KR20090114252A - Method for inspecting defects in phase shift mask backside - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 포토마스크의 검사 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 위상반전마스크의 뒷면 결함 검사 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for inspecting a photomask, and more particularly, to a method for inspecting a back defect of a phase inversion mask.
반도체소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 패턴이 형성된 포토마스크가 사용되고 있다. 포토마스크 상에 형성된 패턴들은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크 상에 구현된 패턴은 매우 중요하게 인식되고 있다. 따라서, 포토마스크를 제작하고 난 후, 제1 위상반전막 패턴 검사 장치를 이용하여 이물 검사 또는 패턴 결함을 검사하여 포토마스크가 정상적으로 제작되었는지 확인하는 과정을 수행하고 있다. 포토마스크의 검사는 투과광 또는 반사광을 이용하여 패턴이 형성된 포토마스크의 표면 즉, 앞면에 대해 검사하고 있다. In order to manufacture a semiconductor device, a photomask having a pattern to be transferred onto a wafer is used. Since the patterns formed on the photomask are transferred onto the wafer through a photolithography process, the patterns implemented on the photomask are very important. Therefore, after fabricating the photomask, a process of confirming whether the photomask is normally manufactured by performing a foreign material inspection or a pattern defect inspection using the first phase inversion film pattern inspection apparatus is performed. In the inspection of the photomask, the surface of the patterned photomask, that is, the front surface, is inspected using transmitted light or reflected light.
그런데, 포토마스크 제조 과정에서 포토마스크의 뒷면(backside) 즉, 패턴이 형성되어 있지 않은 기판 표면에 이물질 또는 스크래치(scratch) 등이 발생되고 있다. 포토마스크의 뒷면에 이물질 또는 스크래치가 발생되는 경우, 포토마스크 뒷면 즉, 패턴이 형성되어 있지 않은 기판 표면에 초점을 맞추기가 어려워 종래의 위상반전막 패턴 검사 장치로는 포토마스크의 뒷면에 대한 이물질 결함 검사를 수행할 수가 없다. However, in the process of manufacturing the photomask, foreign matter or scratches are generated on the backside of the photomask, that is, the surface of the substrate on which the pattern is not formed. If foreign matters or scratches occur on the back side of the photomask, it is difficult to focus on the back side of the photomask, that is, the surface of the substrate on which the pattern is not formed. The test cannot be performed.
또한, 포토마스크 뒷면에 발생된 이물질 또는 스크래치를 검사하기 위한 장치는 매우 고가의 장치이며, 검출 능력 또한 4㎛ 이상의 이물질만을 검출하고 있으며, 미세한 크기의 이물질 및 스크래치를 검출할 수 없을 뿐만 아니라, 검출한다고 하여도 정확한 좌표값을 찾아서 수정할 수 있는 방법이 없다. In addition, the device for inspecting the foreign matter or scratches generated on the back of the photomask is very expensive, the detection ability also detects only foreign matter of 4㎛ or more, not only can not detect the foreign matter and scratches of fine size, However, there is no way to find and correct the exact coordinates.
이에 따라, 종래의 위상반전막 패턴 검사 장치를 이용하여 포토마스크 뒷면에 발생된 이물질 또는 스크래치를 검출하기 위한 연구가 이루어지고 있다. Accordingly, studies have been made to detect foreign substances or scratches generated on the back side of the photomask using a conventional phase inversion film pattern inspection apparatus.
본 발명에 따른 위상반전마스크의 뒷면 결함 검사 방법은, 메인 패턴 영역 및 외곽 영역을 포함하는 기판 상에 제1 위상반전막 패턴들이 형성된 위상반전마스크를 준비하는 단계; 상기 외곽 영역의 기판 뒷면 상에 선택적으로 제2 위상반전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 위상반전막 패턴이 형성된 위상반전마스크를 제1 위상반전막 패턴 검사 장치에 장착하는 단계; 상기 제2 위상반전막 패턴에 대한 제1 반사율값 및 상기 기판 뒷면에 대한 제2 반사율값을 측정하는 단계; 상기 측정된 제1 반사율값 및 제2 반사율값을 상기 제1 위상반전막 패턴 검사 장치의 검사범위로 캘리브레이션하는 단계; 및 상기 메인 패턴 영역의 기판 뒷면에 광을 입사시켜 상기 제1 반사율값 및 제2 반사율값을 기준으로 상기 기판 뒷면에 대한 결함 검사를 수행하는 단계를 포함한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of inspecting a backside defect of a phase shift mask, the method comprising: preparing a phase shift mask having first phase shift layer patterns formed on a substrate including a main pattern region and an outer region; Selectively forming a second phase shift pattern on the back surface of the substrate in the outer region; Mounting a phase inversion mask on which the second phase inversion film pattern is formed on a first phase inversion film pattern inspection device; Measuring a first reflectance value for the second phase shift pattern and a second reflectance value for the back side of the substrate; Calibrating the measured first reflectance value and the second reflectance value into an inspection range of the first phase shift film pattern inspection apparatus; And performing a defect inspection on the back surface of the substrate based on the first reflectance value and the second reflectance value by injecting light into the back surface of the substrate of the main pattern region.
상기 제1 위상반전막 패턴들 및 상기 제2 위상반전막 패턴은 몰리브덴실리콘산화나이트라이드막을 포함하여 형성하는 것이 바람직하다. The first phase shift pattern and the second phase shift pattern may include a molybdenum silicon oxide nitride layer.
상기 제2 위상반전막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 외곽 영역의 기판 상에 형성된 제1 위상반전막 패턴의 일부를 선택적으로 식각하여 투명기판을 노출시키는 오픈부를 형성하는 단계; 및 상기 오픈부와 대응되는 기판 뒷면에 상기 오픈부의 일부를 노출시키는 제2 위상반전막 패턴을 형성하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다. The forming of the second phase inversion film pattern may include forming an open portion exposing a transparent substrate by selectively etching a portion of the first phase inversion film pattern formed on the substrate in the outer region; And forming a second phase inversion film pattern exposing a portion of the open portion on a back surface of the substrate corresponding to the open portion.
상기 제2 위상반전막 패턴은 몰리브덴실리콘산화나이트라이드막을 포함하여 형성하는 것이 바람직하다. The second phase inversion film pattern may be formed to include a molybdenum silicon oxide nitride film.
상기 위상반전마스는, 상기 기판 뒷면과 상기 제1 위상반전막 패턴 검사 장치의 검사용 광원이 대향되게 장착하는 것이 바람직하다. The phase inversion mask is preferably mounted so that the back surface of the substrate and the inspection light source of the first phase inversion film pattern inspection apparatus face each other.
상기 제1 반사율값 및 제2 반사율값은, 상기 제2 위상반전막 패턴에 의해 반사되는 제1 반사광 및 상기 기판 뒷면에 의해 반사되는 제2 반사광을 반사광 센서로 입력하여 측정하는 것이 바람직하다. The first reflectance value and the second reflectance value are preferably measured by inputting the first reflected light reflected by the second phase inversion film pattern and the second reflected light reflected by the back surface of the substrate to a reflected light sensor.
상기 캘리브레이션하는 단계는, 상기 제1 반사율값을 최저값로 지정하고, 제2 반사율값을 최고값으로 입력하여 수행하는 것이 바람직하다. The calibrating may be performed by specifying the first reflectance value as a minimum value and inputting a second reflectance value as a maximum value.
상기 결함 검사를 수행하는 단계는, 상기 메인 패턴 영역의 기판 뒷면에 검사 영역을 설정하는 단계; 및 상기 설정된 기판 뒷면에 의해 반사되는 반사광을 반사광 센서로 입력하여 상기 검사범위 내에서 기판 뒷면에 대한 이물질 결함을 검출하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다. The performing of the defect inspection may include setting an inspection region on a back surface of the substrate of the main pattern region; And detecting the foreign matter defect on the back side of the substrate within the inspection range by inputting the reflected light reflected by the back side of the substrate to the reflected light sensor.
(실시예)(Example)
도 1을 참조하면, 먼저, 마스크 제작이 완료된 위상반전마스크(PSM;Phase Shift Mask)를 준비한다(S10). 위상반전마스크는, 도 2 및 도 3에 제시된 바와 같이, 메인 패턴 영역(200) 및 외곽 영역(210)을 포함하는 투명기판(100) 상에 제1 위상반전막 패턴(110)이 형성되어 있다. 여기서, 투명기판(100)은 석영(qurtze)을 포함하며 이루어질 수 있으며, 제1 위상반전막 패턴(110)이 형성되는 앞면(100A) 과, 뒷면(100B)으로 구분된다. 제1 위상반전막 패턴(110)은 몰리브덴실리콘산화나이트라이드(MoSiON)막을 포함하여 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1, first, a phase shift mask (PSM) in which a mask is manufactured is prepared (S10). As shown in FIGS. 2 and 3, the phase inversion mask has a first phase
이때, 메인 패턴 영역(200)은 광을 투과하는 투광 영역(201) 및 위상반전막 패턴(110)이 형성되어 투과되는 광의 위상을 반전시키는 위상반전 영역(202)으로 구분된다. 외곽 영역(210)은 위상반전막 패턴(110) 상에 크롬(Cr)막을 포함하는 광차단막 패턴(120)이 형성되어 있으며, 투과되는 광을 차단하게 된다. 여기서, 도 3는 도 2의 앞면(100A)에 대한 평면도이다. In this case, the
도 1 및 도 4를 참조하면, 외곽 영역(210)의 투명기판(100) 뒷면(backside)(100B) 상에 선택적으로 제2 위상반전막 패턴(130)을 형성한다(S20). 이때, 제2 위상반전막 패턴(130)은 몰리브덴실리콘산화나이트라이드(MoSiON)막을 포함하여 형성할 수 있다. 1 and 4, a second
구체적으로, 도 5에 제시된 바와 같이, 먼저, 외곽 영역(210)의 투명기판(100) 앞면(100A) 상에 형성된 위상반전막 패턴(110) 또는 광차단막 패턴(120)을 선택적으로 식각하여 투명기판(100) 부분을 선택적으로 노출시키는 오픈부(220)를 형성한다. 여기서, 오픈부(220)는 후속 라이트캘리브레이션(light calibraion)을 위한 영역으로, 투광 영역이 된다. 이어서, 도 6에 제시된 바와 같이, 포토마스크 뒷면(100B) 영역 상에 오픈부(220)와 대응되는 투명기판(100) 뒷면(100B) 영역을 선택적으로 노출시키는 제2 위상반전막 패턴(130)을 형성한다. 오픈부(220)와 대응되는 투명기판(100) 뒷면(100B)에 제2 위상반전막 패턴(130)이 형성됨에 따라, 포토마스크 뒷면(100B)에 대해 반사도가 다른 두 개의 영역 예컨대, 제2 위상반전막 패턴(130)이 형성된 영역 및 오픈부에 의해 노출된 투광 영역(220a)을 갖게 된다. 따라서, 제2 위상반전막 패턴(130) 및 투명기판(100) 뒷면(100B)을 이용하여 포토 마스크 뒷면(100B) 즉, 제1 위상반전막 패턴이 형성되지 않는 투명기판(100) 표면을 인식할 수 있다. 여기서, 도 5는 도 4의 앞면(100A)에 대한 평면도이며, 도 6은 도 4도의 뒷면(100B)에 대한 평면도이다. Specifically, as shown in FIG. 5, first, the phase
도 1 및 도 7을 참조하면, 위상반전마스크를 마스크 패턴 검사 장치의 플레이트(plate)(도시되지 않음)에 투명기판(100) 뒷면(100B)과 검사용 광원(140)이 대향되게 장착하고(S30), 라이트 캘리브레이션을 위해 제2 위상반전막 패턴(130)에 대한 제1 반사율값 및 투명기판(100) 뒷면(100B)에 대한 제2 반사율값을 측정한다(S40). 이때, 마스크 패턴 검사 장치는 일반적으로, 투과광 또는 반사광을 이용하여 패턴이 형성된 포토마스크의 표면 즉, 앞면에 대해 검사하는 패턴 검사 장치를 이용할 수 있다. 1 and 7, the phase inversion mask is mounted on a plate (not shown) of the mask pattern inspection apparatus so that the
구체적으로, 마스크 패턴 검사 장치 및 위상반전마스크를 정렬한 다음, 라이트 캘리브레이션을 위한 영역 예컨대, 오픈부(도5의 220) 영역을 설정하고, 오픈부(220) 영역과 대응되는 투명기판(100) 뒷면(100B)에 검사용 광원(140)으로부터 방출된 광을 조사시켜 반사되는 반사광을 측정한다. 여기서, 오픈부(220) 영역과 대응되는 투명기판 뒷면(100B)은 반사도가 다른 두 개의 영역이 형성되어 있으므로, 제2 위상반전막 패턴(130)에 의해 반사되는 제1 반사광(a) 및 투명기판(100) 뒷면(100B) 투광 영역(220a) 대해 반사되는 제2 반사광(b)을 반사광 센서(Reflction Light senser)(150)에 입력하여 제1 반사율값 및 제2 반사율값을 측정한다. Specifically, after the mask pattern inspection apparatus and the phase inversion mask are aligned, an area for light calibration, for example, an open part (220 in FIG. 5) is set, and the
도 1 및 도 8을 참조하면, 측정된 제1 반사율값 및 제2 반사율값을 마스크 패턴 검사장치의 검사범위로 피드백(feedback)하여 캘리브레이션(calibration)하고(S50), 위상반전마스크 뒷면(100B)에 대해 이물질 검사를 수행하기 위한 검사 영역(230)을 설정한다(S60). 구체적으로, 마스크패턴 검사 장치에 제1 반사율값을 최저값으로 입력하고, 제 2 반사율값을 최고값으로 입력하여 라이트캘리브레이션(light calibation)을 수행한다. 검사 영역(230)은 도 8에 제시된 바와 같이, 후속 웨이퍼 노광 공정에 의해 웨이퍼 상으로 패턴이 전사되는 메인 패턴 영역(200)만 설정할 수 있으며, 메인 패턴 영역(200)을 기준으로 외곽 영역(210)의 일부 예컨대, 6mm 정도 추가적으로 설정할 수 있다. 여기서, 도 8은 도 7의 뒷면(100B)에 대한 평면도이다. 1 and 8, the measured first reflectance value and the second reflectance value are fed back to the inspection range of the mask pattern inspection apparatus and calibrated (S50), and the back surface of the
다음에, 메인 패턴 영역(200)의 투명기판 뒷면(100B)에 광을 입사시켜 제1 반사율값 및 제2 반사율값을 기준으로 투명기판 뒷면(100B)에 대한 결함 검사를 수행한다(S70). Next, light is incident on the
구체적으로, 포토마스크 뒷면(100B)에 초점을 맞춰 검사용 광원(140)으로부터 방출된 광을 투명기판(100)의 메인 패턴 영역(200) 뒷면(100B)에 조사하여 반사되는 반사광을 반사광 센서(150)에 입력한다. 그러면, 반사광 센서(150)에 입력된 반사광의 반사율값과, 최저값 및 최고값을 비교하여 위상반전마스크 뒷면(100B)에 발생된 이물질 또는 스크래치를 검출할 수 있다. 이때, 마스크 패턴 검사 장치의 검사 범위는 투명기판 뒷면(100B)에 대한 최고값 및 최저값으로 셋팅(setting)되어 있으므로, 투명기판 뒷면(100B)에 초점을 맞춰 포토마스크 뒷면에 발생된 결함을 검사할 수 있다. 또한, 검사 범위의 정확성으로 인해, 뒷면(100B)에 유발된 이물질 을 0.2 내지 0.3㎛ 정도까지 검출할 수 있다. 이에 따라, 포토마스크 뒷면(100B)에 대해 이물질을 정확하게 검출할 수 있으며, 이물질 및 스크래치 발생부분에 대한 수정(repair)을 효율적으로 진행할 수 있다. Specifically, the light reflected from the
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다. As mentioned above, although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Of course.
도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 위상반전마스크의 뒷면 결함 검사 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다. 1 to 8 are diagrams for explaining the defect inspection method of the back surface of the phase shift mask according to the present invention.
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