KR20210008678A - 포토 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

포토 마스크의 제조 방법에 있어서, 기판의 칩 영역에 대응하는 마스크 영역 내에 회로 마스크 패턴의 레이아웃을 설계한다. 상기 마스크 영역 내에, 상기 회로 마스크 패턴의 임계치수(CD)를 나타내며 마스크에서의 CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴을 갖는 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계한다. 상기 마스크에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제1 광학 근접 보정(OPC)을 수행한다. 상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제2 광학 근접 보정을 수행한다. 상기 회로 마스크 패턴 및 상기 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성한다.

Description

포토 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASKS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES}
본 발명은 포토 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 EUV 리소그래피 공정에 사용되는 포토 마스크를 제조하는 방법 및 이를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
집적 회로들을 위한 패턴들은 포토리소그래피 공정을 사용하여 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 집적 회로들이 미세화됨에 따라, 포토 마스크와 웨이퍼 상의 임계치수의 균일성을 제어하는 것을 중요하다. 특히, 반사 광학계를 사용하는 EVU 리소그래피 공정에서는, EVU 고유의 광학 효과로서 섀도잉 효과, 플레어 효과 등으로 인해 웨이퍼 레벨에서 CD 불균일이 발생할 수 있다. 이에 따라, EUV 고유의 광학 효과에 의한 CD 불균일을 감소시킬 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 일 과제는 포토 마스크와 웨이퍼 상의 임계치수를 정확히 모니터링할 수 있는 포토 마스크의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 실제 패턴의 임계치수를 정확히 모니터링할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 포토 마스크의 제조 방법에 있어서, 기판의 칩 영역에 대응하는 마스크 영역 내에 회로 마스크 패턴의 레이아웃을 설계한다. 상기 마스크 영역 내에, 상기 회로 마스크 패턴의 임계치수(CD)를 나타내며 마스크에서의 CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴을 갖는 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계한다. 상기 마스크에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제1 광학 근접 보정(OPC)을 수행한다. 상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제2 광학 근접 보정을 수행한다. 상기 회로 마스크 패턴 및 상기 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성한다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 포토 마스크의 제조 방법에 있어서, 기판의 칩 영역에 대응하는 마스크 영역 내에 회로 마스크 패턴의 레이아웃을 설계한다. 상기 마스크 영역 내에, 상기 회로 마스크 패턴의 임계치수(CD)를 나타내며 마스크-CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴을 갖는 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계한다. 상기 마스크-CDU 측정용 패턴에 대하여 제1 광학 근접 보정(OPC)을 수행한다. 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 및 상기 회로 마스크 패턴에 대하여 제2 광학 근접 보정을 수행한다. 상기 회로 마스크 패턴 및 상기 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성한다. 상기 포토 마스크의 마스크-CDU 측정용 패턴의 임계치수를 측정한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 칩 영역 및 스크라이브 레인 영역을 갖는 기판 상에 식각 대상막 및 포토레지스트막을 순차적으로 형성한다. 회로 마스크 패턴 및 상기 회로 마스크 패턴의 적어도 일부와 동일한 치수를 가지며 마스크-CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴을 갖는 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 사용하여 사진 현상 공정을 수행하여, 상기 칩 영역에 상기 회로 마스크 패턴으로부터 전사된 회로 패턴 구조물 및 상기 모니터링 마스크 패턴의 상기 마스크-CDU 측정용 패턴 및 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴으로부터 전사된 마스크-CDU 측정용 패턴 구조물 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 구조물을 갖는 포토레지스트 패턴을 각각 형성한다. 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 구조물의 임계치수를 측정한다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판의 칩 영역에 대응하는 마스크 영역 내에 회로 마스크 패턴 및 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 제조할 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 마스크에서의 CDU 측정용 패턴(마스크-CDU 측정용 패턴) 및 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴(웨이퍼-CDU 측정용 패턴)을 가질 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴의 임계치수를 나타낼 수 있는 표준 셀 구조를 가질 수 있다. 상기 회로 마스크 패턴은 상기 칩 영역 내의 실제 로직 셀의 회로 층으로 전사될 수 있고, 상기 모니터링 마스크 패턴 역시 상기 칩 영역 내로 전사될 수 있다.
상기 마스크-CDU 측정용 패턴 상에 제1 광 근접 보정은 포토 마스크의 제조 후에 수행되는 포토 마스크에서의 임계치수 균일성(CDU)를 정확하게 측정할 수 있도록 수행될 수 있다. 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 상에 제2 광 근접 보정은 웨이퍼 레벨에서 CD 불균일을 방지할 수 있도록 수행될 수 있다.
따라서, 상기 포토 마스크에 형성된 상기 모니터링 마스크 패턴 중에서 마스크-CDU 측정용 패턴에 대하여만 임계치수(CD)를 측정하기 위한 SEM 검사가 수행될 수 있다. 또한, 상기 포토 마스크의 회로 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 때, 현상후 검사(after-development inspection, ADI) 및 에칭후 검사(after-etching inspection, AEI) 역시 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴이 전사된 모니터링 패턴 구조물에 대하여만 수행될 수 있다.
이에 따라, EUV 리소그래피 공정에서 사용되는 포토 마스크와 웨이퍼 상의 임계치수를 정확히 모니터링할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 포토 마스크의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 포토 마스크의 제조 방법의 제2 광 근접 보정 단계를 나타내는 순서도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 도면이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 도면이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 포토 마스크의 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 모니터링 마스크 패턴 상에 광 근접 보정을 수행하여 생성한 보정된 모니터링 마스크 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 4의 포토 마스크를 사용한 EUV 노광 공정이 수행되는 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4의 포토 마스크를 이용하여 EUV 노광 공정을 수행하기 위한 노광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 9는 도 4의 포토 마스크의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 13은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 포토 마스크의 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 2는 도 1의 포토 마스크의 제조 방법의 제2 광 근접 보정 단계를 나타내는 순서도이다. 도 3은 예시적인 실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 도면이다. 도 4는 예시적인 실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 도면이다. 도 5는 예시적인 실시예에 따른 포토 마스크의 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 모니터링 마스크 패턴 상에 광 근접 보정을 수행하여 생성한 보정된 모니터링 마스크 패턴을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 제1 단계(S100)에서, 마스크 영역(20)의 회로 마스크 영역(22) 내에 회로 마스크 패턴의 레이아웃을 설계할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 포토 마스크(10, 11)의 마스크 영역(20) 내에, 기판 상에 형성하고자 하는 실제 회로 패턴에 대응하는 상기 회로 마스크 패턴의 레이아웃을 설계할 수 있다.
반도체 웨이퍼 상의 회로 층은 포토 마스크 상의 마스크 패턴을 상기 웨이퍼 상에 전사시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 웨이퍼 상에 상기 회로 층을 형성하기 위하여, 포토레지스트 층이 상기 웨이퍼 상에 증착되고, 마스크 영역(20) 내의 상기 회로 마스크 패턴은 EUV 리소그래피 공정과 같은 사진 현상 공정에 의해 상기 포토레지스트 층으로 전사될 수 있다.
마스크 영역(20)은 실제 집적 회로들이 제조되는 웨이퍼의 칩 영역에 대응되는 영역이고, 회로 마스크 영역(22)은 상기 웨이퍼의 상기 칩 영역 내에서 실제 셀들이 형성되는 셀 영역에 대응되는 영역일 수 있다. 상기 회로 마스크 패턴은 마스크 영역(20)의 회로 마스크 영역(22) 내에 형성되며, 상기 회로 마스크 패턴은 상기 웨이퍼의 상기 칩 영역 내의 셀 영역으로 전사될 수 있다.
상기 포토 마스크는 하나 이상의 마스크 영역(20)을 포함할 수 있다. 도 3의 포토 마스크(10)는 하나의 마스크 영역(20)을 포함할 수 있다. 도 4의 포토 마스크(11)는 6개의 마스크 영역들(20)을 포함할 수 있다.
이어서, 제2 단계(S110)에서, 마스크 영역(20)의 모니터링 마스크 영역(24) 내에 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 마스크 영역(20)의 모니터링 마스크 영역(24)을 결정하고, 모니터링 마스크 영역(24) 내에 상기 회로 마스크 패턴의 적어도 일부와 실질적으로 동일한 치수를 갖는 상기 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계할 수 있다. 상기 포토 마스크의 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 기판 상에 전사되어 실제 모니터링 패턴 구조물을 형성할 수 있고, 상기 실제 모니터링 패턴은 상기 기판 상의 실제 회로 패턴의 적어도 일부와 실질적으로 동일한 치수를 가질 수 있다.
모니터링 마스크 영역(24)은 회로 마스크 영역(22) 밖에 위치하도록 결정될 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴에 의해 점유되지 않은 영역에 위치할 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴과 중첩하지 않는 위치에 형성될 수 있다.
복수 개의 상기 모니터링 마스크 패턴들이 상기 회로 마스크 패턴 영역 밖의 위치들에 있는 모니터링 마스크 영역들 내에 각각 형성될 수 있다. 상기 모니터링 마스크 영역들은 전체 마스크 영역(20)에 걸쳐 규칙적으로 조밀하게 분포될 수 있다. 따라서, 상기 모니터링 마스크 패턴들은 마스크 영역(20)에 걸쳐 균일하게 분포할 수 있다. 예를 들면, 하나의 샷 기준의 이미지 필드에 약 100개 이상의 모니터링 마스크 영역들이 설정될 수 있다. 또한, 마스크 영역(20)의 2×2mm2 당 적어도 1개의 모니터링 마스크 영역(20)이 배치될 수 있다.
집적 회로를 포함하는 반도체 장치는 한 세트의 포토 마스크들을 사용하여 웨이퍼 상에서 제조될 수 있다. 각각의 상기 포토 마스크는 상기 반도체 장치를 구성하는 개개의 패터닝된 층(패터닝된 금속층, 패터닝된 산화막, 패터닝된 폴리실리콘막, 패터닝된 비아층, 등)에 대응될 수 있다. 한 세트의 포토 마스크들 각각은 복수 개의 상기 모니터링 마스크 영역들을 포함하고, 상기 포토 마스크들 상의 모니터링 마스크 영역들은 같은 좌표들에 위치할 수 있다. 따라서, 한 세트의 상기 포토 마스크들의 상기 모니터링 마스크 영역들을 서로 중첩되도록 위치할 수 있다.
상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴의 적어도 일부와 동일한 기하학적 구조를 가질 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴의 임계치수를 나타낼 수 있는 치수들을 가질 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴의 적어도 일부와 실질적으로 동일한 치수를 가짐으로써, 동일한 사진 현상 공정에 의해 상기 회로 마스크 패턴과 상기 모니터링 마스크 패턴은 웨이퍼 상으로 서로 동일한 치수들을 갖는 구조물들로 각각 전사될 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 웨이퍼 상에 형성되는 실제 로직 셀을 대변할 수 있는 표준 셀 구조를 가질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 모니터링 마스크 패턴은 제1 영역(25A) 내의 마스크에서의 임계치수 균일성(CDU, Critical Dimension Uniformity) 측정용 패턴(40a) 및 제2 영역(25B) 내의 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴(40b)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 모니터링 마스크 패턴은 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b)를 포함할 수 있다.
상기 모니터링 마스크 패턴의 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b)은 실제 로직 셀의 액티브 핀, 더미 게이트 패턴, 비아 패턴 등과 같은 패턴 구조물로 전사되는 회로 마스크 패턴을 대변할 수 있다. 예를 들면, 상기 모니터링 마스크 패턴의 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b)은 서로 이격된 복수 개의 라인들, 서로 이격된 복수 개의 도트들 등을 포함할 수 있다.
마스크 영역(20) 내의 상기 회로 마스크 패턴과 함께 상기 모니터링 마스크 패턴은 EUV 리소그래피 공정에 의해 상기 포토레지스트 층으로 전사될 수 있다. 상기 포토 마스크를 사용하여 상기 웨이퍼 상에 실제 회로 패턴을 형성하기 전에, 상기 모니터링 마스크 패턴을 검사하여 상기 포토 마스크의 임계치수 균일성(CDU), 타겟 선폭 등을 측정하여 상기 포토 마스크의 출하 여부를 결정하고 상기 회로 마스크 패턴을 보정할 수 있다. 상기 포토 마스크에서의 임계치수 균일성(CDU)은 상기 모니터링 마스크 패턴 중에서 상기 마스크-CDU 측정용 패턴을 검사함으로써 획득할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 상기 포토 마스크의 상기 회로 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 전사한 후에, 웨이퍼에서의 임계치수 균일성(CDU)은 상기 모니터링 마스크 패턴 중에서 상기 마스크-CDU 측정용 패턴이 전사된 모니터링 패턴 구조물을 검사함으로써 획득할 수 있다.
이후, 제3 단계(S120)에서, 상기 모니터링 마스크 패턴 중에서 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 상에 제1 광 근접 보정(OPC, optical proximity correction)를 수행한 후에, 제4 단계(S130)에서, 상기 모니터링 마스크 패턴 중에서 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b) 상에 제2 광 근접 보정을 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 광 근접 보정들을 수행하여 보정된 모니터링 마스크 패턴을 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 광 근접 보정들은 회절 또는 공정 효과들에 의한 이미지 에러들을 보상하기 위하여 패턴의 레이아웃을 보정하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 광 근접 보정들은 상기 모니터링 마스크 패턴 의 전체적인 크기를 확장하고 코너(corner) 부분을 처리하는 것을 포함할 수 있다. 각 패턴이 모서리들을 이동시키거나 추가적인 다각형들을 부가하는 것을 포함할 수 있다. 미리 연산된 룩업 테이블들에 의해 OPC를 수행할 수 있다. 하지만, 이에 제한되지는 않으며, 다양한 방식의 OPC가 수행될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 마스크-CDU 측정용 패턴(40a)의 상기 제1 광 근접 보정은 상기 회로 마스크 패턴의 광 근접 보정과 별도로 수행될 수 있다. 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b)의 상기 제2 광 근접 보정은 상기 회로 마스크 패턴의 광 근접 보정과 동시에 수행될 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴의 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 상에 상기 제1 광 근접 보정을 수행한 후, 상기 모니터링 마스크 패턴의 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b) 및 상기 회로 마스크 패턴 상에 상기 제2 광 근접 보정을 동시에 수행할 수 있다.
상기 모니터링 마스크 패턴의 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 상의 상기 제1 광 근접 보정은 포토 마스크의 제조 후에 수행되는 포토 마스크에서의 임계치수 균일성(CDU)를 정확하게 측정할 수 있도록 수행될 수 있다. 예를 들면, OPC 조그(jog)로 인한 부정확한 측정 및 국부적 에러 요소(local error term)를 방지하기 위하여, ROI(region of interest)를 개선하고 여러 위치들에서 멀티 측정이 가능하도록 OPC 패턴을 최적화하는 작업이 수행될 수 있다.
상기 제1 광 근접 보정은 상기 제2 광 근접 보정보다 먼저 수행될 수 있다. 패턴 매칭(pattern matching)을 통해 마스크 영역(20) 내의 상기 모니터링 마스크 패턴의 마스크-CDU 측정용 패턴(40a)의 레이아웃을 찾고 이에 대한 상기 제1 광 근접 보정을 우선적으로 수행하여 수정된 모니터링 마스크 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 모니터링 마스크 패턴의 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 상의 상기 제1 광 근접 보정은 모니터링 마스크 영역(24) 내에 보조 마스크 패턴(sub-resolution assist feature)을 삽입하는 작업을 더 포함할 수 있다. 상기 보조 마스크 패턴의 배치는 라인-스페이스 레이아웃에 대한 훌륭한 커버리지와 복잡한 2D 레이아웃에 대한 양호한 커버리지를 빠른 실행시간과 함께 제공할 수 있다.
상기 모니터링 마스크 패턴의 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b) 상의 상기 제2 광 근접 보정은 상기 포토 마스크를 웨이퍼 상에 전사한 후에 수행되는 웨이퍼에서의 임계치수 균일성(CDU)를 정확하게 측정할 수 있도록 수행될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제4 단계(S130)에서, 먼저, EUV 노광의 광학 효과를 보상하기 위한 OPC 모델을 선정한 후(S132), 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b) 및 상기 회로 마스크 패턴에 대하여 상기 선정된 OPC 모델을 적용할 수 있다(S134).
후술하는 바와 같이, EUV 리소그래피 공정에서는 반사 광학계가 사용되고, 이로 인해 웨이퍼 레벨에서 섀도잉 효과(shadowing effect), 플레어 효과(effect effect) 등과 같은 EUV 특유의 광학 효과가 발생될 수 있다. 이러한 EUV 광학 효과로 인해 웨이퍼 레벨에서 CD 불균일이 발생할 수 있다. 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b) 상의 상기 제2 광 근접 보정은 웨이퍼 레벨에서 CD 불균일을 방지할 수 있도록 수행될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 마스크-CDU 측정용 패턴(40a) 상에 상기 제1 광 근접 보정을 수행하여 수정된 마스크-CDU 측정용 패턴(42a)을 생성한 후, 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(40b) 상에 상기 제2 광 근접 보정을 수행하여 수정된 웨이퍼-CDU 측정용 패턴(42b)을 생성할 수 있다.
수정된 마스크-CDU 측정용 패턴들(42a)은 서로 동일한 선폭을 가질 수 있다. 수정된 마스크-CDU 측정용 패턴들(42a)에 의해 제조된 포토 마스크의 모니터링 마스크 패턴을 검사함으로써 마스크에서의 임계치수 균일성(CDU)를 정확하게 측정할 수 있다.
상기 OPC 모델은 EUV 리소그래피 장치의 슬릿 위치, 패턴 밀도 등에 의해 발생된 광학 효과들을 보상하기 위해 적용되었으므로, 수정된 웨이퍼-CDU 측정용 패턴들(42b)은 서로 다른 크기의 선폭들을 가질 수 있다. 수정된 웨이퍼-CDU 측정용 패턴들(42b)에 의해 제조된 포토 마스크의 모니터링 마스크 패턴이 웨이퍼 상에 전사된 모니터링 패턴 구조물을 검사함으로써 웨이퍼에서의 임계치수 균일성(CDU)를 정확하게 측정할 수 있다.
이어서, 제5 단계(S140)에서, 상기 회로 마스크 패턴과 상기 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 포토 마스크(11)는 6개의 칩 영역들을 위한 6개의 마스크 영역들(20) 및 마스크 영역들(20) 외부에 있는 주변 영역(21)을 포함할 수 있다. 마스크 영역(20)은 웨이퍼의 칩 영역에 대응되고 주변 영역(21)은 웨이퍼의 스크라이브 레인 영역에 대응될 수 있다.
포토 마스크(11)는 반사막 및 상기 반사막 상에 형성된 마스크 패턴들을 포함할 수 있다. 상가 상기 마스크 패턴은 EUV를 흡수하는 흡수막 패턴을 포함할 수 있다. 상기 마스크 패턴은 마스크 영역(22) 내에 있는 회로 마스크 패턴과 모니터링 마스크 패턴을 포함할 수 있다. 상기 회로 마스크 패턴은 마스크 영역(20)의 회로 마스크 영역(22) 내에 형성되고, 상기 모니터링 마스크 패턴은 마스크 영역(20)의 모니터링 마스크 영역(24) 내에 형성될 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 마스크-CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴을 포함할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 포토 마스크(11)는 주변 영역(21)에 배치된 얼라인 키 패턴, 오버레이 패턴 등을 더 포함할 수 있다.
이후, 제6 단계에서, 상기 포토 마스크에 형성된 상기 모니터링 마스크 패턴의 상기 마스크-CDU 측정용 패턴의 임계치수(CD)를 측정할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 포토 마스크의 모니터링 마스크 영역(24) 내의 상기 마스크-CDU 측정용 패턴의 임계치수는 임계치수 주사전자현미경(critical dimension scanning electron microscopy)(CDSEM)에 의해 측정될 수 있다.
상기 측정된 임계치수는 평균 임계치수 및 마스크 영역(20)에서의 임계치수 균일도(critical dimension uniformity)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 상기 임계치수 균일도는 웨이퍼 상의 임계치수 균일도와 함께 공정 산포를 예측하는 데 사용될 수 있다.
또한, 상기 모니터링 마스크 패턴의 상기 마스크-CDU 측정용 패턴의 임계치수의 측정 결과가 원하는 기준을 만족하지 않을 경우, 상기 회로 마스크 패턴을 보정할 수 있다.
SEM 검사는 측정 영역에 손상을 주거나 측정 정확도에 제한을 주는 하전 효과들에 의한 단점을 가질 수 있다. 상기 SEM 검사는 마스크 영역(20) 내에서 회로 마스크 영역(22) 밖의 모니터링 마스크 영역(24)에 대하여만 수행되므로, 실제 회로 패턴이 형성되는 회로 영역에 대응하는 회로 마스크 영역(22)에 영향을 주지 않을 수 있다.
또한, 상기 포토 마스크의 회로 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 때, 현상후 검사(after-development inspection, ADI) 및 에칭후 검사(after-etching inspection, AEI) 역시 상기 포토 마스크의 모니터링 마스크 영역(24)에 대응하는 웨이퍼의 상기 칩 영역 내의 모니터링 영역에 대하여만 수행될 수 있다. 즉, 상기 모니터링 마스크 패턴의 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴이 전사된 패턴 구조물에 대하여 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 4의 포토 마스크를 이용하여 반도체 장치의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 도 4의 포토 마스크를 사용한 EUV 노광 공정이 수행되는 웨이퍼를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 4의 포토 마스크를 이용하여 EUV 노광 공정을 수행하기 위한 노광 장치를 나타내는 단면도이다. 도 9는 도 4의 포토 마스크의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 반도체 웨이퍼(W)는 복수 개의 칩 영역들(I) 및 스크라이브 레인 영역(II)을 포함할 수 있다. 칩 영역(I)은 칩(chip)이 형성되는 다이(die) 영역일 수 있고, 스크라이브 레인 영역(II)은 소잉(sawing)에 의해 절단되는 영역일 수 있다. 이때, 상기 칩은 예를 들어, 로직 소자, 메모리 소자 등을 포함할 수 있으며, 내부에는 다양한 패턴들이 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 6개의 마스크 영역들(20)을 갖는 도 4의 포토 마스크를 사용하여 6개의 칩 영역들(I)을 노광할 수 있다. 웨이퍼(W)의 칩 영역들(I) 각각은 복수 개의 셀 영역들(CR) 및 복수 개의 모니터링 영역들(MR)을 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 노광 장비(500)는 광 조사부(600), 미러 시스템(700), 마스크 스테이지(800), 및 웨이퍼 스테이지(900)를 포함할 수 있다. 미러 시스템(700)은 조영 미러 시스템 및 투영 미러 시스템을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 노광 장비(500)는 포토 마스크(M)를 이용하여 반사형 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
구체적으로, 광 조사부(600)는 광원, 광 콜렉터 등을 포함할 수 있다. 상기 광원은 극자외선(EUVL)을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 광원은 탄소 플라즈마를 이용하여 약 13.5㎚의 파장을 갖는 빛, 예를 들어 상기 극자외선을 발생시킬 수 있다. 상기 광원에서 발생된 상기 극자외선은 상기 광 콜렉터를 통과하여 미러 시스템(700)의 상기 조영 미러 시스템으로 조사될 수 있다.
상기 조영 미러 시스템은 복수 개의 조영 미러들을 포함할 수 있다. 상기 조영 미러들은, 예를 들어, 상기 극자외선이 미러링된 조사 경로 밖으로 손실되는 것을 줄이기 위하여 상기 극자외선을 컨덴싱할 수 있다.
마스크 스테이지(800)는 하면에 포토 마스크(M)를 장착하고 수평 방향으로 이동할 수 있다. 포토 마스크(M)는 포토마스크(M)의 광학적 패턴들이 형성된 면(전면측 표면)이 도면에서 아래쪽을 향하도록 마스크 스테이지(800)의 하면 상에 장착될 수 있다.
상기 조영 미러 시스템으로부터 전달된 상기 극자외선은 마스크 스테이지(800) 상의 포토 마스크(M)로 조사될 수 있다. 마스크 스테이지(800) 상의 포토 마스크(M)로부터 반사되는 상기 극자외선은 상기 투사 미러 시스템으로 전달될 수 있다.
상기 투사 미러 시스템은 포토 마스크(M)로부터 반사된 상기 극자외선을 받아 웨이퍼(W)로 전달할 수 있다. 상기 투사 미러 시스템은 복수 개의 수 개의 투사 미러들을 포함할 수 있다.
웨이퍼 스테이지(900)는 웨이퍼(W)를 안착하고 수평 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 웨이퍼(W) 상에는 일정한 두께를 가진 포토레지스트 막이 형성되고, 상기 극자외선의 초점은 상기 포토레지스트 막 내에 위치할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 상에 형성된 상기 포토레지스트 막 상에 노광 장비(500)로부터 발생한 광이 조사될 수 있다. 이에 따라, 포토 마스크(M)의 광학적 패턴 정보를 바탕으로, 상기 포토레지스트 막이 부분적으로 노광되어 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 상기 포토레지스트 패턴을 바탕으로, 아래에 배치된 막을 부분적으로 식각하여 웨이퍼(W) 상에 패턴을 형성할 수 있다.
EUV 리소그래피 공정에 의해, 포토 마스크(11)의 회로 마스크 영역(22) 내의 회로 마스크 패턴은 웨이퍼(W)의 칩 영역(I) 내의 셀 영역(CR)으로 전사되고, 포토 마스크(11)의 모니터링 마스크 영역(24) 내의 모니터링 마스크 패턴(마스크-CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴)은 웨이퍼(W)의 칩 영역(I) 내의 모니터링 영역(MR)으로 전사될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 포토 마스크(M)는 반사층(12) 상에 순차적으로 형성된 반사 캐핑막(14), 흡수막 패턴(16) 및 반사 방지막 패턴(18)을 포함할 수 있다. EUV 리소그래프를 위한 노광 장비(500)는 아치 모양 슬릿을 사용하기 위한 포토 마스크(M)로 일정 각도(θ)로 경사 입사하는 광이 존재하고, 이러한 경사 입사되는 광은 포토 마스크(M)의 흡수막에 인한 섀도잉 효과(shadowing effect)를 발생시킬 수 있다. 전체 필드 OPC(full field OPC)의 슬릿 위치 별로 나타나는 EUV 광학 효과, 즉, 섀도잉 효과로 인해 웨이퍼 레벨에서 CU 불균일이 발생할 수 있다.
도 10 내지 도 13은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 10 내지 도 13은 도 7의 A-A' 라인 및 C-C' 라인을 따라 절단한 단면도들이다. 상기 패턴의 형성 방법은 도 1 내지 도 6을 참조로 설명한 포토 마스크를 이용한 것이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 10을 참조하면, 먼저, 실제 회로 층이 형성되는 칩 영역을 포함하는 기판(100) 상에 식각 대상막(110), 하드 마스크막(120) 및 포토레지스트막(PRL)을 형성할 수 있다. 상기 칩 영역은 셀 영역(CR)과 모니터링 영역(MR)을 가질 수 있다. 셀 영역(CR)은 포토 마스크의 회로 마스크 패턴이 전사되는 영역이고, 모니터링 영역(MR)은 상기 포토 마스크의 모니터링 마스크 패턴이 전사되는 영역일 수 있다. 상기 모니터링 마스크 패턴은 마스크-CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(100)의 일부가 식각될 때에는, 식각 대상막(110)은 기판(100) 상에 형성되지 않을 수 있다.
구체적으로, 하드 마스크 막(120)은 식각 대상막(110) 상에 형성될 수 있다. 하드 마스크막(120)은 식각 대상막(110)을 식각하기에 적합한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하드 마스크막(120)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 산 질화물로 형성될 수 있다. 다른 예로, 하드 마스크막(120)은 실리콘 산화물로 형성될 수 있다.
하드 마스크막(120)과 포토레지스트막(PRL) 사이에 하부막(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 상기 하부막은 포토레지스트막(PRL)과 화학적 가교 결합될 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 이와 다르게, 상기 하부막은 생략될 수 있다. 포토레지스트막(PRL)이 코팅된 후에, 베이크 공정을 수행할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 도 1, 도 2 및 도 4를 참조로 설명한 포토 마스크(M)를 제조한 후에, 포토 마스크(M)를 이용하여 포토레지스트막(PRL) 상에 EUV 리소그래피 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴(PR)을 형성할 수 있다.
포토 마스크(M)는 회로 마스크 영역(22) 및 모니터링 마스크 영역(24)을 포함할 수 있다. 회로 마스크 영역(22)에는 회로 마스크 패턴(50)이 형성되고, 모니터링 마스크 영역(24)에는 모니터링 마스크 패턴(60)이 형성될 수 있다. 모니터링 마스크 패턴(60)은 마스크-CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼-CDU 측정용 패턴을 포함할 수 있다. 모니터링 마스크 패턴(60)은 회로 마스크 패턴(50)의 적어도 일부와 동일한 기하학적 구조를 가질 수 있다. 모니터링 마스크 패턴(60)은 회로 마스크 패턴(50)의 임계치수를 나타낼 수 있는 치수들을 가질 수 있다. 모니터링 마스크 패턴(60)은 회로 마스크 패턴(50)의 적어도 일부와 실질적으로 동일한 치수를 가짐으로써, 모니터링 마스크 패턴(60)은 기판(100)의 셀 영역(CR)에 형성되는 실제 회로 패턴을 대변할 수 있는 표준 셀 구조를 가질 수 있다.
먼저, EUV 노광 공정에 의해, 포토 마스크(M)의 회로 마스크 패턴(50)은 셀 영역(CR) 상의 포토레지스트막(PRL)으로 전사되고, 포토 마스크(M)의 모니터링 마스크 패턴(60)은 모니터링 영역(MR) 상의 포토레지스트막(PRL)으로 전사될 수 있다. 포지티브 톤(positive tone) 포토레지스트가 사용된 경우, 광에 노출된 포토레지스트 부분(SP)이 포토레지스트 현상액에 녹는 용해성을 가질 수 있다.
이어서, 현상 공정을 수행하여 셀 영역(CR) 상에 회로 패턴 구조물 및 모니터링 영역(MR) 상에 모니터링 패턴 구조물을 갖는 포토레지스트 패턴(PR)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 포토레지스트막(PRL)의 노광된 영역(SP)이 현상액에 의해 용해되어 포토레지스트 패턴(PR)이 형성될 수 있다. 상기 현상 공정을 수행한 후에 포스트 현상 베이크 공정을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 모니터링 패턴 구조물은 상기 마스크-CDU 측정용 패턴이 전사된 마스크-CDU 측정용 패턴 구조물 및 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴이 전사된 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 구조물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 포토레지스트 패턴(PR)을 형성한 후에, 현상후 검사(after-development inspection, ADI) 공정을 수행할 수 있다. 상기 ADI 공정은 모니터링 영역(MR) 상의 상기 모니터링 패턴 구조물 중에서 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 구조물에 대하여만 수행될 수 있다.
또한, 상기 포토 마스크를 제조하기 전에 수행된 검사 공정에 의해 획득한 모니터링 마스크 패턴(60) 중에서 마스크-CDU 측정용 패턴에 대한 임계치수 균일도와 상기 ADI 공정에 의해 획득한 상기 모니터링 패턴 구조물 중에서 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 구조물에 대한 임계치수 균일도 사이에 상관관계를 산출할 수 있다.
도 13을 참조하면, 식각 대상막(110) 상에 포토레지스트 패턴(PR)을 이용하여 식각 공정을 수행하여 식각 대상막 패턴(115)을 형성할 수 있다.
구체적으로, 포토레지스트 패턴(PR)을 식각 마스크로 사용하여 하드 마스크막(120)을 패터닝하여 하드 마스크 패턴(125)을 형성한 후, 포토레지스트 패턴(PR)을 기판(100)으로부터 제거할 수 있다. 이어서, 하드 마스크 패턴(125)을 식각 마스크로 사용하여 식각 대상막(110)을 패터닝하여 식각 대상막 패턴(115)을 형성할 수 있다.
이에 따라, 기판(100)의 셀 영역(CR) 상에는 포토 마스크(M)의 회로 마스크 패턴(50)으로부터 전사된 회로 패턴이 형성되고, 기판(100)의 모니터링 영역(MR) 상에는 포토 마스크(M)의 모니터링 마스크 패턴(60)으로부터 전사된 모니터링 패턴이 형성될 수 있다. 상기 모니터링 패턴은 상기 마스크-CDU 측정용 패턴 구조물로부터 전사된 마스크-CDU 측정용 모니터링 패턴 및 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴이 전사된 웨이퍼-CDU 측정용 모니터링 패턴을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판(100) 상에 상기 회로 패턴 및 상기 모니터링 패턴을 형성한 후에, 에칭후 검사(after-etching inspection, AEI) 공정을 수행할 수 있다. 상기 AEI 공정은 모니터링 영역(MR) 상의 상기 모니터링 패턴 중에서 상기 웨이퍼-CDU 측정용 모니터링 패턴에 대하여만 수행될 수 있다.
또한, 상기 포토 마스크의 상기 모니터링 마스크 패턴 중에서 상기 마스크-CDU 측정용 패턴에 대한 임계치수 균일도, 상기 ADI 공정에 의해 획득한 상기 모니터링 패턴 구조물 중에서 상기 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 구조물에 대한 임계치수 균일도, 및 상기 AEI 공정에 의해 획득한 상기 모니터링 패턴 중에서 상기 웨이퍼-CDU 측정용 모니터링 패턴에 대한 임계치수 균일도 사이에서의 상관관계를 산출할 수 있다.
전술한 포토 마스크의 제조 방법 및 이를 사용한 반도체 장치의 제조 방법은, 예를 들어 중앙처리장치(CPU, MPU), 애플리케이션 프로세서(AP) 등과 같은 로직 소자, 예를 들어 에스램(SRAM) 장치, 디램(DRAM) 장치 등과 같은 휘발성 메모리 장치, 및 예를 들어 플래시 메모리 장치, 피램(PRAM) 장치, 엠램(MRAM) 장치, 알램(RRAM) 장치 등과 같은 불휘발성 메모리 장치의 제조 방법에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 11: 포토 마스크 12: 반사층
14: 반사 캐핑막 16: 흡수막 패턴
18: 반사 방지막 패턴 20: 마스크 영역
21: 주변 영역 22: 회로 마스크 영역
24: 모니터링 마스크 영역 40a: 마스크-CDU 측정용 패턴
40b: 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 42a: 수정된 마스크-CDU 측정용 패턴
42b: 수정된 웨이퍼-CDU 측정용 패턴 50: 회로 마스크 패턴
60: 모니터링 마스크 패턴 100: 기판
110: 식각 대상막 115: 식각 대상막 패턴
120: 하드 마스크막 125: 하드 마스크 패턴
500: 노광 장비 600: 광 조사부
700: 미러 시스템 800: 마스크 스테이지
900: 웨이퍼 스테이지

Claims (10)

  1. 기판의 칩 영역에 대응하는 마스크 영역 내에 회로 마스크 패턴의 레이아웃을 설계하고;
    상기 마스크 영역 내에, 상기 회로 마스크 패턴의 임계치수(CD)를 나타내며 마스크에서의 CDU 측정용 패턴 및 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴을 갖는 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계하고;
    상기 마스크에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제1 광학 근접 보정(OPC)을 수행하고;
    상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제2 광학 근접 보정을 수행하고; 그리고
    상기 회로 마스크 패턴 및 상기 모니터링 마스크 패턴을 갖는 포토 마스크를 형성하는 포토 마스크의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계는
    상기 마스크 영역 내에 상기 회로 마스크 패턴에 의해 점유되지 않는 위치에 모니터링 마스크 영역을 결정하고; 그리고
    상기 모니터링 마스크 영역 내에 위치하도록 상기 모니터링 마스크 패턴을 설계하는 것을 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 모니터링 마스크 패턴은 상기 회로 마스크 패턴의 적어도 일부와 동일한 치수를 갖는 포토 마스크의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃을 설계하는 단계는 상기 제1 회로 마스크 패턴 영역 밖의 위치들에 복수 개의 상기 모니터링 마스크 패턴들을 설계하는 것을 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회로 마스크 패턴 상에 상기 제2 광 근접 보정을 수행하는 포토 마스크의 제조 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴의 상기 제2 광 근접 보정은 상기 회로 마스크 패턴의 상기 제2 광 근접 보정과 동시에 수행되는 포토 마스크의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제1 광학 근접 보정(OPC)을 수행하는 것은
    상기 모니터링 마스크 패턴의 레이아웃에서 상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에서 상기 제1 광학 근접 보정을 수행하는 포토 마스크의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴에 대하여 제2 광학 근접 보정을 수행하는 것은
    EUV 노광의 이미징 효과를 보상하기 위한 OPC 모델을 선정하고; 그리고
    상기 웨이퍼에서의 CDU 측정용 패턴 및 상기 회로 마스크 패턴에 대하여 상기 선정된 OPC 모델을 적용하는 것을 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 포토 마스크의 상기 마스크에서의 CDU 측정용 패턴의 임계치수를 측정하는 것을 더 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 마스크에서의 CDU 측정용 패턴의 임계치수의 측정 결과가 원하는 기준을 만족하지 않을 경우, 상기 회로 마스크 패턴을 보정하는 것을 더 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1612834A1 (en) 2004-06-29 2006-01-04 Leica Microsystems Lithography GmbH A process for controlling the proximity effect correction
US7587704B2 (en) 2005-09-09 2009-09-08 Brion Technologies, Inc. System and method for mask verification using an individual mask error model
US7913196B2 (en) * 2007-05-23 2011-03-22 United Microelectronics Corp. Method of verifying a layout pattern
KR100904600B1 (ko) 2007-10-11 2009-06-25 주식회사 동부하이텍 플레어 현상에 의한 ｃｄ의 변화를 ｏｐｃ를 이용하여보정하는 방법
US7820458B2 (en) * 2008-02-13 2010-10-26 Infineon Technologies Ag Test structures and methods
KR20090099404A (ko) 2008-03-17 2009-09-22 주식회사 하이닉스반도체 광 근접 효과 보상 방법
KR20100119071A (ko) 2009-04-30 2010-11-09 주식회사 동부하이텍 광학 근접 보정을 이용한 ｃｄ 균일도 개선 방법
KR20110001140A (ko) 2009-06-29 2011-01-06 주식회사 하이닉스반도체 광 근접효과 보정 방법
JP2011066079A (ja) 2009-09-15 2011-03-31 Toshiba Corp フレア補正方法及び半導体デバイスの製造方法
US9134112B2 (en) * 2010-02-23 2015-09-15 Carl Zeiss Sms Ltd. Critical dimension uniformity correction by scanner signature control
US8871409B2 (en) * 2010-07-26 2014-10-28 Carl Zeiss Sms Ltd. Lithographic targets for uniformity control
NL2007287A (en) 2010-09-14 2012-03-15 Asml Netherlands Bv Correction for flare effects in lithography system.
US20120154773A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Carl Zeiss Sms Gmbh Method and apparatus for correcting errors on a wafer processed by a photolithographic mask
KR101757743B1 (ko) 2011-03-03 2017-07-17 삼성전자 주식회사 플레어 보정방법 및 ｅｕｖ 마스크 제조방법
JP5575024B2 (ja) 2011-03-22 2014-08-20 株式会社東芝 マスクパターン補正方法、マスクパターン補正プログラムおよび半導体装置の製造方法
US8443308B2 (en) 2011-05-02 2013-05-14 Synopsys Inc. EUV lithography flare calculation and compensation
WO2013158593A1 (en) 2012-04-18 2013-10-24 Kla-Tencor Corporation Critical dimension uniformity monitoring for extreme ultra-violet reticles
KR20150066966A (ko) * 2013-12-09 2015-06-17 삼성전자주식회사 포토마스크, 포토마스크의 에러 보정 방법, 포토마스크를 이용하여 제조된 집적회로 소자 및 그 제조 방법
US20160062227A1 (en) * 2014-09-03 2016-03-03 Macronix International Co., Ltd. Mask monitor mark and method for marking the mark
KR102491578B1 (ko) 2015-11-02 2023-01-25 삼성전자주식회사 Ｏｐｃ 방법 및 그 ｏｐｃ 방법을 이용한 마스크 제조방법
US10303839B2 (en) * 2016-06-07 2019-05-28 Kla-Tencor Corporation Electrically relevant placement of metrology targets using design analysis
KR102606308B1 (ko) 2016-06-28 2023-11-24 삼성전자주식회사 포토 마스크의 제조 방법, 패턴 형성 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
US11092899B2 (en) * 2018-11-30 2021-08-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Method for mask data synthesis with wafer target adjustment

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