기 방사선을 검출하기 위한 검출기 시스템 및 포토리소그래픽 마스크를 통해 방사선원으로부터 검출기 시스템에 전자기 방사선을 보내고 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 측정하도록 작동 가능한 광학적 수단을 포함하는 계측 도구를 포함한다.

또 다른 측면은 결정된 임계 치수 변동을 교정하기 위하여 포토리소그래픽 마스크 기판의 광학적 밀도를 국부적으로 변경하도록 작동 가능한 펨토초 레이저 시스템을 포함한다.

또 다른 측면에 있어서, 컴퓨터 시스템은 총 패턴 둘레와 총 패턴 영역의 유사한 비율을 갖는 레이아웃 데이터의 피처를 찾음으로써 피처 그룹의 하위 영역을 결정하도록 또한 작동 가능하고, 총 패턴 둘레는 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 둘레의 합이며 총 패턴 영역은 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 모든 영역의 합이다.

추가 측면에 있어서, 계측 도구는 M개의 하위 영역의 각각의 N개의 그리드 노드에서의 투과율을 측정하도록 또한 작동 가능하며, 컴퓨터 시스템은 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 결정하도록 또한 작동 가능하다.

추가 측면에 있어서, 컴퓨터 시스템은 상수를 결정하기 위해 시뮬레이션 공정을 수행하도록 또한 작동 가능하다.

추가 측면에 있어서, 시뮬레이션 공정은 에어리얼 이미지 시뮬레이션, 특히, 2차원 에어리얼 이미지 시뮬레이션 및/또는 3차원 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 포함한다.

추가 측면에 있어서, 컴퓨터 시스템은 상수를 결정하기 위해 레이아웃 데이터를 분석하도록 작동 가능하다.

본 발명의 더 나은 이해와 이것의 실질적인 응용을 이해하기 위하여, 이하의 도면이 제공되고 아래에서 참조된다. 이하의 도면들은 오직 예시로서 주어지며 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 광 투과율을 측정하기 위하여 계측 도구의 입사 빔을 갖는 포토리소그래픽 마스크의 컷-아웃을 개략적으로 도시한다.
도 2는 포토리소그래픽 마스크의 패턴 소자의 배열을 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 패턴 소자의 피처 그룹의 하위 영역을 개략적으로 도시한다.
도 4는 임계 치수에 의한 그 길이 및 폭의 변동을 표시하는 도 3의 단일 패턴 소자를 개략적으로 도시한다.
도 5는 패턴 소자를 갖지 않는 도 3의 6개의 피처 그룹의 하위 영역의 배열을 개략적으로 도시한다.
도 6은 광 투과율이 측정되는 하위 영역의 그리드 노드를 개략적으로 도시한다.
도 7은 도 5의 6개의 피처 그룹의 하위 영역의 광 투과율 측정을 개략적으로 도시한다,
도 8은 도 7의 광 투과율 측정에 대한 투과율의 평균값 주변의 투과율 변동을 개략적으로 도시한다.
도 9는 도 8에 따른 투과율 변동으로부터 결정된 임계 치수 변동 및 피처 그룹 하위 영역 특정 비례 요인을 개략적으로 도시한다.

이하에서, 본 발명은 본 발명의 예시적인 실시예가 도시된 동반하는 도면을 참조하여 더욱 완전히 기재될 것이다. 그러나, 본 발명은 상이한 형태로 구현될 수 있되 본 명세서에 상술된 예시에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 그보다는, 이러한 예시가 제공되어서 본 공개가 완전해지고 이것이 당업자에게 본 발명의 범위를 전달할 것이다.

도 1은 포토리소그래픽 마스크(110)의 컷-아웃을 개략적으로 도시한다. 마스크(110)는 예컨대 심자외선(DUV) 파장 범위에서 명백한 용융 실리카 기판을 포함한다. 그 전방 표면(120) 상에서, 마스크(110)는 식별된 흡수 패턴 소자(140)의 배열을 활성 영역의 도시된 단면으로 갖는다. 흡수체 물질은 예컨대 크롬 또는 텅스텐을 포함할 수 있다. 후방 표면(130) 상에서, 마스크는 몰리브덴/실리콘(MoSi) 또는 다른 물질 또는 물질 조성물의 얇은 코팅층을 가질 수 있다. 흡수 패턴 소자(140)의 보호를 위하여, 펠리클(150)은 마스크(110)의 전방 표면(120)상에 장착된다.

도 1에 도시된 예시에서, 광 투과율의 측정에 사용되는 계측 도구는 에어리얼 이미지 측정 시스템(AIMS®)이다. 이는 웨이퍼의 평면(도 1에는 미도시)의 포토마스크(110)에 의해 생성된 에어리얼 이미지를 측정한다. 선호되는 AIMS®의 광원은 248nm 파장 바람직하게는 Hg-Xe 램프, 193nm 파장 바람직하게는 ArF 엑시머 레이저인 심자외선(DUV) 광원을 포함한다. 포토마스크(110)의 전방의 계측 도구의 광학 시스템은 웨이퍼 상의 레지스트의 조명을 위해 사용되는 리소그래피 시스템과 일치한다. 스캐너 또는 스탭퍼(도 1에 미도시)는 활성 마스크 영역에 걸쳐 빔(160)을 스캐닝 또는 스탭핑 하기 위해 사용된다. 마스크 상의 스캐너의 일반적인 빔 치수(170)는 20mm×30mm이다. 그러므로, 도 1의 장치(100)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 입사 빔(160)은 단일 피처 소자(140)를 이미징하지 않고 패턴 소자(140)의 치수에 따라 여러 개의 또는 많은 패턴 소자(140)를 동시에 조명한다.

리소그래피 시스템에서 사용하는 마스크와 웨이퍼 사이의 축소 오브젝티브 대신에, AIMS® 계측 도구가 웨이퍼의 위치에서의 AIMS® 시스템의 광원에 의해 조명되는 활성 마스크 영역의 부분의 더 큰 크기의 이미지(통상적으로 150x의 범위)를 생성하는 확대 오브젝티브를 사용한다. 바람직하게는, 웨이퍼의 위치에서 배열되는 전하 결합 장치(CCD) 센서는 포토마스크의 이미지를 감지하기 위해 사용된다.

상기 기재된 이미징 계측 시스템 대신에, 또한, 포토마스크 정면 측 상에서 배열되는 패턴 소자 영역의 변동에 의해 유도되는 마스크(110)의 광 투과율의 변동을 감지하기 위해 무 이미징 계측 도구를 사용하는 것이 가능하다. 무 이미징 시스템은 0.1nm 내지 5.5nm의 파장을 포함할 수 있는 광대역 DUV 램프를 사용한다. 마스크(110)의 후 측면(130)으로부터 입사하는 DUV 방사선원의 빔(160)의 스폿 크기(170)는 0.2mm 내지 5.5mm의 범위의 폭을 갖는다. 그러므로, 이미징 AIMS® 도구와 유사하게, 무 이미징 도구는 실제 스폿 크기(170) 및 패턴 소자(140)의 치수에 따르는 여러 개의 또는 다수의 패턴 소자(140)의 평균을 낸다. 이미징 계측 도구와는 반대로, 무 이미징 도구는 오직 포토마스크(110)의 CD 변동만을 식별한다.

당업자는 이하의 다이어그램이 실제 크기로 도시된 것이 아니라 발명의 원칙을 설명하기 위해 도시되었음을 이해할 것이다.

도 2는 도 1의 포토리소그래픽 마스크(110)의 개략적인 상면도를 도시한다. 그 정면 표면(120) 상에서, 마스크(110)는 마스크 활성 영역의 다양한 부분 상의 패턴 소자(210, 220, 230, 240, 250 및 260)의 일반적인 배열을 갖는다. 이하에서, 일반적으로 마스크(110)는 M개의 상이한 부분을 포함하고 각각의 부분은 일치하거나 유사한 패턴 소자의 특정 배열을 갖는 것으로 가정된다. 도 2의 특정 예시에서, M은 6이다. 패턴 소자(210, 220, 230, 240, 250 및 260)의 특정 배열은 이하에서 피처 그룹(FG)으로 불린다. FG의 패턴 소자(210, 220, 230, 240, 250 및 260)에 의해 차지되는 포토리소그래픽 마스크(110)의 부분은 하위 영역으로 명명된다.

도 3은 도 2의 패턴 소자(210 내지 260)의 FG의 하위 영역(310, 320, 330, 340, 350 및 360)을 도시한다. 포토리소그래픽 마스크 상의 피처의 수는 마스크(110)를 가지고 제조될 집적 회로(ICs)의 다양한 형태에 따른다. 이 수는 적어도 2이며 20까지 증가할 수 있다. 통상적으로 M은 3 내지 8의 범위에 있다.

이제, 피처 그룹 및 그 개별적인 하위 영역(310 내지 360)이 레이아웃 데이터로부터 결정될 수 있는 방법이 논의된다. 도 2 및 도 3은 하위 영역 (m;(1<m≤M))의 흡수체 물질에 의해 덮이는 전체 영역 F' _m _,C 이 하위 영역(310, 320, 330, 340, 350 또는 360) 내의 패턴 소자(210, 220, 230, 240, 250 및 260)를 개별적으로 흡수하는 영역의 합이다:

(1)

여기서, K는 하위 영역 m의 패턴 소자의 총 수이다.

패턴 소자로 덮이는 총 영역 F' _m _,C 및 하위 영역 m의 총 영역 F' _m 의 비율은 패턴 소자에 의해 흡수되는 광 투과율의 백분율을 결정한다. 정규화된 영역은

(2)

패턴 소자에 의해 덮이는 하위 영역 m의 영역의 백분율을 정의한다. F _m 은 피처 그룹(210 내지 260)의 하위 영역(310 내지 360)을 통과할 때 광 빔이 감쇠되는 백분율을 결정한다. 개별 패턴 소자(210 내지 260)의 영역의 변동의 함수로서 단일 하위 영역(310 내지 360) 내의 광 빔 투과율의 변동은 개별 피처 그룹(310 내지 360)에서의 개별 패턴 소자(210 내지 260)의 크기 및 형태에 따른다.

도 4는 도 2 또는 도 3의 하위 영역 m에서의 수 k를 갖는 패턴 소자(210, 220, 230, 240, 250 또는 260) 중 하나의 확대도를 도시한다. 하위 영역 m의 패턴 소자 k의 목표 영역은:

(3)이다.

도 1 내지 도 3의 패턴 소자의 예시는 사각형 형태를 갖는다. 그러므로, 방정식(3)은 사각형 패턴 소자의 목표 영역을 기재한다. 패턴 소자(210, 220, 230, 240, 250, 260) 중 임의의 하나가 사각형 형태를 갖지 않을 경우, 방정식(3)은 이러한 패턴 소자의 영역을 기재하기 위해 확장되어야 한다. 이러한 논의를 단순하고 설명적으로 유지하기 위하여, 이하에서 모든 하위 영역 m의 모든 패턴 소자 k는 사각형 형태를 갖는 것으로 가정된다.

이를 위하여, 사각형의 둘레인, 하위 영역 m의 패턴 소자 k의 패턴 둘레(PC)는:

(4)에 의해 주어진다.

하위 영역 m의 총 패턴 둘레(TPC)는 모든 개별 패턴 소자 k의 PC 또는 둘레의 합:

(5)이 된다.

마스크 활성 영역의 부분의 패턴 배열의 TPC 및 총 패턴 영역 F' _m _,C 의 비율을 분석함으로써, 패턴 소자의 그룹이 특정 비율을 갖는 것으로 식별될 수 있다

(6).

파라미터 R_m는 하위 영역(310 내지 310)의 패턴 소자(210 내지 260)에 특정한다. 컴퓨터 시스템이 마스크(110)의 하위 영역(310, 320, 330, 340, 350, 및 360)을 식별하기 위해 IC 제조자에 의해 제공되는 기하학적 레이아웃 데이터를 분석하기 위해 사용될 수 있다. 다수의 FG로 나누는 것은 파라미터 R_m에 대한 임계값 레벨을 기초로 할 수 있다.

이미 작동하는 포토리소그래피 마스크에 있어서, 레이아웃 데이터는 또한 FG 특정 하위 영역(310 내지 360)의 결정을 위해 사용될 수 있다. FG 특정 하위 영역(310 내지 360)의 식별은 마스크(110)의 동작 동안 CDU 발달의 규칙적인 또는 불규칙적인 확인에 필요하다. 대안적으로, 하위 영역(310 내지 360)은 상기 기재된 바와 같이 바람직하게 무 이미징 계측 시스템을 사용하는 광 투과율 측정으로부터 결정될 수 있다. 또한, FG 특정 하위 영역(310 내지 360)의 결정에 대한 가시 파장 범위에서 작동하는 광 검사 시스템을 적용하는 것이 가능하다.

도 4는

씩 하위 영역 m의 패턴 소자 k의 길이 α_m,k 및 폭 b_m _,k의 변동을 도시한다. 이러한 오프셋은 하위 영역 m의 피처 소자 k에 대한 제 2 영역을 생성한다 - 방정식(3)의

제외됨 - :

(7).

그 치수를

씩 변경할 때 하위 영역 m의 패턴 소자 k의 흡수체로 덮인 영역의 차이는:

(8)에 의해 주어지며, 마지막 단계에서 방정식(4)의 패턴 둘레(PC)가 사용된다.

각각의 개별 패턴 소자의

변형으로 인한 하위 영역 m의 흡수체로 덮인 영역

의 총 변경은 하위 영역 m에서의 모든 개별 패턴 소자 k의 영역 변동의 합:

(9)이며, 방정식(5)이 삽입된다.

이하에서, 광 투과율의 변동에 대한 흡수체로 덮인 영역의 변동의 효과가 분석된다. 도 1에서 도시되는 바와 같이, 입사 DUV 광빔(160)의 스폿 크기(170)는 개별 패턴 소자(140)의 영역

에 상당히 비교된다. 위치

에서의 하위 영역 m의 투과율은 방정식에 의해 나타날 수 있으며:

(10)

그리드 노드 i의 위치

의 투과율은 입사 빔에 대한 열린 영역

및 전체 빔 영역

에의 몫에 의해 결정된다. 상기 언급된 바와 같이, 각각의 FG의 하위 영역(310 내지 360)은 패턴 소자(210 내지 260)의 규칙적인 배열을 갖고 하위 영역 m의 모든 패턴 소자는 방정식(7)에서 주어진 바와 같이 그 영역의 동일한 변동을 갖는 것이 가정된다. 그러므로, 방정식(10)은:

(11)으로 다시 쓰여질 수 있으며,

은 하위 영역 m의 총 영역을 나타내고

은 패턴 소자 k를 흡수함으로써 덮이지 않는 하위 영역 m의 부분이다

.

하위 영역 m의 평균 투과율은

(12)에 의해 결정된다.

패턴 소자의 치수의 CD 변형 오프셋에 의한 위치

에서의 하위 영역 m의 열린 영역에서의 변동

은 방정식(11)에 따라 투과율의 변동

을 생성한다:

(13).

방정식(13)으로부터, 하위 영역 m 이내의 CD 변동은 투과율의 변동의 함수로서 나타날 수 있다:

(14).

그러므로, 하위 영역 m의 비례 상수 C _m 은 하위 영역 m의 하위 영역 m 및 전체 영역 F' _m 의 모든 패턴 소자 k의 모든 패턴 둘레 TPC _m 의 비율에 의해 주어진다. 상수 C' _m 는

(15)에 따라 하위 영역 m의 전체 영역 F'_m으로 정규화된다.

방정식(14)은 최종적으로 하기의 형태로 작성될 수 있다:

(16).

하위 영역 m의 광 투과율의 변동

이 CD 변동 오프셋

에 의한 하위 영역 m의 패턴 소자 k의 치수의 변동에 의해 생성되는 흡수체로 덮이는 영역의 변동

에 의해 유도되므로,

과

의 몫이 동일하고,

은

(17)에 따른 FG 특정 하위 영역 m의 정규화된 영역 변동이다.

그러므로, 하위 영역 m의 CD 변동

과 투과율 변동

간의 비례 상수는 또한:

(18)의 몫으로부터 결정될 수 있다.

방정식(15) 및 방정식(18) 모두 포토마스크(110)의 레이아웃 데이터의 기하학적 고려로 인해 직접적으로 각각의 하위 영역 m에 대한 비례 상수 C _m 를 결정한다.

대안적인 예시에서, 비례 상수 C _m 는 기하학적 레이아웃 데이터로부터 직접적으로 고정되지 않는다. 그보다는, 정규화된 에너지 플럭스

가 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 사용하여 하위 영역 m의 각각에 대한 레이아웃 데이터로부터 에뮬레이트 된다. 에어리얼 이미지 시뮬레이터는 마스크(110)의 하위 영역(310 내지 360)의 웨이퍼 평면의 정규화된 에너지 플럭스에 의해 생성되는 2D 또는 3D 이미지를 수립하는 2차원(2D) 또는 3차원(3D) 시뮬레이터가 될 수 있다. 에어리얼 이미지는 IC 제조자에 의해 제공되는 레이아웃 데이터(예컨대 gds 또는 OASIS 데이터)를 사용한다.

2개의 시뮬레이션이 수행된다. 제 1 시뮬레이션은 포토마스크(110)를 사용하고, 하위 영역 m의 피처 소자(210 내지 260)는 방정식(3)에서 주어진 그 목표 영역을 갖는다. 이러한 시뮬레이션은 하위 영역 m내의 정규화된 에너지 플럭스

의 분포를 생성한다. 제 2 시뮬레이션에 있어서, 하위 영역 m의 피처 소자(210 내지 260)는 방정식(7)에서 주어진 그 치수의 CD 변동 오프셋에 의해 확장되거나 축소된다. 제 2 시뮬레이션은 하위 영역 m 내에서의 정규화된 에너지 플럭스

의 분포를 생성한다. 2개의 시뮬레이션된 정규화된 에너지 플럭스의 편차는:

(19) 또는

(20)에 의해 주어진다.

방정식(19) 또는 방정식(20)에 있어서,

의 평균 변동은:

(21)에 따라 결정된다.

의 평균 변동은 방정식(9)에 주어진 패턴으로 덮인 영역의 변동에 의해 유도된다. 그러므로, (피처 소자의 CD 변동 오프셋에 의해 유도된) 투과율 변동과 CD 변동 오프셋 사이의 하위 영역 m에 대한 하위 영역 특정 상수 C _m 는:

(22)의 몫에 의해 결정된다.

하위 영역 m의 투과율 변동

과 개별 CD 변동

의 비례 상수 C _m 를 결정한 후에, 포토마스크(110)에 걸친 CD 변동을 결정하는 공정이 기재된다. 도 5는 도 2의 패턴 배열(210 내지 260)로부터 식별도린 6개의 하위 영역(510, 520, 530, 540, 550, 및 560)를 설명한다. 하위 영역(510 내지 560)은, 광 투과율이 개별 하위 영역의 점(도 6에 도시됨)에 의해 표시된 그리드 노드

에 의해 측정된다. 투과율 측정 위치의 다른 배열 또한 가능하다. 하위 영역(510 내지 560) 내의 측정 위치의 수는 개별 영역의 크기 및 개별 하위 영역의 피처 소자(210 내지 260)의 구조에 따른다. 통상적으로, 하위 영역 m에 대한 그리드 노드의 수는 100 내지 10000의 범위에 있다.

측정은 도 1의 맥락에서 논의된 계측 도구들 중 하나로 수행된다. 단일 위치에서의 투과율 측정이 1초 미만으로 수행될 수 있으므로, 전체 마스크(110)에 대한 실험적인 투과율 데이터는 1시간 미만으로 얻어질 수 있다.

이미징 계측 도구는 1% 범위로 연속하는 측정 사이에서 투과율을 감지할 수 있다. 하위 영역 내의 수많은 그리드 노드

의 투과율 측정의 평균을 냄으로써, 결정 상수(C _m )에 대한 해상도는 0.1% 미만으로 향상될 수 있다.

무 이미징 도구의 신호 대 잡음(SNR)양으로 인하여, 그 고유 해상도는 통상적으로 0.1%를 초과한다. 반대로, 상기 언급된 바와 같이, 무 이미징 도구는 포토마스크(110)의 CD 변동을 결정하는 반면에, 이미징 도구는 웨이퍼 상의 CD 변동에 대한 모든 관련 기여를 식별한다.

도 7은 도 5의 하위 영역(510 내지 560)의 광 투과율(710,720,730,740,750, 및 760)의 측정된 분포를 개략적으로 도시한다. 도 7은 다양한 FG 특정 하위 영역(510 내지 560)의 투과율 값이 패턴 소자

및 하위 영역 m의 전체 영역 F'_m에 의해 덮인 영역의 비율에 주로 따르는 투과율 레벨의 상당한 범위를 스패닝하는 것을 표시한다. 더욱이, 각각의 하위 영역(510 내지 560)의 개별 투과율 분포(710 내지 760)는 투과율 분포(710 내지 760)의 개별 경사에 의해 도 7에서 개략적으로 도시되는 각각의 하위 영역에 특정한 변동을 도시한다.

도 4의 논의 동안 먼저 도시된 바와 같이, CD 변동

은 개별적인 FG 특정 하위 영역 m 내의 투과율의 변동

에 비례한다. 방정식(12)은 측정된 투과율 데이터로부터의 각각의 하위 영역 m에 대한 광 투과율 T _m _, _mean 의 평균 또는 중간 값의 계산을 기재한다.

각각의 하위 영역 m 내의 광 투과율의 변동은:

(23)에 따른 평균 투과율 값으로부터의 투과율의 국부적 변동

으로서 정의된다.

도 8은 FG 특정 하위 영역(510 내지 560)의 광 투과율(810, 820, 830, 840, 850, 및 860)의 변동을 개략적으로 도시한다,

은 대칭적으로 0 주변의 변동을 도시한다, 도 4의 논의 동안 분석된 바와 같이, 각각의 하위 영역(510 내지 560)의 변동 범위는 개별 하우 영역에 포함된 특징 소자의 종류에 따른다. 이는, FG 특정 하위 영역 m 이내의 특징 소자의 종류가 특징 소자의 CD 변동

의 측정된 광 투과율 변동

으로의 변환에 상당히 영향을 준다.

개별 하위 영역 m에서의 특정 피처 소자의 종류에 의해 유도된 상이한 측정된 광 투과율 변동에 대한 동일한 CD 변동의 다양한 변환은 방정식 (15), (18) 또는 (21)에서 주어진 피처 그룹 특정 비례 상수로 교정될 수 있다. 이는, 광 투과율 측정으로부터 얻어지고 FG 특정 비례 상수 C_m에 의해 교정되는 하위 영역(210 내지 260) 내의 CD 변동

을 도시하는 도 9에서 개략적으로 도시된다.

도 5에서 참조 번호(570 및 580)으로 표시되는 바와 같이, 일부 부분에 있어서, 활성 마스크 영역은 FG 특정 하위 영역(510 내지 560) 중 하나에 의해 덮이지 않으므로 도 6에 따라 광 투과율은 포토마스크(110)의 활성 영역의 이러한 부분(570 및 580)에 대해 측정되지 않는다. 그러므로, 상기 기재된 방법은 부분(570 및 580)에 대한 CD 변동을 결정하지 않는다.

반대로, 전체 마스크(110)에 걸친 CD 변동의 개요를 얻기 위하여, 완전한 활성 마스크 영역에 대한 CDU 분포를 갖는 것이 바람직하다. FG 특정 하위 영역 중 하나에 의해 덮이지 않는 부분(570)이 2개 이상의 인접 하위 영역(510, 520, 530, 540, 550 또는 560)을 갖는 경우, 부분(570)에 대한 CD 변동은 인접 하위 영역(510, 520, 530, 540, 550 또는 560)의 CD 변동을 보간함으로써 결정될 수 있다. 보간에 있어서, 알려진 알고리즘이 사용될 수 있다. 특히, 적어도 2개의 인접한 하위 영역의 CD 변동 간의 선형 보간이 적용될 수 있다.

또한, 포토마스크의 경계 범위(580)에서, 하나의 인접하는 FG 특정 하위 영역만을 갖는 덮이지 않는 활성 영역의 부분이 존재할 수 있다. 이 부분(들)(580)을 덮기 위하여, 다음 피처 그룹이 하위 영역의 CD 변동은 이 부분(들)(580)을 또한 덮기 위해 외삽될 수 있다. 더욱이, 보간 및 외삽의 조합이 부분(570 및 580)에 대해 적용될 수도 있다.

CD 변동의 결정에 대한 기재된 방법은 예컨대 비례 상수 C _m 를 결정하기 위한 SEM 또는 AFM을 사용하는 복잡한 측정을 요구한다. 그러므로, 상기 기재된 방법은 SEM 또는 AFM을 사용하는 마스크(110)의 테스트 샘플을 준비하고 측정할 필요 없이 포토리소그래픽 마스크(110)의 활성 영역에 걸친 CDU 분포의 결정을 허용한다. 포토리소그래픽 마스크(110)의 활성 영역에 걸친 CDU 분포는 마스크에 걸친 다양한 위치에서의 광 투과율을 측정함으로써 결정될 수 있다.

일부 구현에서, 펨토초 레이저 시스템이 결정된 임계 치수 변동을 교정하기 위하여 포토리소그래픽 마스크 기판의 광 밀도를 국부적으로 변형하기 위해 사용된다.

예컨대 하나 이상의 방정식(1) 내지 (23)에 따른 데이터의 처리에 관련한 상기 기재된 특징은 디지털 전자 회로 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 그 조합에서 구현될 수 있다. 이 특징은 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 수행을 위하여 정보 운반체, 예컨대 기계 판독가능한 저장 장치에서 명백히 구현되는 컴퓨터프로그램에서 구현될 수 있고, 방법은 입력 데이터 상에서 작동하고 출력을 생성함으로써 기재된 구현의 기능을 수행하기 위하여 지시의 프로그램을 수행하는 프로그래밍가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 게다가, 프로그램 지시는, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행을 위한 적절한 수신기 장치에 송신하기 위한 정보를 인코딩하기 위해 생성되는 기계-생성 전자, 광학 또는 전자기 신호와 같이 인공적으로 생성된 신호인 전파된 신호 상에서 인코딩될 수 있다.

데이터의 처리에 관한 상기 특징은 데이터 저장 시스템, 입력 장치 및 출력 장치로부터 데이터 및 명령을 수신하고 여기에 데이터 및 명령을 전송하도록 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 수행가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서 유리하게 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 특정 활동을 수행하거나 특정 결과를 불러오기 위하여 컴퓨터에서 직접적으로 또는 간접적으로 사용될 수 있는 한 세트의 명령이다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일되고 해석된 언어를 포함하는 프로그래밍 언어(예컨대, Fortran, C, C++, Objective-C, Java)의 임의의 형태에서 기록될 수 있고, 이는, 단독 프로그램 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴 또는 컴퓨팅 환경에서의 용도에 적합한 다른 유닛을 포함하는 임의의 형태에서 이용될 수 있다.

명령의 프로그램의 수행을 위한 적절한 프로세서는 예시로서 컴퓨터의 임의의 종류의 일반적 그리고 특수 목적의 마이크로 프로세서, 단독 프로세서 또는 다수의 프로세서 또는 코어 중 하나를 포함한다. 예컨대, 평가 장치는 리소그래피 마스크 상의 구조의 위치를 결정하기 위한 공정을 구현하기 위해 명령을 수행하는 하나 이상의 이러한 프로세서를 포함할 수 있다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 양쪽으로부터 명령 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 필수 요소는 명령을 수행하기 위한 프로세서 및 명령 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리이다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 데이터 파일을 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 장치 - 이러한 장치는 내부 하드 디스크, 제거가능 디스크와 같은 전자 디스크, 광자기 디스크 및 광 디스크를 포함함 - 를 포함하고 이들과 통신하도록 작동 가능하게 연결된다. 컴퓨터 프로그램 명령 및 데이터를 명확히 구현하기에 적절한 저장 장치는 예시로서 EPROM, EEPROM 및 플레시 메모리 장치를 포함하는 반도체 메모리 장치, 내부 하드 디스크 및 제거가능한 디스크와 같은 자기 디스크; 광자기 디스크 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함하는 모든 형태의 비휘발성 메모리를 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASICs(특정 용도 집적 회로)에 의해 보충되거나 통합될 수 있다.

사용자와의 상호작용을 제공하기 위하여, 특징은 LCD(액정 디스플레이) 모니터, 전자 잉크(E-잉크) 디스플레이 또는 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이와 같은 디스플레이 장치 및 사용자가 컴퓨터에 입력할 수 있는 마우스, 트랙볼 또는 터치 패드와 같은 키보드 및 포인팅 장치를 갖는 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 터치 디스플레이가 사용되고, 여기서 디스플레이 표면이 사용자로부터의 터치 입력에 반응한다.

다수의 구현이 기재되었다. 그럼에도 불구하고, 다수의 변형이 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 예컨대, 계측 도구는 광원의 전자기 방사선을 감지하기 위한 감지기 시스템 및 광원으로부터 포토리소그래픽 마스크를 통해 감지기 시스템으로 전자기 방사선을 보내기 위한 광학적 시스템을 포함할 수 있다. 계측 도구는 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 측정할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 구현의 요소는 추가 구현을 형성하기 위해 결합되고, 삭제되고, 변형되거나 보충될 수 있다. 또 다른 예시로서, 상기 기재된 공정의 논리의 흐름이 바람직한 결과를 성취하기 위하여 도시되 특정 순서 또는 시퀀스 순서를 요구하지 않는다. 게다가, 기재된 흐름으로부터 다른 단계가 제공되거나 단계가 제거될 수 있으며 기타 구성요소가 기재된 시스템에 추가되거나 이로부터 제거될 수 있다.

따라서, 다른 구현은 이하의 청구항의 권리범위 내에 포함된다.

Claims

포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법으로서, 상기 방법은:
(a) 상기 포토리소그래픽 마스크의 레이아웃 데이터를 사용하여 상기 포토리소그래픽 마스크의 적어도 2개의 하위 영역 - 각각의 하위 영역은 피처(feature)의 그룹을 포함함 - 을 결정하는 단계;
(b) 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 측정하는 단계;
(c) 각각의 하위 영역에 대한 평균 투과율 값으로부터 상기 투과율의 편차를 결정하는 단계;
(d) 각각의 하위 영역에 특정한 상수(constant)를 결정하는 단계; 및
(e) 각각의 하위 영역에 대해 상기 투과율의 편차와 하위 영역 특정 상수를 결합함으로써 상기 포토리소그래픽 마스크의 상기 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 1에 있어서, 포토리소그래픽 마스크 기판의 광학적 밀도를 국부적으로 변경함으로써 결정된 상기 임계 치수 변동을 교정하는 단계를 더 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 피처 그룹의 하위 영역을 결정하는 단계는 총 패턴 둘레 및 총 패턴 영역의 유사한 비율을 갖는 상기 레이아웃 데이터에서의 피처를 찾는 단계를 포함하고, 상기 총 패턴 둘레는 상기 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 둘레의 합이며, 상기 총 패턴 영역은 상기 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 모든 영역의 합인, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 각각의 하위-영역의 투과율의 분포를 결정하는 단계는, M개의 하위 영역의 각각의 N개의 그리드 노드에서의 투과율을 측정하는 단계를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 평균 투과율 값으로부터 투과율의 편차를 결정하는 단계는,
에 따라 상기 하위 영역 m의 평균 투과율 및
에 따라 상기 평균 투과율 값
으로부터의 편차를 정의하는 단계를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 상수를 결정하는 단계는, 상기 레이아웃 데이터를 분석하는 단계 및/또는 상기 레이아웃 데이터를 사용하여 시뮬레이션 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 시뮬레이션 공정은 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 7에 있어서, 임계 치수 변동 오프셋
를 상기 레이아웃 데이터의 모든 피처 요소에 적용하는 단계 및 목표 치수
를 갖는 피처 요소 및 상기 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 사용하여 임계 치수 변동 오프셋
또는
을 적용한 후의 피처 요소에 대해 하위 영역 m에 대한 정규화된 에너지 플럭스
를 결정하는 단계를 더 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 8에 있어서,
에 따라 상기 정규화된 에너지 플럭스 변동
과 상기 임계 치수 변동
의 몫으로서 상기 하위 영역 m에서의 상수 C_m을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 정규화된 에너지 플럭스 변동은
또는
에 의해 주어지는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 레이아웃 데이터를 분석하는 단계는 상기 하위 영역 m의 모든 패턴 소자에 대한 흡수체로 덮인 영역
을 결정하는 단계 및 상기 임계 치수 변동 오프셋
또는
을 적용한 후 모든 패턴 소자에 대한 흡수체로 덮인 영역
또는
를 결정하는 단계 및
또는
에 따라 상기 하위 영역 m의 정규화된 흡수체로 덮인 영역의 변동
을 결정하는 단계 - F'm은 전체 하위 영역 m임 - 를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 10에 있어서,
에 따라 상기 정규화된 흡수체로 덮인 영역 변동
과 상기 변동 상기 임계 치수 변동
의 몫으로서 상기 하위 영역 m의 상수 C _m 을 결정하는 단계를 더 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 레이아웃 데이터를 분석하는 단계는 상기 하위 영역 m에서의 모든 패턴 소자에 대한 총 패턴 둘레 TPC_m 을 결정하는 단계 및 상기 하위 영역 m에 대한 흡수체로 덮인 영역
을 결정하는 단계를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 12에 있어서,
에 따라 정규화된 흡수체로 덮인 영역F_m,C 과 상기 총 패턴 둘레 TPC_m 의 몫으로서 상기 하위 영역 m의 상수 C_m 을 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 하위 영역 m의 정규화된 흡수체로 덮인 영역 F_m,C 는
에 의해 주어지는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 하위 영역 m에서의 상기 임계 치수 변동
을 결정하는 단계는
에 따라 상기 투과율의 편차
와 상기 상수 C_m 의 몫을 형성하는 단계를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 하위 영역에 의해 덮이지 않은 상기 포토리소그래픽 마스크의 영역에 대한 임계 치수 변동을 보간함으로써 상기 포토리소그래픽 마스크에 걸친 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 더 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 하위 영역에 의해 덮이지 않은 상기 포토리소그래픽 마스크의 영역에 대한 임계 치수 변동을 외삽함으로써 상기 포토리소그래픽 마스크에 걸친 임계 치수 변동을 결정하는 단계를 더 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 방법.
포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치로서,
(a) 레이아웃 데이터로부터 상기 포토리소그래픽 마스크의 적어도 2개의 하위 영역을 결정하도록 작동 가능하고 - 각각의 하위 영역은 피처 그룹을 포함함 - , 각각의 하위 영역에 대한 평균 투과율 값으로부터 투과율의 편차를 결정하고 상기 레이아웃 데이터로부터 각각의 하위 영역에 특정한 상수를 결정하며 각각의 하위 영역에 대하여 상기 투과율의 편차 및 상기 하위 영역 특정 상수를 결합함으로써 상기 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하도록 작동 가능한 컴퓨터 시스템 ; 및
(b) 전자기 방사선원, 상기 방사선원의 전자기 방사선을 검출하기 위한 검출기 시스템 및 상기 포토리소그래픽 마스크를 통해 상기 방사선원으로부터 상기 검출기 시스템에 상기 전자기 방사선을 보내고 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 측정하도록 작동 가능한 광학적 수단을 포함하는 계측 도구를 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.
청구항 17에 있어서, 결정된 상기 임계 치수 변동을 교정하기 위하여 포토리소그래픽 마스크 기판의 광학적 밀도를 국부적으로 변경하도록 작동 가능한 펨토초 레이저 시스템을 더 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 총 패턴 둘레와 총 패턴 영역의 유사한 비율을 갖는 상기 레이아웃 데이터의 피처를 찾음으로써 피처 그룹의 하위 영역을 결정하도록 또한 작동 가능하고, 상기 총 패턴 둘레는 상기 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 둘레의 합이며 상기 총 패턴 영역은 상기 포토리소그래픽 마스크의 일부의 모든 패턴 소자의 모든 영역의 합인, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 계측 도구는 M개의 하위 영역의 각각의 N개의 그리드 노드에서의 투과율을 측정하도록 또한 작동 가능하며, 상기 컴퓨터 시스템은 각각의 하위 영역의 투과율의 분포를 결정하도록 또한 작동 가능한, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 상수를 결정하기 위해 시뮬레이션 공정을 수행하도록 또한 작동 가능한, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.
청구항 21에 있어서, 상기 시뮬레이션 공정은 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 포함하는, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.
청구항 17 또는 청구항 18에 있어서, 상기 컴퓨터 시스템은 상기 상수를 결정하기 위해 레이아웃 데이터를 분석하도록 작동 가능한, 포토리소그래픽 마스크의 임계 치수 변동을 결정하는 장치.