KR20020038535A - 위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 투과율차 이상 및위상차 이상으로부터 레벤슨 위상 시프트 마스크를보정하는 방법 - Google Patents

위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 투과율차 이상 및위상차 이상으로부터 레벤슨 위상 시프트 마스크를보정하는 방법 Download PDF

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이시다신지
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가네꼬 히사시
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Abstract

레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 박막 투명부에 의해 구현된 위상 시프터(12)와 후막 투명부에 의해 구현된 비위상 시프터를 구비하고, 그 박막 투과 부(12)는 후막 투명부(13)와 투과율은 동일하되 그로부터 위상차가 180도로 차이가 나며, CCD 카메라에 의해 얻어진 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(13)의 광학적 이미지들에서의 광 강도의 분포가 해석되어 투과율차 이상과 위상차 이상이 발생하는지 여부를 확인하고, 만약 투과율차 이상이나 위상차 이상이 발생한다면, 박막/후막 투명부(12/13)가 재성형되어 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하도록 한다.

Description

위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 투과율차 이상 및 위상차 이상으로부터 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하는 방법{METHOD FOR RESCUING LEVENSON PHASE SHIFT MASK FROM ABNORMAL DIFFERENCE IN TRANSMITTANCE AND PHASE DIFFERENCE BETWEEN PHASE SHIFTER AND NON-PHASE SHIFTER}
본 발명은 포토리소그래피에 관한 것이고, 특히, 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하는 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조 공정에 있어서, 다양한 마스크 패턴이 포토 마스크로부터 포토 레지스트에 전산된다. 축소 투영 얼라이너에서 이용되는 포토 마스크는 통상 '레티클'이라고 불리운다. 하지만, 레티클을 이하에서는 '포토 마스크'라 한다. 다시 말하면, '포토 마스크'는 레티클을 포함하는 것으로 한다.
레벤슨 위상 시프트 마스크는 축소 투영 얼라이너에서 이용되는 포토 마스크의 전형적인 예이고, 1982년에 레벤슨(Levenson)이 IEEE ED-29(page 1982)를 통해서 발표한 것이다. 주지하는 바와 같이, 레벤슨 위상 시프트 마스크는 분해능을 향상시키는 것이다. 레벤슨 위상 시프트 마스크는 위상 시프터로서 역할을 하는 비교적 얇은 박막부와 비위상 시프터로서 역할을 하는 비교적 두꺼운 후막부를 가지고 있다. 위상 시프터는 그 투과 광이 비위상 시프터를 투과한 광과 180도의위상차를 가지도록 만든다. 그 결과, 투과 광는 날카로운 피크형상의 광 강도의 분포를 나타내고, 이러한 광 강도의 분포에 의해 고 분해능이 얻어진다.
도 1a 내지 도 1e는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 제조하는 공정을 도시한다. 종래 기술의 공정은 투명 기판(101)의 준비로 부터 시작한다. 크롬 층(104)이 그 투명 기판(101)의 상부 표면에 패너닝된다. 크롬 층(104)은 개구를 가지고 있으며, 광이 그 개구를 관통하도록 하게 한다. 포토 레지스트가 투명 기판(101)의 상부 표면에 대하여 산포되어, 크롬 층(104)이 포토 레지스트 층(105)에 의해 덮히게 된다. 위상 시프터의 패턴 이미지가 포토 레지스트에 전사되고, 잠상이 도 1a에 도시된 바와 같이 포토 레지스트 층(105)에 형성된다.
잠상은 현상되어, 포토 레지스트 층(105)이 투명 기판(101)과 크롬 층(104)로부터 부분적으로 제거되도록 하게 한다. 투명 기판(101)의 일부는 포토 레지스트 층(105)에 형성된 빈 공간에 노출된다.
패터닝된 포토 레지스트 층을 이용하여, 투명 기판(101)은 건식 에칭법으로 선택적으로 에칭되고, 리세스(102)가 도 1c에 도시된 바와 같이 투명 기판내에 형성된다. 리세스(102)는 일종의 위상 시프터로서 역할을 한다.
그 패터닝된 포토 레지스트 층는 박피되고, 비위상 시프터(103)에 할당된 영역이 도 1d에 도시된 바와 같이 노출된다. 투명 기판(101)은 습식 에칭된다. 습식 에칭제는 리세스(102), 즉, 위상 시프터를 파게 되고, 얕은 리세스(103)가 도 1e에 도시된 바와 같이 비위상 시프터에 할당된 투명 기판의 다른 영역에 형성된다. 그래서, 깊은 리세스(102)와 얕은 리세스(103)이 투명 기판(101) 내에 형성된다. 다시 말하면, 위상 시프터가 비교적 얇은 박막부에 의해 구현되고, 비위상 시프터가 비교적 두꺼운 후막부에 의해 구현된다.
깊은 리세스(102)는 도 2에 도시된 바와 같이 얕은 리세스(103)와 교대로 배치되어 있고, 각각의 리세스(102/103)은 0.8㎛ X 0.8㎛이상 또는 0.8㎛이상 X 0.8㎛의 정방형 영역을 차지한다. 패턴 전사에 있어서, 광은 그 깊은/얕은 리세스(102/103), 즉, 위상 시프터와 비위상 시프터를 투과한다. 깊은 리세스(102)는 그를 통과하는 광선을 얕은 리세스(103)을 통과하는 광선에 대하여 180도 만큼 시프트시킨다. 그 결과, 광 강도의 날카로운 로브(robe)가 발생하며, 그 결과로서 고 분해능을 가져온다. 종래 기술의 레벤슨 위상 시프트 마스크 상에서 깊은 리세스(102)과 얕은 리세스(103)을 가로지르는 가상선을 가정하면, 광 강도는 도 3a에 도시된 바와 같이 변화한다. 날카로운 로브가 분명하게 관찰되고 있다. 도 3b는 도 3a의 일점쇄선을 따라 취한 등고선도를 도시하고 있다. 그래서 레벤슨 위상 시프트 마스크는 포토 레지스트 층에 있어서 선명한 잠상을 형성하는 것이 소망되고 있다. 특히, 반도체 기판 상에 그리고 그 위쪽에 형성되는 패턴은 더욱 더 미세해 지고 있고, 근접 효과도 심각해지고 있다. 이러한 상황에서, 레벤슨 위상 시프트 마스크는 바람직하게도 미세한 패턴을 선명하게 형성하고 있다.
하지만, 종래 기술의 레벤슨 위상 시프트 마스크는 투과율차 이상과 위상차 이상이라는 문제점에 직면하고 있다. 투과율차 이상는 도 4a에 도시된 바와같은 로브의 고도 차를 일으키게 된다. 비교적 높은 로브가 얕은 리세스(103)을 통과하는 광선의 광 강도를 대표하고, 비교적 낮은 로브가 깊은 리세스(103)을 통과하는광선의 광 강도를 대표하고 있다. 그 등고선도는 도 4b에 도시되어 있다. 한편, 위상차 이상은 깊은 리세스(102)를 통과하는 광선이 얕은 리세스(103)을 통과하는 광선과 180도만큼 정확한 위상차에 있지 아니한 경우에 나타나는 현상이다. 위상차 이상은 로브를 무디게 만들며, 따라서 잠상을 선명하지 않게 만든다.
투과율차 및/또는 위상차가 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 발생하면, 제조자는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 검사하여, 투과율차 및/또는 위상차 이상의 여부를 확인한다. 제조가가 투과율차 및/또는 위상차가 비정상적이다라고 결정하는 경우에, 제조자는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하게 된다.
종래 기술의 보정 방법은 특개평11-218900호 공보에 개시되어 있다. 종래기술의 보정 방법은 표준적인 포토 레지스터에 적용되어 있다. 종래 기술의 방법은 2개의 단계를 포함하고 있다. 제1 단계에서는 시뮬레이션이 수행되고, 그 시뮬레이션의 결과에 기초하여 포토 마스크가 교정된다. 시뮬레이션 단계에서, 그 마스크 패턴으로부터 전사되는 잠상이 마스크 패턴에 대한 광학적 분석을 통하여 시뮬레이션되어, 그 디자인된 마스크 패턴에 기초하여 생성된다. 그 잠상이 거절된다면, 제조자는 다음 단계를 진행하여, 그 포토 마스크를 보정한다. 종래기술의 보정 방법은 표준적인 포토 마스크를 대상으로 하고 있다. 다시 말하면, 포토 마스크가 차광층에 의해 이차원으로 정의된 투과 패턴을 가지고 있다는 가정하에서 광학적인 분석이 수행된다. 하지만, 레벤슨 위상 시프트 마스크는 삼차원의 투과 패턴을 가지고 있다. 즉, 레벤슨 위상 시프트 마스크는 위상 시프터와 비위상 시프터로 구성되어 있다. 종래 기술의 보정 방법을 레벤슨 위상 시프트 마스크에 적용하는 경우에는, 잠상이 제1 단계를 통하여 불명확하게 시뮬레이션되어, 그 시뮬레이션 결과는 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.
그러므로, 본원 발명의 중요한 목적은 레벤슨 위상 시프트 마스크를 짧은 시간 내에 정확하게 평가하는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 양태에 따라, 차광부(11)와 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)를 구비한 광마스크(4; 4a)의 보정 방법으로서, 광학적 분석을 수행하는 단계와 상기 복수의 투명부를 재성형(reshape)하는 단계를 포함하는 광마스크의 보정 방법에 있어서, 상기 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)는 입체적 구성이 서로 다르고, 상기 광학적 분석 단계는, (a) 상기 광마스크(4; 4a)에 광을 조사하여 복수의 디포커싱(defocusing) 지점에서의 상기 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)를 각각 나타내는 광학적 이미지들을 획득하는 단계와, (b) 상기 광학적 이미지들을 분석하여 상기 광학적 이미지들 상의 상기 복수의 투명부 사이의 측정차에 기초하여 상기 복수의 투명부의 적어도 하나의 광학적 특성이 목표값에 맞추어져 있는지 여부를 확인하는 단계를 포함하고, 상기 재성형 단계는, (c) 상기 단계 (b)에서의 답이 부정일 때 상기 적어도 하나의 광학적 특성을 상기 목표값에 맞추기 위하여 상기 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)를 선택적으로 재성형하여 그 입체적 구성을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법이 제공된다.
도 1a 내지 도 1e는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 종래 기술의 공정을 도시하는 단면도.
도 2는 종래 기술의 레벤슨 위상 시프트 마스크의 배치를 도시하는 평면도.
도 3a는 가상 선을 따른 광 강도의 분포를 도시하는 그래프.
도 3b는 종래 기술의 레벤슨 위상 시프트 마스크 상의 광 강도의 분포를 도시하는 그래프.
도 4a는 투과율에서 비정상적 차가 발생하는 경우에 광 강도의 분포를 도시하는 그래프.
도 4b는 투과율에서 비정상적 차가 발생하는 경우에 광 강도의 분포를 도시하는 등고선도.
도 5는 본 발명에 따르는 보정 방법에서 이용되는 마스크 시뮬레이터의 구성 요소들의 배치를 도시하는 개략도.
도 6은 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 구조를 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하기 위한 방법을 도시한 흐름도.
도 8은 투과율차 이상 및 위상차 이상이 발생한 상태에서 소자 패턴의 광이미지 및 디포커싱양의 측정간의 관계를 도시한 그래프.
도 9는 투과율차 이상이 발생한 상태에서 소자 패턴의 광이미지 및 디포커싱양의 측정간의 관계를 도시한 그래프.
도 10은 위상차 이상이 발생한 상태에서 소자 패턴의 광이미지 및 디포커싱양의 측정간의 관계를 도시한 그래프.
도 11은 투과율차 이상으로부터 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하기 위한 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 12는 위상차 이상으로부터 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하기 위한 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 13a 내지 도 13l은 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 재생하기 위한 공정을 도시한 횡단면도.
도 14a 내지 도 14d는 검사 후에 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 15a 내지 도 15f는 싱글 트렌치 위상 시프트 마스크를 재생하기 위한 공정을 도시한 횡단면도.
도 16a 및 도 16b는 서로 다른 패턴 상에 놓여진 박막 투명부 및 후막 투명부을 도시한 평면도.
도 17a 및 도 17b는 포토 레지스트층에 투과되는 패턴 이미지 및 기준 싱글트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 패턴을 도시한 평면도.
도 18은 제로의 디포커싱 지점에서 투과율차로 인한 측정차와 후퇴량의 양간의 관계를 도시한 그래프.
도 19는 위상차으로 인한 깊이 증가와 측정차간의 관계를 도시한 그래프.
도 20은 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 구조를 도시한 횡단면도.
도 21은 디포커싱양에 대한 비결함 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 소자 패턴의 광이미지의 측정치를 도시한 그래프.
도 22는 디포커싱양에 대한 투과율차 이상으로 인한 결함 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 소자 패턴의 광이미지의 측정치를 도시한 그래프.
도 23은 디포커싱양에 대한 위상차 이상으로 인한 결함 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 소자 패턴의 광이미지의 측정치를 도시한 그래프.
도 24는 투과율차 이상으로 인한 결함 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 25는 위상차 이상으로 인한 결함 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 26a 내지 도 26h는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 재생하기 위한 공정을 도시한 횡단면도.
도 27a 내지 도 27d는 위상차 이상으로부터 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하기 위한 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 28은 투과율차 이상으로부터 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를보정하기 위한 보정 작업을 도시한 횡단면도.
도 29는 투과율차와 듀얼 트렌치 깊이로 인한 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 광이미지에서의 측정치간의 관계를 도시한 그래프.
도 30은 깊은 트렌치와 얕은 트렌치간의 깊이차와 위상차로 인한 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 광이미지에서의 측정차간의 관계를 도시한 그래프.
도 31은 보정 작업 전의 레벤슨 위상 시프트 마스크의 소자 패턴과 CCD 카메라에서의 광이미지를 도시한 평면도.
도 32는 소자 패턴에 대한 예비 패턴 보정 작업을 도시한 평면도.
도 33은 예비 패턴 보정 작업 후의 소자 패턴의 광이미지를 도시한 평면도.
도 34는 예비 패턴 보정 작업 전의 다른 레벤슨 위상 시프트 마스크의 소자 패턴 및 광이미지를 도시한 평면도.
도 35는 소자 패턴에 대한 예비 패턴 보정 작업을 도시한 평면도.
도 36은 예비 패턴 보정 작업 후의 광이미지를 도시한 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 광원
2 : 대역통과 필터
3 : 집광 렌즈
4 : 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크
5 : 대물 렌즈
6 : CCD 카메라
10 : 투명 유리 기판
11 : 차광부
12 : 박막 투명부
13, 16 : 후막 투명부
제1 실시예
보정 방법에 이용되는 마스크 시뮬레이터
도 5를 참조하면, 마스크 시뮬레이터는 광원(1), 대역통과 필터(2), 집광 렌즈(3), 대물 렌즈(5) 및 CCD(Charge Coupled Device) 카메라(6)를 포함한다. 광원(1)은 He 램프 또는 Xe 램프에 의해 구현되고, 다른 구성 부품(2, 3, 5 및 6)은 광원(1)으로부터 조사된 광의 광경로에 제공된다. 따라서, 마스크 시뮬레이터의 구성 부품들이 프로젝션 얼라이너(projection aligner)와 유사하게 배열된다. 마스크 시뮬레이터가 상업적으로 팔리고 있다. 마스크 시뮬레이터 MSM100은 시장에서 상업적으로 팔리는 마스크 시뮬레이터의 예이고, "Carl Zeiβ" 에 의해 제조된다.
싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크
싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 집광 렌즈(3)와 대물 렌즈(5)간의 갭에 삽입된다. 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 투명 유리 기판(10)을 포함하고, 차광층(11)은 투명 유리 기판(10)의 하면 상에 패터닝된다. 이러한 예에서, 차광층(11)이 크롬으로 형성된다. 투명 패턴은 하기에서 "소자 패턴(device pattern)"으로 언급한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 투명 유리 기판(10)은 두께가 부분적으로 감소되고, 복수의 박막 투명부(12)가 복수의 후막 투명부(13)와 번갈아 나타난다. 박막 투명부(12)가 위상 시프터로서 기능하고, 후막 투명부(13)를 관통하는 복수의광선(rays)에 대하여 관통하는 광선을 180도 만큼 시프트시키도록 설계된다. 후막 투명부(13)는 비위상 시프터로서 기능한다. 박막 투명부(12)가 에칭을 통해 형성된다. 에칭은 법선 방향뿐만 아니라 하면에 평행하는 방향으로 진행한다. 이러한 이유로, 트렌치는 옆으로 확장하고, 트렌치를 한정하는 측벽은 도시한 바와 같이 광차폐 패턴의 내면으로부터 후퇴되어 있다.
광이 광원(1)으로부터 조사되고, 대역통과 필터(2)를 소정의 파장 광선이 통과한다. 소정의 파장 광선이 집광 렌즈(3)에 입사된다. 집광 렌즈(3)는 소정의 파장 광을 평행 광선으로 형성시키고, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)에 평행 광선을 공급한다. 박막 투명부(12)은 복수의 평행 광선의 위상을 180도 만큼 시프트시키고, 대물 렌즈(5)에 위상-시프트된 광선 및 비위상-시프트된 광선을 투과시킨다. 대물 렌즈(5)는 위상-시프트된/비위상-시프트된 광선을 CCD 카메라(6) 상에 초점을 맞춘다. CCD 카메라(6)는 광경로를 따라 이동가능하고, 소자 패턴 이미지가 디포커싱 위치에서 광 강도를 측정한다. CCD 카메라(6)에서, 소자 패턴이 웨이퍼에 형성된 광 레지스트층 상의 소자 패턴보다도 10배 큰 것으로 관측된다.
기준 레벤슨 위상 시프트 마스크용 보정 방법
하기에서, 도 7을 참조하여, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하기 위한 방법을 설명한다. 우선, 레티클 또는 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 단계 S0와 같이 준비된다. 그 레티클이 마스크 시뮬레이터에서 제공되고, 집광 렌즈(3)와 대물 렌즈(5)간의 갭 내에서 이동한다. 평행 광선이 소자패턴에 조사되도록 준비된다.
이후, 광은 광원(1)으로부터 조사된다. 평행 광이 위상 시프트를 가지면서 또는 가지지 않으면서 소자 패턴을 관통하고, 소자 패턴이 CCD 카메라(6) 상으로 프로젝션된다. 광 강도는 CCD 카메라(6)에 의해 측정되고, 광 강도의 분포는 소자 패턴에 따라 판정된다. 따라서, 광 강도의 분포는 단계 S2에서와 같이 마스크 시뮬레이터를 이용함으로써 판정된다.
이후, 소자 패턴의 측정치는 광 강도의 분포에 기초하여 광학적으로 판정된다. 소자 패턴의 측정치는 광경로를 따라 CCD 카메라(6)를 이동함으로써 획득된 디포커싱양의 변화에 기초하여 판정된다. 달리, 광 강도의 분포는 소자 패턴에 대한 기준 분포와 비교된다. 소자 패턴의 측정치 또는 비교 결과는 레티클이 단계 S3에서와 같이 보정되는지 여부를 확인하기 위해 점검된다.
측정치 또는 비교 결과가 결함을 나타내면, 응답은 긍정 NG가 주어지고, 레티클은 에칭을 통해 보정되고, 단계 S1에서와 같이 재생된다. 단계 S3에서 부정이 주어질 때까지 단계 S1, S2 및 S4로 이루어진 루프가 반복된다.
측정치 또는 비교 결과가 레티클이 비결함이라는 것을 나타내면, 응답은 부정 OK가 주어지고, 보정 작업이 단계 S4에서와 같이 완료된다.
하기에서, 도 8, 9 및 10을 참조하여 단계 S3을 상세하게 설명한다. 이상적인 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 단계 2 및 3을 통해 검사된다. 소자 패턴의 측정치는 도 8에서 디포커싱양에 의해서 구성된다. 도트들은 비위상 시프터 즉, 후막 투명부(13)에서의 소자 패턴의 측정치를 지시하고, 버블은 위상 시프터 즉, 박막 투명부(13)에서의 소자 패턴의 측정치를 지시한다. 디포커스가 0 이면, 소자 패턴은 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13) 모두에서 0.16 미크론 너비가 측정되고, 도트는 완전히 버블과 중첩된다. 디포커싱양이 변화되더라도, 도트는 해당 버블과 여전히 중첩된다.
만일 결함 있는 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)에 투과율차 이상이 발생한다면, 도 9에 도시된 바와 같이 박막 투명부(12)에서의 소자 패턴의 측정값이 후막 투명부(13)에서의 소자 패턴의 측정값보다 작다. 기포들은 대응하는 도트들로부터 아래쪽으로 이격된다.
한편, 다른 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)가 투과율차 이상을 내포할 경우, 도 10에 도시된 바와 같이 최대값은 박막 투명부(12)에서의 소자 패턴의 측정값과 후막 투명부(13)에서의 소자 패턴의 측정값의 사이가 된다. 그러나, 박막 투명부(12)에서의 최대 측정값은 -0.1 미크론이고, 후막 투명부(13)에서의 최대 측정값은 +0.1 미크론이다. 따라서, 위상 시프터에 대한 그래프는 비위상 시프터에 대한 그래프로부터 횡측으로 벗어난다.
마스크 시뮬레이터를 이용하여 복수의 디포커싱 지점들에서 광 강도의 분포를 측정하고, 위상 시프터에서의 소자 패턴의 측정값과 비위상 시프터에서의 소자 패턴의 측정값을 결정한다. 서로 다른 디포커싱 지점들에서 위상 시프터에서의 측정값과 비위상 시프터에서의 측정값을 비교하여 각각의 디포커싱 지점에서 대응하는 값들 사이에 편차가 발생하는지 여부를 확인한다. 만일 각각의 디포커싱 지점에서 값들이 거의 같다면, 해당 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 결함이없는 것으로 결정된다. 그러나, 편차가 발생한다면, 해당 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 결함이 있는 것으로 결정된다. 결함 모드는 편차의 방향에 따라 좌우된다.
단계 S1에서의 보정 작업은 다음과 같이 수행된다. 도 9에 도시된 투과율차 이상으로 인해 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)가 결함이 있는 것으로 결정된다고 가정하면, 투명 글래스 기판(10)이 도 11에서 화살표(41)로 표시된 바와 같이 비스듬히 에칭되어, 트렌치들이 넓혀진다. 박막 투명부(12)를 통과하는 광량이 증대되고, 기포들은 위쪽으로 이동한다. 그 결과, 도트들은 대응하는 기포들과 중첩된다. 한편, 만일 도트들에서의 값이 기포들의 값보다 작다면, 기포들은 트렌치들이 너무 넓다는 것을 나타낸다. 이 경우, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 재설계되어 재생성된다.
위상차 이상으로 인해 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 결함이 있는 것으로 결정될 때, 투명 글래스 기판(10)은 화살표(42)로 표시된 방향으로 에칭된다(도 12 참조). 도트들이 대응하는 기포들과 중첩되도록 박막 투명부(12)의 두께가 감소된다. 만일 트렌치들이 너무 깊으면, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)는 재생성된다.
도 13a 내지 13l에 도시된 공정 순서에 의해 단계 S0에서 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 생성된다. 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 KrF 엑시머 레이저 광원이 구비된 투영 얼라이너에서 사용될 것이다. 위상 시프터(12)용의 트렌치들(12)은 깊이가 240 나노미터 정도일 것이다.
먼저, 투명 글래스 기판(10)의 전체 표면 상에 크롬을 퇴적하고, 그 후, 크롬층(20) 상에 크롬 산화물을 퇴적한다. 따라서, 크롬층(20)은 투명 글래스 기판(10)의 표면 상에 적층되고, 크롬 산화물층(21)에 의해 도포된다. 크롬 산화물층(21)의 표면 상에 전자빔 레지스트 용액이 산포되어 크롬 산화물층(21) 상에 전자빔 레지스트층(22)이 형성된다. 도 13a에 도시된 바와 같이 위상 시프터(12) 및 비위상 시프터(13)에 할당된 영역들이 전자빔에 노출된다.
전자빔 레지스트층(22)에 위상 시프터(12) 및 비위상 시프터(13)용의 잠상이 생성된다. 잠상은 현상된다. 따라서, 전자빔 레지스트층(22)은 에칭 마스크로 패터닝되고, 이 에칭 마스크도 도 13b에서 참조 번호 22로 표시되어 있다. 위상 시프터(12) 및 비위상 시프터(13)에 할당된 영역들은 에칭 마스크(22)의 빈 공간에 노출된다.
이 에칭 마스크를 사용하여, 도 13c에 도시된 바와 같이 드라이 이방성 에칭 기술을 이용하여 투명 글래스 기판(10)의 표면으로부터 크롬 산화물층(21) 및 크롬층(20)이 선택적으로 제거된다. 도 13d에 도시된 바와 같이 에칭 마스크(22)는 박리되고, 패터닝된 크롬 산화물층(21)이 노출된다.
그 후, 도 13e에 도시된 바와 같이 결과의 구조물의 전체 표면 상에 레지스트층(23)이 형성되고, 위상 시프터(12)에 할당된 영역이 노출되어 레지스트층(23)에 잠상이 생성된다. 도 13f에 도시된 바와 같이 잠상이 현상되어, 두께가 감소될 투명 글래스 기판(10)의 부분(12) 및 크롬 산화물층(21)의 일부가 패터닝된 레지스트층(23)에 형성된 빈 공간에 노출된다.
패터닝된 레지스트층(23)을 에칭 마스크로 사용하여, 크롬 산화물층(21)이 선택적으로 에칭되어, 크롬층(20)의 일부가 빈 공간에 노출된다. 크롬층(20)을 에칭 마스크로 사용하여, 도 13g에 도시된 바와 같이 투명 글래스 기판(10)이 소정의 깊이 d만큼 이방성 에칭된다. 따라서, 박막 투명부(12)가 투명 글래스 기판(10)에 형성된다. 깊이 d의 범위는 70 나노미터 내지 140 나노미터이다.
패터닝된 레지스트층(23)이 박리된다. 그 후, 도 13h에 도시된 바와 같이 후막 투명부(13)가 크롬층(20)과 크롬 산화물층(21)의 적층 구조물에 형성된 빈 공간에 노출된다. 그러나, 박막 투명부(12)는 완성되지 않는다.
도 13h에 도시된 결과의 구조물을 체크하여 투과율차와 위상차가 단계 S2 및 S3와 얼마나 유사한지를 확인한다. 투과율차와 위상차가 결정될 때, 위상 시프터(12)의 목표 프로필이 설계되고, 위상 시프터(12)는 다음과 같이 성형된다.
결과의 구조물은 레지스트층(24)으로 피복되고, 위상 시프터(12)에 할당된 영역이 노출되어, 도 13i에 도시된 바와 같이 다시 레지스트층(24)에 잠상이 생성된다. 잠상이 현상되어, 도 13j에 도시된 바와 같이 박막 투명부(12) 및 크롬층(12)의 부분이 레지스트층(24)에 형성된 빈 공간에 노출된다.
크롬층(20)을 에칭 마스크로 사용하여, 박막 투명부(12)가 등방성 에칭된다. 트렌치들은 깊어질 뿐만 아니라 넓혀진다. 이 경우, 등방성 에칭은 각 트렌치를 한정하는 측벽이 100 나노미터 내지 170 나노미터 후퇴하도록 제어된다. 후퇴량은 도 13k에서 "W"로 표시되어 있다. 등방성 에칭이 종료될 때, 트렌치는 또한 100 나노미터 내지 170 나노미터만큼 깊어진다. 만일 후퇴의 폭이 150 나노미터이면,트렌치들은 또한 150 나노미터만큼 깊어지고, 트렌치들은 단계 13G에서 90 나노미터 깊이만큼 이방성 에칭되어야 한다.
마지막으로, 패터닝된 레지스트층(24)이 박리되고, 도 13l에 도시된 바와 같이 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)가 생성된다.
그렇게 생성된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 체크하여 단계 S2 및 S3에서 투과율차와 위상차가 정상인지 이상인지를 확인한다.
단계 S2 및 S3를 통하여 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에 얕은 트렌치로 인한 위상차 이상이 발견된다. 이 때, 해당 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 마스크 시뮬레이터로부터 꺼내어 단계 S1에서 보정한다. 도 14a 내지 14d는 단계 S1에서의 보정 작업을 도시한다.
먼저, 도 14a에 도시된 바와 같이 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 레지스트층(25)으로 피복되고, 위상 시프터(12)에 할당된 영역이 노출되어 잠상이 생성된다. 잠상은 현상되어 레지스트층(25)에 빈 공간이 형성된다. 트렌치들 또는 위상 시프터(12)는 도 14b에 도시된 바와 같이 빈 공간에 노출된다.
도 14c에 도시된 바와 같이 트렌치들은 습식 에칭을 통하여 재성형된다. 트렌치들은 습식 에칭제로 깊어지고, 저면(44)은 더욱 함몰된다. 습식 에칭에서 측벽(43)이 더 후퇴되더라도, 투과율차의 증가량은 무시할 만하다. 환원하면, 습식 에칭제는 습식 에칭이 수직 방향으로 강하게 진행하도록 조절된다. 패터닝된 레지스트층(25)은 박리되고, 도 14d에 도시된 바와 같이 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 보정된다.
만일 증가량이 심각하다면, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 재생성되어야 한다. 만일의 경우를 생각하여, 위상 시프터(12)가 너무 얇을 경우, 단계 S1에서 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 재설계되고, 재생성된다. 후퇴량이 너무 크더라도, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 재설계되고, 재생성된다. 그러나, 만일 투과율차 이상이 위상 시프터(12)를 통하여 투과된 소량의 광 때문이라면, 트렌치들은 도 14a 내지 14d에 도시된 공정을 통하여 재성형된다. 그러나, 습식 에칭제는 에칭이 횡방향으로 진행하도록 선택된다. 두께의 감소는 무시할 만한 정도가 아닐 수도 있다. 만일 그렇다면, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 재설계되고, 재생성된다.
투과율차 이상은 큰 후퇴량 때문일 수도 있다. 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 재설계되고 재생성되어야 한다. 특히, 등방성 에칭량이 감소되어야 하고, 다음과 같이 이방성 에칭을 이용하여 깊이의 감소량이 보상되어야 한다.
도 15a 내지 15f는 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 재생성하는 공정을 도시한다. 이 공정은 도 13f에 도시된 단계까지 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 생성하는 공정(도 13a 내지 13l 참조)과 유사하다. 위상 시프터(12)에 할당된 투명 글래스 기판(10)의 부분은 이방성 에칭되어 트렌치들을 형성하게 된다. 일례로, 도 15a에 도시된 바와 같이 트렌치들이 이전에 생성된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 트렌치보다 깊게 되도록 이방성 에칭이 지속되는 시간이 연장된다. 패터닝된 레지스트층(23)은 박리되고, 도 15b에 도시된 바와 같이 비위상 시프터(13)가 노출된다. 투과율차 및 위상차는 단계 S2 및 S3와유사하게 결정된다. 후퇴량은 이전에 생성된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크보다 작다.
결과의 구조물은 레지스트층(26)으로 피복되고, 도 15c에 도시된 바와 같이 위상 시프터(12)에 할당된 영역들이 노출되어 잠상이 형성된다. 잠상은 현상되고, 도 15d에 도시된 바와 같이 패터닝된 레지스트층(26)은 위상 시프터를 노출시키는 빈 공간을 갖도록 형성된다.
도 15e에 도시된 바와 같이 등방성 에칭을 통해 트렌치들이 재성형된다. 등방성 에칭의 시간은 이전에 생성된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 보다 짧은데, 이는 트렌치들이 비등방성 에칭을 통해 깊게 파였기 때문이다. 등방성 에칭이 짧을 수록 후퇴량은 작게 된다. 이에 따라, 등방성 에칭이 종료될 때, 트렌치들은 이전에 생성된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서와 같은 정도로 깊게 되고, 측벽은 크롬층(20)의 내측 에지로부터 약간 후퇴된다. 패턴된 레지스트층(26)이 벗겨지고, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 도 15f에 도시된 바와 같이 완성된다. 이에 따라, 투과율 차가 보정된다.
전술한 설명으로부터 알 수 있듯이, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 상이한 디포커싱 지점에서 얻은 CCD 카메라(6) 상의 소자 패턴을 분석함으로써 조사되며, 투과율차 또는 위상차가 비정상으로 판정될 때 위상 시프터의 트렌치들은 재성형된다. 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스트가 삼차원 윤곽을 가지고 있지만, 투과율차 및 위상차 모두가 소자 패턴의 측정에 영향을 끼치며, 투과율차 및 위상차가 정상인지 비정상인지의 여부는, 위상 시프터에 할당된 부분과 비위상시프터에 할당된 부분 간의 소자 패턴의 비교를 통해 판정된다. 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 결함이 있는 것으로 판정되면, 위상 시프터의 트렌치들이 재성형되고, 이에 따라 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 폐기됨을 면하게 된다.
수정된 레벤슨 위상 시프트 마스크를 위한 보정 방법
도 16a는 기준 패턴 상에 배치된 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13)를 나타낸다. 사선은 박막 투명부(12)를 나타내며 후막 투명부(13)과 용이하게 구별되도록 한 것이다. 박막 투명부(12)가 각 행마다는 물론 각 열마다 후막 투명부(13)와 교대로 배치됨을 알 수 있다. 박막 투명부(12)는 후막 투명부(13)와 크기가 동일하다. 이 경우, 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13) 각각은 0.15 미크론 ×0.15 미크론의 정방형 영역을 점유한다. 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13)는 0.3 미크론의 피치로 교대로 배치된다.
도 16b는 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 나타낸다. 이 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 위상 시프터(12) 및 비위상 시프터(13)와는 별도로 보조 위상 시프터(12b) 및 보조 비위상 시프터(13b)를 구비한다. 위상 시프터(12) 및 보조 위상 시프터(12b)는 도면 상에서 사선을 사용하여 표시된다. 위상 시프터(12) 및 비위상 시프터(13)는 0.15 미크론 ×0.15 미크론의 상대적으로 넓은 정방형 영역을 각각 점유하며, 보조 위상 시프터(12b) 및 보조 비위상 시프터(13b)는 0.12 미크론 ×0.12 미크론의 상대적으로 좁은 정방형 영역을 각각 점유한다. 이 상대적으로 넓은 정방형 영역 및 상대적으로 좁은 정방형 영역은 0.3 미크론의 중심간 피치로 배열된다. 위상 시프터(12)를 위한 상대적으로 넓은 정방향 영역은, 동일한 행 및 동일한 열 내의 인접한 정방형 영역이 위상 시프터(12) 및 보조 위상 시프터(12b)에 결코 할당되지 않는 방식으로 배열된다. 이와 유사하게, 보조 위상 시프터(12b)를 위한 상대적으로 좁은 정방향 영역은, 동일한 행 및 동일한 열 내의 인접한 정방형 영역이 보조 위상 시프터(12b) 및 위상 시프터(12)에 결코 할당되지 않는 방식으로 배열된다. 또한 비위상 시프터(13)를 위한 상대적으로 넓은 정방향 영역은, 동일한 행 및 동일한 열 내의 인접한 정방형 영역이 비위상 시프터(13) 및 보조 비위상 시프터(13b)에 결코 할당되지 않는 방식으로 배열된다. 또한, 보조 비위상 시프터(13b)를 위한 상대적으로 넓은 정방향 영역은, 동일한 행 및 동일한 열 내의 인접한 정방형 영역이 보조 비위상 시프터(13b) 및 비위상 시프터(13)에 결코 할당되지 않는 방식으로 배열된다. 도 16a에 도시된 패턴 및 도 16b에 도시된 패턴은 이하로 각각 "기준 패턴" 및 "수정 패턴"으로 칭한다.
수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프터는 도 17a에 도시된 패턴 이미지를 전송하기에 바람직하다. 도 17a에서, 도면 부호 15는 노광될 영역을 나타낸다. 패턴 이미지를 광 레지스트 층에 전송하기 위해, 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 도 17b에 도시된 기준 패턴을 갖는다.
도 17b에서 도면 부호 13이 지시하는 후막 투명부에 대해 살펴보면, 후막 투명부(13)는 동일한 행 내에서 박막 투명부(12)로부터 상당히 떨어져 있다. 그런데, 동일한 열 내에서 후막 투명부(13)와 박막 투명부(12) 간의 거리는 상대적으로좁다. 제조자는 도 15의 패턴을 광 레지스트 층으로 전송할 것이다. 위상 시프터(12)의 잠상의 측정은 비위상 시프터(13)의 잠상의 측정과는 다르게 된다. 이는, 투과율 차가 0이 아니라는 것을 뜻한다. 제조자가 후퇴량을 조절함으로써 투과율 차를 0으로 감소시키려한다고 해도, 초기 차는 유지된다. 이 초기 차에 대한 이유는 명확하지 않지만, 초기 차는 패턴의 비대칭성에 기인한 것일 수 있다. 따라서, 도 17a에 도시된 패턴 이미지를 위한 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 투과율차 이상을 거의 피할 수 없게 된다. 달리 말하면, 투과율차 이상은 기준 삼차원 레벤슨 위상 시프트 마스크에 대해 심각하게 영향을 받는다.
다른 한편으로, 도 16b에 도시된 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는, 멀리 떨어진 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13) 사이에 보조 위상 시프터(12b) 및 보조 비위상 시프터(13b)를 위한 상대적으로 좁은 정방형 영역을 갖는다. 상대적으로 넓은 정방형과 상대적으로 좁은 정방형들이 일정한 피치로 배열되고, 그 결과 후퇴의 조절이 균일하게 영향을 받는다. 보조 위상 시프터(12b) 및 보조 비위상 시프터(13b)를 통과하는 광선은 위상 시프터(12) 및 비위상 시프터(13)를 통과하는 광선에 의해 생성된 잠상만큼 깊은 잠상을 생성하지는 않는다. 이에 따라, 도 17a에 도시된 잠상은 포토 레지스트 층 내에서 생성된다.
도 16a에 도시된 기준 패턴의 광학적 이미지 내의 위상 시프터 및 비위상 시프터 사이와, 도 16b에 도시된 수정된 패턴의 광학적 이미지 내의 위상 시프터 및 비위상 시프터 사이에서 측정차가 발생할 수 있다. 측정차 이상이 투과율차에 기인한 것이라면, 트렌치를 정의하는 측벽들은 후퇴된다. 후퇴량이 증가할 때, 측정의 차는 감소한다. 도 18은, 기준 패턴 및 수정된 패턴에 대한, 0의 디포커싱 지점에서의 측정 차의 값과 후퇴량 간의 관계를 나타낸다. 이 경우, 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크 내의 측벽이 150 나노미터만큼 후퇴되면, 기준 패턴의 광학적 이미지에 대한 측정차는 0으로 감소한다. 달리 말하면, 투과율 차는 150 나노미터에서 0으로 감소한다. 이와 유사하게, 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크 내의 측벽들이 200 나노미터만큼 후퇴되면, 측정차는 0으로 감소한다. 달리 말하면, 투과율 차는 200 나노미터에서 0으로 감소한다. 따라서, 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크 내의 투과율 차는, 마스크 시뮬레이터에 의해 측정될 수 있고, 후퇴량을 변동시킴으로써 보정될 수 있다.
도 16a에 도시된 기준 패턴은 0.15 미크론 ×0.15 미크론으로 측정되는 정방향 영역을 각각 점유하는 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13)를 갖는다. 이 정방형 영역들은 0.3 미크론의 피치로 배열된다. 다른 한편으로, 도 16b에 도시된 수정된 패턴은 넓은 박막 투명부(12), 좁은 박막 투명부(12b), 넓은 후막 투명부(13) 및 좁은 후막 투명부(13b)를 갖는다. 넓은 박막 투명부(12) 및 넓은 후막 투명부(13)는 각각 0.15 미크론 ×0.15 미크론으로 측정되는 넓은 정방형 영역을 각각 점유하며, 좁은 박막 투명부(12b) 및 좁은 후막 투명부(13b)는 각각 0.12 미크론 ×0.12 미크론으로 측정되는 좁은 정방형 영역을 각각 점유한다. 넓은 박막 투명부(12), 좁은 박막 투명부(12b), 넓은 후막 투명부(13) 및 좁은 후막 투명부(13b)는 0.3 미크론의 중심간 피치로 배열된다. 그런데, 기준/수정 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 생성되면, ±5 퍼센트 정도의 오차가 반드시 발생한다. 이에 따라, 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 각 실제 제품은, 각각 0.3 미크론 ±15 나노미터의 피치에서 (0.15 미크론 ±7.5 나노미터) ×(0.15 미크론 ±7.5 나노미터)으로 측정되는 정방형 영역을 점유하는 박막 투명부(12) 및 후막 투명부(13)를 갖는다. 도 18에 도시된 바와 같이 측정차가 감소되면, 150 나노미터 ±7.5 나노미터의 후퇴에서 실제 제품으로부터 투과율차 이상은 제거된다. 다른 한편으로, 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 각 실제 제품에서는, 넓은 박막 투명부(12) 및 넓은 후막 투명부(13)는 각각 (0.15 미크론 ±7.5 나노미터) ×(0.15 미크론 ±7.5 나노미터)로 측정되는 넓은 정방형 영역을 각각 점유하며, 좁은 박막 투명부(12b) 및 좁은 후막 투명부(13b)는 각각 (0.12 미크론 ±6.0 나노미터) ×0.12 미크론 ±6.0 나노미터)로 측정되는 좁은 정방형 영역을 각각 점유한다. 넓은 박막 투명부(12), 좁은 박막 투명부(12b), 넓은 후막 투명부(13) 및 좁은 후막 투명부(13b)는 0.3 미크론 ±15 나노미터의 중심간 피치로 배열된다. "A ±B"라는 표현은 "A+B"로부터 "A-B"가지의 범위를 뜻한다.
다른 한편으로, 측정차가 위상차 이상에 기인한 것이면, 트렌치의 깊이가 증가되어야 한다. 깊이가 증가되면, 측정차가 감소된다. 도 19는, 기준 패턴과 수정 패턴에 대한, 0.4 미크론의 디포커싱 지점에서의 측정차의 값과 깊이 간의 관계를 나타낸다. 이 경우, 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크 내의 트렌치들이 250 나노미터 깊이까지 파이게 되면, 기준 패턴의 광학적 이미지에 대한 측정차는 0으로 감소한다. 달리 말하면, 위상차는 250 나노미터 깊이에서 180도로 조정된다. 유사하게, 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 트렌치가250 나노미터로 깊어질 때, 측정차는 0으로 감소된다. 즉, 위상차가 250 나노미터 깊이에서 180 도로 조절된다. 따라서, 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 위상차는 마스크 시뮬레이터를 사용하여 측정할 수 있다. 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 제조될 때, 오차를 피할 수 없다. 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 각 실제 제품은 250 나노미터 ±12.5 나노미터의 깊이를 갖는다.
알 수 있듯이, 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 보정 방법은 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에 적용될 수 있다. 기준 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 소자 패턴과 수정된 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 소자 패턴, 즉, 도 16a 및 16b에 나타낸 길이, 넓이, 깊이를 측정한다. 그래서, 투과율차와 180 도로부터의 편차를 소자 패턴의 광학적 이미지에서 위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 광 이미지 상의 측정차에 기초하여 결정할 수 있다.
싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 삼차원 투명부를 갖는다. 선행 보정 방법의 광학 시뮬레이션은 이차원 소자 패턴에 적용된다. 그러나, 삼차원 패턴의 선행 광학 시뮬레이션의 적용은 성공적이지 않다. 본 발명에 따른 보정 방법에서 광학 시뮬레이션은 프로젝션 얼라이너와 같은 마스크 시뮬레이터를 사용하여 수행되고, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 광에 노출된다. 투과된 광의 광 강도의 분포를 이미지 픽업 장치, 예를 들면, CCD 카메라(6)를 이용하여 직접 측정하고, 광 이미지에서 위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 광학적 이미지상의측정차를 결정하기 위하여 광 강도의 분포를 이러한 방법으로 분석한다. 위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 투과율차와 위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 투과된 광선의 위상차를 광학적 이미지에서 위상 시프터와 비위상 시프터 사이의 광학적 이미지 상의 측정차로서 측정할 수 있다. 이러한 이유로, 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 광학 시뮬레이션을 통해 성공적으로 분석되고, 투과율차 이상과 위상차 이상이 표면 프로파일을 변경시킴으로써 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크로부터 제거된다.
제2 실시예
듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크
도 20은 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크의 구조를 나타낸다. 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4a)는 투명 유리 기판(10)과 차광층(11)을 포함한다. 단 하나의 트렌치와 단 하나의 얕은 트렌치만을 도 20에서 나타내었으나, 복수의 깊은 트렌치와 복수의 얕은 트렌치가 투명 유리 기판(10)에 형성된다. 깊은 트렌치는 박막 투명부로 정의되고, 위상 시프터(12)로 작용한다. 얕은 트렌치는 후막 투명부로 정의되고, 비위상 시프터(16)로서 작용한다. 깊이 차가 박막 투명부를 통과하는 광선을 후막 투명부를 통과하는 광선과 위상차를 만든다. 이 경우에, 깊은 트렌치가 50 나노미터의 깊이이고, 얕은 트렌치가 240 나노미터의 깊이로 조절된다. 차광층(11)이 크롬으로 형성되고, 깊은/얕은 트렌치로 관통할 수 없다.
도 5에 나타낸 마스크 시뮬레이터는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크상의 광학 시뮬레이션에 적용될 수 있다. 투과율차 이상과 위상차 이상이 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 발생하지 않으면, 광학적 이미지에서 위상 시프터(12)의 측정이 도 21에 나타낸 바와 같이 모든 디포커싱 지점에서 광학적 이미지의 비위상 시프터(16)의 측정과 일치한다.
그러나, 광학 시뮬레이터가 투과율차 이상에 기인한 불완전한 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에 대하여 수행될 때, 위상 시프터(12)의 광학적 이미지에서 소자 패턴의 측정은 비위상 시프터(16)의 광학적 이미지에서 소자 패턴의 측정보다 작은 값을 갖고, 위상 시프터(12)에 대한 플롯이 좌표축의 방향에서 도 22에 나타낸 바와 같이 비위상 시프터(16)에 대한 플롯과 일정한 간격을 유지한다. 반면에, 위상차 이상은 위상 시프터(12)에 대한 플롯과 도 23에 나타낸 바와 같이 횡좌표의 방향에서 다른 하나로부터 일정한 간격을 유지하는 비위상 시프터(16)에 대한 플롯을 이룬다. 따라서, 플롯은 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프터 마스크에서 위상 시프터(12)에 대한 플롯과 비위상 시프터(13)과 유사한 경향을 나타낸다.
불완전한 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 도 24에 나타낸 바와 같이 투과율차 이상으로부터 벗어난다. 깊은 트렌치의 깊이와 얕은 트렌치의 깊이는 위상 시프터(12)와 비위상 시프터 사이의 투과율차가 0 으로 감소할 때가지 변화한다. 반면에, 위상차 이상이 위상 시프터(12)를 통과하는 광선과 비위상 시프터(16)를 통과하는 광선 사이에 발생할 때, 깊은 트렌치의 깊이만이 도 25에 나타낸 바와 같이 증가한다.
듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에 대한 보정 방법
듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4a)에 대한 보정 방법은 도 7에 나타낸 보정 방법과 유사하다. 그러나, 도 7에 나타낸 보정 방법의 단계는 다음과 같이 약간 변경되었다.
단계 S0에서, 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 도 26a 내지 26h에 나타낸 공정을 통해 제조된다. 공정은 투명 유리 기판(10)의 제작으로 시작된다. 크롬과 크롬 산화물을 투명 유리 기판(10)의 표면 상에 연속적으로 퇴적하여, 크롬층(20)과 크롬 산화물층(21)을 각각 형성한다. 전자 빔 레지스트를 크롬 산화물층(21)의 전체 표면상에 덮고, 크롬 산화물층(21) 상에 전자 빔 레지스트층(27)을 형성한다. 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(16)에 대한 잠상을 도 26a에 나타낸 바와 같이 전자 빔으로 전자 빔 레지스트층(27)에 새긴다.
잠상을 현상한다. 그리고, 전자 빔 레지스트층(27)을 패터닝하고, 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(16)로 지정된 영역이 도 26b에 나타낸 바와 같이 패턴된 잔자 빔 레지스트층(27)에 형성된 빈 공간으로 노광된다.
패턴된 전자 빔 레지스트를 사용하여, 크롬 산화막층(21), 크롬층(20) 및 투명 유리 기판(10)을 이방성 건식 에칭을 이용하여 선택적으로 에칭하여 위상 비프터(12) 및 비위상 시프터(16)로 지정된 투명 유리 기판(10)의 표면 부분에 얕은 트렌치가 형성된다. 위상 시프터(12)에 대한 얕은 트렌치는 도 26c에 나타낸 바와 같이 비위상 시프터(16)에 대한 얕은 트렌치와 깊이가 동일하다. 패턴된 레지스트층(27)을 스트립한다. 그 결과 도 26d에 나타낸 바와 같은 얕은 트렌치 구조물이 형성된다.
이러한 구조물을 레지스트층(28)으로 덮고, 깊은 트렌치에 대한 잠상을 도 26e에 나타낸 바와 같이 레지스트층(28)에 형성한다. 잠상을 현상하여 도 26f에 나타낸 바와 같이 위상 시프트(12)로 지정된 영역으로부터 레지스트층을 제거한다.
에칭 마스크로서 패턴된 레지스트층(28)을 사용하여, 이방성 건식 에칭을 통해 트렌치를 깊게 하고, 깊은 트렌치를 도 26g에 나타낸 바와 같이 위상 시프터(12)로 지정된 부분에 형성한다.
패턴된 레지스트층(28)을 스트립하고, 듀얼 레벤슨 위상 시프트 마스크가 도 26h와 같이 얻어진다. 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 KrF 엑시머 레이저 광원으로 프로젝션 얼라이너로 사용할 수 있다. 이 경우에, 깊은 트렌치와 얕은 트렌치를 470 나노미터와 220 나노미터 깊이로 각각 설계하고, 깊은 트렌치가 얕은 트렌치 보다 두배 더 깊다.
이렇게 제조된 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 도 5에 나타낸 바와 같은 마스크 시뮬레이터를 사용하여 조사한다. 광 강도의 분포를 복수의 디포커싱 지점에서 측정하고(도 7의 단계 S2 참조), 복수의 디포커싱 지점에서 광 이미지를 분석하여 투과율차 이상과 위상차 이상이 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 발생하는지를 확인한다(도 7의 단계 S3 참조).
위상차 이상에 기인하여 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 불완전하다고 결정되면, 제조자는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 보정될지를 분석하여 확인한다. 투과율차 이상이 위상 시프터를 통과하는 광의 부족에 기인할 경우, 제조가는 박막 투명부의 두께가 적당한지를 결정하고, 듀얼 트렌치 레벤슨위상 시프트 마스크를 도 27a 내지 27d에 나타낸 바와 같이 보정한다.
우선 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 레지스트층(29)으로 덮고, 위상 시프터(12)에 대한 잠상이 도 27a에 나타낸 바와 같이 레지스트층(29)에 형성된다.
잠상을 현상하여 깊은 트렌치가 패턴된 레지스트층(29)에 형성된 빈공간에 노광된다. 패턴된 레지스트층(29)을 이용하여, 투명 유리 기판(10)을 도 27b에 나타낸 바와 같은 이방성 건식 에칭 기술을 사용하여 선택적으로 에칭하여, 위상 시프터(12)에 대한 박막 투명부가 도 27c에 나타낸 바와 같이 적당한 두께로 조절된다. 패턴된 레지스트층(29)을 스트립하고, 도 27d에 나타낸 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 재조사한다.
위상차 이상이 26g에서 오버에칭에 기인하면, 제조자는 새로운 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 재생산될 것을 결정한다.
반면에, 투과율차 이상이 광학 분석에서 관찰되면, 제조자는 광학 분석 결과를 확인하여 비전상적인 투과율차가 보정할 수 있는지를 확인한다. 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크를 이방성 에칭하여 도 28에 나타낸 깊은/얕은 트렌치 양자를 모두 깊게 한다. 광선이 듀얼 레벤슨 위상 시프트 마스크를 통과하는 동안, 굴절된 광선을 깊은/얕은 트렌치를 정의하는 측면에 의해 부분적으로 어둡게 하고, 정상파가 발생한다. 어둡게 된 광량이 트렌치의 깊이와 함께 증가한다. 정상파의 강도는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 형성된 트렌치의 깊이를 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서투과율차 이상이 발생할 때, 투과율차는 정상파의 강도를 제어함으로써 0으로 감소된다. 상술한 제어 기술은 S. Ishida 등에 의해, 1997년 333면 vol. 3096 Proc. SPIE에 기술되어 있다. 또한 H. kanai 등이 제어 기술을 발표했다(1996년 165면, vol 2793, Proc. SPIE 참조).
투과율차 이상이 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(16)로부터 발생되는 경우, 새로운 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 재생될 것이다.
상술한 바와 같이, 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(16) 둘다 이방성 에칭을 통해 형성되고, 어떠한 습식 에칭 기술도 사용되지 않는다. 그러나, 습식 에칭은 거친 표면에 대해 효과적이다. 이로 인해, 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 습식 에칭을 통해 종료될 수도 있다. 즉, 박막 및 후막 투명부(12/16) 둘다 깊은/얕은 트렌치들의 하부 표면을 매끄럽게 하도록 약간 에칭될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 투과율차 이상이 발생할 때, 깊은 트렌치와 얕은 트렌치 둘다 동시에 에칭되어 투과율차는 0 으로 감소된다. 투과율차 이상이 각기 기준 패턴(도 16a 참조)과 수정 패턴(도 16b 참조)을 갖는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에서 관찰된다고 가정하면, 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 깊이가 감소되도록 깊이의 조정이 이루어지게 된다. 얕은 트렌치의 깊이의 증가는 "듀얼 트렌치 깊이"로 참조된다. 0의 흐린 촛점에서의 측정차는 도 29에 나타난 바와 같이 듀얼 트렌치 깊이와 함께 변화된다. 깊은 트렌치와 얕은 트렌치는 동일한 조건에서 이방성 에칭되기 때문에, 깊은 트렌치와 얕은 트렌치 사이의 깊이차는 이론적으로 변화되지 않는다. 이 경우에, 깊은 트렌치와 얕은 트렌치간의 깊이차는 250 나노미터 부근에서 일정하다. 투과율의 차는 도 29에 나타난 바와 같이, 기준 패턴이 형성된 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크와 수정 패턴이 형성된 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크 양쪽에 있는 230 나노미터의 차의 듀얼 트렌치 깊이에서 제로로 감소된다. 상술한 바와 같이, 5% 차의 에러는 불가피하다. 오차를 고려할 때, 측정차는 (220 나노미터 ±11 나노미터)의 듀얼 트렌치 깊이에서 0 으로 감소된다.
한편, 깊은 트렌치가 위상차 이상에 대해 깊어지는 경우, 위상차는 도 30에 나타난 바와 같이 깊은 트렌치와 얕은 트렌치간의 깊이의 차와 함께 변화된다. 좌표축은 0.4 미크론의 흐린 촛점에서 위상 시프터와 비위상 시프터간의 기준/수정 패턴의 광학적 이미지의 측정차를 가리키고 가로 좌표는 깊은 트렌치와 얕은 트렌치간의 깊이의 차를 가리킨다. 이 경우, 듀얼 트렌치 깊이, 즉 얕은 트렌치의 깊이는 250 나노미터에서 일정하다. 만일 듀얼 트렌치 깊이가 변한다고 할지라도, 도 30에서의 도표의 변화는 무시할 수 있다. 도 30으로부터, 깊은 트렌치와 얕은 트렌치간의 깊이의 차가 250 나노미터로 조정될 때, 기준 패턴이 형성된 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크와 수정 패턴이 형성된 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크 둘다 180도로 조정된다. 깊이의 차는 회피할 수 없는 오차가 고려될 경우에 250 나노미터 ±12.5 나노미터의 범위 이내에 부합된다.
알 수 있는 바와 같이, 결함있는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 깊은 그리고 얕은 트렌치 둘다 또는 깊은 트렌치를 적절한 깊이로 조정함으로써 보정된다. 도 29 및 도 30에 나타난 도표가 소정 치수 및 피치의 기준/수정 패턴이형성된 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크에 대한 보정 작업에 적용 가능하다고 할지라도, 측정차와 듀얼 트렌치간의 관계와 측정차와 깊이차간의 관계는 도 16a와 도 16b에 나타난 것으로부터 정방형 영역 및 피치의 측정시 상이한 기준/수정 패턴에 대해 결정할 수 있다. 이 도표를 사용하여, 제조자는 투과율의 차와 위상차를 0과 180도로 조정할 수 있다.
또한, 광학 분석은 기준/수정 패턴과 같은 소자 패턴들의 광학적 이미지에 기초하여 정확하게 수행되고, 깊이의 증가는 위상 시프터와 비위상 시프터간의 소자 패턴의 광학적 이미지에 대한 측정차에 따라 결정된다. 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크가 또한 삼차원이라고 할지라도, 결함이 있는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 본 발명에 따른 방법을 통해 보정된다. 광학적 이미지는 CCD 카메라를 사용함으로써 촬영된다. 이 경우, 광학 분석은 짧은 시간내에 완료된다. 따라서, 레벤슨 위상 시프트 마스크들은 본 발명에 따른 방법을 통해 보정된다.
제3 실시예
도 31은 또 다른 레벤슨 위상 시프트 마스크에 형성된 소자 패턴을 나타낸다. 제3 실시예를 수행하는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 보정하기 위한 방법은 단계 S0와 단계 S2간의 예비 패턴 정정 작업에 대해 추가적인 단계를 포함한다. 나머지 단계들, 즉 단계들 S0, S2, S3, S1 및 S4은 제1 실시예(도 7 참조)를 수행하는 방법과 유사하기 때문에, 추가 단계에 촛점을 맞추어 설명한다.
도 31에 나타난 소자 패턴은 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(13)를 갖는다. 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(13)는 도 6에 나타난 레벤슨 위상 시프트 마스크(4)의 것과 유사하다. 즉, 위상 시프터(12)와 비위상 시프터(13)는 각각 박막 투명부와 후막 투명부에 의해 수행된다. 박막 투명부는 사선이 그어진 정방형 영역을 점유하고, 비위상 시프터(13)의 후막 투명부는 사선이 없는 정방형 영역을 점유한다. 정방형 영역은 선택된 격자점마다 배열되지만, 다른 격자점들은 비어 있거나 차광층으로 피복된다. 위상 시프터(12)에 대한 정방형 영역들 각각은 비위상 시프터(13)에 대한 정방형 영역 또는 빈 영역에 인접하여 있다. 그 결과, 정방형 영역은 불규칙한 피치마다 배열된다.
제1 추가 단계는 마스크 시뮬레이터를 사용하여 도 31에 나타난 소자 패턴의 광학적 이미지를 구하는 것이다. 레벤슨 위상 시프트 마스크가 레이저 광 빔에 노출될 때, 레이저 광은 박막/후막 투명부를 통해 전송되고, 광 강도의 분포는 CCD 카메라(6)에 대해 결정된다. 광 강도의 분포를 분석한다. 다음으로, 박막/후막 투명부를 CCD 카메라(6)에 대해 타원형 이미지(30)로서 관측한다. 타원형 이미지의 주축은 격자의 수직 방향과 격자의 수평 방향에 선택적으로 향한다. 정방형 영역은 넓은 공간 및 좁은 공간에 인접하며, 타원형 이미지의 주축은 넓은 공간에 향한다. 이러한 현상은 인접한 사각 투명부의 상이한 영향으로 인한 것이다. 그 결과, 주축은 격자의 수직 및 수평 방향에 선택적으로 향한다.
제2 추가 단계는 소자 패턴을 보정하기 위한 것이다. 이 박막 투명부와 후막 투명부들은 작은 축의 방향으로 연장된 주축의 방향에서 짧게 되도록 보정된다. 도 32는 예비 정정 작업을 나타낸다. 이 경우, 최상위 로우에 있는 투명부(12a)는일례로서 수평 방향에서 좁아진다. 최상위 로우에 있는 후막 투명부(13a)는 수평방향으로 연장되고 수직 방향으로는 좁아진다. 따라서, 정방형 영역은 도시된 직사각형 면적으로 재형성된다.
첫번째 추가 단계와 두번째 추가 단계는 원형 광학적 이미지가 도 33에 나타난 바와 같이 CCD 카메라(6)에서 관측될 때까지 반복된다.
따라서, 예비 패턴 정정 작업을 위한 단계들은 단계 S0와 단계 S2 사이에 삽입되며 레벤슨 위상 시프트 마스크를 정확하게 하기 위한 것이다. 만일 예비 패턴 정정 작업이 수행되지 않는다면, 레벤슨 위상 시프트 마스크는 도 9 내지 도 11에 나타난 관계를 사용하여 투과율차 이상과 위상차 이상으로부터 거의 보정할 수 없다. 그러나, 도 9 내지 도 11에 나타난 관계들은 예비 패턴 정정 작업후의 레벤슨 위상 시프트 마스크에 적합하며, 결함이 있는 레벤슨 위상 시프트 마스크를 제1 실시예를 수행하는 보정 방법에 관련하여 기술된 것과 유사한 단계들 S2, S3 및 S1을 통해 보정한다.
예비 패턴 정정 작업은 불규칙한 간격으로 배열된 박막/후막 투명부를 갖는 다른 소자 패턴에 바람직하다. 도 35는 다른 소자 패턴을 나타낸다. 위상 시프터(12c)용 박막 투명부는 비위상 시프터(13c)용 후막 투명부와 한쌍을 이루고, 박막/후막 투명부의 쌍들은 로우 방향에 대해 45도로 비스듬하게 배열된다. 박막 투명부들은 가상의 사선으로 배열되고, 후막 투명부는 다른 가상의 사선으로 배열된다. 사선들은 서로 평행하다. 박막/후막 투명부들은 각기 정방형 영역을 점유한다.
레벤슨 위상 시프트 마스크를 마스크 시뮬레이터 내에 설치하고, 레이저 광빔을 조사한다. 투과된 광은 CCD 카메라(6)에 박막/후막 투명부의 광학적 이미지들(32)을 형성한다. 박막/후막 투명부들의 광학적 이미지들은 타원형이고, 타원형 이미지의 주축은 가상의 사선, 즉 로우 방향에 대해 45도에 수직한 방향으로 향한다. 따라서, 광학적 이미지들(32)은 빈 영역쪽으로 연장되며, 윈도우없이 차광층으로 피복된다.
결국, 소자 패턴은 도 35에 나타난 바와 같이 가상의 사선들간의 공간이 좁아지도록 보정된다. 상술한 단계들을 원형 광학적 이미지(33)가 도 36에 나타난 바와 같이 관측될 때까지 반복한다. 원형 광학적 이미지들(33)이 관측될 때, 상술한 방법은 위상 시프터(12c)와 비위상 시프터(13c)를 체크하여 투과율차 이상과 위상차 이상이 발생되는지의 여부를 보기 위한 단계 S2로 진행한다. 만일 레벤슨 위상 시프트 마스크가 투과율차 이상 또는 위상차 이상으로 인해 결함이 발생되면, 레벤슨 위상 시프트 마스크를 단계 S1에서 보정한다.
상술한 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 위상 시프터와 비위상 시프터간의 삼차원 소자 패턴의 광학적 이미지를 분석하는 단계와 박막/후막 투명부을 재형상화하여 소자 패턴을 정정하는 단계를 포함한다. 삼차원 소자 패턴은 확실하게 광학적 이미지에 대한 영향을 받으며, 결함들을 삼차원 소자 패턴을 재형상화함으로써 레벤슨 위상 시프트 마스크로부터 제거한다. CCD 카메라와 같은 촬상 소자에 의해 촬영된 광 강도의 분포에 기초하여 분석을 행한다. 이 때문에, 분석은 긴 시간을 소모하지 않는다.
본 발명의 특정 실시예들이 나타나고 기술되었지만, 본 분야의 숙련된 자에게는 본 발명의 기술적 사상 및 범위로부터 동떨어짐없이 다향한 변화와 변경을 수행할 수 있다는 것은 명백할 것이다.
예를 들면, 본 발명은 임의의 종류의 삼차원 광 마스크에 적용가능하다. 제3 실시예를 수행하는 방법은 추가 위상 시프터와 추가 비위상 시프터는 물론 위상 시프터와 비위상 시프터가 형성된 레벤슨 위상 시프트 마스크에 적용할 수도 있다.
마스크는 삼차원 구성시 서로 상이한 2개 이상의 투명부들을 가질 수도 있다.
더블 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크는 도 31 또는 43에 나타난 패턴을 가질 수도 있다. 이 경우, 추가의 단계들은 본 발명에 따른 방법에 필요하다.

Claims (30)

  1. 차광부(11)와 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)를 구비한 광마스크(4; 4a)의 보정 방법으로서, 광학적 분석을 수행하는 단계와 상기 복수의 투명부를 재성형(reshape)하는 단계를 포함하는 광마스크의 보정 방법에 있어서,
    상기 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)는 입체적 구성이 서로 다르고,
    상기 광학적 분석 단계는,
    (a) 상기 광마스크(4; 4a)에 광을 조사하여 복수의 디포커싱(defocusing) 지점에서의 상기 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)를 각각 나타내는 광학적 이미지들을 획득하는 단계와,
    (b) 상기 광학적 이미지들을 분석하여 상기 광학적 이미지들 상의 상기 복수의 투명부 사이의 측정차에 기초하여 상기 복수의 투명부의 적어도 하나의 광학적 특성이 목표값에 맞추어져 있는지 여부를 확인하는 단계
    를 포함하고,
    상기 재성형 단계는,
    (c) 상기 단계 (b)에서의 답이 부정일 때 상기 적어도 하나의 광학적 특성을 상기 목표값에 맞추기 위하여 상기 복수의 투명부(12/13; 12/16; 12a/13a; 12c/13c)를 선택적으로 재성형하여 그 입체적 구성을 변화시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 투명부는 상기 광의 제1 부분을 투과시키는 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)와 상기 광의 제2 부분을 투과시키는 위상 시프터(12; 12a; 12c)로서 기능하여 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이에 위상차를 도입하고, 그에 따라 상기 적어도 하나의 광학적 특성은 상기 위상차가 되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 위상차는 180°로 목표가 정해지는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 위상 시프터(12; 12a; 12c)로서 기능하는 상기 복수의 투명부 중 하나는 상기 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)로서 기능하는 상기 복수의 투명부 중 다른 하나보다 얇은 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 위상 시프터(12; 12a; 12c)는 상기 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)와 투과율이 같도록 목표가 정해지고, 그에 따라 상기 광학적 이미지들을 더 분석하여 상기 단계 (c)에서 상기 위상 시프터(12; 12a; 12c)와 상기 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)와의 사이의 상기 투과율차가 0에 맞추어져 있는지 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 투과율차가 상기 목표값에서 벗어날 경우 상기 모든 디포커싱 지점들에서 상기 위상 시프터(12; 12a; 12c)를 나타내는 상기 광학적 이미지들의 부분들에 대한 측정값은 상기 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)를 나타내는 상기 광학적 이미지들의 다른 부분들에 대한 측정값보다 작거나 또는 큰 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 위상차가 상기 목표값에서 벗어날 경우 상기 디포커싱 지점들에서의 상기 위상 시프터(12; 12a; 12c)를 나타내는 상기 광학적 이미지들의 부분들에 대한 측정값은 상기 디포커싱 지점들과 다른 디포커싱 지점들에서의 상기 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)를 나타내는 상기 광학적 이미지들의 다른 부분들에 대한 측정값과 같은 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 위상 시프터(12; 12a; 12c) 및 상기 비위상 시프터(13; 16; 13a; 13c)는 각각 트렌치들에 의해 한정된 투명 기판(10)의 투명 소부분들(sub-portions) 및 트렌치 없이 한정된 상기 투명 기판(10)의 다른 투명 소부분들에 의해 구현되고, 그에 따라 상기 광마스크는 싱글 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크(4; single trench Levenson phase shift mask)로 분류되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12)은 상기 다른 투명 소부분들(13)과교대로 규칙적인 간격으로 행렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12)과 상기 다른 투명 소부분들(13)은 크기가 같은 정방형 영역들을 차지하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 정방형 영역들 각각은 치수가 (0.15 미크론 ± 7.5 나노미터)×(0.15 미크론 ± 7.5 나노미터)이고, 상기 정방형 영역들은 (0.3 미크론 ± 15 나노미터)의 규칙적인 피치로 배치되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 위상 시프터(12)가 상기 비위상 시프터(13)보다 투과율이 작을 경우 상기 단계 (c)에서 상기 트렌치들은 깊이는 변화되지 않은 채 면적이 증대되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 위상차가 상기 목표값에서 벗어나는 것으로 결정될 경우 상기 단계 (c)에서 상기 트렌치들은 면적은 변화되지 않은 채 깊이가 증대되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12) 및 상기 다른 투명 소부분들(13)은교대로 규칙적인 간격으로 배치되고, 상기 차광부(11)는 트렌치들에 의해 한정된 좁은 투명 소부분들(12b) 및 트렌치 없이 한정된 다른 좁은 투명 소부분들(13b)로 비교적 긴 간격으로 형성되되, 상기 투명 소부분들(12) 각각은 상기 다른 투명 소부분들(13) 중 하나 또는 상기 다른 좁은 투명 소부분들(13b) 중 하나에 인접하고 상기 다른 투명 소부분들(13) 각각은 상기 투명 소부분들(12) 중 하나 또는 상기 좁은 투명 소부분들(12b) 중 하나에 인접하고, 그에 따라 상기 투명 소부분들(12), 상기 다른 투명 소부분들(13), 상기 트렌치들에 의해 한정된 상기 좁은 투명 소부분들(12b) 및 트렌치 없이 한정된 상기 좁은 투명 소부분들(13b)이 규칙적인 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12) 및 상기 다른 투명 소부분들(13)은 크기가 같은 넓은 정방형 영역들을 차지하고, 상기 좁은 투명 소부분들(12b) 및 상기 다른 좁은 투명 소부분들(13b)은 크기가 같은 좁은 정방형 영역들을 차지하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 넓은 정방형 영역들 각각 및 상기 좁은 정방형 영역들 각각은 치수가 각각 (0.15 미크론 ± 7.5 나노미터)×(0.15 미크론 ± 7.5 나노미터) 및 (0.12 미크론 ± 6 나노미터)×(0.12 미크론 ± 6 나노미터)이고, 상기 규칙적인 피치는 0.3 미크론인 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  17. 제5항에 있어서, 상기 위상 시프터(12) 및 상기 비위상 시프터(16)는 각각 깊은 트렌치들에 의해 한정된 투명 소부분들 및 얕은 트렌치들에 의해 한정된 다른 투명 소부분들로 구현되고, 그에 따라 상기 광마스크는 듀얼 트렌치 레벤슨 위상 시프트 마스크로 분류되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12)은 상기 다른 투명 소부분들(16)과 교대로 규칙적인 간격으로 행렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12)과 상기 다른 투명 소부분들(16)은 크기가 같은 정방형 영역들을 차지하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 정방형 영역들 각각은 치수가 (0.15 미크론 ± 7.5 나노미터)×(0.15 미크론 ± 7.5 나노미터)이고, 상기 정방형 영역들은 (0.3 미크론 ± 15 나노미터)의 규칙적인 피치로 배치되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 위상 시프터(12)와 상기 비위상 시프터(16)와의 사이의 상기 위상차가 180°에서 벗어날 경우 상기 단계 (c)에서 상기 깊은 트렌치들은 그 면적은 변화되지 않은 채 깊이가 증대되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 투과율차가 0에서 벗어날 경우 상기 단계 (c)에서 상기 깊은 트렌치들 및 상기 얕은 트렌치들은 그 면적은 변화되지 않은 채 깊이가 균일하게 증대되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 단계 (c)가 완료될 때 깊이차는 250 나노미터 정도가 되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  24. 제17항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12) 및 상기 다른 투명 소부분들(16)은 교대로 규칙적인 간격으로 배치되고, 상기 차광부(11)는 트렌치들에 의해 한정된 좁은 투명 소부분들 및 트렌치 없이 한정된 다른 좁은 투명 소부분들로 비교적 긴 간격으로 형성되되, 상기 투명 소부분들 각각은 상기 다른 투명 소부분들 중 하나 또는 상기 다른 좁은 투명 소부분들 중 하나에 인접하고 상기 다른 투명 소부분들 각각은 상기 투명 소부분들 중 하나 또는 상기 좁은 투명 소부분들 중 하나에 인접하고, 그에 따라 상기 투명 소부분들, 상기 다른 투명 소부분들, 상기 트렌치들에 의해 한정된 상기 좁은 투명 소부분들 및 트렌치 없이 한정된 상기 좁은 투명 소부분들이 규칙적인 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12) 및 상기 다른 투명 소부분들(16)은 크기가 같은 넓은 정방형 영역들을 차지하고, 상기 좁은 투명 소부분들 및 상기 다른 좁은 투명 소부분들은 크기가 같은 좁은 정방형 영역들을 차지하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 넓은 정방형 영역들 각각 및 상기 좁은 정방형 영역들 각각은 치수가 각각 (0.15 미크론 ± 7.5 나노미터)×(0.15 미크론 ± 7.5 나노미터) 및 (0.12 미크론 ± 6 나노미터)×(0.12 미크론 ± 6 나노미터)이고, 상기 규칙적인 피치는 0.3 미크론인 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  27. 제17항에 있어서, 상기 깊은 트렌치들은 상기 얕은 트렌치들보다 2배 깊은 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  28. 제8항에 있어서, 상기 투명 소부분들(12a; 12c) 및 상기 다른 투명 소부분들(13a; 13c)은 상기 광마스크 상에 촬상된 가상 격자 내의 선택된 격자점들에 배치되고 크기가 같은 정방형 영역들을 차지하고, 상기 방법은 (d) 상기 투명 소부분들(12a; 12c) 및 상기 다른 투명 소부분들(13a; 13c)을 통과하는 광선들이 상기 단계 (a) 이전에 복수의 원(31; 33)으로 이루어진 광학적 이미지를 형성하도록 상기 투명 소부분들(12a; 12c) 및 상기 다른 투명 소부분들(13a; 13c)을 재성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 단계 (d)는,
    (d-1) 상기 광마스크에 상기 광을 조사하여 상기 광선들이 상기 투명 소부분들(12a; 12c) 및 상기 다른 투명 소부분들(13a; 13c)을 통하여 이미지 형성면(6)에 도달하게 하는 단계와,
    (d-2) 상기 이미지 형성면(6) 상의 상기 광학적 이미지를 체크하여 상기 광선들이 타원 이미지들(30; 32)을 형성하는지 여부를 확인하는 단계와,
    (d-3) 상기 단계 (d-2)에서의 답이 부정일 때 상기 투명 소부분들(12a; 12c) 및 상기 다른 투명 소부분들(13a; 13c)을 재성형하는 단계와,
    (d-4) 상기 광선들이 상기 이미지 형성면 상에 원형 이미지들(31; 33)을 형성할 때까지 상기 단계 (d-1), (d-2), (d-3)을 반복하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
  30. 제1항에 있어서, 상기 광학적 이미지들은 전하 결합 소자(6; CCD)의 광전 변환면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 광마스크의 보정 방법.
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