KR20110077970A - Method for fabricating photo mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 위상반전 마스크의 투과율과 위상 쉬프트 정도를 측정하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for measuring the transmittance and the degree of phase shift of a phase inversion mask.
반도체 메모리소자의 패턴 사이즈가 점차 작아짐에 따라 마스크 제조 및 측정 장비들의 구현 능력 또한 지속적으로 향상되고 있다. 마스크 제조 장비의 정밀도는 높아지는 반면 설비의 에러(error) 발생률은 감소하는 등 기술적인 진보가 이루어지고 있다. 이러한 마스크 제조 장비 기술이 발달함에 따라, 장비에 소요되는 비용 역시 기하급수적으로 증가하여 마스크의 평균 제조단가를 높이는 데 일조하고 있다. 마스크의 특성 및 품질을 보증하려면 각 특성들을 측정할 수 있는 측정장비를 구매해야 하고, 각 장비의 가격 및 장비의 유지에 소요되는 비용은 증가하기 때문에 마스크의 제조 단가는 갈수록 증가하게 된다.As the pattern size of the semiconductor memory device is gradually smaller, the ability to implement mask fabrication and measurement equipment is continuously improving. Technological advances have been made, such as increasing the precision of mask manufacturing equipment while reducing the error rate of equipment. As the mask manufacturing equipment technology is developed, the cost of the equipment also increases exponentially, helping to increase the average manufacturing cost of the mask. In order to guarantee the characteristics and quality of the mask, it is necessary to purchase measuring equipment capable of measuring each characteristic, and the manufacturing cost of the mask increases as the cost of each equipment and the cost of maintaining the equipment increase.
한편, 반도체 메모리소자의 선폭이 급격히 작아지면서 마스크에 구현되는 패턴의 사이즈 또한 급격히 감소하고 있다. 또한, 웨이퍼 노광시 해상력을 향상시키기 위하여 기존의 바이너리(binary) 마스크보다 감쇄형 위상반전 마스크(attenuated PSM)인 하프톤 위상반전 마스크(Half tone PSM)의 제작 비율이 증가 하고 있다. 하프톤 위상반전 마스크의 품질을 보증하기 위해서는 몇 가지 특성이 검증되어야 한다.On the other hand, as the line width of the semiconductor memory device decreases rapidly, the size of the pattern implemented in the mask also decreases rapidly. In addition, in order to improve the resolution during wafer exposure, the production rate of the half tone PSM, which is an attenuated PSM, is increased than that of a conventional binary mask. Several properties must be verified to ensure the quality of the halftone phase shift mask.
첫 번째는 데이터 베이스(Data base)에 설계된 패턴 사이즈와 마스크 패턴의 선폭이 동일하게 구현되었는지 확인할 수 있는 CD 데이터이다. 두 번째는 마스크의 각 패턴들이 X/Y축으로부터 어느 방향으로 틀어졌는지 확인할 수 있는 레지스트레이션(registration) 데이터이다. 세 번째는 하프톤 위상반전 마스크의 중요한 특성인 위상반전막인 몰리브덴실리나이트라이드(MoSiN)의 투과율과 패턴이 형성된 후 석영(Qz) 기판과 MoSiN층이 이루는 빛의 위상 쉬프트(phase shift)이다. 특히 몰리브덴실리나이트라이드(MoSiN)의 투과율과 위상 쉬프트 정도는 웨이퍼 노광 시 패턴의 임계 치수(CD)와 포커스(focus)에 직접적으로 영향을 주기 때문에 마스크 제작 기준 내에 존재하도록 관리되어야 한다. 마지막 네 번째는 마스크 상의 결함이 웨이퍼 상에 구현되었는지를 확인할 수 있는 에어리얼 이미지 데이터(aerial image data)이다.The first is CD data to confirm whether the pattern size designed in the database and the line width of the mask pattern are identical. The second is registration data that can identify which direction the masks are displaced from the X / Y axis. The third is the phase shift of light between the quartz (Qz) substrate and the MoSiN layer after the pattern and the transmittance of the molybdenum silicide nitride (MoSiN), a phase inversion film, an important characteristic of the halftone phase inversion mask. In particular, the transmittance and the degree of phase shift of the molybdenum silicide nitride (MoSiN) should be managed to be within the mask fabrication criteria because the direct influence on the critical dimension (CD) and focus of the pattern during wafer exposure. The fourth and last is aerial image data that can confirm whether a defect on the mask has been implemented on the wafer.
이러한 기본적인 마스크 특성을 검증하기 위해서는 CD 측정 장비(SEM), 레지스트레이션(registration) 측정 장비, 투과율 측정 장비, 위상 쉬프트 측정 장비, 에어리얼 이미지 측정 장비와 같이 각각의 측정 장비가 필요하다. 그런데 마스크 패턴의 사이즈가 감소하면서 그 마스크의 특성을 측정하는 장비의 기술 역시 향상되고 장비 제작 기술의 난이도가 증가함에 따라 장비의 단가는 기하급수적으로 증가하게 되어 결과적으로 마스크의 제조 단가도 증가하게 된다. 이는 반도체 소자의 제조 단가를 증가시키는 원인이 될 수 있다.In order to verify these basic mask characteristics, each measurement device is required, such as a CD measurement device (SEM), a registration measurement device, a transmittance measurement device, a phase shift measurement device, and an aerial image measurement device. However, as the size of the mask pattern decreases, the equipment technology for measuring the characteristics of the mask is improved, and as the difficulty of manufacturing equipment increases, the cost of the equipment increases exponentially, resulting in an increase in the manufacturing cost of the mask. . This may cause an increase in the manufacturing cost of the semiconductor device.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크의 제조 단가를 줄이면서 마스크의 투과율과 위상 쉬프트 정도를 측정할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method of manufacturing a photomask that can measure the transmittance and phase shift degree of the mask while reducing the manufacturing cost of the mask.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 포토마스크의 제조방법은 투명한 기판 상에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계와, 에어리얼 이미지(aerial image) 측정 장비를 사용하여 상기 위상반전막 패턴을 투과한 빛의 에어리얼 이미지를 얻는 단계, 및 상기 에어리얼 이미지로부터 상기 위상반전막 패턴의 투과율을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a photomask according to an aspect of the present invention includes forming a phase inversion film pattern on a transparent substrate, and using the aerial image measuring equipment, Obtaining an aerial image of transmitted light, and measuring a transmittance of the phase shift pattern from the aerial image.
상기 포토마스크의 투과율을 측정하는 단계는 상기 에어리얼 이미지의 최대값과 최소값의 평균값을 얻는 단계를 포함할 수 있다.Measuring the transmittance of the photomask may include obtaining an average value of the maximum value and the minimum value of the aerial image.
상기 위상반전막 패턴은 몰리브덴(Mo) 화합물로 형성할 수 있다.The phase shift pattern may be formed of a molybdenum (Mo) compound.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 관점에 따른 포토마스크의 제조방법은, 투명한 기판 상에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계와, 에어리얼 이미지(aerial image) 측정 장비를 사용하여 상기 위상반전막 패턴을 투과한 빛의 에어리얼 이미지를 얻는 단계, 및 상기 에어리얼 이미지로부터 상기 위상반전막 패턴의 위상 쉬프트 값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a photomask, including: forming a phase inversion film pattern on a transparent substrate, and using the aerial image measuring equipment, the phase inversion film pattern Obtaining an aerial image of the light passing through the light, and measuring a phase shift value of the phase shift pattern from the aerial image.
상기 위상반전막 패턴의 위상 쉬프트 값을 측정하는 단계에서, 상기 에어리 얼 이미지에서 빛의 세기의 최대치가 나타나는 포커스 각도가 베스트 포커스로부터 쉬프트된 정도를 산출하여 위상반전막 패턴의 위상 쉬프트 값을 산출할 수 있다.In the measuring of the phase shift value of the phase shift film pattern, a phase shift value of the phase shift film pattern may be calculated by calculating the degree to which the focus angle at which the maximum value of the light intensity in the aerial image is shifted from the best focus. Can be.
상기 위상반전막 패턴은 몰리브덴(Mo) 화합물로 형성할 수 있다.The phase shift pattern may be formed of a molybdenum (Mo) compound.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below.
마스크의 취약 지점(weak point) 또는 결함 지점(defect point)이 웨이퍼 노광 시 결함으로 나타날 수준인지 아닌지를 측정하는 장비가 에어리얼 이미지(aerial image) 측정 장비이다. 마스크의 취약 지점에 의해 웨이퍼의 수율이 결정되기 때문에 에어리얼 이미지(aerial image) 측정 장비는 마스크 제작 공정에서 반드시 필요한 장비로 인식되고 있다. 에어리얼 이미지 측정 장비는 스캐너에서 사용하는 파장의 투과광으로 실제 마스크를 측정하여 웨이퍼 상 이미지를 구현하므로, 에어리얼 이미지 데이터를 잘 활용하면 몰리브덴실리나이트라이드(MoSiN)의 투과율과 위상 쉬프트 정도를 산출할 수 있다. 이는 몰리브덴실리나이트라이드(MoSiN)의 투과율과 위상 쉬프트를 측정하는 장비를 사용하지 않게 함으로써 불필요한 장비를 구매하지 않도록 하여 마스크 제작 단가를 절감할 수 있게 하는 효과가 있다.Equipment for measuring whether a weak point or a defect point of a mask appears as a defect during wafer exposure is an aerial image measuring device. Since the yield of the wafer is determined by the weak point of the mask, the aerial image measuring equipment is recognized as an essential equipment in the mask fabrication process. The aerial image measuring device measures the actual mask using the transmitted light of the wavelength used by the scanner to realize the image on the wafer. Therefore, when the aerial image data is used, it is possible to calculate the transmittance and phase shift of the molybdenum nitride (MoSiN). . This eliminates the use of equipment for measuring the transmittance and phase shift of molybdenum silicide (MoSiN), thereby reducing the cost of manufacturing masks.
본 발명은 에어리얼 이미지 측정 장비가 웨이퍼 노광에 사용되는 노광장비의 스캐너와 유사한 조건을 사용하여 에어리얼 이미지와 촛점심도(DOF)/EL 마진 등과 같은 공정 변화를 나타낸다는 점을 이용한다.The present invention takes advantage of the fact that aerial image measuring equipment exhibits process variations, such as aerial image and depth of focus (DOF) / EL margin, using conditions similar to scanners of exposure equipment used for wafer exposure.
마스크 상에 형성된 MoSiN의 투과율은 스캐너와 동일한 광원을 사용하여 측정하여야 하는데, 에어리얼 이미지 측정 장비는 스캐너와 동일한 광원을 사용하고 빛을 투과시켜 측정하는 방식을 사용하므로, 에어리얼 이미지 측정 장비를 이용하여 MoSiN에 빛을 투과시켜 얻는 빛의 세기 그래프(intensity graph)를 분석하면 MoSiN의 투과율 값을 정량적으로 구할 수 있다. 또한, 위상 쉬프트는 위상 쉬프트가 180°에서 벗어나게 될 경우 스캐너에서 노광 시 베스트 포커스의 플레인(plane)이 위상 쉬프트된 만큼 쉬프트되는데, 에어리얼 이미지에서도 이와 유사하게 최대 세기(maximum intensity)의 피크(peak)가 베스트 포커스에서 보이지 않고 포커스가 쉬프트되어 나타난다. 이러한 특성을 이용하여 에어리얼 이미지에서 측정된 MoSiN의 투과율과 위상 쉬프트 값을 기준치가 되는 MoSiN의 투과율과 위상 쉬프트 값과 비교, 매칭하면 에어리얼 이미지 측정 장비에서도 MoSiN의 투과율과 위상 쉬프트 정도를 측정할 수 있다.The transmittance of MoSiN formed on the mask should be measured using the same light source as the scanner. Since the aerial image measuring equipment uses the same light source as the scanner and transmits and measures the light, the MoSiN using the aerial image measuring equipment is used. The transmittance value of MoSiN can be quantitatively analyzed by analyzing the intensity graph obtained by transmitting light. In addition, the phase shift is shifted by the phase shift of the plane of best focus when the scanner shifts the phase shift when the phase shift is 180 °. Similarly, the peak intensity peak is similar in the aerial image. Is not displayed at the best focus, but the focus is shifted. By using this characteristic, MoSiN transmittance and phase shift can be measured in aerial image measuring equipment by comparing and matching MoSiN's transmittance and phase shift value with MoSiN's transmittance and phase shift value. .
도 1은 일반적인 투과율 측정 장비에서 MoSiN의 투과율을 측정하는 방식을 도식적으로 나타내 보인 도면이고, 도 2는 에어리얼 이미지 측정 장비에서 MoSiN의 투과율을 측정하는 방식을 도식적으로 나타내 보인 도면이다. 그리고, 도 3은 에어리얼 이미지 측정 장비를 이용하여 측정한 빛의 세기 프로파일을 나타내 보인 도면이다.1 is a diagram illustrating a method of measuring the transmittance of MoSiN in a general transmittance measuring equipment, and FIG. 2 is a diagram illustrating a method of measuring the transmittance of MoSiN in an aerial image measuring equipment. 3 is a diagram illustrating an intensity profile of light measured using an aerial image measuring apparatus.
일반적인 투과율 측정 장비는, 도 1에 도시된 것과 같이 렌즈(110)에 빛을 조사하여 MoSiN막(120)이 형성되어 있는 마스크의 하단부에서 받아들이는 빛의 양을 정량적으로 측정하여 나타낸다. MoSiN막(110)이 형성되어 있지 않은 마스크 기판 영역(130)에서는 대부분의 빛이 투과하여 빛의 세기가 높게 나타나지만, MoSiN막(110)이 존재하는 영역은 MoSiN막으로 인해 빛의 세기가 약하게 나타난다. 이때, 두 영역에서의 빛의 세기의 차이를 측정하면 MoSiN막의 투과율을 알 수 있다.A general transmittance measuring device quantitatively measures the amount of light received at the lower end of the mask on which the MoSiN
에어리얼 이미지 측정 장비는, 도 2에 도시된 것과 같이 렌즈(210)에 빛을 조사하여 MoSiN막(220)을 투과하여 나오는 빛의 세기와 프로파일을 나타낸다. 에어리얼 측정 장비의 렌즈(210)는 컨벤셔널한 조명계를 사용하거나 또는 사입사 조명계와 같은 변형 조명계를 사용할 수 있다. 이때, 스캐너의 특성을 고려하여 개구수(NA) 등의 조명계 조건을 설정해주어야 하는데, 투과율 측정장비와 동일하게 컨벤셔널 조명계의 조건을 사용하여 매칭할 수 있다. As shown in FIG. 2, the aerial image measuring apparatus displays the intensity and profile of light emitted through the MoSiN
일반적인 투과율 측정 장비는 공기 중에서 장비의 캘리브레이션(calibration)을 하는 반면, 에어리얼 이미지 측정 장비는 마스크의 석영(Qz) 기판에서 캘리브레이션하는 차이점이 있다. 이렇게 조명계의 조건이 설정되면, 설정된 조건으로 에어리얼 이미지 측정 장비를 이용하여 MoSiN에 빛을 투과시켜 측정하면 도 3과 같은 빛의 세기 프로파일을 얻을 수 있다. 이때, 빛의 세기의 최대값/최소값의 평균값을 구하면 MoSiN막의 투과율을 구할 수 있다.A typical transmittance measurement instrument performs the calibration of the instrument in air, while an aerial image measurement instrument has the difference of calibrating the quartz (Qz) substrate of the mask. When the illumination system conditions are set as described above, the light intensity profile as shown in FIG. 3 can be obtained by measuring light transmitted through MoSiN using the aerial image measuring device under the set conditions. At this time, if the average value of the maximum / minimum value of the light intensity is obtained, the transmittance of the MoSiN film can be obtained.
한편, 에어리얼 이미지 측정장비의 경우, 180°의 위상에서 위상이 벗어나게 되면 스캐너의 노광 조건이 베스트 포커스(best focus)가 아닌 디포커스(defocus) 상태에서 이미지를 맺게 된다. 이때 디포커스되는 정도는 빛의 위상이 쉬프트되는 양과 비례하게 된다.Meanwhile, in the case of an aerial image measuring apparatus, when the phase is out of phase at 180 °, the exposure condition of the scanner forms an image in a defocus state instead of the best focus. At this time, the degree of defocusing is proportional to the amount of shift of the phase of light.
도 4는 위상 쉬프트되는 정도에 따라 포커스가 쉬프트되는 정도를 시뮬레이션한 결과를 나타내 보인 도면이다.4 is a diagram illustrating a result of simulating a degree of focus shift according to a degree of phase shift.
에어리얼 이미지 측정 장비는 실제의 마스크를 노광하고 그 마스크를 사용하여 노광한 웨이퍼에서 보여주는 DOF/EL 마진과 같은 공정 마진과 NILS 값과 같은 공정 난이도를 보여준다. 이때 위상 쉬프트된 마스크를 측정해보면 NILS 값이 최고점이 되는 포커스가 쉬프트된다. 도 4를 참조하면, 에어리얼 이미지 측정 장비에서 위상이 180°인 정상인 마스크와 위상이 쉬프트된 마스크를 측정하였을 때, NILS 값의 피크(peak)가 베스트가 아닌 디포커스되는 것을 알 수 있다. 도면 참조번호 "310"은 위상이 180°인 정상 마스크의 NILS 값을 나타내고, "320"은 위상이 182°인 위상 쉬프트된 마스크의 NILS 값을 나타내고, "330"은 위상이 178°인 위상 쉬프트된 마스크의 NILS 값을 각각 나타낸다. 이와 같이 위상 쉬프트되는 정도와 NILS 값이 최대값이 되는 지점의 포커스 값을 서로 매칭해보면 디포커스되는 지점을 통해 위상 쉬프트 정도를 알 수 있다.Aerial image measurement equipment exposes the actual mask and shows process margins, such as DOF / EL margins, and process difficulty, such as NILS values, on wafers exposed using the mask. At this time, if the phase-shifted mask is measured, the focus shifted to the highest NILS value. Referring to FIG. 4, when the normal mask having a phase of 180 ° and the mask whose phase is shifted are measured in the aerial image measuring apparatus, it may be seen that the peak of the NILS value is defocused rather than the best. Reference numeral "310" denotes a NILS value of a normal mask having a phase of 180 °, "320" denotes a NILS value of a phase shifted mask having a phase of 182 °, and "330" denotes a phase shift of a phase of 178 ° Represents the NILS values of each mask. If the degree of phase shift is matched with the focus value of the point where the NILS value is the maximum value, the degree of phase shift can be known from the defocused point.
상술한 본 발명에 따르면, 포토마스크 제조에 필수적으로 사용되는 에어리얼 이미지 측정 장치를 이용하여 포토마스크의 투과율과 위상 쉬프트 정도를 측정함으로써 불필요한 장비를 구매하지 않도록 하여 마스크 제작 단가를 절감할 수 있다.According to the present invention described above, by using the aerial image measuring apparatus that is essentially used for manufacturing the photomask, by measuring the transmittance and the phase shift degree of the photomask, it is possible to reduce the manufacturing cost of the mask by not purchasing unnecessary equipment.
이상 본 발명을 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.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. Do.
도 1은 일반적인 투과율 측정 장비에서 MoSiN의 투과율을 측정하는 방식을 도식적으로 나타내 보인 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a method of measuring the transmittance of MoSiN in a general transmittance measuring equipment.
도 2는 에어리얼 이미지 측정 장비에서 MoSiN의 투과율을 측정하는 방식을 도식적으로 나타내 보인 도면이다. 2 is a diagram schematically showing a method of measuring the transmittance of MoSiN in the aerial image measuring equipment.
도 3은 에어리얼 이미지 측정 장비를 이용하여 측정한 빛의 세기 프로파일을 나타내 보인 도면이다.3 is a diagram illustrating an intensity profile of light measured using an aerial image measuring apparatus.
도 4는 위상 쉬프트되는 정도에 따라 포커스가 쉬프트되는 정도를 시뮬레이션한 결과를 나타내 보인 도면이다.4 is a diagram illustrating a result of simulating a degree of focus shift according to a degree of phase shift.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140028909A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Method for fabricating photomask |
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2009
- 2009-12-30 KR KR1020090134673A patent/KR20110077970A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20140028909A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-10 | 에스케이하이닉스 주식회사 | Method for fabricating photomask |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |