KR100416613B1 - 플레어 측정용 마스크 및 그 제조방법, 이를 이용한웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정 방법 및플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법 - Google Patents
플레어 측정용 마스크 및 그 제조방법, 이를 이용한웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정 방법 및플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 플레어 측정용 마스크 및 그 제조방법, 이를 이용한 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정 방법 및 플레어의 영향을 받는 영역내의 패턴 보정 방법을 개시한다. 이러한 본 발명에 의하면, 다수의 광투과 패턴들을 갖는 광차단 영역 및 광투과 영역을 갖는 마스크를 이용하여, 포토리소그라피 공정을 진행하고 광차단 영역 및 광투과 영역에서 포토레지스트 패턴의 선폭을 비교한다. 이와같은 선폭 비교에 의하여 렌즈의 플레어를 정량화하고, 웨이퍼상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정할 수 있다. 또한, 상기 렌즈의 플레어량에 의하여, 플레어의 영향을 받는 영역내에서 개폐비를 측정하고, 이 개폐비에 의하여, 마스크 패턴의 선폭을 보정하므로써, 웨이퍼 상부에 균일한 패턴을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 포토리소그라피 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 포토리소그라피 장치내에 장착되는 렌즈의 플레어(flare) 측정용 마스크 및 그 제조방법, 이를 이용한 웨이퍼 상의 플레어의 영향을 받는 영역 측정 방법 및 플레어의 영향을 받는 영역의 마스크내 패턴 보정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 플레어(flare)는 포토리소그라피 시스템 중 노광 장치에 장착되는 프로젝션 렌즈등의 결함으로 인하여 포토리소그라피 공정에서 오노광이 발생되는 현상을 말한다. 즉, 렌즈 표면에 결함이 발생되면, 렌즈 결함 부위에서 광산란이 발생되어, 포토레지스트 패턴의 형상 변형이 일어나는 것이다. 여기서, 렌즈의 표면 결함으로는 표면 오염, 스크래치(scratch) 또는 부분적인 굴절율 차이등을 들 수 있으며, 이러한 결함 부위에서 노광시 광이 렌즈를 통하여 집속되지 않고 산란이 발생된다.
이러한 플레어 현상에 대하여, 도 1a 및 도 1b를 통하여 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하여, 포토리소그라피 공정을 수행하기 위한 노광 장치는 소정의 차단 패턴(11)을 갖는 마스크(10)의 차단 패턴(11) 형상을 웨이퍼(12)의 소정 부분으로 축소 투영시키는 렌즈(14)를 포함한다. 이러한 렌즈(14)는 마스크(10)와 웨이퍼(12) 사이에 개재되어 있다. 아울러, 웨이퍼(12) 상부에는 포토레지스트막(도시되지 않음)이 피복되어 있다.
이때, 도 1a에서와 같이, 렌즈(14)의 표면에 결함이 발생되지 않는 경우, 마스크(10)에 그려진 차단 패턴(11)의 형태가 포토레지스트막에 전사된다. 이에따라, 웨이퍼(12) 상부에는 마스크(10)의 패턴(11)을 축소한 형태로 포토레지스트 패턴(12a)이 형성된다.
반면에, 도 1b와 같이, 렌즈(14)의 표면에 결함이 발생된 경우, 결함 발생 부위(15)에서 광산란이 일어나게 된다. 이와같은 광산란은 상기에서 언급한 바와 같이 포토레지스트막의 노광시, 불균일한 광의 분포를 초래하여 에이리얼 이미지(aerial image)의 조도(contrast)를 저하시킨다. 더불어, 이러한 광산란은결함 발생 부위(15)와 인접하는 영역의 노광량을 증대시켜, 결함 발생 부위(15) 및 그와 인접하는 영역에 대응하는 웨이퍼상에 과도 노광이 발생된다. 이로 인하여, 웨이퍼(12)상의 포토레지스트 패턴(12b) 형상이 변형되거나, 한 필드(field)에서 형성된 포토레지스트 패턴(12b)의 폭이 상이하게 되는 온 칩 베리에이션(On chip variation) 현상이 발생된다.
이러한 현상들을 통칭하여 플레어라고 하며, 플레어량은 포토리소그라피 공정을 지속적으로 진행하게 되면, 노광 장치의 렌즈에 결함이 더욱 심화되어 변화된다.
이에따라, 각 공정 별로 렌즈의 플레어량 및 플레어가 발생되는 웨이퍼 위치를 측정하여, 포토리소그라피 공정시 패턴 결함이 없는 포토레지스트 패턴을 제공할 필요성이 있다.
그러나, 종래의 포토리소그라피 시스템은 각 공정마다 렌즈의 플레어 발생 여부, 플레어 발생 부분의 플레어량 및 플레어가 영향을 미치는 영역을 측정하는 툴(tool)을 구비하고 있지 않으므로, 플레어에 의한 오노광을 보정하기 어렵다. 또한, 이러한 플레어를 측정하는 보정 툴을 포토리소그라피 시스템에 장착하게 되면, 공정 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제조 비용을 상승시키지 않고도, 렌즈의 플레어 발생 여부 및 플레어량을 측정할 수 있는 플레어 측정용 마스크를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 플레어 측정용 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기한 플레어 측정용 마스크를 이용해서 웨이퍼상의 플레어에 영향을 받아 포토레지스트 선폭이 변화하는 영역을 측정하여 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기 플레어 측정용 마스크를 이용해서 상기 플레어의 영향을 받는 웨이퍼 영역내에 형성되는 포토레지스트 패턴의 선폭을 보정하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 플레어 측정용 마스크를 이용해서, 플레어 마스크의 투과 패턴(혹은 차단 패턴)의 선폭을 보정하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 플레어 현상을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플레어량 및 플레어의 영향을 받는 영역을 측정방법 및 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 3은 본 발명에 따른 플레어 측정용 제 1 마스크의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 포토리소그라피 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 웨이퍼 각 영역별 제 1 포토리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 플레어 측정용 제 2 마스크의 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 포토리소그라피 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 웨이퍼 각 영역별 제 2 포토리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 나타낸 그래프이다.
도 9는 플레어량에 따른 포토레지스트 패턴의 선폭 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14 및 도 15는 제 2 마스크의 변형예를 나타낸 평면도이다.
또한, 도 16은 콘볼루션에 의하여 마스크내 패턴의 선폭을 보정하는 방법을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100, 200 : 플레어 측정용 마스크 110 : 광투과 패턴
120 : 광차단층 120a : 메인 광차단층
121 : 서브 광차단층 210 : 광차단 영역
220 : 광투과 영역
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질것이다.
본원에서 개시된 발명중, 대표적 특징의 개요를 간단하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일견지의 일실시예에 따른 플레어 측정용 마스크는, 마스크 기판상에 광차단 영역 및 광투과 영역이 한정되어 있고, 광차단 영역 및 광투과 영역에 각각에 형성되며, 광을 차단하는 다수의 라인 패턴 및 광을 투과하는 다수의광투과 패턴이 광차단 영역과 광투과 영역에서 서로 대응되도록 형성되어 있다.
여기서, 각각의 라인 패턴은 동일한 선폭을 갖고, 각각의 광투과 패턴 역시 동일한 선폭을 갖으며, 상기 광투과 패턴은 라인 패턴 사이의 홈일 수 있다.
또한, 본 발명의 일견지의 다른 실시예에 따른 플레어 측정용 마스크는, 마스크 기판, 마스크 기판의 소정 영역 상에 형성되어, 상기 마스크 기판을 광차단 영역과 광투과 영역으로 구분하며, 적어도 하나 이상의 광투과 패턴이 형성된 메인 광차단층, 및 상기 메인 광차단층이 형성되지 않은 마스크 기판의 광투과 영역상에 형성되고, 상기 메인 광차단층의 광투과 패턴과 대응하는 적어도 하나 이상의 광투과 패턴이 형성된 적어도 하나의 서브 광차단층으로 구성된다.
여기서, 메인 광차단층의 광투과 패턴은 종방향으로 배열된 복수개이고, 상기 서브 광차단층은 서로 동일한 크기를 가지면서 종방향으로 배열된 다수개이다.
또한, 각 광투과 패턴은 크기가 동일하며, 각 광투과 패턴의 횡간격 및 종간격은 각각 동일하다.
메인 광차단층과 광투과 영역의 경계는 직선을 이루며, 상기 직선은 상기 광투과 패턴의 중심을 연결하는 선과 직교를 이룸이 바람직하다.
아울러, 메인 광차단층 즉, 광차단 영역과 상기 광투과 영역은 그 크기가 동일하며, 각 광투과 패턴은 상기 마스크 기판의 중앙에 배열되거나, 상기 마스크 기판의 좌측 또는 우측에 배열될 수 있다.
또한, 플레어는 메인 광차단층과, 광투과 영역의 경계 부분 중 광투과 패턴이 배열된 부분에서 측정된다. 광투과 패턴은 상기 메인 광차단층 및 서브 광차단층내에 형성되는 홈일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 견지에 따른 플레어 측정용 마스크의 제조방법은 다음과 같다. 우선, 마스크 기판상에 광차단층을 형성한다음, 상기 광차단층에 적어도 하나 이상의 광투과 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 광차단층의 소정 부분을 제거하여, 상기 광차단 영역과 광투과 영역을 한정하는 메인 광차단층을 형성하고, 동시에 상기 광투과 영역에 광투과 패턴을 포함하도록 광차단층을 잔류시켜 서브 광차단층을 형성한다.
여기서, 적어도 하나의 광투과 패턴은 마스크 기판의 종방향으로 복수개가 배열되도록 형성하고, 각 광투과 패턴은 동일한 크기를 갖도록 형성한다. 아울러, 각각의 광투과 패턴은 횡간격 및 종간격이 각각 동일하다.
또한, 상기 광차단층은 상기 광차단 영역의 크기와 상기 광투과 영역의 크기가 동일하도록 제거함이 바람직하다. 각 광투과 패턴은 상기 마스크 기판의 중앙에 배열되거나, 좌측 또는 우측에 배열될 수 있다.
또한, 상기 광투과 패턴을 형성하는 단계와, 상기 메인 광차단층을 형성하는 단계에서, 플레어를 측정할 부분에 메인 광차단층과 광투과 영역의 경계 부분과 광투과 패턴이 만나도록, 광투과 패턴을 형성하고, 메인 광차단층을 소정 부분 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 견지의 일실시예에 따른 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 상기 플레어 측정용 마스크를 이용하여, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 다음, 상기 플레어 측정용 마스크의 광차단 영역의 라인 패턴에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴과 상기 광투과 영역의 라인 패턴에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴 각각의 선폭을 측정한다. 그 후, 각 영역에 대응하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 비교하여, 두 영역에서 포토레지스트 패턴의 선폭 차이를 측정한다. 이때, 선폭 차이가 있으면 플레어가 존재하는 것으로 판단하고, 선폭 차이로부터 플레어량을 산출한다. 그리고나서, 상기 각 영역간 포토레지스트 패턴들 사이에 선폭이 급격히 변화되는 구간을 측정한다. 다음으로, 상기 선폭이 급격히 변화되는 구간까지의 거리를 반경으로 하는 원을 설정하고, 이 원 내부의 영역에 해당하는 웨이퍼 부분을 플레어의 영향을 받는 영역으로 추정한다.
또한, 본 발명의 또 다른 견지의 일실시예에 다른 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법은 다음과 같다. 즉, 상술한 방법들에 의하여, 상기 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 측정한다. 다음, 상기 플레어의 영향을 받는 영역과 대응되는 마스크 영역에 형성되는 라인 패턴의 선폭 및 광투과 패턴의 선폭을 상기 유효 플레어량을 고려하여 보정하는 단계를 포함한다.
여기서, 유효 플레어량을 측정하는 단계는, 상기 플레어의 영향을 받는 영역내에서의 개폐비를 산출한다음, 상기 렌즈의 플레어량을 상기 개폐비로 환산하여, 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 산출한다.
또한, 마스크의 라인 패턴은, 상기 유효 플레어량에 해당하는 선폭 변화량 만큼, 플레어의 영향을 받는 영역과 대응하는 위치의 마스크의 차단 패턴 사이즈를 크게 제작하는 방법을 이용한다.
또한, 플레어의 영향을 받는 웨이퍼 상의 영역에 형성된 포토레지스트 패턴을 보정하는 방법은, 먼저, 플레어 측정용 마스크를 이용하여 노광함으로써, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼 상의 영역을 다수의 메쉬 영역으로 분류한다음, 상기 메쉬 영역 각각의 플레어에 따른 콘볼루션(convolution) 수치를 측정한다. 그리고나서, 상기 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값을 다음의 식으로 측정하고, 상기 임계 치수 오류값 만큼 해당 메쉬에 대응되는 마스크의 패턴의 임계 치수를 감소시킨다. 이때, 상기 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수의 오류값은×Max CD error로 구하여 지고, 여기서, "CD error wafer"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 임계치수 오류값을 나타내고, "convolution value"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 콘볼루션 수치를 나타내고, "convolution max"는 전체 메쉬 영역 중 콘볼루션 수치의 최대값을 나타내고, "Max CD error"는 최대 포토레지스트 패턴의 최대 선폭차를 나타낸다.
또한, 플레어의 영향을 받는 마스크내 패턴의 오류값을 측정하여, 오류값만큼 보정하기 위한 방법은, 먼저, 상기 플레어 측정용 마스크를 이용하여 노광함으로써, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼 상의 영역을 다수의 메쉬 영역으로 분류한다음, 상기 메쉬 영역 각각의 플레어에 따른 콘볼루션 수치를 측정한다. 그리고나서, 상기 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값을 다음의 식 1에 의하여 측정하고, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터(MEEF)를 산출한다. 그후, 상기 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값과, 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터(MEEF)를 이용하여, 다음의 식 2에 의하여 마스크내 패턴의 임계 치수의 오류값을 측정하고, 상기 마스크내 패턴의 임계 치수의 오류값만큼 마스크내 패턴의 임계 치수를 보정한다. 이때, 상기 식 1인 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수의 오류값은×Max CD error로 구하여 지고, 상기 식 2인 마스크내의 패턴의 임계 치수의 오류값은로 구하여지며, 여기서, "CD error wafer"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 임계치수 오류값을 나타내고, "convolution value"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 콘볼루션 수치를 나타내고, "convolution max"는 전체 메쉬 영역 중 콘볼루션 수치의 최대값을 나타내고, "Max CD error"는 최대 포토레지스트 패턴의 최대 선폭차를 나타내고, 상기 "MEEF"는 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터를 나타내고, "Mag"는 노광 장비의 축소 투영 배수를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다수의 광투과 패턴들을 갖는 광차단 영역 및 광투과 영역을 갖는 마스크를 이용하여, 포토리소그라피 공정을 진행함으로써, 렌즈의 플레어 발생 여부를 측정할 수 있다. 더불어, 차단 영역과 광투과 영역에 대응하여 형성되는 포토레지스트 패턴의 선폭을 비교하여, 렌즈의 플레어량 및 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정한다. 또한, 이렇게 플레어의 영향을 받는 영역내에서의 개폐비를 이용하여 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 측정할 수 있다. 이에따라, 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 으로부터 웨이퍼상의 포토레지스트 패턴의 선폭 변화를 예측할 수 있다. 더불어, 플레어에 영향을 받는 영역에 형성되는 마스크 패턴의 선폭을 보정하므로써, 웨이퍼 상부에 균일한 패턴을 얻을 수 있다.
또한, 노광 장치에 렌즈의 플레어 여부 및 플레어량을 측정하면서, 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하기 위한 별도 장비를 설치할 필요가 없으므로, 제조 비용이 크게 절감된다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 반도체 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 어떤 층은 상기 다른 층 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제 3의 층이 개재되어질 수 있다.
첨부한 도면 도 2는 본 발명에 따른 플레어의 영향을 받는 영역의 측정방법및 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이고, 도 3은 본 발명에 따른 플레어 측정용 제 1 마스크의 평면도이다. 도 4는 본 발명의 제 1 포토리소그라피 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 웨이퍼 각 영역별 제 1 포토리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 나타낸 그래프이다. 도 6은 본 발명에 따른 플레어 측정용 제 2 마스크의 평면도이고, 도 7는 본 발명의 제 2 포토리소그라피 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 웨이퍼 각 영역별 제 2 포토리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 나타낸 그래프이다. 도 9는 플레어량에 따른 포토레지스트 패턴의 선폭 변화를 나타낸 그래프이고, 도 10, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14 및 도 15는 제 2 마스크의 변형예를 나타낸 평면도이다. 또한, 도 16은 콘볼루션에 의하여 마스크내 패턴의 선폭을 보정하는 방법을 설명하기 위한 웨이퍼의 평면도이다.
먼저, 도 2를 참조하여, 렌즈의 플레어 측정하기 위하여, 플레어 측정용 제 1 마스크(100)를 형성한다(S1).
여기서, 제 1 마스크(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 마스크 기판(도시되지 않음)과; 마스크 기판 표면에 덮혀지며, 일정한 규칙을 가지고 배열된 다수의 광투과 패턴(space:110)이 한정되어 있는 광차단층(120)을 포함한다. 여기서, 광투과 패턴(110)에 의하여 광차단층(120)내에 라인 패턴(130)이 한정된다. 즉, 라인 패턴(130)은 광투과 패턴(110) 사이의 공간이다. 제 1 마스크(100)의 기판은 투명 기판, 예를 들어, 석영 기판일 수 있으며, 광차단층(120)은 크롬(Cr)과 같이 입사되는 광을 차단하는 물질일 수 있다. 여기서, 광투과 패턴들(110)은 예를들어, 광차단층(120)내에 형성된 홈(space)일 수 있으며, 종방향으로 다수개가 배열된다. (또한, 광투과 패턴(110)에 의하여 라인 패턴(130)이 한정된다.) 여기서, 광투과 패턴(110)은 모두 동일한 크기로 형성되며, 횡간격 즉, 라인 패턴(130)의 선폭이 각각 동일하다. 또한, 각 광투과 패턴(110)은 그 종간격 역시 동일하다. 또한, 광투과 패턴(110)들은 마스크의 중앙에 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 광투과 패턴(110) 및 광투과 패턴(110)에 의하여 한정되는 라인 패턴(130)의 폭을 각각 0.15㎛로 설정되었으며, 광투과 패턴(110)들은 횡방향으로 예를 들어 7개씩 배열되어 있다.
다시, 도 2를 참조하여, 제 1 마스크(100)를 이용하여, 제 1 포토리소그라피 공정을 실시한다(S2).
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 포토레지스트막(도시되지 않음)이 피복된 웨이퍼(160) 상부에 제 1 마스크(100)를 배치한다음 공지의 방식으로 제 1 포토리소그라피 공정을 실시한다. 이때, 제 1 마스크(100)와 웨이퍼(160) 사이에 렌즈(150)가 개재되며, 렌즈(150)는 제 1 마스크(100)의 광차단층(120)의 형상을 축소 투영한다. 그 후, 제 1 마스크(100)의 외부로부터 웨이퍼(160)를 향하여 광(170)이 입사되는데, 광(170)은 제 1 마스크(100)의 광차단층(120)이 형성된 부분에서는 흡수되고, 광투과 패턴(110) 부분에서는 통과된다. 제 1 마스크(100)를 통과한 광은 렌즈(150)에 의하여 웨이퍼(160)의 포토레지스트막(도시되지 않음)에 집속되어, 포토레지스트막(도시되지 않음)이 소정 부분 노광된다. 여기서, 본 실시예에서는 노광장비로서, 예를들어 ASML사의 U-라인 노광 장비를 사용하였다. 그후, 노광된 포토레지스트막을 현상하여, 포토레지스트 패턴(162)을 형성한다. (여기서, 도 4의 미설명 도면 부호 101은 제 1 마스크(100)의 기판을 나타낸다.
도 2를 참조하여, 제 1 포토리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴(162)의 선폭(a1) 및 포토레지스트 패턴(162) 사이의 간격(a2) 즉, 임계 치수(CD:critical dimension)를 측정한다(S3). 이때, 상술한 바와 같이, 제 1 마스크(100)의 광투과 패턴들(110)이 모두 일정한 크기로 설계되었으므로, 노광 장치(도시되지 않음)의 특별한 결함이 없다면, 이러한 제 1 마스크(100)에 의하여 한정되는 포토레지스트 패턴(162)의 선폭(a1) 및 간격(a2) 역시 일정하다. 도 5는 웨이퍼 각 영역별 포토레지스트 패턴(162)의 선폭(a1)을 나타낸 그래프로서, 노광 장치에 마스크를 장착하고, 마스크를 종방향 및 횡방향으로 스캐닝하여 형성된 포토레지스트 패턴(162)의 선폭을 측정한 그래프이다. 도 5의 그래프에 의하면, 광투과 패턴(110)에 의하여 한정되는 포토레지스트 패턴(162)의 크기는 전 영역에 걸쳐 균일하며, 약 150nm 선폭으로 형성된다. 이와같이, 제 1 마스크(100)를 이용하여 포토리소그라피 공정을 진행하는 것은 제 1 마스크(100)의 설계가 원하는 형태로 균일하게 되었는지를 측정한다. 더불어, 제 1 마스크(100)에 의한 포토리소그라피 공정은 개폐비(open ratio)가 거의 "0"일 경우(마스크의 대부분의 영역이 차단되었을 경우)에, 플레어가 존재하더라도 포토레지스트 패턴의 선폭 변화가 거의 없음을 보여주기 위하여 진행된다.
계속해서, 도 2를 참조하여, 제 1 마스크(100)의 광차단층(120)을 소정 부분제거하여, 플레어 측정용 제 2 마스크(200)를 형성한다(S4). 제 2 마스크(200)는 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 마스크(100)의 광차단층(120)을 소정 부분을 제거하여, 메인 광차단층(120a)을 형성하므로써 구현된다. 이때, 메인 광차단층(120a)에 의하여 제 2 마스크(200)는 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)으로 한정된다. 제 2 마스크(200)는 제 1 마스크(100)의 광차단층(120)을 소정 부분 제거하여 얻어진 것이므로, 메인 광차단층(120a)내에는 제 1 마스크(100)와 마찬가지로 크기, 종간격 및 횡간격이 각각 동일한 다수의 광투과 패턴(110)이 형성되어 있다. 한편, 광투과 영역(220)에는, 메인 광차단층(120a)의 광투과 패턴(110)과 대응하는 적어도 하나 이상의 광투과 패턴(110)이 형성된, 적어도 하나의 서브 광차단층(121)이 형성된다. 이때, 서브 광차단층(121)은 메인 광차단층(120a)과 동시에 형성되고, 동일한 평면에 위치된다. 여기서, 서브 광차단층(121)을 형성하는 것은, 광투과 영역(220)에 있는 모든 광차단층(120)을 제거하면, 광투과 패턴(110)이 한정되지 않으므로, 다수의 광투과 패턴(110)을 한정하기 위하여 남겨두는 것이다. 서브 광차단층(121)은 서로 동일한 크기를 가지면서 종방향으로 배열된다. 즉, 서브 광차단층(121)은 광투과 영역(220) 상에서 섬(island) 형태로 배열되며, 예를 들어, 동일 행(row)에 형성된 광투과 패턴들(110)을 감싸도록 형성된다. 본 실시예에서의 제 2 마스크(200)에서 메인 광차단층(120a)이 형성된 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)은 서로 동일한 크기를 갖도록 형성될 수 있다. 아울러, 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)의 경계는 직선(L1)일 수 있으며, 이 직선(L1)은 광차단 영역(210)의 광투과 패턴들(110)의 중심과 광투과 영역(220)의 광투과패턴들(110)의 중심을 연결하는 선(L2)과 직교를 이룸이 바람직하다. 또한, 광투과 영역(220)에 형성되는 서브 광차단 패턴(121)이 차지하는 면적은 광투과 영역(220) 전체의 면적에 비하여 매우 작다. 여기서, 미설명 도면 부호 x1은 서브 광차단 패턴(121)의 횡방향 길이를 나타낸다.
계속해서, 도 2를 참조하여, 상기와 같이 제작된 제 2 마스크(200)를 이용하여, 제 2 포토리소그라피 공정을 실시한다(S5).
즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저 제 2 마스크(200)를 이용하여 포토레지스트막(도시되지 않음)이 덮혀진 웨이퍼(180)를 노광한다. 여기서, 웨이퍼(180)는 제 1 포토리소그라피 공정에 사용되었던 웨이퍼(160)를 다시 사용하거나, 새로운 테스트용 웨이퍼를 사용할 수 있다. 더불어, 제 1 포토리소그라피 공정에 사용된 웨이퍼를 사용하는 경우, 제 1 포토리소그라피 공정에서 형성된 포토레지스트 패턴은 제거하고, 새로운 포토레지스트막이 도포된 상태로 이용된다. 제 1 포토리소그라피 공정(S2)과 마찬가지로, 제 2 마스크(200)와 웨이퍼(180) 사이에 축소 투영을 하는 렌즈(150)가 개재된다. 광(170)은 제 2 마스크(200) 외부로부터 웨이퍼(180)를 향하여 조사된다. 입사된 광(170)은 제 2 마스크(200)의 메인 광차단층(120a) 및 서브 광차단층(121)이 형성된 부분에서는 흡수되고, 광투과 패턴(110)에서는 통과된다. 이렇게 제 2 마스크(200)를 통과한 광은 렌즈(150)에 의하여 웨이퍼(180)의 포토레지스트막(도시되지 않음)에 집속되어, 포토레지스트 패턴(184)을 형성한다. 제 2 포토리소그라피 공정시 사용되는 광원은 제 1 포토리소그라피 공정시 사용되었던 ASML U-라인 노광 장비를 그대로 사용한다. 여기서, 도 7의 미설명 부호b1은 포토레지스트 패턴(184)의 폭을 나타내고, b2는 포토레지스트 패턴(184)의 간격을 나타낸다.
다시 도 2를 참조하여, 제 2 포토리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴들(184)의 폭(b1) 및 간격(b2), 즉 임계 치수(CD)를 측정한다(S6). 도 8은 제 2 포토리소그라피 공정에 의하여 각 웨이퍼 영역별로 포토레지스트 패턴(184)의 선폭(b1)을 나타낸 그래프로서, 도 5와 마찬가지로, 노광 장치에 마스크를 장착하여 마스크를 종 방향 및 횡방향으로 스캐닝하여 형성된 포토레지스트 패턴(184)의 선폭(b1)을 측정한 그래프이다. 도 8의 그래프에 의하면, 광차단 영역(210)에 형성된 포토레지스트 패턴(184)과 광투과 영역(220)에 형성된 포토레지스트 패턴(184)의 폭 차이가 현저히 발생됨을 알 수 있다. 이와같이 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)에서 포토레지스트 패턴(184)의 폭 차이가 심하게 발생되는 것은 렌즈의 플레어 현상 때문이다. 일반적으로, 렌즈(150: 도 7 참조)에 결함이 없다면, 제 2 마스크(200)를 이용하여 노광 공정을 진행하더라도, 도 5에 도시된 바와 같이 균일한 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴(184)이 형성되어야 한다. 하지만, 렌즈(150)에 결함이 있다면, 이 결함 부위(도 7의 300)에서 심한 광산란이 발생되어, 원치 않는 산란광(도 7의 310)이 웨이퍼(180) 표면으로 조사된다. 이에따라, 포토리소그라피 공정시 광산란으로 인해 렌즈의 결함 발생 부위 및 그와 인접하는 영역에 대응되는 웨이퍼상에 과도 노광이 발생되어, 포토레지스트 패턴(184)의 선폭이 변형된다. 도 8의 그래프에 의하면, 광차단 영역(210)에 형성된 포토레지스트 패턴(184)들 폭의 평균은 약 150nm인 반면, 투과 영역(220)에 형성된 포토레지스트 패턴(184)들 폭의 평균은 약 130nm 정도이다. 이에따라, 차단 영역(210)과 투과 영역(220)에 형성되는 각각의 포토레지스트 패턴(184)은 평균 약 20nm 정도 선폭 차이가 발생된다.
여전히, 도 2를 참조하여, 차단 영역(210)과 투과 영역(220)에 형성되는 각각의 포토레지스트 패턴(184)의 평균 선폭 차이를 참고하여 렌즈의 플레어량을 추정하고, 선폭 차이가 측정 장비의 측정 오차 이상인 경우, 웨이퍼상에서 플레어에 의해 영향을 받는 영역을 측정한다(S7).
여기서, 렌즈의 플레어량은 상기 제 2 마스크(200)에 의하여 노광이 이루어지는 전체 영역, 즉 노광 필드(field) 전체에 미치는 값으로서, 포토레지스트 패턴의 선폭 차이에 의한 일반적인 컴퓨터 프로그램으로 쉽게 구하여진다. 도 9에 도시된 그래프는 상기 프로그램에 의하여, 각 노광 조건별로 플레어량에 따른 포토레지스트 패턴의 선폭의 변화를 도시한 그래프이다. 본 실시예에서는 노광 조건(장비) C를 사용하였고, 포토레지스트 패턴의 차이가 20nm이고, 광투과 영역(220)에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭이 130nm이므로, 약 5% 정도의 플레어량이 얻어진다.
다음 선폭 차이에 의하여 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 8의 그래프에 의하면, 포토레지스트 패턴(184)의 선폭은 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)의 경계면에서 급격한 변화를 보이고, 특히 경계면으로부터 0∼500㎛의 범위(도 8의 r)내에서 선폭이 급격히 감소하고, 500㎛ 이상은더 이상 선폭의 변화가 없다. 이때, 급격하게 선폭이 변화되는 것은 렌즈의 플레어 현상 때문이고, 이렇게 급격하게 선폭이 변화된 0∼500㎛ 구간이 플레어의 영향을 받는 영역이 된다. 한편, 그래프 상에서는 광투과 영역(220)에 해당하는 0∼500㎛에서만 급격한 변화를 보였지만, 경계면을 기준으로 광차단 영역(210)을 포함하는 반경 500㎛ 영역은 모두 플레어의 영향을 받게되는 것을 예측할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 8 및 도 10을 참조하여, 포토레지스트 패턴(184)의 선폭이 급격히 변화되는 구간(r, 본 실시예에서는 0∼500㎛)을 측정한다. 이어서, 포토레지스트 패턴(184)의 선폭이 변화되기 시작하는 점(본 실시예에서는 0점)을 중심으로 하여, 선폭 변화 구간(r) 만큼의 거리를 반경으로 하는 원(400)을 설정하고, 이 원(400) 내부의 영역에 해당하는 웨이퍼 영역을 플레어 영향을 받는 영역으로 추정한다.
그후, 플레어의 영향을 받는 영역에 형성되는 포토레지스트 패턴(184)을 보정한다(S8). 이를 보다 구체적으로 설명하면, 상술한 바와 같이, 플레어의 영향을 받는 영역에 형성되는 포토레지스트 패턴(184)은 렌즈의 플레어로 인한 광 산란에 의하여 정하여진 선폭(크기)보다 상대적으로 작은 선폭으로 형성된다. 이에따라, 다음과 같은 방법에 의하여 패턴의 선폭 감소분을 산출하고, 후속의 마스크 제작시, 선폭 감소분 만큼 선폭을 보상하도록 설계할 수 있다.
이러한 패턴의 선폭 감소분은 다음과 같이 산출한다.
우선, 웨이퍼상의 플레어의 영향을 받는 영역내에서의 패턴의 개폐비를 측정한다. 개폐비는 일반적으로 차폐 영역(DK)에 대한 개방(open) 영역(CL)의비(CL/DK)로 정의되며, 본 발명에서의 개폐비는 플레어 영역에서 메인 및 서브 광차단층(120a, 121)으로 가려진 총면적에 대한 광투과 패턴(110)의 면적 및 노출된 석영 기판(101)의 면적의 총합의 비로 구한다.
그후, 상기 도 9의 그래프로 얻어낸 렌즈의 플레어량을 플레어 발생 영역에 해당하는 개폐비로 환산하여, 해당 영역의 유효 플레어량을 측정한다. 즉, 상기의 도 9의 그래프로 얻어진 플레어량은 개폐비가 100%일 경우의 플레어량이므로, 플레어의 영향을 받는 영역내에서의 유효 플레어량은 해당 영역의 개폐비와 100%일때의 플레어량의 곱으로 구하여 진다.
이렇게 구해진 플레어 영역의 플레어량에 따라, 후속의 마스크 제작 공정시 플레어의 영향을 받는 영역에 대응되는 마스크의 라인 패턴(130, 도 3 참조)의 선폭을 유효 플레어량에 해당하는 선폭 변화량만큼 크게 설계한다. 그러면, 이후 포토리소그라피 공정시, 플레어가 발생되더라도, 웨이퍼 상부에는 균일한 크기의 포토레지스트 패턴이 형성된다.
본 실시예에서는 중심이 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)의 경계면에 위치되므로, 개폐비는 약 50% 정도가 되고, 렌즈의 플레어량이 5% 정도이므로, 플레어의 영향을 받는 영역의 실질적인 플레어량은 약 2.5%가 된다.
이와같이, 본 실시예에 의하면 별도의 툴 없이, 한 장의 마스크를 가지고, 렌즈의 플레어 발생 여부, 렌즈의 플레어량, 플레어의 영향을 받는 웨이퍼 영역을 측정할 수 있으며, 이러한 데이터를 근거하여 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴의 선폭을 보정할 수 있다.
또한, 본 발명은 다음과 같은 방식에 의하여 포토레지스트 패턴 선폭을 보다 보정할 수 있다.
즉, 상기의 플레어 측정용 마스크(200)에 의하여 노광을 실시하여 웨이퍼 상에 소정의 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 그 다음, 상기 플레어 측정용 마스크(200)에 의하여 포토레지스트 패턴이 형성된 영역을 도 16에 도시된 바와 같이 종횡으로 분류하여, 매트릭스 형태의 메쉬 영역(mesh:310)을 형성한다. 이어서, 각각의 메쉬 영역(310)내의 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)의 선폭을 측정한다음, 측정한 선폭을 가우시안(gaussian) 분포로 나타내고, 이를 콘볼루션(convolution) 연산하여 각 메쉬 영역(310)의 포토레지스트 패턴의 선폭에 대한 콘볼루션 수치(convolution value)를 측정한다. 여기서, 콘볼루션 연산은 알려진 바와 같이, 2개의 함수를 시간 영역 또는 주파수 영역에서 둘중 하나의 함수를 y축 대칭 이동하면서 중첩,적분하는 것이다.
이렇게 측정된 포토레지스트 패턴의 선폭에 대한 콘볼루션 수치를 이용하여 다음의 식에 의하여 각 메쉬 영역당 임계치수(CD)의 오류값을 측정한다. 여기서, 임계 치수 오류값은 정하여진 임계 치수보다 얼마만큼 벗어낫는지를 나타낸다.
여기서, "CD error wafer"는 상술한 바와 같이 해당 웨이퍼 메쉬 영역(310)의 임계치수 오류값을 나타내고, "convolution value"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역(310)의 포토레지스트 패턴의 선폭에 대한 콘볼루션 수치를 나타낸다. 또한,"convolution max"는 전체 메쉬 영역(310) 중 콘볼루션 수치의 최대값을 나타내는데, 이는 개폐비가 0% 인 영역에서 "1"이 나타나므로, 콘볼루션 수치의 최대값은 1이 된다. 또한, 상기 "Max CD error"는 최대 포토레지스트 패턴의 선폭차를 나타내는 것으로, 상기 도 8의 그래프를 일예로 들면 "Max CD error"는 20nm가 된다.
이에따라, 상기 수학식 1에 의하여 각 메쉬 영역(310)별 콘볼루션 수치를 측정하여, 각 메쉬의 임계 치수 오류값을 측정할 수 있다. 이렇게 임계 치수 오류값이 측정되면, 이 오류값 만큼 메쉬 영역(310)에 대응되는 마스크 영역의 투과 패턴(도 6의 110 참조) 혹은 투과 패턴(110) 사이의 라인 패턴(130)의 선폭을 조절하여, 포토레지스트 패턴의 선폭을 보정한다.
일예를 들어, 도 16은 각 메쉬 영역(310)의 콘볼루션 수치를 나타내고 있으며, 그중 콘볼루션 수치가 0.3인 특정 영역에 대하여 예를들어 설명하기로 한다.
우선, 메쉬 영역(310)의 콘볼루션 수치가 0.3이고, 원래 포토레지스트 패턴의 CD값이 100nm이라고 가정하며, 최대 임계 치수 오류값이 20nm인 경우, 메쉬 영역(310)의 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값은 6nm가 되고, 이 메쉬 영역(310)에 형성되는 포토레지스트 패턴의 사이즈는 원래의 사이즈 보다는 6nm 만큼 작은 94nm가 된다. 즉, 플레어의 영향에 의한 산란광에 의하여 과도 노광이 이루어져, 포토레지스트 패턴은 6nm만큼 더 작게 형성된다.
이에따라, 이를 보정하기 위하여, 이 메쉬 영역(310)과 대응되는 마스크내의 패턴 즉, 라인 패턴(130)의 간격을, 웨이퍼 상에 노광하였을 때 포토레지스트 패턴의 선폭이 6nm만큼 크게 형성될 수 있도록 보정한다. 이때, 노광 장비의 축소 투영배수가 1:1인 경우에는 라인 패턴(130)의 간격을 6nm 정도 크게 형성하면 되지만, 축소 투영 배수가 예를들어 4:1인 경우에는 24nm정도 크게 형성한다. 그러면, 이러한 패턴을 갖는 마스크를 가지고 노광하였을 때, 플레어값을 고려하여 웨이퍼 상에는 100nm의 선폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 보다 더 정확히 보정하기 위하여, 노광 장비의 축소 투영 배수를 고려할 수 있다.
임계 치수의 오류값은 플레어의 영향으로 인한 오류 뿐만 아니라, 노광 장비의 자체적인 에러도 원인이 된다. 이에따라, 본 실시예에서는 마스크 자체의 에러 팩터인 MEEF(mask error enhancement factor)를 구한 다음, 이에 근거하여 마스크의 임계 치수 보정치를 구한다.
여기서, MEEF는 다음과 같이 구하여진다.
예를들어, 마스크내 패턴의 사이즈(선폭)이 0.42㎛인 경우 이를 기판에 노광하였을 경우, 4배 축소 투영이므로, 노광 장비 자체에 에러가 없다면, 0.105㎛ 선폭으로 포토레지스트 패턴이 형성된다. 이러한 경우, MEEF는 1이다. 그러나, 0.42㎛ 패턴을 가지고 노광하였을 경우, 0.11㎛ 선폭의 포토레지스트 패턴이 형성되었다면, 노광 장비 자체에 에러에 의하여, 0.05㎛ 정도 크게 형성되었으므로, 이러한 경우 MEEF는 2가 된다.
이렇게 구하여진 MEEF와 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값에 의하여, 마스크의 임계 치수 보정치는 다음의 식으로 구현된다.
여기서, "CD correction mask"는 마스크의 패턴 임계 치수 오류값을 나타내고, "MEEF"는 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터를 나타내고, "Mag"는 축소 투영 배수를 나타낸다. 현재 노광 장비는 4배 축소 투영 노광 장치를 이용하므로, "Mag"는 4가 된다. "CD error wafer"는 상기에서 구하여진 웨이퍼의 각 메쉬 영역의 임계 치수 오류값을 나타낸다.
이와같은 콘볼루션 수치 및 노광 장비의 에러 팩터를 고려하여, 보다 정확하게 마스크의 패턴 임계 치수 오류값을 구하고, 이 오류값만큼 마스크내 패턴의 임계 치수를 보정한다.
한편, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13a, 도 13b, 도 14 및 도 15는 제 2 마스크의 변형예를 나타낸 평면도로서, 상기한 제 2 마스크는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.
먼저, 도 11에 도시된 바와 같이, 광투과 영역(220)에 형성되는 서브 광차단층(122)은 광투과 영역(220)에 형성되는 모든 광투과 패턴들(110)을 둘러싸도록 바(bar) 형태로 형성할 수 있다. 바 형태의 서브 광차단층(122)의 수평 방향 길이(x2)는 도 6에 도시된 서브 광차단층(121)의 수평 방향 길이(x1)와 동일할 수 있다. 결과적으로, 도 11에 도시된 바 형태의 서브 광차단층(122)은, 도 6의 서브 광차단층(121)의 종간격에 광차단층이 더 배치된 형상을 갖는다. 이때, 도 6에서의 서브 광차단층(121) 사이의 종간격에 해당하는 면적은 전체 투과 영역(220)의 면적에 비하여 매우 미세하므로, 이 부분에 광차단층을 형성하여도 동일한 효과를 거둘수 있다.
또한, 광차단 영역(210)의 크기를 임의로 조절할 수 있다.
즉, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)의 경계선을 마스크의 종방향으로 이동 가능하다. 플레어량 및 플레어의 영향을 받는 영역은 프로젝션 렌즈의 위치마다 다를 수 있으므로, 상술한 바와 같이, 광차단 영역(210)크기를 조절함으로써 프로젝션 렌즈의 종방향 각 부분의 플레어량 및 플레어의 영향을 받는 영역을 측정할 수 있다. 아울러, 광투과 영역(220)에서의 서브 광차단층(121)은 도 11에 도시된 바와 같이 바 형태로 형성할 수 있다.
또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 일정 크기 및 일정 간격을 가지고 형성되는 광투과 패턴들(110)은 마스크의 횡 방향으로 이동할 수 있다. 상술한 바와 같이, 광투과 패턴들(110) 즉, 포토레지스트 패턴이 형성되는 부분에서 플레어 영역을 측정할 수 있으므로, 광투과 패턴들(110)은 플레어를 측정하고자 하는 위치에 맞게 설계할 수 있다.
아울러, 도 14에 도시된 바와 같이, 원하는 웨이퍼 영역의 플레어를 용이하게 측정하도록, 광차단 영역(120)의 크기 및 광투과 패턴(110)의 형성 위치를 모두 변경시키는 것 역시 가능하다. 여기서, 도 14는 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)의 경계면이 마스크(200)의 종방향으로 이동되어 있고, 광투과 패턴(110)은 마스크(200)의 우측으로 치우쳐 배치되어 있는 상태를 나타낸다.
또한, 도 15a 및 도 15b와 같이, 도 6, 도 11, 도 12a, 도 12b, 도 13 및 도 14에 도시된 제 2 마스크를 90°회전시킨 상태로 형성할 수도 있다. 즉, 상술한 제2 마스크(200)들은 광차단 영역(210)과 광투과 영역(220)이 수평 방향으로 이분되었다. 하지만, 도 15a 및 도 15b와 같이, 차단 영역(210)과 투과 영역(220)이 수직 방향으로 이분시켜서, 웨이퍼의 수평 방향에서의 플레어를 측정할 수 있다.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다수의 광투과 패턴들을 갖는 광차단 영역 및 광투과 영역을 갖는 마스크를 이용하여, 포토리소그라피 공정을 진행함으로써, 렌즈의 플레어 발생 여부를 측정할 수 있다. 더불어, 차단 영역과 광투과 영역에 대응하여 형성되는 포토레지스트 패턴의 선폭을 비교하여, 렌즈의 플레어량 및 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정한다. 또한, 이렇게 플레어의 영향을 받는 영역내에서의 개폐비를 이용하여 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 측정할 수 있다. 이에따라, 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 으로부터 웨이퍼상의 포토레지스트 패턴의 선폭 변화를 예측할 수 있다. 더불어, 플레어에 영향을 받는 영역에 형성되는 마스크 패턴의 선폭을 보정하므로써, 웨이퍼 상부에 균일한 패턴을 얻을 수 있다.
또한, 노광 장치에 렌즈의 플레어 여부 및 플레어량을 측정하면서, 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하기 위한 별도 장비를 설치할 필요가 없으므로, 제조 비용이 크게 절감된다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
Claims (43)
- 마스크 기판상에 광차단 영역 및 광투과 영역이 한정되어 있고,광차단 영역 및 광투과 영역에 각각에 형성되며, 광을 차단하는 다수의 라인 패턴 및 광을 투과하는 다수의 광투과 패턴이 광차단 영역과 광투과 영역에서 서로 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 각각의 라인 패턴은 동일한 선폭을 갖는 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 각각의 광투과 패턴은 동일한 선폭을 갖는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 1 항에 있어서,상기 광투과 패턴은 라인 패턴 사이의 홈인 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 마스크 기판;마스크 기판의 소정 영역 상에 형성되어, 상기 마스크 기판을 광차단 영역과 광투과 영역으로 구분하며, 적어도 하나 이상의 광투과 패턴이 형성된 메인 광차단층; 및상기 메인 광차단층이 형성되지 않은 마스크 기판의 광투과 영역상에 형성되고, 상기 메인 광차단층의 광투과 패턴과 대응하는 적어도 하나 이상의 광투과 패턴이 형성된 적어도 하나의 서브 광차단층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 메인 광차단층의 광투과 패턴은 종방향으로 배열된 복수개이고,상기 서브 광차단층은 서로 동일한 크기를 가지면서 종방향으로 배열된 다수개인 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 6 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 6 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴의 횡간격은 동일한 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 6 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴의 종간격은 동일한 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 메인 광차단층과 광투과 영역의 경계는 직선인 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 10 항에 있어서,상기 직선은 상기 광투과 패턴의 중심을 연결하는 선과 직교를 이루는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 광차단 영역과 상기 광투과 영역은 크기가 동일한 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 12 항에 있어서,상기 메인 광차단층과 광투과 영역의 경계는 직선인 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 13 항에 있어서,상기 직선은 상기 광투과 패턴의 중심을 연결하는 선과 직교를 이루는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항 또는 제 14 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 상기 마스크 기판의 중앙에 배열되는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항 또는 제 14 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 상기 마스크 기판의 좌측 또는 우측에 배열되는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 플레어는 메인 광차단층과, 광투과 영역의 경계 부분 중 광투과 패턴이 배열된 부분에서 측정되는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크.
- 제 5 항에 있어서,상기 광투과 패턴은 상기 메인 광차단층 및 서브 광차단층내에 형성되는 홈인 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크
- 마스크 기판상에 광차단층을 형성하는 단계;상기 광차단층에 적어도 하나 이상의 광투과 패턴을 형성하는 단계; 및상기 광차단층의 소정 부분을 제거하여, 상기 광차단 영역과 광투과 영역을 한정하는 메인 광차단층을 형성하고, 동시에 상기 광투과 영역에 광투과 패턴을 포함하도록 광차단층을 잔류시켜 서브 광차단층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 적어도 하나 이상의 광투과 패턴은 마스크 기판의 종방향으로 복수개가 배열되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 동일한 크기를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 횡간격이 동일하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 종간격이 동일하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 광차단층은 상기 광차단 영역의 크기와 상기 광투과 영역의 크기가 동일하도록 제거하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 19 항 또는 제 24 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 상기 마스크 기판의 중앙에 배열되는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 19 항 또는 제 24 항에 있어서,상기 각 광투과 패턴은 상기 마스크 기판의 좌측 또는 우측에 배열되는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크의 제조방법.
- 제 19 항에 있어서,상기 광투과 패턴을 형성하는 단계와, 상기 메인 광차단층을 형성하는 단계에서,상기 플레어를 측정할 부분에 메인 광차단층과 광투과 영역의 경계 부분과광투과 패턴이 만나도록, 광투과 패턴을 형성하고, 메인 광차단층을 소정 부분 제거하는 것을 특징으로 하는 플레어 측정용 마스크 제조방법.
- 상기 제 1 항 기재의 플레어 측정용 마스크를 이용하여 웨이퍼상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하는 방법으로서,상기 플레어 측정용 마스크를 이용하여, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 플레어 측정용 마스크의 광차단 영역의 라인 패턴에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴과 상기 광투과 영역의 라인 패턴에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴 각각의 선폭을 측정하는 단계;상기 각 영역에 대응하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 비교하여, 플레어 발생 여부를 판단하는 단계;상기 웨이퍼에 플레어가 발생되었으면, 상기 각 영역간의 포토레지스트 패턴의 선폭차에 의하여 상기 마스크로 노광되는 영역 전체에 미치는 플레어량을 산출하는 단계;상기 각 영역간 포토레지스트 패턴들 사이에 선폭이 급격히 변화되는 구간을 측정하는 단계; 및상기 선폭이 급격히 변화되는 구간까지의 거리를 반경으로 하는 원을 설정하고, 이 원 내부의 영역에 해당하는 웨이퍼 부분을 플레어의 영향을 받는 영역으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는영역 측정 방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 플레어 측정용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 이전에, 상기 플레어 측정용 마스크의 각 영역의 라인 패턴들이 균일한 크기를 갖는지 확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정방법.
- 제 28 항에 있어서,상기 플레어 발생 여부를 판단하는 단계에 있어서,상기 각 영역간 포토레지스트 패턴의 선폭차가 측정 장비의 측정 오차 이하이면 플레어가 발생되지 않은 것이고,상기 선폭차가 측정 장비의 측정 오차 이상이면 플레어가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정방법.
- 상기 제 5 항 기재의 플레어 측정용 마스크를 이용하여 웨이퍼상에 플레어의 영향을 받는 영역을 측정하는 방법으로서,상기 플레어 측정용 마스크를 이용하여, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 플레어 측정용 마스크의 광차단 영역의 메인 광차단층에 의하여 형성된포토레지스트 패턴과 서브 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴 각각의 선폭을 측정하는 단계;상기 메인 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭과 서브 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭을 비교하여, 플레어 발생 여부를 판단하는 단계;상기 플레어가 발생되었으면, 상기 메인 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴과 상기 서브 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭차로부터 상기 마스크로 노광되는 영역 전체에 미치는 플레어량을 산출하는 단계;상기 메인 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴과 상기 서브 광차단층에 의하여 형성된 포토레지스트 패턴들 사이에 선폭이 급격히 변화되는 구간을 추출하는 단계; 및상기 선폭이 급격히 변화되는 구간까지의 거리를 반경으로 하는 원을 설정하고, 이 원 내부의 영역에 해당하는 웨이퍼 부분을 플레어의 영향을 받는 영역으로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정 방법.
- 제 31 항에 있어서,상기 플레어 측정용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 이전에,상기 플레어 측정용 마스크의 각각의 광투과 패턴이 균일한 크기를 갖는지확인하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정방법.
- 제 31 항에 있어서,상기 플레어 발생 여부를 판단하는 단계에 있어서,상기 메인 차단층에 의하여 형성되는 포토레지스트 패턴과 상기 서브 차단층에 의하여 형성되는 포토레지스트 패턴의 선폭차가 측정 장비의 측정 오차 이하이면 플레어가 발생되지 않은 것이고,상기 메인 차단층에 의하여 형성되는 포토레지스트 패턴과 상기 서브 차단층에 의하여 형성되는 포토레지스트 패턴의 선폭차가 측정 장비의 측정 오차 이상이면 플레어가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상에 플레어의 영향을 받는 영역 측정방법.
- 상기 제 26 항 기재의 플레어의 영향을 받는 영역에 형성된 포토레지스트 패턴을 보정하는 방법으로서,상기 플레어의 영향을 받는 영역에 해당하는 유효 플레어량을 측정하는 단계; 및상기 플레어의 영향을 받는 영역과 대응되는 마스크 영역에 형성되는 라인 패턴의 선폭 및 광투과 패턴의 선폭을 상기 유효 플레어량을 고려하여 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 제 34 항에 있어서,상기 플레어의 영향을 받는 영역에 해당하는 유효 플레어량을 측정하는 단계는,상기 플레어의 영향을 받는 영역의 개폐비를 산출하는 단계; 및상기 노광되는 영역 전체에 미치는 플레어량을 상기 개폐비로 환산하여, 플레어의 영향을 받는 영역의 유효 플레어량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 제 35 항에 있어서,상기 플레어의 영향을 받는 영역의 개폐비를 산출하는 단계는,상기 플레어의 영향을 받는 영역내의 광차단층의 총면적에 대한 각각의 광투과 패턴 및 영역의 총면적의 비로서 산출하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 제 34 항에 있어서,상기 마스크의 라인 패턴 및 광투과 패턴의 선폭을 보정하는 단계는,상기 유효 플레어량 만큼, 플레어의 영향을 받는 영역과 대응하는 위치의 마스크의 라인 패턴 사이즈를 크게 제작하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 상기 제 31 항 기재의 플레어의 영향을 받는 영역에 형성된 포토레지스트 패턴을 보정하는 방법으로서,상기 플레어의 영향을 받는 영역에 해당하는 유효 플레어량을 측정하는 단계; 및상기 플레어의 영향을 받는 영역에 대응되는 마스크 영역에 형성되는 광투과 패턴의 선폭 및 그들 사이의 간격을 상기 유효 플레어량을 고려하여 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 플레어의 영향을 받는 영역에 해당하는 유효 플레어량을 측정하는 단계는,상기 플레어의 영향을 받는 영역의 개폐비를 산출하는 단계; 및상기 노광되는 영역 전체에 미치는 플레어량을 상기 개폐비로 환산하여, 플레어의 영향을 받는 영역의 플레어량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 제 39 항에 있어서,상기 플레어의 영향을 받는 영역의 개폐비를 산출하는 단계는,상기 플레어의 영향을 받는 영역내의 각각의 광차단층의 총면적에 대한 각각의 광투과 패턴 및 영역의 총면적의 비로써 산출하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 제 38 항에 있어서,상기 마스크의 광투과 패턴의 선폭 및 그사이의 간격을 보정하는 단계는,상기 유효 플레어량 만큼, 플레어의 영향을 받는 영역과 대응하는 위치의 마스크의 차단 패턴 사이즈를 크게 제작하는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 패턴 보정 방법.
- 플레어 측정용 마스크를 이용하여 노광함으로써, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼 상의 영역을 다수의 메쉬 영역으로 분류하는 단계;상기 메쉬 영역 각각의 플레어에 따른 콘볼루션(convolution) 수치를 측정하는 단계;상기 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값을 다음의 식으로 측정하는 단계; 및상기 임계 치수 오류값 만큼 해당 메쉬 영역에 대응되는 마스크의 라인 패턴의 선폭을 조절하는 단계를 포함하며,상기 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수의 오류값은×Max CD error로 구하여 지고,여기서, "CD error wafer"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 임계치수 오류값을 나타내고, "convolution value"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 콘볼루션 수치를 나타내고, "convolution max"는 전체 메쉬 영역 중 콘볼루션 수치의 최대값을 나타내고, "Max CD error"는 최대 포토레지스트 패턴의 최대 선폭차를 나타내는 것을 특징으로 하는 플레어의 영향을 받는 영역의 포토레지스트 패턴 보정 방법.
- 플레어 측정용 마스크를 이용하여 노광함으로써, 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼 상의 영역을 다수의 메쉬 영역으로 분류하는 단계;상기 메쉬 영역 각각의 플레어에 따른 콘볼루션 수치를 측정하는 단계;상기 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값을 다음의 식 1에 의하여 측정하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터(MEEF)를 산출하는 단계;상기 포토레지스트 패턴의 임계 치수 오류값과, 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터(MEEF)를 이용하여, 다음의 식 2에 의하여 마스크내 패턴의 임계 치수의 오류값을 측정하는 단계; 및상기 마스크내 패턴의 임계 치수의 오류값만큼 마스크내 패턴의 임계 치수를보정하는 단계를 포함하며,상기 식 1인 해당 메쉬 영역의 포토레지스트 패턴의 임계 치수의 오류값은×Max CD error로 구하여 지고,상기 식 2인 마스크내의 패턴의 임계 치수의 오류값은로 구하여지며,여기서, "CD error wafer"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 임계치수 오류값을 나타내고, "convolution value"는 해당 웨이퍼 메쉬 영역의 콘볼루션 수치를 나타내고, "convolution max"는 전체 메쉬 영역 중 콘볼루션 수치의 최대값을 나타내고, "Max CD error"는 최대 포토레지스트 패턴의 최대 선폭차를 나타내고, 상기 "MEEF"는 축소 투영 노광 장비의 에러 팩터를 나타내고, "Mag"는 노광 장비의 축소 투영 배수를 나타내는 것을 특징으로 하는 플레어 영향을 받는 영역의 마스크 패턴 보정방법.
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