KR20240022209A - 포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법 - Google Patents

포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법 Download PDF

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정지훈
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최기훈
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은, 광축을 따라 광을 방출하는 광원; 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크; 상기 복수의 패턴들 중 미리 결정된 목표 범위보다 큰 치수를 갖는 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 검출하도록 구성된 검사기; 및 복수의 미러 블록들을 포함하고, 상기 복수의 미러 블록들을 각각 on 상태와 off 상태 사이에서 전환하도록 구성된 DMD를 포함하되, 상기 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 방출된 광을 포토마스크의 제1 면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 방출된 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성되고, 상기 DMD는 복수의 미러 블록들 중, 상기 포토마스크의 상기 제1 면의 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 상기 on 상태로 전환하고 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 상기 off 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치를 제공한다.

Description

포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법{PHOTOMASK PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING PHOTOMASK}
본 발명은 포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 포토마스크 특히 EUV (extreme ultraviolet) 포토리소그래피 공정에 사용될 수 있는 포토마스크의 임계 치수를 보정하는 포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 반도체 기판 상에 구현하기 위해, 노광 및 현상 공정을 포함하는 포토리소그래피 기술이 이용된다. 반도체 소자의 다운 스케일링 경향에 따라 반도체 기판 상에 마스크 패턴을 형성함에 있어, 극자외선(extreme ultraviolet, EUV) 광이 노광 장치의 광원으로 사용되고 있다. EUV 리소그래피 공정을 이용하여 고밀도로 배치되는 복수의 미세 패턴을 형성하는 데 있어서, 반사형 EUV 포토마스크를 포함하는 반사형 노광계를 이용하여 웨이퍼상에 패턴을 전사하는 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 반사형 포토마스크는 스캐닝 (scanning) 과정을 통해 포토마스크상의 패턴이 웨이퍼상에 전사되므로, 포토마스크의 결함은 웨이퍼상에 구현되는 소자의 결함을 유발하게 된다. 그런데 반사형 포토마스크는 제조 과정에서 다양한 에러들이 발생될 수 있다. 따라서, 포토마스크의 다양한 에러들을 효과적으로 보정하여 EUV 포토마스크의 수율을 개선시킬 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하려는 첫번째 과제는, 포토마스크 패턴의 임계 치수를 보정할 수 있는 포토마스크 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하려는 두번째 과제는 포토마스크 패턴의 임계 치수를 보정할 수 있는 포토마스크 처리 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있다.
본 발명은 상기 첫번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 광축을 따라 광을 방출하는 광원; 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크; 상기 복수의 패턴들 중 미리 결정된 목표 범위보다 큰 치수를 갖는 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 검출하도록 구성된 검사기; 및 복수의 미러 블록들을 포함하고, 상기 복수의 미러 블록들을 각각 on 상태와 off 상태 사이에서 전환하도록 구성된 DMD를 포함하되, 상기 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 방출된 광을 포토마스크의 제1 면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 방출된 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성되고, 상기 DMD는 복수의 미러 블록들 중, 상기 포토마스크의 상기 제1 면의 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 상기 on 상태로 전환하고 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 상기 off 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 패턴은 상기 복수의 패턴들 중 상기 복수의 패턴들 각각의 타겟 임계 치수의 편차보다 큰 임계 치수를 갖는 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하도록 구성된 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 미러 블록의 0n-off 상태 전환은 상기 미러 블록의 회전을 통해 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, Off 상태의 미러 블록들에 의해 반사되는 광을 흡수하도록 구성된 범퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 광축을 따라 방출된 광을 플랫탑(flat-top) 광으로 변환시키도록 구성된 플랫탑 광학계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도를 측정하는 온도 측정기 및 상기 DMD의 상기 미러 블록들의 on-off 상태 전환을 제어하도록 구성된 DMD 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 DMD 제어기는 상기 온도 측정기로부터 측정된 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도에 기초하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도가 목표 온도에 도달하도록 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴에 대응하는 복수의 미러 블록들의 on-off 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 광축을 따라 방출된 광을 상기 DMD에 제공하도록 구성된 광 조사 광학계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 광 조사 광학계는 상기 광축을 따라 방출된 광을 상기 광축과 다른 방향에 따라 상기 DMD에 제공하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 DMD는 상기 미러 블록들이 LXM 행렬 형태로 배열된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 DMD로부터 반사된 광의 배율을 조절하도록 구성된 굴절 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 두번째 기술적 과제를 이루기 위하여, 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크를 준비하는 단계; 상기 포토마스크에 대해, 미리 결정된 목표 범위보다 큰 치수를 갖는 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 결정하는 단계; 상기 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하는 단계; 및 상기 포토마스크의 상기 보정 대상 영역에 광을 조사하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 단계;를 포함하되, 상기 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 단계는, 각각 on 상태와 off 상태 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계로, 상기 복수의 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 광을 포토마스크의 제1면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성된, 상기 DMD를 준비하는 단계; 상기 복수의 미러 블록들 중 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고 상기 복수의 미러 블록들 중 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계; 및 상기 DMD에 상기 광을 제공하고, 상기 DMD에서 반사된 상기 광을 이용하여, 상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 패턴은 상기 복수의 패턴들 중 상기 복수의 패턴들 각각의 타겟 임계 치수의 편차보다 큰 임계 치수를 갖는 패턴인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 DMD를 준비하는 단계는, 상기 포토마스크의 크기에 대응하여 상기 반사된 광의 배율을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 미러 블록의 0n-off 기능은 상기 미러 블록의 회전을 통해 상기 미러 블록의 on-off 상태가 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계에서, 광의 경로를 변경하도록 구성된 광 조사 광학계를 통해 상기 DMD에 광이 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 단계는, 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도를 측정하는 단계 및 상기 측정된 온도에 기초하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도가 목표 온도에 도달하도록 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴에 대응하는 복수의 미러 블록들의 on-off 상태를 피드백 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 일 실시예에 있어서, 상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계는 상기 광을 플랫탑 광으로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 마스크 기판, 상기 마스크 기판 상에 위치하며 극자외선(EUV) 광을 반사하는 반사다층막, 및 상기 반사다층막 상에 위치하는 흡수 층을 포함하는 마스크 블랭크를 준비하는 단계; 상기 흡수 층을 식각하여 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크를 제공하는 단계; 상기 복수의 패턴들 중 상기 복수의 패턴들 각각의 임계 치수의 편차보다 큰 폭을 갖는 패턴인 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 검출하는 단계; 상기 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하는 단계; 및 상기 식각액이 공급된 상태에서 보정 대상 영역에 광을 조사하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 임계 치수를 보정하는 단계;를 포함하고, 상기 보정 대상 패턴의 임계 치수를 보정하는 단계는, 각각 on 상태와 off 상태에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계로, 상기 복수의 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 광을 포토마스크의 제1면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성된, 상기 DMD를 준비하는 단계; 상기 복수의 미러 블록들 중 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고 상기 복수의 미러 블록들 중 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계; 및 상기 DMD에 상기 광을 제공하고, 상기 DMD에서 반사된 상기 광을 이용하여, 상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법은, DMD에 의한 광의 부분적 반사에 의해 포토마스크에 광이 조사되는 영역을 결정할 수 있다. 광이 조사된 영역들은 식각 속도가 증가하여 상기 영역 내에 있는 패턴의 임계 치수(Critical Dimension, CD)를 감소시킬 수 있다
이에 따라, 포토마스크에서 보정이 필요한 패턴들의 임계 치수를 효율적으로 보정할 수 있고, 궁극적으로 포토마스크의 수율을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 다른 효과들은 이하의 설명으로부터 본 발명의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 처리 방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 설명하기 위한 마스크 블랭크의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 패턴의 타겟 임계 치수 설명하기 위한 포토마스크의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 패턴의 임계 치수 및 보정 대상 영역을 설명하기 위한 포토마스크의 단면도이다.
도 4는 도 3b의 포토마스크를 X-Y 평면에서 바라본 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 처리 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 공급부 및 지지부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4 단계를 설명하기 위한 블록도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 DMD를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 DMD를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미러 블록의 on-off 상태 전환의 일 실시예 및 범퍼부의 개략도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랫탑 광학계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 처리 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
이하 도면들에서 X축 방향 및 Y축 방향은 포토마스크의 상면에 평행한 방향을 나타내며, X축 방향 및 Y축 방향은 서로 수직한 방향일 수 있다. Z축 방향은 포토마스크의 상면에 수직한 방향을 나타내며, Z축 방향은 X-Y 평면에 수직한 방향일 수 있다.
이하 도면들에서 설명하는 포토마스크는 EUV 포토마스크일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 처리 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 도 1을 참조하면, 포토마스크 처리 방법(S10)은 제1 내지 제4 단계(S100 내지 S400)의 공정 순서를 포함할 수 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 포토마스크 처리 방법(S10)은, 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크를 준비하는 제1 단계(S100), 상기 포토마스크에 대해, 미리 결정된 목표 범위보다 큰 치수를 갖는 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 결정하는 제2 단계(S200), 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하는 제3 단계(S300), 및 상기 포토마스크의 상기 보정 대상 영역에 광을 조사하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 제4 단계(S400)를 포함할 수 있다.
포토마스크 처리 방법(S10)에서 상기 제1 단계(S100)는, 예를 들어, 마스크 블랭크(100)의 식각을 통해 수행될 수 있다. 상기 제1 단계(S100)는 도 2 내지 도 4를 통해 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 설명하기 위한 마스크 블랭크의 단면도이다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 패턴의 타겟 임계 치수 설명하기 위한 포토마스크의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 패턴의 임계 치수 및 보정 대상 영역을 설명하기 위한 포토마스크의 단면도이다. 도 4는 도 3b의 포토마스크를 X-Y 평면에서 바라본 평면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 마스크 블랭크(100)는 전도성 층(110), 마스크 기판(120), 마스크 기판(120) 상의 반사다층막(140), 반사다층막(140) 상의 흡수 층(170), 및 흡수 층(170)상의 반사방지층(190)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 마스크 블랭크(100)는 반사형 포토마스크를 위한 마스크 블랭크일 수 있다.
전도성 층(110)은 노광 공정시에 노광 장치의 정전 척(electrostatic chuck)에 포토마스크(101, 도 3a 참조)를 고정하는 데 이용될 수 있다. 전도성 층(110)은 Cr 함유 물질, 또는 Ta 함유 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 전도성 층(110)은 Cr 또는 CrN으로 이루어질 수 있다. 전도성 층(110)은 약 20~80nm의 두께를 가질 수 있다.
마스크 기판(120)은 실리콘(Si)과 같이 낮은 열팽창계수를 가지는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 마스크 기판(120)은 섭씨 20 도에서의 열팽창 계수가 약 0 ± 1.0Х10-7/℃ 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 마스크 기판(120)은 평활성, 평탄도, 및 세정액에 대한 내성이 우수한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 마스크 기판(120)은 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노 실리케이트 유리, 소다라임 유리, SiO2-TiO2 계 유리 등과 같은 LTEM (low thermal expansion material) 유리,β 석영 고용체를 석출한 결정화 유리, 단결정 실리콘, 또는 SiC로 이루어질 수 있다.
반사다층막(140)은 EUV 광을 반사하는 물질로 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 반사다층막(140)은 몰리브덴(Mo)/실리콘(Si) 주기 다층막을 포함할 수 있다. 반사다층막(140)은 제1 반사 층(141), 제2 반사 층(142), 및 캡핑 층(143)을 포함할 수 있다.
반사다층막(140)은 제1 반사 층(141)과 제2 반사 층(142)이 교번적으로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 반사 층(141)은 몰리브덴 또는 실리콘으로 형성되고, 제2 반사 층(142)은 실리콘 또는 몰리브덴으로 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 제1 반사 층(141)과 제2 반사 층(142)은 수십 층으로 적층될 수 있으며, 그 두께는 다양할 수 있다. 캡핑 층(143)은 반사다층막(140)의 최상층에 배치될 수 있다. 캡핑 층(143)은 반사다층막(140)을 기계적 손상 및/또는 화학적 손상들로부터 보호하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 캡핑 층(143)은 루테늄(Ru) 또는 루테늄 화합물을 포함할 수 있다.
흡수 층(170)은 EUV 광을 흡수하는 물질로 형성될 수 있다. 흡수 층(170)은 EUV 광의 파장 영역의 광선을 흡수 층(170)의 표면에 조사하였을 때에, 파장 13.5㎚ 부근의 최대 광선 반사율이 약 5 ％ 이하인 물질을 포함할 수 있다. 상기 흡수 층(170)은 예를 들어, TaN, TaNO, TaBO, TaBN, Lr 등으로 형성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 흡수 층(170)을 형성하기 위하여 스퍼터링 공정을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에 있어서, 흡수 층(170)은 약 30~200㎚의 두께를 가질 수 있다.
반사방지층(190)은 후속 공정에서 제조될 패턴 요소들에 대한 검사 중에, 검사 광의 파장 대역, 예를 들면 약 190~260㎚의 파장 대역에서 비교적 낮은 반사율을 제공함으로써 충분한 콘트라스트를 얻도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 반사방지층(190)은 금속 질화물, 예를 들어 티타늄 질화물 또는 탄탈륨 질화물과 같은 전이 금속 질화물을 포함하거나, 추가적으로 염소, 불소, 아르곤, 수소 및 산소로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분을 함유할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 반사방지층(190)은 스퍼터링 공정에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예들에 따르면, 반사방지층(190)은 5~25㎚의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 반사방지층(190)은 추가 성분 또는 이의 전구체를 함유하는 분위기에서 흡수 층(170) 표면을 처리함으로써 형성될 수 있다.
포토마스크(101)는 마스크 블랭크(100)의 흡수 층(170)을 식각하여 복수의 패턴들(PR)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 포토마스크(101)는 흡수 층(170)과 함께 반사방지층(190)을 식각하여 복수의 패턴들(PR)을 형성할 수 있다. 포토마스크(101)는 흡수 층(170)이 식각되지 않은 비패턴 영역(BR)을 더 포함할 수 있다. 포토마스크(101)에서 패턴들(PR)이 제공된 면인 제1 면은 포토마스크의 상면일 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 포토마스크(101)의 복수의 패턴들(PR) 각각은 임계 치수(critical dimension)을 갖도록 형성될 수 있다. 임계 치수는 패턴의 선폭 및 인접한 패턴간의 간격으로 표현될 수 있다. 포토마스크(101)의 복수의 패턴들(PR) 각각은 타겟 임계 치수(target critical dimension)을 갖도록 형성될 수 있다. 타겟 임계 치수는 공정시 요구되는 패턴의 선폭 및 인접한 패턴간의 간격으로 표현될 수 있다. 복수의 패턴들(PR)은 각각 상이한 타겟 임계 치수를 가질 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 패턴들(PR)은 각각 제1 폭 내지 제3 폭(W1 내지 W3)에 해당하는 타겟 임계 치수를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 마스크 블랭크(100)의 흡수 층(170)을 식각하여 복수의 패턴들(PR)이 형성된 포토마스크(101')는, 타겟 임계 치수와 다른 임계 치수를 같은 복수의 패턴들(PR)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 패턴들(PR)은 각각 제1 폭 내지 제3 폭(W1' 내지 W3')에 해당하는 임계 치수를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 패턴들(PR) 중 일부는 임계 치수로 제1 폭(W1')을 가지며, 타겟 임계 치수로 제1 폭(W1)을 가질 수 있다. 임계 치수인 상기 제1 폭(W1')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제1 폭(W1)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 같은 의미로, 상기 패턴의 패턴 거리인 제1 거리(D1')는 상기 패턴이 타겟 임계 치수를 가졌을 때의 패턴 거리인 제1 거리(D1)보다 작을 수 있다. 이때, 상기 패턴의 임계 치수인 제1 폭(W1')과 타겟 임계 치수인 제1 폭(W1)의 차이가 임계 치수의 편차에 따른 허용 범위를 벗어날 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 패턴들(PR) 중 다른 일부는 임계 치수로 제2 폭(W2')을 가지며, 타겟 임계 치수로 제2 폭(W2)을 가질 수 있다. 임계 치수인 상기 제2 폭(W2')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제2 폭(W2)보다 큰 폭을 가질 수 있다. 같은 의미로, 상기 패턴의 패턴 거리인 제2 거리(D2')는 상기 패턴이 타겟 임계 치수를 가졌을 때의 패턴 거리인 제2 거리(D2)보다 작을 수 있다. 이때, 상기 패턴의 임계 치수인 제2 폭(W2')과 타겟 임계 치수인 제2 폭(W2)의 차이가 임계 치수의 편차에 따른 허용 범위를 벗어날 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 복수의 패턴들(PR) 중 또 다른 일부는 임계 치수로 제3 폭(W3')을 가지며, 타겟 임계 치수로 제3 폭(W3)을 가질 수 있다. 임계 치수인 상기 제3 폭(W3')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제3 폭(W3)과 동일하거나 그 차이가 편차에 따른 허용 범위 내일 수 있다. 따라서, 상기 패턴의 패턴 거리인 제3 거리(D3')는 상기 패턴이 타겟 임계 치수를 가졌을 때의 패턴 거리인 제2 거리(D3)와 동일하거나 그 차이가 편차에 따른 허용 범위 내일 수 있다.
보정 대상 패턴(CP)은 복수의 패턴들(PR) 중 치수 보정이 요구되는 패턴일 수 있다. 보정 대상 패턴(CP)은 복수 개가 제공될 수 있다. 보정 대상 영역(CR)은 포토마스크(101')의 제1 면에서 보정이 요구되는 영역일 수 있다. 보정 대상 영역(CR)은 적어도 하나 이상의 보정 대상 패턴(CP)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 보정 대상 패턴(CP)은 복수의 패턴들(PR) 중, 복수의 패턴들(PR) 각각의 임계 치수가 각각의 타겟 임계 치수보다 큰 폭을 가지며 그 차이가 허용 범위를 벗어난 패턴일 수 있다. 보정 대상 영역(CR)은 포토마스크(101')의 제1 면에서 임계 치수 보정이 필요한 영역일 수 있다.
예를 들면, 복수의 패턴들(PR) 중 임계 치수로 제1 폭(W1')을 갖는 패턴의 경우, 상기 제1 폭(W1')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제1 폭(W1)보다 큰 폭을 가지며, 그 차이가 허용 범위 내의 편차를 벗어날 수 있다. 따라서 상기 패턴은 임계 치수의 보정이 필요하며, 이때, 보정이 필요한 상기 제1 폭(W1')을 임계 치수로 가지는 패턴은 제1 보정 대상 패턴(CP1)일 수 있다.
또한, 복수의 패턴들(PR) 중 임계 치수로 제2 폭(W2')을 갖는 패턴의 경우, 상기 제2 폭(W2')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제2 폭(W2)보다 큰 폭을 가지며, 그 차이가 허용 범위 내의 편차를 벗어날 수 있다. 따라서 상기 패턴은 임계 치수의 보정이 필요하며, 이때, 보정이 필요한 상기 제2 폭(W2')을 임계 치수로 가지는 패턴은 제2 보정 대상 패턴(CP2)일 수 있다.
이때, 보정 대상 영역(CR)은 제1 보정 대상 패턴(CP1) 및 제2 보정 대상 패턴(CP2)을 포함할 수 있다. 즉, 보정 대상 영역(CR)은 포토마스크(101')의 제1 면에서 제1 보정 대상 패턴(CP1) 및 제2 보정 대상 패턴(CP2)에 해당하는 영역일 수 있다.
본 명세서에서, 패턴(PR) 및 보정 대상 패턴(CP)의 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.
도 3a, 도 3b 및 도 4에서 보정 대상 패턴들(CP1, CP2)의 수를 2개로 도시하였지만, 보정 대상 영역의 수는 이에 제한되지 않으며, 보정 대상 패턴(CP)은 하나 또는 셋 이상일 수 있다.
또한, 도 3a, 도 3b 및 도 4에서 보정 대상 패턴(CP)을 복수의 패턴들(PR) 중, 복수의 패턴들(PR) 각각의 임계 치수가 각각의 타겟 임계 치수보다 큰 폭을 가지며 그 차이가 허용 범위를 벗어난 편차인 패턴으로 도시하였지만, 보정 대상 패턴(CP)은 이에 한정되지 않으며, 보정 대상 패턴(CP)은 포토마스크의 평탄도 에러(flatness error), 포토마스크의 두께 편차 (thickness variation), 임계 선폭 균일도 (critical dimension uniformity: CDU) 등에 관하여 타겟 치수를 벗어난 패턴일 수 있다.
비보정 영역(NCR)은 포토마스크(101')의 제1 면에서 보정 대상 영역(CR)에 해당하지 않는 영역일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 비보정 영역(NCR)은 포토마스크(101')의 복수의 패턴들(PR) 중 치수 보정이 요구되지 않는 영역일 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 비보정 영역(NCR)은 포토마스크(101')의 복수의 패턴들(PR) 중 임계 치수 보정이 요구되지 않는 영역일 수 있다.
또한, 복수의 패턴들(PR) 중 임계 치수로 제2 폭(W2')을 갖는 패턴의 경우, 상기 제2 폭(W2')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제2 폭(W2)보다 큰 폭을 가지며, 그 차이가 허용 범위 내의 편차를 벗어날 수 있다. 따라서 상기 패턴은 임계 치수의 보정이 필요하며, 이때, 보정이 필요한 상기 제2 폭(W2')을 임계 치수로 가지는 패턴은 제2 보정 대상 패턴(CP2)일 수 있다.
예를 들면, 복수의 패턴들 중 임계 치수로 제3 폭(W3')을 갖는 패턴의 경우, 상기 제3 폭(W3')은 상기 패턴의 타겟 임계 치수인 제3 폭(W3)과 동일하거나 그 차이가 편차에 따른 허용 범위 내일 수 있다. 따라서, 상기 패턴은 임계 치수의 보정이 요구되지 않으며, 이때, 보정이 필요하지 않은 상기 제3 폭(W3')을 임계 치수로 갖는 패턴은 비보정 영역(NCR)에 포함될 수 있다.
보정 대상 영역을 검출하는 상기 제2 단계(S200), 포토마스크의 제1 면에 식각액 공급하는 제3 단계(S300), 및 상기 포토마스크의 상기 보정 대상 영역에 광을 조사하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 상기 제4 단계(S400)는 포토마스크 처리 장치(1000)에 의해 수행될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 처리 장치(1000)를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 공급부 및 지지부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 포토마스크 처리 장치(1000)는 검사기(1800), 지지부(1450), 유체 공급부(1410), 광원(1100), DMD(Digital Micromirror Device, 1500), 및 DMD 제어기(1600)를 포함할 수 있다.
검사기(1800)는 포토마스크(101')의 제1 면 상의 복수의 패턴들(PR) 중 보정이 요구되는 보정 대상 패턴(CP)을 검출하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사기(1800)는 복수의 패턴들(PR) 중 임계 치수 보정이 필요한 보정 대상 패턴(PR)을 검출할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사기(1800)는 포토마스크(101')의 보정 대상 패턴을 검출하기 위하여 포토마스크(101')의 전면 측 또는 배면 측에서 측정 가능한 다양한 특성들을 측정할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 검사기(1800)는 평탄도 에러(flatness error), 포토마스크의 두께 편차 (thickness variation), 임계 선폭 균일도 (critical dimension uniformity: CDU) 등의 에러를 갖는 영역들을 검출할 수 있다.
포토마스크 처리 장치(1000)의 검사기(1800)에 의해 적어도 하나 이상의 보정 대상 패턴(CP)이 검출되며, 이에 따라 보정 대상 영역을 결정하는 제2 단계(S200)가 수행될 수 있다.
지지부(1450)는 포토마스크(101')의 하면, 즉 포토마스크(101')의 제1 면과 대향하는 면을 지지하도록 구성될 수 있다. 지지부(1450)는 지지대(1451), 지지바(1453), 및 구동기(1455)를 포함할 수 있다. 지지대(1451)는 공정 처리시 포토마스크(101')의 상기 하면을 지지할 수 있다. 지지바(1453)는 지지대(1451)의 상기 하면의 중심부를 지지하며, 도 6의 화살표 방향으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 구동기(1455)는 지지대(1451)의 높이를 조절하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 구동기(1455)는 상하 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
유체 공급부(1410)는 포토마스크(101')에 식각액을 공급하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액은 암모니아수(NH4OH) 및 수산화 테트라메틸암모늄(Tetramethylammoniumydroxide, TMAH) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 식각액은 수산화암모늄(NH3OH)과 과산화수소(H2O2)와 초순수(H2O)의 혼합액, 암모니아(NH3)와 탈이온수의 혼합액, 이산화탄소가 첨가된 초순수 등을 포함할 수 있다. 유체 공급부(1410)는 유체 공급 라인(1411) 및 노즐(1413)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 식각액은 유체 공급 라인(1411)을 통해 노즐(1413)로 공급되며, 노즐(1413)로부터 포토마스크(101')의 제1 면 상에 공급될 수 있다. 이때, 포토마스크(101')는 지지대(1451)에 의해 지지되며, 지지바(1453)의 회전에 의해 지지대(1451)가 회전할 수 있고, 이에 따라, 노즐(1413)로부터 토출된 식각액이 포토마스크(101')의 제1 면 상의 복수의 패턴들(PR)에 공급될 수 있다.
이에 따라, 유체 공급부(1410) 및 지지부(1450)에 의해 포토마스크의 제1면에 식각액을 공급하는 제3 단계(S300)가 수행될 수 있다.
광원(1100)은 광축(1110)을 따라 광(L)을 방출하도록 구성될 수 있다.
DMD(1500)는 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 포토마스크(101')로 반사하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, DMD(1500)는 포토마스크(101')의 제1면 상에 상기 광(L)을 반사할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, DMD(1500)는 포토마스크(101')의 복수의 패턴들(PR)에 상기 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 반사할 수 있다. DMD(1500)는 on 상태(1513) 및 off 상태(1511) 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들(1510, 도 8a 참조)을 포함할 수 있다. DMD(1500)의 on-off 상태 및 보다 자세한 설명은 도 8a 및 도 8b를 참조하여 후술한다.
DMD 제어기(1600)는 DMD(1500)의 미러 블록들(1510, 도 8a 참조) 각각의 on-off 상태를 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 DMD 제어기(1600)는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 DMD 제어기(1600)는 워크 스테이션 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. DMD 제어기(1600)는 단순 컨트롤러, 마이크로 프로세서, CPU, GPU 등과 같은 복잡한 프로세서, 소프트웨어에 의해 구성된 프로세서, 전용 하드웨어 도는 펌웨어를 포함할 수도 있다. DMD 제어기(1600)는, 예를 들어, 범용 컴퓨터 또는 DSP(Digital Signal Process), FPGA(Field Programmable Gate Array) 및 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 애플리케이션 특정 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. DMD 제어기(1600)는 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 기계 판독 가능 매체 상에 저장된 명령들로서 구현될 수 있다. 여기서, 기계 판독 가능 매체는 기계(예를 들어, 컴퓨팅 장치)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장 및/또는 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기계 판독 가능 매체는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 디스크 저장 매체, 광학 저장 매체, 플래시 메모리 장치들, 전기적, 광학적, 음향적 또는 다른 형태의 전파 신호(예컨대, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등) 및 기타 임의의 신호를 포함할 수 있다.
DMD 제어기(1600)의 자세한 설명은 도 8a 및 도 8b를 참조하여 후술한다.
일부 실시예들에 있어서, 포토마스크 처리 장치(1000)는 광 조사 광학계(1300)를 더 포함할 수 있다. 광 조사 광학계(1300)는 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 DMD(1500)에 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 광축(1110)과 다른 방향에 따라 DMD(1500)에 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 광 조사 광학계(1300)는 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)이 광축(1110)에 수직한 방향을 따라 DMD(1500)에 제공되도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 포토마스크 처리 장치(1000)는 굴절 렌즈(1700)를 더 포함할 수 있다. 굴절 렌즈(1700)는 DMD(1500)로부터 반사된 광(L)의 배율을 조절하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 굴절 렌즈(1700)는 포토마스크(101')의 제1 면의 면적에 대응하여 상기 반사된 광(L)의 배율을 조절할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 굴절 렌즈(1700)는 포토마스크(101')의 복수의 패턴들(PR)의 면적에 대응하여 상기 반사된 광(L)의 배율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 포토마스크(101')의 제1 면의 면적이 상대적으로 작아, DMD(1500)가 포토마스크(101')의 복수의 패턴들(PR)의 면적을 초과하는 영역에 광(L)을 반사하는 경우, 굴절 렌즈(1700)를 통해 광(L)의 배율을 높여 포토마스크(101')의 패턴들(PR)에 광(L)이 집중되도록 할 수 있다. 이때, 굴절 렌즈(1700)로 볼록 렌즈가 사용될 수 있다. 또한 일부 실시예들에 있어서, 포토마스크(101')의 제1 면의 면적이 상대적으로 커, DMD(1500)가 포토마스크(101')의 패턴들(PR)의 일부에만 광(L)을 반사하는 경우, 굴절 렌즈(1700)로 오목 렌즈를 사용하여 포토마스크(101')의 패턴들(PR) 전부에 광(L)이 반사되도록 할 수 있다.
이에 따라, 크기가 상이한 포토마스크들(101')에 대해서도 DMD(1500)를 통해 패턴들(PR)에 광을 조사할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 포토마스크 처리 방법(S10)에서 보정 대상 영역에 광을 조사하여 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 상기 제4 단계(S400)는 광원(1100), DMD(1500), DMD 제어기(1600)를 통해 수행될 수 있다. 상기 제4 단계(S400)는 도 7, 도 8a 및 도 8b를 통해 자세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제4 단계를 설명하기 위한 블록도이다. 도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 DMD를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 DMD를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 보정 대상 영역에 광을 조사하여 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 상기 제4 단계(S400)는, on 상태와 off 상태 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계(S410), 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고, 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계(S420), 상기 DMD에 상기 광을 제공하고, 상기 DMD에서 반사된 상기 광을 이용하여, 상기 보정 대상 패턴을 보정하는 단계(S430)를 포함할 수 있다.
on 상태와 off 상태 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계(S410) 및 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고, 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계(S420)는, 예를 들어, DMD(1500) 및 DMD 제어기(1600)를 통해 수행될 수 있다.
도 5, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, DMD(1500)는 복수의 미러 블록들(1510)을 포함하고, 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 포토마스크(101')의 제1 면을 향해 반사하도록 구성될 수 있다. 도 8a 및 도 8b에서, 참조번호 1513은 on 상태의 미러 블록을 나타내고, 참조번호 1511은 off 상태의 미러 블록을 나타낸다. 예시적인 실시예들에 따르면, DMD(1500)는 on 상태(1513) 및 off 상태(1511) 사이에서 전환하도록 구성된 복수의 미러 블록들(1510)을 포함할 수 있다. 미러 블록들(1510) 각각은 on 상태(1513)일 때 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 포토마스크(101')의 제1 면을 향해 반사하고, off 상태(1511)에서 상기 광(L)을 포토마스크(101')의 외부를 향하여 반사하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, DMD(1500)의 미러 블록들(1510)은 적어도 일부의 미러 블록들(1510)이 on 상태(1513)일 때, 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 포토마스크(101')의 제1 면 전부에 반사하도록 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, DMD(1500)는 L x M 행렬 형태로 배열된 복수의 미러 블록들(1510)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, DMD(1500)는 1920 x 1080 행렬 형태로 배열된 미러 블록들(1510)을 포함할 수 있으나, 미러 블록들(1510)의 행렬 형태가 이제 제한되는 것은 아니다.
DMD 제어기(1600)는 DMD(1500)의 미러 블록들(1510) 각각의 on-off 상태를 제어하도록 구성될 수 있다. DMD 제어기(1600)는 DMD(1500)의 미러 블록들(1510) 각각을 on 또는 off 상태(1513, 1511)로 전환하는 신호를 생성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 검사기에 의해 검출된 보정 대상 패턴들이 제1 보정 대상 패턴(CP1, 도 4 참조) 및 제2 보정 대상 패턴(CP2, 도 4 참조)일 때, DMD 제어기(1600)는 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 제1 보정 대상 패턴(CP1)에 반사하는 미러 블록들의 집합인 제1 대응 영역(1520) 및 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 제2 보정 대상 패턴(CP2)에 반사하는 미러 블록들의 집합인 제2 대응 영역(1530)을 특정하고, 제1 대응 영역(1520) 및 제2 대응 영역(1530)에 해당하는 미러 블록들 각각을 on 상태(1513)로 전환시키거나 on 상태(1513)로 유지하는 신호를 생성할 수 있으며, 이들을 제외한 미러 블록들, 즉 비보정 영역에 대응하는 미러 블록들을 off 상태(1511)로 전환시키거나 off 상태(1511)로 유지하는 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라, on 상태와 off 상태 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계(S410) 및 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고, 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계(S420)가 수행될 수 있다.
광을 DMD에 제공하고, 상기 DMD에서 반사된 광을 이용하여 보정 대상 패턴을 보정하는 단계(S430)는 다음과 같이 수행될 수 있다.
광원(1100)은 광축(1110)을 따라 광(L)을 방출하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 광축(1110)을 따라 방출되는 광(L)은 레이저 빔의 형태를 포함할 수 있다.
광축(1110)을 따라 방출된 광(L)은 DMD(1500)의 복수의 미러 블록들(1510)에 의해 포토마스크(101')로 반사될 수 있다. on 상태와 off 상태 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계(S410) 및 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고, 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계(S420)에 의해, 제1 대응 영역(1520) 및 제2 대응 영역(1530)에 해당하는 미러 블록들(1510) 각각이 on 상태(1513)일 수 있고, 비보정 영역(NCR)에 대응하는 미러 블록들(1510)을 각각은 off 상태(1511)일 수 있다. 따라서, 상기 DMD에 제공된 광(L)은 on 상태(1513)의 복수의 미러 블록들에 의해 반사되어 포토마스크(101')의 보정 대상 영역(CR)에만 조사되며, 비보정 영역(NCR)에는 상기 광(L)이 조사되지 않을 수 있다. 이에 따라, DMD(1500)에 제공된 광(L)이 on 상태(1513)의 복수의 미러 블록들(1510)에 의해 포토마스크(101')의 보정 대상 패턴들(CP) 각각에 조사될 수 있다.
광이 조사된 영역, 즉 적어도 하나 이상의 보정 대상 패턴들(CP) 또는 상기 패턴들(CP)의 인근에 위치하는 식각액은 광(L)이 가진 에너지에 의해 온도가 상승할 수 있다.
포토마스크(101')에 식각액이 공급된 상태에서 상기 광(L) 의해 보정 대상 영역(CR)의 온도가 상승하면 포토마스크의 보정 대상 영역(CR)에 위치하는 적어도 하나의 보정 대상 패턴(CP)의 임계 치수 보정이 수행될 수 있다.
아래의 아레니우스 식을 참조하면, 식각액의 온도 상승은 화학 반응에 의한 식각률을 증가시킬 수 있다.
(k: 반응속도상수, A, E: 반응물에 따른 고유 수치상수, R: 기체상수, T: 절대온도)
식각액의 온도 T의 상승에 의해 반응속도 상수 K가 증가하여, 광이 조사되지 않은 식각액보다 광이 조사된 식가액의 반응 속도가 더 빨라질 수 있다. 따라서, 상기 광이 조사된 식각액과 접촉하는 패턴, 즉 보정 대상 패턴(CP)은 광이 조사되지 않은 다른 영역보다 빠르게 식각될 수 있다. 이에 따라, 보정 대상 패턴(CP)을 선택적으로 식각할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 보정 대상 패턴(CP)은 복수 개가 제공될 수 있으며, 이때 DMD(1500) 및 DMD 제어기(1600)에 의해 상기 복수의 보정 대상 패턴(CP) 각각에 동시에 광을 조사할 수 있다. 광이 조사된 영역, 즉 보정 대상 영역(CR)에 위치하는 식각액은 광이 가진 에너지에 의해 온도가 상승하며, 이에 따라 상기 식각액과 접촉하는 복수의 보정 대상 패턴들(CP)의 식각 속도를 상승시켜 복수의 보정 대상 패턴들(CP)의 임계 치수를 동시에 보정할 수 있다.
일반적인 포토마스크 패턴의 임계 치수 보정의 경우, 국부적으로 보정이 진행된다. 보정 대상 패턴이 복수 개인 경우, 일 보정 대상 패턴의 CD 보정을 완료한 후에, 광(L)의 조사 위치를 다른 보정 대상 패턴에 맞게 이동시키고 광(L)을 조사하는 공정들을 반복 수행하여, 오랜 시간이 소요되고 비효율 적이었다.
그러나, 본 발명의 포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법은 DMD(1500)를 통해 광(L)을 반사하며, DMD(1500)의 on-off 기능을 갖는 복수의 미러 블록들(1510)을 통해 광(L)을 포토마스크의 패턴들(PR) 중 임계 치수 보정이 필요한 보정 대상 패턴들(CP)에 동시에 조사할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 포토마스크 처리 장치 및 포토마스크 처리 방법은 임계 치수 보정이 요구되는 적어도 하나의 보정 대상 패턴들(CP)의 임계 치수를 동시에 각각 보정할 수 있고 포토마스크의 수율을 상승시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 광(L)에 의한 식각의 정밀도를 높이기 위해, 광(L)의 파장은 화학액에 흡수되지 않고, 포토마스크(101')의 보정 대상 영역(CR)에 흡수되어 보정 대상 영역(CR) 또는 상기 보정 대상 영역(CR)에 인접하는 식각액의 온도를 상승시키도록 선택될 수 있다. 본 실시예에 채용된 광(L)은 상기 식각액에 흡수되지 않는 파장을 가질 수 있다. 식각액의 상당 부분을 차지하는 물을 기준으로 광(L)의 파장의 범위를 설정할 수 있다. 물의 파장 흡수율을 고려할 때, 광(L)의 파장은 약 200㎚ ~ 700㎚ 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 광(L)의 파장은 약 400㎚ ~ 600㎚ 범위일 수 있다. 예를 들어, 상기 광(L)은 KrF, XeCl, ArF, KrCl, Ar, YAG, 또는 CO2 광(L)일 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 미러 블록의 on-off 상태 전환의 일 실시예 및 범퍼부의 개략도이다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 미러 블록(1510)의 on-off 상태 전환은 미러 블록(1510)의 회전을 통해 수행될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 미러 블록(1510)이 Y축을 기준으로 α각도만큼 회전하여 미러 블록(1510)의 on-off 상태를 전환시킬 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 미러 블록(1510)이 X축을 기준으로 α각도만큼 회전하여 미러 블록(1510)의 on-off 상태를 전환시킬 수 있다. 미러 블록이 off 상태(1511)일 때, off 상태의 미러 블록(1510)에 의해 반사된 광(L)은 포토마스크(101') 외에 다른 곳으로 반사될 수 있다.
예시적인 실시예들에 의하면, DMD(1500)는 off 상태(1511)의 미러 블록(1510)에 의해 포토마스크(101') 외에 다른 곳으로 반사된 광(L)을 흡수될 수 있도록 구성된 범퍼부(1550)를 더 포함할 수 있다. 상기 범퍼부(1550)는 off 상태(1511)의 미러 블록(1510)에 의해 반사된 광(L)이 도달하는 곳에 위치할 수 있다. 상기 범퍼부(1550)는 off 상태(1511)의 미러 블록(1510)에 의해 반사된 광(L)의 재반사 또는 산란 등을 방지하여, off 상태(1511)의 미러 블록(1510)에 의해 반사된 광(L)이 포토마스크(101')의 패턴 보정에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랫탑 광학계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5, 도 10a, 및 도 10b를 참조하면, 포토마스크 처리 장치(1000)는 플랫탑(flat-top) 광학계(1200)를 포함할 수 있다. 플랫탑 광학계(1200)는 광축(1110)을 따라 방출된 광(L)을 정사각형의 균일한 에너지 분포를 갖는 플랫탑 광으로 변환시키도록 구성될 수 있다. 도 10a에서 나타나듯, 일반적인 광은 광축(1110)에서 멀어질수록 낮은 에너지 값을 갖을 수 있다. 그러나, 플랫탑 광학계(1200)를 통과한 광은 도 10b에 나타난 것처럼 정사각형의 균일한 에너지 분포를 갖도록 변환된다.
결국, 플랫탑 광학계(1200)를 포함하는 포토마스크 처리 장치(1000)는 균일한 에너지를 갖는 광을 보정 대상 영역(CR)에 조사할 수 있고, 이에 따라 식각액이 상승되는 온도를 정확히 계산할 수 있어 보정 대상 패턴(CP)의 정확한 임계 치수 보정이 가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 처리 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 11을 참조하면, 포토마스크 처리 장치(1001)는 지지부(1450), 검사기(1800), 유체 공급부(1410), 광원(1100), 광 조사 광학계(1200), DMD(1500), DMD 제어기(1600) 및 온도 측정기(1900)를 포함할 수 있다.
이하에서는 도 5의 포토마스크 처리 장치(1000) 및 도 11의 포토마스크 처리 장치(1001)의 중복된 내용은 생략하고, 차이점을 위주로 설명하도록 한다.
온도 측정기(1900)는 식각액의 온도 또는 포토마스크(101')의 복수의 패턴들(PR)의 온도를 측정하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 온도 측정기(1900)는 열화상 카메라를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 온도 측정기(1900)는 복수의 미러 블록들(1510)의 개수에 대응한 픽셀(pixel)을 가질 수 있다.
보정 대상 패턴(CP)이 복수 개가 제공된 경우, 복수의 보정 대상 패턴들(CP) 각각의 타겟 임계 치수가 다를 수 있다. 따라서 보정 대상 패턴들(CP) 각각에 위치하는 식각액의 목표 온도가 다를 수 있다.
DMD 제어기(1600)는 온도 측정기(1900)에 의해 측정된 보정 대상 패턴들(CP) 각각에 위치하는 식각액의 온도를 바탕으로 DMD의 미러 블록들(1510)의 on-off 상태를 제어하는 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 복수의 보정 대상 패턴들(CP) 각각에 위치하는 식각액 중 일부가 목표 온도에 도달한 경우, 상기 식각액에 광을 반사하는 미러 블록들(1510)을 off 상태(1511)로 피드백 제어할 수 있다. 즉 임계 치수 보정에 의해 타겟 임계 치수를 얻은 보정 대상 패턴(CP)에 광(L)을 반사하는 미러 블록들(1510)을 off 상태(1511)로 피드백 제어할 수 있다.
반면, 복수의 보정 대상 패턴들(CP) 각각에 위치하는 식각액 중 목표 온도에 도달하지 않은 부분, 즉 상기 보정에 의해 타겟 임계 치수에 도달하지 않은 보정 대상 패턴(CP)에 광(L)을 반사하는 미러 블록들(1510)은 on 상태(1513)를 유지하도록 제어할 수 있다.
결국, DMD 제어기(1600)는 온도 측정기(1900)로 측정한 식각액의 온도에 기초하여 미러 블록들(1510)의 on-off 상태를 피드백 제어할 수 있다. 이에 따라, 복수의 보정 대상 패턴들(CP) 각각의 타겟 임계 치수가 다른 경우에도 복수의 보정 대상 패턴들(CP) 각각의 임계 치수를 정확하게 보정할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 마스크 블랭크, 101: 포토마스크, 101': 포토마스크, 110: 전도성 층, 120: 마스크 기판, 140: 반사다층막, 141: 제1 반사 층, 142: 제2 반사 층, 143: 캡핑 층, 170: 흡수 층, 190: 반사방지층,
1000: 포토마스크 처리 장치, 1001: 포토마스크 처리 장치, 1110: 광원, 1100: 광축, 1200: 플랫탑 광학계, 1300; 광 조사 광학계, 1410: 유체 공급부, 1411: 유체 공급 라인, 1413: 노즐, 1450: 지지부, 1451: 지지대, 1453: 지지바, 1455: 구동기, 1500: DMD, 1510: 미러 블록, 1511: off 상태, 1513: on 상태, 1520: 제1 대응 영역, 1530: 제2 대응 영역, 1550: 범퍼부, 1600: DMD 제어기, 1700: 굴절 렌즈, 1800: 검사기, 1900: 온도 측정기
D1, D1': 제1 거리, D2, D2': 제2 거리, D3, D3': 제3 거리 W1, W1': 제1 폭, W2, W2': 제2 폭, W3, W3': 제3 폭, PR: 패턴, BR: 비패턴 영역, CP: 보정 대상 패턴, CP1: 제1 보정 대상 패턴, CP2: 제2 보정 대상 패턴, CR: 보정 대상 영역, NCR: 비보정 영역, L: 광

Claims (20)

  1. 광축을 따라 광을 방출하는 광원;
    복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크;
    상기 복수의 패턴들 중 미리 결정된 목표 범위보다 큰 치수를 갖는 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 검출하도록 구성된 검사기; 및
    복수의 미러 블록들을 포함하고, 상기 복수의 미러 블록들을 각각 on 상태와 off 상태 사이에서 전환하도록 구성된 DMD를 포함하되,
    상기 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 방출된 광을 포토마스크의 제1 면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 방출된 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성되고,
    상기 DMD는 복수의 미러 블록들 중, 상기 포토마스크의 상기 제1 면의 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 상기 on 상태로 전환하고 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 상기 off 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보정 대상 패턴은 상기 복수의 패턴들 중 상기 복수의 패턴들 각각의 타겟 임계 치수의 편차보다 큰 임계 치수를 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하도록 구성된 유체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미러 블록의 0n-off 상태 전환은 상기 미러 블록의 회전을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    Off 상태의 미러 블록들에 의해 반사되는 광을 흡수하도록 구성된 범퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광축을 따라 방출된 광을 플랫탑(flat-top) 광으로 변환시키도록 구성된 플랫탑 광학계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도를 측정하는 온도 측정기 및 상기 DMD의 상기 미러 블록들의 on-off 상태 전환을 제어하도록 구성된 DMD 제어기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 DMD 제어기는 상기 온도 측정기로부터 측정된 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도에 기초하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도가 목표 온도에 도달하도록 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴에 대응하는 복수의 미러 블록들의 on-off 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광축을 따라 방출된 광을 상기 DMD에 제공하도록 구성된 광 조사 광학계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광 조사 광학계는 상기 광축을 따라 방출된 광을 상기 광축과 다른 방향에 따라 상기 DMD에 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 DMD는 상기 미러 블록들이 LXM 행렬 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 DMD는 상기 미러 블록들이 LXM 행렬 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 장치.
  13. 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크를 준비하는 단계;
    상기 포토마스크에 대해, 미리 결정된 목표 범위보다 큰 치수를 갖는 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 결정하는 단계;
    상기 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하는 단계; 및
    상기 포토마스크의 상기 보정 대상 영역에 광을 조사하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 단계;를 포함하되,
    상기 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 단계는,
    각각 on 상태와 off 상태 사이에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계로, 상기 복수의 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 광을 포토마스크의 제1면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성된, 상기 DMD를 준비하는 단계;
    상기 복수의 미러 블록들 중 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고 상기 복수의 미러 블록들 중 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계; 및
    상기 DMD에 상기 광을 제공하고, 상기 DMD에서 반사된 상기 광을 이용하여, 상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 보정 대상 패턴은 상기 복수의 패턴들 중 상기 복수의 패턴들 각각의 타겟 임계 치수의 편차보다 큰 임계 치수를 갖는 패턴인 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 DMD를 준비하는 단계는, 상기 포토마스크의 크기에 대응하여 상기 반사된 광의 배율을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 미러 블록의 0n-off 기능은 상기 미러 블록의 회전을 통해 상기 미러 블록의 on-off 상태가 결정되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계에서, 광의 경로를 변경하도록 구성된 광 조사 광학계를 통해 상기 DMD에 광이 제공되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 보정 대상 패턴의 치수를 보정하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도를 측정하는 단계 및 상기 측정된 온도에 기초하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 온도가 목표 온도에 도달하도록 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴에 대응하는 복수의 미러 블록들의 on-off 상태를 피드백 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계는 상기 광을 플랫탑 광으로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.
  20. 마스크 기판, 상기 마스크 기판 상에 위치하며 극자외선(EUV) 광을 반사하는 반사다층막, 및 상기 반사다층막 상에 위치하는 흡수 층을 포함하는 마스크 블랭크를 준비하는 단계;
    상기 흡수 층을 식각하여 복수의 패턴들이 제공된 제1 면을 포함하는 포토마스크를 제공하는 단계;
    상기 복수의 패턴들 중 상기 복수의 패턴들 각각의 임계 치수의 편차보다 큰 폭을 갖는 패턴인 보정 대상 패턴을 적어도 하나 포함하는 보정 대상 영역을 검출하는 단계;
    상기 포토마스크의 제1 면에 식각액을 공급하는 단계; 및
    상기 식각액이 공급된 상태에서 보정 대상 영역에 광을 조사하여 상기 적어도 하나의 보정 대상 패턴의 임계 치수를 보정하는 단계;를 포함하고,
    상기 보정 대상 패턴의 임계 치수를 보정하는 단계는,
    각각 on 상태와 off 상태에서 전환되도록 구성된 복수의 미러 블록들을 포함하는 DMD를 준비하는 단계로, 상기 복수의 미러 블록들은 각각 상기 on 상태에서 상기 광을 포토마스크의 제1면을 향하여 반사하고 상기 off 상태에서 상기 광을 상기 포토마스크의 제1 면의 외부를 향하여 반사하도록 구성된, 상기 DMD를 준비하는 단계;
    상기 복수의 미러 블록들 중 상기 보정 대상 영역에 대응된 미러 블록들을 on 상태로 전환하고 상기 복수의 미러 블록들 중 상기 포토마스크의 상기 제1 면에서 보정 대상 영역 외의 영역인 비보정 영역에 대응된 미러 블록들을 off 상태로 전환하는 단계; 및
    상기 DMD에 상기 광을 제공하고, 상기 DMD에서 반사된 상기 광을 이용하여, 상기 보정 대상 패턴을 식각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 처리 방법.

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