KR20190117723A - Euv 대역에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 제1 주변부로부터 제2 주변부로 변환하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 극자외선(EUV)의 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크(300)의 측정 데이터(640)를 제1 주변부(150)로부터 제2 주변부(350)로 변환(transform)하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은: (a) 상기 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 상기 측정 데이터(640)를 결정하는 단계 - 상기 측정 데이터(640)는 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 내부 응력의 효과에 의해 영향을 받음 - ; (b) 상기 제1 주변부(150)로부터 상기 제2 주변부(350)로의 전환(transition) 동안 상기 측정 데이터(640)의 적어도 하나의 변화(390, 450, 550)를 확인하는 단계 - 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 내부 응력의 효과의 변화가 적어도 부분적으로 보상됨 - ; 및 (c) 단계 b.에서 확인된 상기 측정 데이터(640)의 적어도 하나의 변화(390, 450, 550)를 갖는, 단계 a에서 결정된 측정 데이터(640)를 교정하는 단계를 포함한다.

Description

EUV 대역에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 제1 주변부로부터 제2 주변부로 변환하는 방법 및 장치
본 발명은 극자외선(EUV) 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 제1 주변부로부터 제2 주변부로 변환하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 산업에서 집적 밀도가 증가함에 따라 포토리소그래피 마스크는 웨이퍼에서 점점 더 작은 구조를 이미징 해야한다. 이러한 경향을 고려하기 위해, 리소그래피 장치의 노광 파장은 더 짧은 파장으로 이동되고 있다. 미래의 리소그래피 시스템은 아마도 극자외선(EUV) 대역(바람직하되 필수적인 것은 아닌 6nm 내지 15nm 범위)의 파장으로 작동할 것이다. EUV 파장 범위는, 미래의 리소그래피 시스템의 빔 경로에서 광학 요소의 정밀도를 상당히 요한다. 모든 가능성에서, 광학 요소, 및 또한 포토리소그래피 마스크는 반사 광학 요소일 것이다.
EUV 마스크는 열 팽창이 거의 없는 기판을 갖는다. 예를 들어, 실리콘(Si) 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 대략 20개 내지 대략 80개의 이중 층 또는 다른 적절한 재료를 포함하는 다층 구조가 기판에 적용되며, 상기 층은 유전체 미러로서 작용한다. 유럽 특허 문헌 EP 1 829 052 B1는 EUV 파장 범위에 대한 이러한 반사성 다층 시스템의 가능한 예시적인 실시 예를 개시하고 있다.
EUV 포토리소그래피 마스크 또는 간단히 EUV 마스크는 다층 구조상에 흡수 및/또는 위상 전환 패턴 요소로 만들어진 흡수체 구조를 추가로 갖는다. 흡수체 구조 및/또는 위상 시프팅 구조의 패턴 요소로 덮이는 EUV 마스크의 영역의 미리 결정된 값에 의해 입사하는 EUV 광자가 흡수되고 그리고/또는 그 위상이 지연된다.
EUV 마스크(또는 일반적으로 포토마스크)는 투영 템플릿이며, 가장 중요한 응용 분야는 반도체 부품, 특히 집적 회로를 생성하기 위한 포토리소그래피이다. 마스크의 에러는 각각의 노광 동안 각각의 웨이퍼 상에서 재현될 수 있기 때문에, 포토마스크는 대부분 에러가 없어야 한다. 따라서, 평면 품질, 청결도, 온도 안정성, 반사 불변성 및 오류로부터의 자유가 EUV 리소그래피 분야의 광학 요소, 특히 포토마스크의 재료에 상당히 요구된다.
포토마스크의 경우, 포토마스크상의 흡수체 구조의 패턴 요소는 반도체 부품의 설계에 의해 미리 결정된 구조 요소를 웨이퍼 상의 포토레지스트로 정확하게 이미지화하는 것이 중요하다.
논문 T. Shoki 외의 "극자외선 마스크 블랭크에서의 결함 및 평탄도 개선"(J. MicrojNanolith. MEMS MOEMS 12(2), 021008-1- 021008-6(2014년 4월-6월))은 EUV 마스크용 기판에 대한 연마 공정 및 EUV 기판 및 EUV 마스크 블랭크의 국소 결함을 검출할 때의 개선을 설명한다.
그 층 구조로 인해, EUV 파장 범위의 포토리소그래피 마스크는 내부 응력을 갖는다. 여기서, 다층 구조는 일반적으로 내부 뒤틀림(warping)에 가장 큰 개별적인 기여를 제공한다. EUV 마스크의 내부 뒤틀림은 그 표면에서의 곡률을 이끈다. 통상적으로, EUV 마스크의 내부 뒤틀림은 상기 마스크 상부면, 즉, 적층 구조가 배치되는 표면에 볼록면을 야기한다.
EUV 마스크의 내부 응력 또는 EUV 마스크의 작동 거동에 미치는 효과를 고려한 일부 간행물이 예시적인 방식으로 아래에 나열되어 있다: T. Kamo외의 "풀 필드 스캐너를 위한 차광 테두리가 있는 얇은 흡수체 극자외선 리소그래피 마스크 : 마스크 공정을 통해 평탄도 및 이미지 배치 변경"(J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS, Vol. 9(2), 023005-1 - 023005-10 (2010 4월-6월)); T. Kamo외의 "극자외선 마스크의 인쇄가능성에 대한 차광 보더 영향"(J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS, Vol. 10(2) 023001-1 - 023001-9); J. Butschke 외의 "배치 계측에 의한 마스크 층 응력의 결정"(25회 포토마스크 기술에 대한 BACUS 심포지엄, Vol. 5992, 59923U, CA, USA, 2005년 11월 8일, 1127-1138 페이지); E. Cotte 외의 "EUV 마스크 이미지 배치 - 수치적 연구"(EMLC 2005(유럽 마스크 및 리소그래피 컨퍼런스) 기고문, 2005년 1월 31일-2월 3일, 드레스덴); K. Ballmann외의 "EUV 포토마스크 평탄도에 대한 제안된 기능 공차 및 오버레이 보상 방법의 오류 분석"(포토마스크, 일본, 2016, Proc. of SPIE, Vol. 9984, 99840S).
독일 특허 출원 DE 10 2016 204 535.0은 포토리소그래피 마스크의 오류 교정에 사용되는 측정 현미경의 오류 교정 데이터를 확인하도록 자가 캘리브레이션 알고리즘 및 캘리브레이션 마스크를 사용하는 측정 현미경을 캘리브레이션하기 위한 방법을 기재한다.
P. Vukkadala 외의 논문 "EUVL에 대한 IP 오류 보상 기법의 개관"(26회 유럽 마스크 및 리소그래피 컨퍼런스, Proc. of SPIE, Vol. 7545, 75404-1 - 75404-11)는 EUV 마스크 생산 공정 동안의 EUV 기판의 비틀림에 관련한 그리고 정전척에 EUV 마스크를 적용할때의 비틀림의 변화에 관한 시뮬레이션을 설명한다.
현재, 종래의 투과형 포토마스크의 패턴 요소의 배치는 광학적으로 측정된 포토마스크에 의해 측정된다. 여기서, 투과성 포토마스크는 3개의 반구에 장착되고 중력 효과에 의해 제 위치에 유지된다. 고유한 무게로 인해 새로 생성된 마스크의 벤딩은 유한 요소 시뮬레이션을 통해 확인되며 투과형 마스크의 벤딩으로 인한 흡수체 구조의 패턴 요소 배치 오류가 계산에 의해 교정된다.
EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크를 분석하기 위해 마지막 단락에서 설명된 공정의 트랜스퍼(transfer)는 이들 포토마스크의 내부 비틀림으로 인해 어려움을 겪는다. 또한, 화학 파장이 EUV 파장 범위에 있는 패턴 요소의 배치 정확도에 대한 요구가 상기 기재된 바와 같이 특히 높다.
따라서, 본 발명은 전술된 어려움을 적어도 부분적으로 제거하는 방법 및 장치를 특정하는 문제를 해결한다.
본 발명의 일 측면에 있어서, 이러한 문제는 청구항 1에 의해 해결된다. 일 실시예에서, 극자외선(EUV)의 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 제1 주변부로부터 제2 주변부로 변환(transform)하는 방법은: (a) 상기 제1 주변부의 상기 포토리소그래피 마스크에 대한 상기 측정 데이터를 결정하는 단계 - 상기 측정 데이터는 상기 포토리소그래피 마스크에 대한 내부 응력의 효과에 의해 영향을 받음 - ; (b) 상기 제1 주변부로부터 상기 제2 주변부로의 천이(transition) 동안 상기 측정 데이터의 적어도 하나의 변화를 확인하는 단계 - 상기 포토리소그래피 마스크에 대한 내부 응력의 효과의 변화가 적어도 부분적으로 보상됨 - ; 및 (c) 단계 (b)에서 확인된 상기 측정 데이터의 적어도 하나의 변화를 갖는, 단계 (a)에서 결정된 측정 데이터를 교정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 제1 주변부에서의 EUV 마스크의 측정 및 제2 주변에서의 그 동작 거동의 예측을 허용한다. 여기서, 제1 주변부 및 제2 주변부는 예를 들어 온도 및/또는 주변 압력과 같은 주변 조건에 의해 상이할 수 있다. 또한, EUV 마스크 상의 부하, 예를 들어 방사선 노출은 제1 및 제2 주변부에서 상이할 수 있다. 마지막으로, EUV 마스크의 홀딩, 베어링 또는 고정(anchoring)은 제2 주변부에서보다 제1 주변부에서 상이할 수 있다.
EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 내부 응력은 적어도 부분적으로 포토리소그래피 마스크의 층 구조에 의해 생성될 수 있다.
따라서 내부 응력은 제조 공정으로 인해 EUV 마스크마다 다를 수 있다. 그러나 마스크 유형 내에서 표본에서 표본으로의 내부 응력의 변동은 상이한 마스크 유형의 내부 응력과 비교할 때 작다.
내부 응력은 포토리소그래피 마스크의 다층 구조에 의해 50% 이상 야기되는 포토리소그래피 마스크의 평면에서의 뒤틀림(warping)을 포함할 수 있다.
EUV 마스크의 내부 응력은 그 표면 평탄도를 변경한다. 이는 EUV 마스크의 표면에서 패턴 요소의 변위로 이어진다. EUV 마스크 표면에서의 이러한 변위를 평면내(in-plane) 왜곡(IPD)이라고 한다. 또한, EUV 마스크 상의 비-수직 광 입사로 인한 평면 영역으로부터 마스크 표면의 편차는 마스크 표면상의 광선의 변형된 충격 지점을 초래하고, 그 결과 측방향으로 변위된 반사된 광 빔을 야기한다. 이 효과는 당업계에서 평면외 왜곡(OPD)으로 지칭된다.
측정 데이터를 결정하는 단계는 포토리소그래피 마스크의 표면상의 패턴 요소의 좌표를 결정하는 단계를 포함하고 그리고/또는 측정 데이터를 결정하는 단계는 포토리소그래피 마스크의 표면 컨투어를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 포토리소그래피 마스크의 표면상의 상기 패턴 요소의 좌표, 즉 xy 좌표에 더하여 패턴 요소, 즉 z 좌표의 높이 정보를 측정하는 것이 바람직하다. 그 다음에, 제1 주변부로부터 제2 주변부로의 천이 동안 측정 데이터의 하나 이상의 변화가 3차원 측정 데이터 기록으로부터 확인될 수 있다.
포토리소그래피 마스크의 표면 컨투어를 결정하는 단계는 패턴 요소의 좌표를 결정하는 것과 동시에 수행될 수 있고 또는 표면 컨투어는 별도의 측정으로 결정될 수 있다. 표면 컨투어는 제1 주변부에서의 포토리소그래피 마스크에 대한 온도 제어를 갖는 시간 동안 결정될 수 있다.
EUV 마스크의 표면상의 패턴 요소의 위치 측정시, 표면 컨투어 또는 표면의 컨투어를 자동으로 또한 측정할 수 있다. 배치 측정이 미리 결정된 정확도로 표면 컨투어를 결정하기에 충분한 측정 포인트를 포함하지 않으면, EUV 마스크의 높이 프로파일은 예를 들어 자동 초점 측정에 의해 별도의 측정에서 결정될 수 있다. 높이 프로파일의 개별 결정은, 예를 들면, 제1 주변부의 EUV 마스크 온도 제어 위상 동안 수행되므로, 이 측정은 일반적으로 제1 주변부에 EUV 마스크에 대한 측정 시간의 증가로 연결되지 않는다.
제1 주변부는 포토리소그래피 마스크가 3-지점 마운트에 의해 고정되는 측정 환경을 포함할 수 있다.
종래의 투과형 포토마스크의 패턴 요소의 배치를 결정하기 위한 측정 장치에서, 후자는 패턴 요소의 제조 과정과 마찬가지로 3-지점 마운트의 위치에 홀딩되는 것이 바람직하다. 이러한 고정 개념이 반사 포토마스크에 또한 사용될 수 있다면, EUV 마스크는 투과형 포토마스크에 대한 측정 장치의 변경 없이 사용될 수 있다.
EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 변환하는 방법은, 단계 (b)에서의 측정 데이터에서의 적어도 하나의 변경을 확인할 때 유한 요소 시뮬레이션에 의해 그리고 중력 효과를 고려하여 포토리소그래피 마스크의 중력 효과를 결정하는 단계를 포함한다.
내부 응력에 더하여, 중력의 영향은 3-지점 마운트의 경우 EUV 마스크의 변형에 기여한다. EUV 마스크의 변형에 대한 개별 기여 및 전체 변형은 EUV 마스크의 선형 변형 범위 내에 있기 때문에, 개별 기여는 그 효과적인 측면에 있어서 서로 독립적으로 결정될 수 있고, 서로 독립적으로 고려될 수 있다.
제1 주변부는 포토리소그래피 마스크가 척에 의해 고정되는 측정 주변부를 포함할 수 있다.
제2 주변부는, 포토리소그래피 마스크가 척으로 고정된 EUV 리소그래피 장치를 포함할 수 있다. 척은 정전척 또는 진공 척을 포함할 수 있다.
원칙적으로, 일반적으로 리소그래피 장치와 마찬가지로 EUV 리소그래피 장치에는 척 형태의 포토마스크 홀더가 장착되어있다. 패턴 요소를 측정할 때 그리고 EUV 마스크의 동작 동안 EUV 마스크의 상이한 홀더의 결과로서, 하나 이상의 변화가 측정 데이터에서 일어나고, 측정 데이터는 다양한 마스크 홀더의 만유인력의 상이한 효과 및 EUV 마스크의 내부 응력으로 인하여 제2 주변부로의 천이 동안 제1 주변부에서 측정되었다. 전술한 방법은 제1 주변에서 측정된 데이터를 제2 주변으로 전송하기 위한 변환 프로세스를 정의한다.
포토리소그래피 마스크의 고정은 포토리소그래피 마스크의 후방 측 표면의 평면 영역을 실질적으로 생성할 수 있다.
EUV 마스크의 후방 측의 또는 후방 측 표면의 평면 영역은 이하에서 기준 면으로 지칭된다. 제1 주변부에서 결정된 측정 데이터는 EUV 마스크의 평평한 후방 측 표면의 기준면으로 변환된다. EUV 마스크의 후방 측 표면 또는 후방 측은 EUV 마스크의 패턴 요소가 배열된 표면의 반대편에 있는 표면이다.
그 후방 측이 척의 표면상에서 그 전체 표면에 의해 실질적으로 놓이도록 척이 EUV 마스크 상에 힘을 가할 수 있는 것이 가정될 경우 기준면의 상기 제공된 정의는 척의 평면 표면과 동일하다. 이미 전술한 바와 같이, EUV 마스크는 EUV 리소그래피 장치의 노광 시스템의 상기 EUV 마스크의 동작 동안 척에 의해 홀딩되어 통상적으로 작동된다.
출원 내에서, "실질적으로"라는 표현은 종래 기술에 따른 측정 기기가 사용되는 경우 에러 사양 내의 측정 변수를 설명한다.
제1 주변부의 포토리소그래피 마스크에 대한 측정 데이터를 결정하는 단계는 포토리소그래피 마스크에 광자 빔 및/또는 전자 빔을 조사하는 단계를 포함한다. 광자 빔은 193nm 영역의 파장 및 0.5에서 0.9 사이의, 바람직하게는 0.8 사이의 개구수를 가질 수 있고 그리고/또는 광자 빔은 10nm에서 15nm까지의 범위의 파장을 포함할 수 있고 1nm보다 작은 라인 폭을 가질 수 있고, 그리고/또는 전자빔의 전자는 0.1 keV에서 100 keV까지의, 바람직하게는 0.2 keV 내지 80 keV의, 보다 바람직하게는 0.3 keV 내지 50 keV, 가장 바람직하게는 0.5 keV 내지 30 keV 범위의 운동 에너지를 가질 수 있다.
EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 패턴 요소의 배치를 분석할 목적으로, 패턴 요소의 배치를 결정하기 위한 측정 장치의 해상도가 파장이 감소함에 따라 증가하기 때문에 가능한 가장 짧은 파장을 갖는 광자를 사용하는 것이 유리하다. 그러나, EUV 광원의 이용 가능성의 부족은 현재 여전히 화학 파장에서 작동하는 측정 장치의 사용을 방해한다. 대안적으로 또는 추가로, EUV 마스크의 전방 측 표면상에 패턴 요소의 배치를 검사하기 위해 전자 빔을 사용할 수 있다. 전자빔은 큰 측면 해상도의 이점을 제공하되; 빔 방향의 공간 해상도는 제한적이다. 또한, EUV 마스크의 전체 표면을 스캐닝하는 것은 긴 시간 간격을 필요로 한다.
측정 데이터의 적어도 하나의 변화를 확인하는 단계는, 제1 주변부로부터 제2 주변부로의 전환 동안 포토리소그래피 마스크의 중성 섬유의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 단계(a)에서 결정된 측정 데이터에 기초하여 중성 섬유의 공간 배향의 변화를 확인할 수 있다.
중성 섬유는, 압축 응력이 인장 응력으로 전환하는 바디, 예를 들어 빔 또는 플레이트, 평면을 표시한다. 중성 섬유는 힘이 없다. 포토마스크의 중립 평면은 마스크의 각 지점에서 x 및 y 방향의 슬로프 또는 국부적 접선에 의해 설명될 수 있다.
중성 섬유의 공간 배향의 변화는 단계(a)에서 결정된 측정 데이터에 기초하여 간접적으로 확인될 수 있다.
우선, EUV 마스크의 내부 응력의 변화는 EUV 마스크의 표면상의 패턴 요소의 위치에서의 변화를 야기한다. 다음으로, EUV 마스크의 응력 상태의 변화는 표면의 그리고 결과적으로 또한 EUV 마스크의 중성 섬유의 공간적 배향의 변화로 표현된다. 따라서, 중성 섬유의 공간 배향의 변화는 표면의 변화로부터 추론될 수 있고, 중성 섬유의 공간 배향의 변화는 제1 주변부로부터 제2 주변부로의 전환 동안 측정 데이터의 변화를 확인하는데 사용될 수 있다.
중성 섬유의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계는 제2 주변부에 대한 제1 주변부의 포토리소그래피 마스크의 배율의 변화를 확인하는 단계를 포함할 수 있다. 배율의 변화를 확인하는 것은 등방성 배율을 결정하는 단계를 포함할 수 있고 그리고/또는 제1 주변부의 포토리소그래피 마스크의 이방성 배율을 캡쳐하는 적어도 2개의 배율을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
패턴 요소가 배치된 EUV 마스크의 표면을 이하에서 전방 측 또는 마스크 전방 측이라고 한다. EUV 마스크의 내부 응력은 패턴 요소가 배치되는 전방 측 표면의 곡률을 야기한다. 결과적으로, EUV 마스크의 표면이 신장되고, 패턴 요소는 공정에서 변위된다. 마스크 평면에 수직인 EUV 마스크의 대칭 곡률은 패턴 요소의 대칭 변위를 초래하기 때문에 배율처럼 거동한다.
중성 섬유의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계는 상이한 마스크 유형의 중성 섬유의 공간 배향을 포함하는 데이터베이스로부터 중성 섬유의 공간 배향의 변화를 판독하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이미 기재된 바와 같이 개별 EUV 마스크에는 개별 내부 응력 상태를 갖는다. 특정 마스크 유형 내의 개별 응력 변화는 상이한 마스크 유형의 내부 응력과 비교할 때 제1 근사로 무시될 수 있다. 상이한 마스크 유형은 특징적인 내부 응력 상태를 가지므로, 각각의 마스크 유형에 대해 특징적인 응력 상태가 결정되어 메모리에 저장될 수 있다. EUV 마스크의 특징적인 응력 상태를 결정하려는 목적으로, 복수의 마스크의 응력 상태를 측정하는 것이 가능하며, 이것의 측정 데이터는 후속하여 평균화 프로세스(averaging process)의 대상이 된다.
중성 섬유의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계는, 중성 섬유의 공간 배향의 변화를 결정하기 위해 제1 주변부의 포토리소그래피 마스크의 유한 요소 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 근사로, 마스크 기판의 치수 및 재료 특성에 대한 지식은 종래의 투과형 포토마스크에 대한 유한 요소 시뮬레이션을 수행하기에 충분하다. 유한 요소 시뮬레이션을 통한 더 정밀한 분석을 위해서는 후방 측 금속화 층 및 마스크 전방 측의 패턴 요소의 데이터가 알려져야 한다.
반사 EUV 마스크의 유한 요소 시뮬레이션을 수행하기 위해, 다층 구조의 다수의 층의 층 두께 및 물질 조성에 대한 지식은 또한 임의의 경우에 마스크 형상의 기하학적 형상 및 물질 데이터에 추가로 요구된다. 선택적으로, 에칭된 패턴 요소의 밀도 및 당 업계에서 "블랙 보더"로 지칭되는 차광 에지의 공간 배향은 EUV 마스크의 응력 상태를 정확하게 결정하기 위해 필요하다. 따라서, EUV 마스크의 유한 요소 시뮬레이션을 위해 필요한 모든 입력 매개 변수를 확인하는 것은 복잡한 과정일 수 있다.
중성 섬유의 공간 배향의 변화를 결정하기 위해 유한 요소 시뮬레이션이 수행되는 경우, EUV 마스크의 마운트를 고려한 중력의 영향을 고려하는 것이 유리하다.
측정 데이터에서의 적어도 하나의 변화를 확인하는 단계는 미리 결정된 배율과 관련하여 제1 주변부에서 포토리소그래피 마스크의 배율의 변화를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
마스크 표면의 곡률은 설계에 의해 제공된 바와 같이 EUV 마스크의 이미징에 관련한 확대 또는 축소의 변화를 야기한다. 제1 주변부의 EUV 마스크의 이미징에서의 결정된 변화로부터, 곡률의 정도 및 따라서 EUV 마스크의 중성 섬유의 변화를 추론하는 것이 가능하다.
배율의 변화는 마스크 평면에 수직인 축 주위의 회전 대칭 배율 또는 마스크 평면에서 2개의 직교 방향으로 비대칭 배율을 포함할 수 있다. 당 업계에서, 회전 대칭 배율은 "배율" 또는 "배율 교정"으로 알려졌고 비대칭 배율은 "스케일" 또는 "스케일 교정"으로 알려져있다.
적어도 하나의 변화를 확인하는 단계는, 제1 주변에서 포토리소그래피 마스크의 중성 섬유의 공간 배향 변화 결정을 위한 측정 장치의 배율 보상에 의한 포토리소그래피 마스크의 배율 변화 결정 단계를 포함할 수 있다.
배율 보상은 포토리소그래피 마스크의 배율 변화의 계산적(computational) 보상을 포함할 수 있다. 또한, 배율 변화의 계산적 보상은 마스크 표면의 패턴 요소의 좌표의 도움으로 이루어질 수 있다.
측정 데이터는 마스크 표면상에 패턴 요소를 생성한 후에 결정될 수 있고 그리고/또는 포토리소그래피 마스크의 활성 영역에서 적어도 하나의 블랙 보더를 생성한 후에 실행될 수 있다.
패턴 요소가 에칭된 후, 그 위치는 처음으로 측정될 수 있다. 예를 들어 다층 구조를 통해 트랜치를 에칭함으로써 노광 영역 또는 노광 필드의 경계에서 블랙 보더의 후속 생성은 EUV 마스크의 내부 응력을 변화시키고, 따라서 마스크 표면상의 패턴 요소의 위치를 변화시킨다. 따라서, 배치 데이터는 EUV 마스크의 내부 응력을 변화시키는 EUV 마스크의 제조 공정의 마지막 처리 단계 후에 측정되는 것이 바람직하다. 그러나 생산 공정 완료 직후 EUV 마스크에 패턴 요소의 배치를 결정하고 측정 데이터의 하나 이상의 변화에 대한 계산에 의해 EUV 마스크의 내부 응력을 변경시키는 후속 공정 단계의 배치에 변경을 추가하는 것이 가능하다.
측정 데이터의 적어도 하나의 변화를 확인하는 것은 마스크 생성에서 후속 프로세스 단계 동안 측정 데이터의 변화를 포함할 수 있다.
EUV 마스크의 내부 응력 상의 패턴 요소의 에칭을 따르는 공정 단계의 효과는 다양한 패턴 구성과 상이한 마스크 타입으로 실험적으로 확인될 수 있으며 필요시에 이러한 데이터에 의존하는 것이 가능하도록 데이터 베이스에 저장될 수 있다.
측정 데이터의 적어도 하나의 변화를 확인하는 단계는 포토리소그래피 마스크의 높이 차이를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 포토리소그래피 마스크의 높이 차이를 결정하는 단계는 EUV 마스크의 3차원 데이터 기록으로부터 최대 높이 차이를 결정하는 단계 및/또는 2차 맞춤으로부터 EUV 마스크의 높이 프로파일까지의 최대 높이 차이를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
전자기 방사선이 마스크 평면에 수직인 방향에서 벗어나는 각도로 EUV 마스크에 입사되면, EUV 마스크의 곡면은 평면을 갖는 EUV 마스크와 관련하여 반사된 방사선의 빔 오프셋을 초래한다. 곡선 EUV 마스크의 높이 프로파일의 글로벌 높이 차이를 결정하는 것은 EUV 마스크 상에 입사하는 EUV 방사선 빔 오프셋을 확인하는 것과 같이 가능해진다. 결과적으로, 제1 주변부로부터 제2 주변부로의 전환 동안 측정 데이터의 변화(들)를 확인할 때 빔 오프셋을 고려하는 것이 가능해진다.
컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 시스템에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템이 상기 특정된 측면 및/또는 상기 특정된 방법의 단계를 수행하도록 프롬프트하는 명령을 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 극자외선(EUV) 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 패턴 요소의 배치를 측정하기 위한 장치의 평가 유닛은 상기 정의된 측면 및/또는 상기 정의된 방법의 단계를 수행하도록 구현된다.
이하의 상세한 설명은 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 1은 상부 부분 이미지에서, 3개의 반구에 장착되고 하부 부분 이미지에서 상부 부분 이미지의 포토리소그래피 마스크 - 이것의 벤딩은 중력의 영향으로 인해 수정됨 - 를 나타내는 종래 기술에 따른 종래의 투과형 포토리소그래피 마스크를 통한 개략적인 단면을 도시한다.
도 2는 극자외선(EUV) 파장 범위에 대한 이상적인 포토마스크를 통한 단면을 개략적으로 설명한다.
도 3은 상부 이미지에서 3-지점 마운트에 의해 고정된 실제 EUV 마스크의 개략적인 단면도를 나타내고, 하부 부분 이미지에서 척 상에 장착된 상부 부분 이미지의 EUV 마스크를 도시한다.
도 4는 도 3의 상부 부분 이미지에서의 곡선 EUV 마스크의 평면외 왜곡(OPD)을 개략적으로 설명한다.
도 5는 도 3의 상부 부분 이미지에서 곡선 EUV 마스크의 IPD(in-plane distortion)를 개략적으로 정의한다.
도 6은 EUV 마스크의 패턴 요소의 배치를 결정하기 위한 측정 장치를 통한 개략적인 단면도이다.
도 7은 도 6의 측정 장치에 의해 결정된 2차원 측정 데이터의 예를 재현한다.
도 8은 도 6의 측정 장치로부터 3차원 데이터 기록에 기초하여 결정된 곡선 EUV 마스크의 높이 프로파일을 도시한다.
도 9는 도 8의 높이 프로파일에 대한 2차 맞춤(second-order fit)을 나타낸다.
도 10은 도 9의 2차 맞춤이 측정된 높이 프로파일로부터 차감된 후 도 8의 EUV 마스크의 마스크 편평도를 도시한다.
도 11은 EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크의 측정 데이터를 제1 주변부에서 제2 주변부로 변환하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
이하에서, 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치의 현재 바람직한 실시 예는 극자외선(EUV) 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크를 기초로 설명되며, 상기 포토리소그래피 마스크의 패턴 요소는 흡수 재료를 포함한다. 그러나, EUV 마스크의 측정 데이터를 변환하기 위한 본 발명에 따른 방법은 후술의 실시 예에 한정되지 않는다. 오히려, 상기 방법은 상이한 유형의 EUV 마스크의 측정 데이터를 변환하기 위해, 예를 들어 위상-시프팅(phase-shifting) EUV 마스크의 측정 데이터를 변환하기 위해 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은, 제1 주변부로부터 임의의 기준면으로의 EUV 마스크의 측정 데이터를 변환하기 위해 일반적으로 사용될 수 있다.
상부 부분 이미지에서, 도 1은 종래 기술에 따른 종래의 투과형 포토마스크(100)를 통한 개략적인 단면도를 도시한다. 포토마스크(100)는 예를 들어 석영으로 만들어진 투과형 기판(110) 및 흡수 패턴 요소(120 및 130)를 갖는다. 일반적으로, 투과형 포토마스크(100)의 기판(110)은 6.35mm의 두께를 갖는다. 종래의 포토마스크(100)는 종종 152mm×152mm의 측면 치수(즉, 마스크 평면의 치수)를 갖는다. 바람직하게는, 142mm×142mm의 영역은 웨이퍼(포토마스크(100)의 활성 영역) 상에 패턴 요소(120, 130)를 이미징하는데 사용된다. 패턴 요소들(120 및 130)은 이 영역 내에 배열된다. 흡수 패턴 요소(120, 130)는 포토마스크(100)의 마스크 전면(135)에 부착된다.
포토마스크(100)는 종종 패턴 요소(120, 130)를 제조하는 동안 그리고 생성된 패턴 요소(120, 130)의 위치를 측정하는 동안 3개의 구 또는 반구에 점상 형태로 장착된다. 도 1의 상부 부분 이미지는 3개의 반구 또는 휴지구(resting sphere)(145) 중 2개의 단면을 재현한다. 3개의 반구 또는 휴지구(145)는 포토마스크(100)를 고정하는 3-지점 마운트(140)의 일부이다. 3-지점 마운트(140)는 제1 주변부(150)의 일부이며, 여기서 패턴 요소(120, 130)가 생성되고 그 위치가 측정된다. 점선(125)으로 표시되고 중력 효과의 결과로서, 포토마스크(100)는 그 질량 때문에 패턴 요소(120, 130)의 제조 및 측정 동안 벤딩한다(bend). 포토마스크(100)의 벤딩은 벤딩 또는 곡률이 없는 마스크와 비교하여 패턴 요소(120, 130)의 위치를 약간 변화시킨다. 도 1의 하부 부분 이미지는 기판(160)이 평면인 상부 부분 이미지의 포토마스크(100)를 나타낸다. 평면 기판(160)을 갖는 하부 포토마스크(100)의 패턴 요소(170, 180)는 도 1의 상부 부분 이미지에 도시된 포토마스크(100)와 관련하여 측정된 패턴 요소(120, 130)와 관련된 약간의 변위를 갖는다.
도 1의 수직 화살표는 포토마스크(100)의 기판(110)의 유한 요소 시뮬레이션(190)을 나타낸다. 포토마스크(100)의 기판(110)의 유한 요소 시뮬레이션(190)은 도 1의 상부 부분 이미지에 도시된 포토마스크(100)의 3-지점 마운트(140)에서 포토마스크(100)의 기판(110) 상의 중력의 영향을 결정하기 위해 수행된다. 동시에, 유한 요소 시뮬레이션(190)은 측정된 패턴 요소들(120, 130)에 기초하여 평면 마스크 전방 측(185)상의 패턴 요소(170, 180)의 위치를 확인하기 위해 사용된다.
유한 요소 시뮬레이션(190)을 수행할 때, 종래의 포토마스크(100)는 기판(110)에 의해 양호한 근사치로 대체될 수 있다.
도 2는 EUV 파장 범위에 대한 이상적인 흡수 포토리소그래피 마스크(200)를 통한 단면을 개략적으로 제시한다. EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크는 이하 EUV 마스크 또는 EUV 포토마스크라고도한다. 예시적인 이상적인 EUV 마스크(200)는 13.5nm의 영역에서 노광 파장을 위해 설계된다. EUV 마스크(200)는 예를 들어 석영과 같은 낮은 열 팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 기판(210)을 갖는다. 다른 유전체, 유리 재료 또는 반도체 재료도 마찬가지로 ZERODUR®, ULE® 또는 CLEARCERAM®과 같은 EUV 마스크용 기판으로 사용될 수 있다. 후방 측(215) 또는 EUV 마스크(200)의 기판(210)의 후방 측면(215)은 EUV의 제조 중에 그리고 EUV 포토리소그래피 장치의 그의 작동 동안 기판(210)을 홀드하는 역할을 한다. 바람직하게는, 정전 척(ESC) 상에 기판(210)을 홀드하기 위한 얇은 전기 전도성 층(220)이 기판(210)의 후측(215)에 적용된다. 척은 도 2에 도시되지 않았다. 대안적인 실시 예에서, EUV 마스크(200)는 마스크 기판(210)의 후측(215) 상에 전기 전도성 층(220)을 갖지 않으며 EUV 마스크는 EUV 포토리소그래피 장치에서의 동작 동안 진공 척(VC)의 도움으로 고정된다.
이하에서 MoSi 층으로도 표시되는 20 내지 80쌍의 교번하는 몰리브덴(Mo)(230) 및 실리콘(Si) 층들(235)을 포함하는 다층 필름 또는 다층 구조(270)가 기판(210)의 전면(225) 상에 퇴적된다. 다층 구조(270)를 보호하기 위해, 예를 들어, 이산화 규소로 만들어진 캡핑 층(240)이 맨위의(topmost) 실리콘 층(235) 상에 적용된다. 예를 들어 루테늄(Ru)과 같은 다른 재료가 마찬가지로 캡핑 층(240)을 형성하는데 사용될 수 있다. 몰리브덴 대신에, 예를 들어 코발트(Co), 니켈(Ni), 텅스텐(W), 레늄(Re), 지르코늄(Zn) 또는 이리듐(Ir)과 같이 고수율을 갖는 다른 원소로 구성된 층을 MoSi 층을 위하여 사용하는 것도 가능하다. 다층 구조(270)의 퇴적은 예를 들어 이온 빔 퇴적(IBD)에 의해 수행될 수 있다.
기판(210), 다층 구조(270) 및 캡핑 층(240)은 또한 아래에서 마스크 블랭크(275)로 지칭된다. 그러나, EUV 마스크의 모든 층들을 갖되 전체 영역 흡수체 층(260)의 구조화(structuring)는 갖지 않는 구조가 또한 마스크 블랭크(275)로도 지칭될 수 있다.
마스크 블랭크(275)로부터 EUV 마스크(200)를 제조하기 위해서는, 버퍼층(245)이 캡핑 층(240) 상에 퇴적된다. 가능한 버퍼층 재료는 석영(SiO2), 산질화규소(silicon oxygen nitride; SiON), Ru, 크롬(Cr) 및/또는 크롬 질화물(CrN)이다. 흡수층(250)은 버퍼층(245) 상에 퇴적된다. 흡수층(250)에 적합한 물질은 그 중에서도 Cr, 티타늄 질화물(TiN) 및/또는 탄탈륨 질화물(TaN)이다. 흡수층(250) 상에 예를 들어 탄탈 산질화물(tantalum oxynitride; TaON)로 만들어진 반사 방지 층(255)이 적용될 수 있다.
흡수층(250)은 전자 빔 또는 레이저 빔의 도움으로 구조화되어서, 예를 들어 흡수 패턴 요소(250)의 구조가 전체 영역 흡수층(260)으로부터 생성되도록 구성된다. 버퍼층(245)은 흡수체 층(260)을 구조화할 때, 즉 패턴 요소(250)를 생성할 때 다층 구조(270)를 보호하는 역할을 한다.
EUV 광자(280)는 EUV 마스크(200) 상에 입사된다. 입사하는 EUV 광자(280)는 패턴 요소(250)의 영역에서 흡수되고, 적어도 복수의 EUV 광자(280)는 패턴 요소(250)를 흡수하는 것으로부터 자유로운 영역에서 다층 구조(270)에 의해 반사된다.
다층 구조(270)는, 예를 들어 몰리브덴 층(230) 및 실리콘 층(235)의 층 두께가 미리 결정된 입사 각에서 다층 구조(270) 상에 입사하는 EUV 광자(280)에 대한 화학 파장의 λ/2의 광학적 두께에 대응하도록 설계되어야 한다. 이 조건에서 벗어나면 Bragg의 반사 조건을 국부적으로 위반하게 되어 EUV 파장 범위에서 국지적으로 반사된 광이 변경된다. 매우 작은 파장으로 인해, EUV 대역은 다층 구조(270)의 개별 층의 균질성 및 다층 구조(270) 상에 패턴 요소(250)의 배치에 대한 극한의 요건을 제시한다.
도 2는 이상적인 EUV 마스크(200)를 나타낸다. 도 3의 상부 부분 이미지의 EUV 마스크(300)는 EUV 마스크(300)를 통한 단면을 개략적으로 도시한다. EUV 마스크(300)는 3-지점 마운트(140)의 2개의 반구(145)에 장착된다. 다시, 3-지점 마운트(140)는 제1 주변부(150)의 일부이다. 3-지점 마운트(140)에 더하여, 제1 주변부(150)는 미리 정해진 온도 및 미리 정해진 습도를 위해 충분한 주변 조건을 갖는다. 또한, 예를 들어 기압 또는 가스 조성과 같은 주변 조건의 변화 및 그로 인한 영향이 보상될 수 있다.
도 2의 이상적인 EUV 마스크(200)와는 달리, 도 3의 제1 주변부(150)의 EUV 마스크(300)는 곡률을 갖는다. 다층 구조(370) 및 패턴 요소(360)가 적용되는 기판 전면(325)의 곡률 또는 굽힘은 도 3에 도시된 예에서 볼록한 형태를 갖는다. 내부 응력은 EUV 마스크(300)에서, 특히 대략 200℃의 온도에서 기판(310) 상에 다층 구조(370)의 퇴적의 결과로서 그의 기판에서 발생한다. 다층 구조(370) 및 기판(310)의 물질의 상이한 열 팽창 계수는 이 물질 조합의 냉각 공정 동안 기판(310) 및 다층 구조(370)의 조합에서 내부 응력의 축적을 초래한다. EUV 마스크의 내부 응력으로 인한 곡률과 3-지점 마운트에서 마스크의 고유 중량으로 인한 변형의 조합이 존재한다.
흡수체 층(260)을 퇴적하고, 패턴 요소(370)를 구조화하고 EUV 마스크(300)의 개별 노출 필드의 경계에서 블랙 보더를 생성하는 것은 마찬가지로 EUV 포토마스크(300)에서 마스크 생성 공정 동안 내부 응력 또는 그 내부의 변화에 기여한다. 또한, 얇은 전체 면적의 전기 전도성 후측 층(220)은 포토리소그래피 마스크(300)의 내부 응력에 기여한다. 도 2의 전도성 후측 층(220)은 명확성을 위해 도 3에서 삭제되었다. 일반적으로, EUV 마스크(300)의 내부 응력에 대한 가장 큰 기여는 다층 구조(370)의 다수의 MoSi 층(230, 235)으로부터 온다. 흡수하는 EUV 마스크의 내부 응력은 일반적으로 100MPa 내지 5GPa의 범위, 특히 300MPa 내지 500MPa 범위에 있다.
패턴 요소(360)의 위치는 도 3의 상부 부분 이미지의 제1 주변부(150)에서 측정된다. 도 3의 상부 부분 이미지에 도시된 예시적인 제1 주변부(150)에서, 중력 또는 만유인력(gravity or gravitation)은 곡선 EUV 마스크(300)의 3-지점 마운트(140)를 고려하여 EUV 마스크(300)의 곡률에 대응한다. 이제, 제1 주변부(150)에서 결정된 측정 데이터, 예를 들어 패턴 요소(360)의 배치 데이터 및/또는 상기 언급된 주변 조건은 제2 주변부로 전환되어야 한다. 제2 주변부(350)에서, EUV 마스크(300)는 기준 평면으로서 실질적으로 평평한 후측 표면(325)을 갖는다. 제2 주변부(350)에서의 패턴 요소(365)의 배치 데이터는 이 기준면(325)과 관련된다. EUV 마스크(300)의 기판(320)의 평평한 후측(325)은 예를 들어, 이를 척(330) 위에 장착함으로써 달성되거나 가압될 수 있다. 척(330)은 정전 척(ESC) 또는 진공 척(VC)을 포함할 수 있다. 대안적인 실시 예에서, 임의로 형성된 기준 영역은, 미리 결정된 기준 영역이 제2 주변의 기준 영역에 가능한 한 근접한 EUV 마스크의 변형을 생성하는 한, 제2 주변부(350)에서 EUV 마스크(300)에 대해 선택된 제2 마스크(300)가 선택된다.
도 3의 수직 화살표는 상기 측정 데이터를 제1 주변부(150)에서 제2 주변부(350)로 변환하기 위해 제1 주변부(150)에 기록된 측정 데이터에 대해 수행되어야 하는 변경(390)을 나타낸다.
제1 예시적인 실시 예에서, EUV 마스크(300)의 유한 요소 시뮬레이션은 제1 주변부(150)에서 제2 주변부로의 변환 동안 패턴 요소(360)의 배치 데이터에서의 변화(390)를 확인하기 위해 제1 주변부(150)에서 수행된다. EUV 마스크(300)의 유한 요소 시뮬레이션 동안 EUV 마스크(300)에 대한 곡률 및 중력의 영향 둘 모두가 고려된다.
도 1의 맥락에서 설명된 것과 달리, 유한 요소 시뮬레이션에서 EUV 마스크(300)를 기판(310)으로 대체하는 것은 EUV 마스크(300)에 충분하지 않다. 이러한 근사치는 EUV 마스크(300)의 내부 응력을 무시할 것이며, 이것의 효과는 중력의 효과를 여러 번 초과한다. 그러나, 신뢰할 수 있는 유한 요소 시뮬레이션을 수행하기 위해 EUV 마스크(300)에 대한 모든 입력 파라미터를 확인하는 것은 어렵고, 따라서 많은 시간이 필요하다. 이러한 어려움은 주로 다층 구조(370)의 다수의 층에 기인한다. 따라서, 제1 주변부(150)에서 제2 주변부(350)로의 전환 동안 측정 데이터의 변화(들)(390)를 확인하기 위한 대안적인 예시적인 실시 예가 이하에서 설명되고, 상기 대안적인 예시적인 실시 예는 EUV 마스크(300)에 대한 유한 요소 시뮬레이션의 성능보다 덜 복잡하다.
후술되는 대안적인 예시적인 실시 예에서, 측정 데이터에서의 변화(들)(390)와 관련하여 제1 주변부(150)에서 EUV 마스크(300)에 대한 중력의 효과는 도 1의 맥락에서 도시된 것과 유사하게, EUV 마스크(300)의 기판(310)의 유한 요소 시뮬레이션에 의해 고려된다.
도 4는 반사된 EUV 방사선(450)의 빔 오프셋을 초래하는 곡선 마스크 표면(315, 335)의 제1 효과를 개략적으로 설명한다. 빔 오프셋은 측정된 패턴 요소(360)를 곡선이 아닌 EUV 마스크의 기판(320)의 패턴 요소(360)와 비교할 때 상이한 위치로 이동시킨다. 빔 오프셋은 EUV 마스크에서 비-수직 광 입사의 결과이다. EUV 마스크의 전체 곡률의 결과로서 x-방향, 즉 마스크 평면에서 한 방향으로의 빔 오프셋은 본 기술 분야에서 평면외(out-of-plane) 왜곡(OPD)으로 지칭된다. OPD는 다음 공식으로 캡쳐된다:
Figure pct00001
(1)
일반적으로 EUV 스캐너의 EUV 광(410)은 5°내지 9°의 광에서 EUV 마스크의 표면상에 입사한다. 도 4에 도시된 예에서, Φ=6°의 각도가 선택되었다. 도 4의 EUV 마스크는 곡률로 인해 EUV 마스크의 면적에 대한 높이 차이(
Figure pct00002
)를 갖는다. 종종, 스캐너의 광학 유닛, 즉 제2 주변부(350)는 1/4 내지 1/8 범위의 배율을 갖는다. 도 4의 예에서, 계수 4만큼 감소가 명시된다.
패턴 요소(360)의 측정된 배치에 대한 국부적으로 만곡된 마스크 표면의 제2 효과는 도 5에 기초하여 개략적으로 설명된다. 도 5의 상부 부분 이미지는 도 4로부터의 곡선 EUV 마스크를 개략적으로 나타낸다. EUV 마스크의 표면은 접선
Figure pct00003
에 의해 설명된다. 접선은 마찬가지로 방정식
Figure pct00004
에 따른 각도 a로 표현될 수 있다.
곡선 EUV 마스크의 점선은 도 5의 두 부분 이미지에서 중성 섬유(510)를 설명한다. 중성 섬유(510)는 (도 5의 EUV 마스크의 상부 영역에서의) 압축 응력이 (도 5의 EUV 마스크의 하부 영역의) 인장 응력으로 전환되는 영역을 기재한다. EUV 마스크는 중성 섬유(510)의 2차원 평면에서 내부 휨(internal warping)을 갖지 않는다.
도 5의 하부 부분 이미지는 도 5의 상부 부분 이미지의 곡선 EUV 마스크의 확대된 부분을 도시한다. 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화와 EUV 마스크(300)의 곡률에 의해 유발된 표면(335)상의 패턴 요소(360)의 변위 사이의 관계는 이러한 부분 이미지에 기초하여 설명된다. EUV 마스크를 통한 파선 절단 라인(520)은 중성 섬유(510)를 수직 방식으로 절단하고 따라서 실질적으로 또한 전방 측 표면(335) 및 후방 측 표면(315)을 직각으로 절단한다. 중성 섬유(510)의 교차점(530)의 EUV 마스크의 전방 측 표면(335)에 대한 수직선은 길이
Figure pct00005
를 갖는다. 여기서, T는 EUV 마스크의 두께를 나타낸다. EUV 마스크의 기판은 통상적으로 6.35mm의 두께를 - 상술한 바와 같이 - 갖는다. 파라미터 k는 마스크 두께 T의 분수(fraction)로서 중성 섬유(510)의 공간 배향을 정의한다. 내부 뒤틀림을 갖지 않는 EUV 마스크의 경우, k는 0.5의 값을 갖는다. 뒤틀린 EUV 마스크(300)의 경우, 도 5의 하부 부분 이미지에 지정된 정의에 따른 파라미터 k는 일반적으로 1/2<k<2/3의 간격에 있다.
EUV 마스크(300)의 전방 측 표면(335)상의 패턴 요소들(360) 또는 x- 방향에서의 IPD의 변위는 절단 선(520)의 교차점과 표면(335)을 갖는 교차점(350)의 지점에 대한 수직선(
Figure pct00006
)에 의해 결정된다. 따라서, 거리(550)는 EUV 마스크(300)의 곡률을 고려하여 패턴 요소(360)의 측정 데이터에서 변화(390) 중 하나를 결정한다. 작은 각도의 경우, 다음이 양호한 근사에 적용된다:
Figure pct00007
. 따라서, 패턴 요소(360)의 변위(550)는
Figure pct00008
로 인해 일어난다. EUV 포토리소그래피 장치의 투영 미러 또는 투영 렌즈의 배율 M은 IPD에 대한 식에 반영되며, 마지막으로 지정된 방정식으로 확장된다 :
Figure pct00009
(2)
평면 기판(320)을 갖는 EUV 마스크와 관련하여 EUV 마스크(300)의 곡률에 기인한 측정 데이터의 변화(390, 550)는 국부적 곡률
Figure pct00010
, EUV 마스크 T의 두께 및 파라미터 k에 의해 설명되는 중성 섬유(510)의 공간적 배향의 변화 및 EUV 포토리소그래피 장치의 투영 미러의 확대 또는 축소에 의한 스케일에 비례한다.
도 6은 제1 주변부(150)에서 EUV 마스크(300) 상의 패턴 요소(360)의 위치가 측정될 수 있는 측정 장치(600)의 기능 스케치를 통한 단면을 도시한다. 포토리소그래피 마스크(300)는 제1 주변부(150)에서 매우 정밀한 무대 상(605)의 3개의 반구(145) 상에 장착된다. EUV 마스크(300)의 굽힘 또는 곡률은 명확성을 위해 도 6에서 삭제된다. 스테이지(605)는 3개의 병진 방향 및 3개의 회전 방향으로 이동 가능하다. 또한, 6개의 자유도 모두에서 스테이지(605)의 이동이 능동적으로 모니터링되고 조절된다. 도 6의 측정 장치(600)에서, 스테이지(605)는 유일한 이동 가능한 구성요소이다.
측정 장치(600)는 엑시머 레이저를 광원(610)으로서 사용하며, 상기 레이저는 대략 193nm에서 DUV 파장 영역에서 광을 방출한다. 이미징 렌즈(320)는 표준으로서 일반적으로 0.5에서 0.9 사이에 포함되는 개구수(NA)를 갖는다. 측정 장치(600)의 해상도를 높이기 위해 렌즈의 NA가 확대될 수 있다.
CCD(charge-coupled device) 카메라(630)가 검출기로서 사용되며, 상기 검출기는 EUV 마스크(300)에 의해 반사되는 광을 측정한다. CCD 카메라(630)는 연결(635)을 통해 측정 데이터(640)를 신호 처리 유닛(645)으로 전송하고, 이는 CCD 카메라(630)의 측정 데이터(640)로부터 이미지를 생성한다.
도 1 및 3의 맥락에서 논의된 바와 같이, 종래의 포토마스크(100), 특히 EUV 마스크(300)는 곡률을 가질 수 있다. 따라서, 측정 장치(600)는 경사 격자에 기초하고 도 6에 도시되지 않은 자동 초점(AF) 시스템(670)을 갖는다. AF 시스템(670)은 EUV 마스크(300)의 측정 데이터를 기록하는 프로세스를 지원한다. 특히, AF 시스템(670)은 EUV 마스크(300)의 높이 프로파일을 생성하기 위해 사용될 수 있다. AF 시스템(670)의 도움으로, 측정 장치(600)는 패턴 요소의 위치를 기록하면서 EUV 마스크(300)의 높이 프로파일을 측정할 수 있다. 이러한 측정 데이터가 충분하지 않으면, 측정 장치(600)는 별도의 측정에서 AF 시스템(670)에 의해 EUV 마스크(300)의 높이 프로파일을 확인할 수 있다. 이 측정은 제1 주변부(150)에서 EUV 마스크(300)에 대한 온도 제어 간격(소킹 타임(soaking time)) 동안 측정 장치(600)에 의해 수행될 수 있고, 따라서 EUV 마스크(300)의 높이 프로파일을 측정하는 것이 처리량 또는 측정 장치(600)의 마스크 처리량을 감소시키지 않는다.
미러(675) 및 부분 투과성 미러(680)는 레이저 빔을 렌즈(620) 상으로 지향시킨다.
측정 장치(600)는 EUV 마스크(300)의 패턴 요소(360)를 대략 정렬시키기 위한 광학 보조 시스템(690)을 더 포함한다. 또한, 측정 장치(600)는 EUV 마스크(300)의 부근에서 널리 퍼져있는 주변부 조건을 측정하는 추가 보조 시스템(도 6에 미도시)을 포함할 수 있다.
컴퓨터 시스템(650)은 신호 처리 유닛(645)에 의해 계산된 이미지를 컴퓨터 시스템(650)의 모니터(655) 상에 디스플레이할 수 있다. 컴퓨터 시스템(650)은 광원(610), 스테이지(605)의 움직임, 렌즈(620) 및/또는 AF 시스템(670)을 제어할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(650)은 평가 유닛(660)을 포함한다. 평가 유닛(660)은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합의 형태로 구현되는 알고리즘을 포함한다. 평가 유닛(660)의 알고리즘은 EUV 마스크(300)의 측정 데이터(640)를 제1 서 주변부(150)에서 제2 주변부(350)로 전환하기 위해 측정 데이터(640)에 대한 하나 이상의 변화(390, 550)를 결정할 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(650)은 하나 이상의 비휘발성 데이터 메모리(도 6에 미도시)를 포함할 수 있다. 알고리즘(들), 측정 데이터(640), 측정 데이터(640)에 대한 변경(들)(390, 550) 및 정정된 측정 데이터는 데이터 메모리에 저장될 수 있다.
도 6에 도시된 예에서, 평가 유닛(660)은 컴퓨터 시스템(650)의 일부이다. 대안적인 실시 예에서, 평가 유닛(660)은 데이터 또는 측정 데이터를 데이터 연결을 통해 컴퓨터 시스템(650) 및/또는 데이터 처리 유닛(645)과 교환할 수 있는 독립적 유닛으로서 구현될 수 있다.
좌측 부분 이미지에서, 도 7은 설계 데이터와 관련하여 측정 장치(600)에 의해 측정될 때, 제1 주변부(150)에서의 EUV 마스크(300)의 패턴 요소(360)의 변위를 화살표로 나타낸 것이다. 화살표의 방향은 마스크 평면에서 패턴 요소(360)의 변위 방향을 지정하고 화살표의 길이는 미리 결정된 설계 데이터로부터 측정된 위치의 편차의 크기를 나타낸다.
도 7의 우측 부분 이미지는 x 방향 및 y 방향에서의 EUV 마스크(300)의 측정된 패턴 요소(360)의 약간 비대칭 변위를 도시한다. x 및 y 방향의 평균값 외에도 도 7의 오른쪽 부분 이미지의 표는 30개의 값으로 표시되는 평균값의 편차와 x 및 y 방향의 패턴 요소(360)의 최소 및 최대 변위를 지정한다.
제1 주변부(150)에서 제2 주변부(350)로의 전환 동안 측정 데이터(640)에서 변화(들)(390, 550)를 확인하기 위한 제2 실시 예에서, EUV 마스크(300)의 기판(310)은 실질적으로 그 초기 상태에서 내부 응력이 없다고 가정된다. 도 7에 도시된 EUV 마스크(300)의 패턴 요소(360)의 체계적인 변위는 마스크 제조 공정에 의해 실질적으로 야기된 것으로 간주된다. 전술한 바와 같이, EUV 마스크(300)의 내부 응력은 마스크(300)의 곡률을 유발하여, EUV 마스크(300)의 이미지의 크기의 변화를 초래한다. EUV 마스크(300)는 EUV 마스크의 곡률의 결과로서 식(2)에 따라 중성 섬유(510)의 공간 배향 k의 변화를 결정하는데 사용될 수 있다.
측정 장치(600) 또는 그 평가 유닛(660)이 마찬가지로 측정된 데이터로부터 국지적 경사
Figure pct00011
를 결정할 수 있기 때문에, 적어도 대략적으로, 측정 장치(600)의 2차원 측정 데이터의 분석으로부터, 제1 주변부(150)로부터 제2 주변부(350)로의 전환 동안 측정 데이터(640)에서 변화(390, 550)를 계산하는 것이 가능하다.
제1 주변부(150)에서 제2 주변부(350)로의 전환 동안 측정 데이터(640)에서 변화(390, 550)를 확인하기 위한 제3 실시 예는 측정 장치(600)에 의해 측정된 EUV 마스크의 패턴 요소(360)에 대한 3차원 데이터 레코드에 기초한다. 도 8은 측정 장치(600)의 도움으로 기록된 EUV 마스크(300)의 측정 데이터(640)의 3차원 표현을 나타낸다. 도 8에 도시된 예에서, EUV 마스크(300) 위의 측정된 높이 프로파일(850)의 최대 높이 차이는 138nm이다. 당 업계에서, 곡률, 굽힘 또는 처짐은 보우(bow) 또는 마스크 보우(bow)로 지칭된다. 높이 프로파일(850)의 최대 높이 차이는 당 업계에서 피크 대 밸리를 나타내는 PV로 표시된다. 도 8에 도시된 EUV 마스크(300)의 높이 프로파일(850)을 기초로, 먼저, 국지적 슬로프
Figure pct00012
를 결정하고 이어서 EUV 마스크(300)의 높이 프로파일로부터의 식(2)에 따른 중성 섬유(510)에서의 변화 k를 결정하는 것이 가능하다. 상술한 제2 실시 예와 달리, 제3 실시 예는 3차원 데이터 레코드를 기초로 하기 때문에, 제3 실시 예는 제2 실시 예보다 제1 주변부(150)와 관련하여 결정된 측정 데이터(640)와 관련하여 더 정확한 변화(390, 550)를 제공한다.
추가로, 제4 실시 예에서, EUV 마스크(300)의 패턴 요소(360)의 위치를 결정하기 위한 측정 데이터(640)는 제1 주변부(150)에서가 아닌 제2 주변부(350)에서 결정된다. 이 실시 예의 이점은, 측정 데이터(640), 예를 들어, EUV 마스크(300)의 패턴 요소(360)의 배치 데이터의 변경이 EUV 마스크(300)의 동작 환경과 관련하여 필수적이지 않다는 점에 있다. 대조적으로, 이 실시 예의 단점은 심지어 종래의 투과형 포토마스크는 반사에서만 측정될 수 있다는 점이다.
마지막으로, 식(1)에 기초하여 OPD를 결정하는 것은 후속하는 도 9 및 도 10에 기초하여 논의된다. 이제, 마스크 보우, 마스크(300) 평탄도 및 EUV 마스크(300)의 후방 국부 경사는 측정 장치(600)의 평가 유닛(660)에 기초하여 도 8에서 재현되는 측정된 높이 프로파일(850)로부터 확인된다. 당 업계에서, 후방 국부적 슬로프는 국부 슬로프로 지칭된다. 도 9는 도 8의 측정된 높이 프로파일 850
Figure pct00013
에 대한 적응 또는 2차 피트(fit)
Figure pct00014
를 도시한다:
Figure pct00015
(3).
EUV 마스크(300)(마스크 보우)의 곡률은 피트의 PV 값으로부터 2차까지 발생한다. 도 9에 도시된 예시적인 2차 피트에서, EUV 마스크(300)의 표면 위의 높이 차이는 107nm이다.
EUV 마스크(300)의 전방 측 편평도
Figure pct00016
(마스크 편평도)는 상기 지정한 측정된 높이 프로파일과 2차 피트의 차에서 발생한다:
Figure pct00017
. 도 10은 도 9에 특정된 적응을 뺀 후 EUV 마스크(300)의 평탄도를 도시한다. 따라서 결정된 EUV 마스크(300)의 평탄도는 여전히 19nm의 높이 차이(PV 값)를 갖는다.
국부적 슬로프는 다음과 같이 정의된다:
국부적 슬로프=
Figure pct00018
(4),
여기서,
Figure pct00019
는 도 9에서 2차 피트의 그리드 지점의 거리를 나타낸다. 또한, 도 10은 평탄도 영역의 개별 직사각형의 슬로프, 즉 도 9의 국부적 슬로프를 재현한다. 최대 슬로프는 x 방향으로 1.36μrad이고 y 방향으로 0.66μrad이다.
마지막으로, 도 11의 흐름도(1100)는 극자외선(EUV) 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크(300)의 측정 데이터(640)를 제1 주변부(150)에서 제2 주변부(350)로 변환하는 방법의 절차의 개요를 제공한다. 상기 방법은 단계(1110)에서 시작한다. 단계(1120)에서, 제1 주변부(150)에서의 EUV 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 측정 데이터(640)가 결정되고, 여기서 측정 데이터(640)는 포토리소그래피 마스크에 대한 내부 응력의 효과에 의해 영향을 받는다. 이를 위해, 예를 들어 측정 장치(600)가 사용될 수 있다.
다음 단계(1130)에서, 제1 주변부(150)로부터 제2 주변부(350)로의 전환 동안 측정 데이터(640)에서의 적어도 하나의 변화(390, 450, 550)가 결정되며, 여기서 제2 주변부(350)의 포토리소그래피 마스크(300)에 미치는 내부 응력의 효과는 적어도 부분적으로 보상된다. 예로서, 이 단계는 측정 장치(600)의 평가 유닛(660)에 의해 수행될 수 있다.
또한, 단계(1120)에서 결정된 측정 데이터(640)는 단계(1130)에서 확인된 측정 데이터(640)에서의 적어도 하나의 변화(390, 450, 550)로 교정된다. 이 단계는 마찬가지로 측정 장치(600)의 평가 유닛(660)에 의해 수행될 수 있다. 마지막으로, 방법은 단계(1150)으로 종료된다.

Claims (20)

  1. 극자외선(EUV)의 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크(300)의 측정 데이터(640)를 제1 주변부(150)로부터 제2 주변부(350)로 변환(transform)하는 방법으로서,
    a. 상기 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 상기 측정 데이터(640)를 결정하는 단계 - 상기 측정 데이터(640)는 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 내부 응력의 효과에 의해 영향을 받음 - ;
    b. 상기 제1 주변부(150)로부터 상기 제2 주변부(350)로의 천이(transition) 동안 상기 측정 데이터(640)의 적어도 하나의 변화(390, 450, 550)를 확인하는 단계 - 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 내부 응력의 효과의 변화가 적어도 부분적으로 보상됨 - ; 및
    c. 단계 b.에서 확인된 상기 측정 데이터(640)의 적어도 하나의 변화(390, 450, 550)를 갖는, 단계 a.에서 결정된 측정 데이터(640)를 교정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 측정 데이터(640)를 결정하는 단계는, 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 표면(335) 상의 패턴 요소(360)의 좌표를 결정하는 단계를 포함하고, 그리고/또는 상기 측정 데이터(640)를 결정하는 단계는 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 표면 컨투어(surface contour)(850)를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 표면 컨투어(850)를 결정하는 것은 패턴 요소(360)의 좌표를 결정하는 것과 동시에 이루어지고, 또는 상기 표면 컨투어(850)는 별도의 측정에서 결정되는, 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주변부(150)는 상기 포토리소그래피 마스크(300)가 3-지점(3-point) 마운트(140)에 의해 고정(anchor)되는 측정 주변부를 포함하는, 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 단계 b.에서 상기 측정 데이터(640)의 적어도 하나의 변화(450, 550)를 확인할 때, 유한 요소 시뮬레이션(finite element simulation)에 의해 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 중력 효과를 결정하는 단계 및 상기 중력 효과를 고려하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 주변부(150)는 상기 포토리소그래피 마스크(300)가 척(chuck)(330)에 의해 고정되는 측정 주변부를 포함하는, 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 주변부(350)는 상기 포토리소그래피 마스크(330)가 상기 척(330)에 의해 고정되는 EUV 리소그래피 장치를 포함하는, 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 포토리소그래피 마스크(330)의 고정(anchoring)은, 실질적으로, 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 후측 표면(315)의 평면 영역(325)을 생성하는 것인, 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 대한 측정 데이터(640)를 결정하는 단계는 상기 포토리소그래피 마스크(300)에 광자빔 및/또는 전자빔을 조사하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 데이터(640)의 적어도 하나의 변화(390, 550)를 확인하는 단계는 제1 주변부(150)로부터 제2 주변부(350)로의 천이 동안 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계는, 상기 제2 주변부(350)에 관련한, 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 배율의 변화를 확인하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 배율의 변화를 확인하는 단계는 등방성 배율(isotropic magnification factor)을 결정하는 단계 및/또는 상기 제1 주변부(150)에서 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 이방성 배율(anisotropic magnification)을 캡쳐(capture)하는 적어도 2개의 배율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계는, 상이한 마스크 유형의 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향을 포함하는 데이터베이스로부터 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화를 판독하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화를 확인하는 단계는, 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향의 변화를 결정하기 위해 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 유한 요소 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 데이터(640) 에서 적어도 하나의 상기 변화(390, 550)를 확인하는 단계는, 미리 결정된 배율과 관련하여 상기 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 배율의 변화를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 청구항 10 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변화(390, 550)를 확인하는 단계는, 상기 제1 주변부(150)의 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 상기 중성 섬유(510)의 공간 배향 변화 결정을 위한 측정 장치(600)의 배율 보상에 의한 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 배율 변화 결정 단계를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 데이터(640)는 마스크 표면(335) 상에 패턴 요소(360)를 생성한 후 그리고/또는 상기 포토리소그래피 마스크(300)의 상기 활성 영역에서 적어도 하나의 블랙 보더(black border)를 생성한 후에 결정되는, 방법.
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정 데이터(640)에서 적어도 하나의 변화(390, 450)를 확인하는 단계는 포토리소그래피 마스크(300)의 높이 차이를 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 컴퓨터 시스템(650)에 의해 실행될 때 컴퓨터 시스템(650)을 청구항 1 내지 청구항 18에 기재된 방법 단계들을 수행시키도록 프롬프트하는 명령들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램.
  20. 극자외선(EUV) 파장 범위에 대한 포토리소그래피 마스크(300)의 패턴 요소(360)의 배치를 측정하기 위한 장치(600)를 위한 평가 유닛(660)으로서, 상기 평가 유닛은 청구항 1 내지 청구항 18의 방법 단계들을 수행하도록 구현되는, 평가 유닛.
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