CN113494966A - 测量euv掩模的相位的装置和方法及制造掩模的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置和方法及制造掩模的方法。用于测量EUV掩模的相位的装置包括：EUV光源，配置为产生并输出EUV光；至少一个反射镜，配置为反射EUV光作为入射在要测量的EUV掩模上的被反射的EUV光；掩模台，EUV掩模布置在该掩模台上；检测器，配置为接收从EUV掩模反射的EUV光，以获得二维(2D)图像，并测量EUV掩模的反射率和衍射效率；以及处理器，配置为通过使用EUV掩模的反射率和衍射效率来确定EUV掩模的相位。

Description

测量EUV掩模的相位的装置和方法及制造掩模的方法
技术领域
本发明构思涉及极紫外(EUV)掩模，更具体地，涉及用于测量EUV掩模的相位的装置和方法以及制造EUV掩模的方法。
背景技术
光刻工艺是对半导体器件的小型化有相当大的影响的技术。为了克服光刻工艺中的分辨率限制，正在对具有更短波长的光源进行研究。最近，正在开发使用EUV光的EUV光刻工艺。EUV光在介质(诸如一材料或空气)中分散并被良好地吸收到大多数材料中。因此，在曝光工艺期间，替代透射掩模，使用反射掩模。另一方面，当应用于透射掩模的检查或计量设备应用于反射掩模时，分辨率或缺陷检测灵敏度可能不是令人满意的。特别地，当实际使用EUV光的检查或计量设备没有被使用时，可能难以满足在掩模的制造期间所要求的规格。
发明内容
本发明构思涉及用于正确地测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置和方法以及包括该方法的制造EUV掩模的方法。
根据本发明构思的一方面，提供一种用于测量EUV掩模的相位的装置，该装置包括：EUV光源，配置为产生并输出EUV光；至少一个反射镜，配置为反射EUV光作为入射在要测量的EUV掩模上的被反射的EUV光；掩模台，EUV掩模布置在该掩模台上；检测器，配置为接收从EUV掩模反射的EUV光，以获得二维(2D)图像，并测量EUV掩模的反射率和衍射效率；以及处理器，配置为通过使用EUV掩模的反射率和衍射效率来计算或确定EUV掩模的相位。
根据本发明构思的一方面，提供一种用于测量EUV掩模的相位的装置，该装置包括：EUV光源，配置为产生并输出EUV相干光；至少一个反射镜，配置为反射EUV相干光作为入射在要测量的EUV掩模上的被反射的EUV相干光；掩模台，EUV掩模布置在该掩模台上；检测器，配置为接收从EUV掩模反射的EUV相干光，以获得二维(2D)图像，并测量EUV掩模的反射率和衍射效率；以及处理器，配置为通过使用EUV掩模的反射率和衍射效率来计算或确定EUV掩模的相位。EUV掩模包括用于测量反射率的第一掩模图案区域和用于测量衍射效率的第二掩模图案区域。
根据本发明构思的一方面，提供一种测量EUV掩模的相位的方法，该方法包括：使用相位测量装置测量要测量的EUV掩模的第一掩模图案区域的多层的反射率；使用相位测量装置测量第一掩模图案区域的吸收层的反射率；使用相位测量装置测量EUV掩模的第二掩模图案区域的吸收层的图案的衍射效率；以及使用第一掩模图案区域的多层和吸收层中的每个的反射率以及第二掩模图案区域的吸收层的图案的衍射效率计算或确定EUV掩模的相位。
根据本发明构思的一方面，提供一种制造EUV掩模的方法，该方法包括：制造第一EUV掩模；使用相位测量装置测量要测量的第二EUV掩模的第一掩模图案区域的多层的反射率；使用相位测量装置测量第一掩模图案区域的吸收层的反射率；使用相位测量装置测量第二EUV掩模的第二掩模图案区域的吸收层的图案的衍射效率；使用第一掩模图案区域的多层和吸收层中的每个的反射率以及第二掩模图案区域的吸收层的图案的衍射效率计算第一EUV掩模的相位；确定所计算的相位是否在可允许的范围内；以及当相位在可允许的范围内时完成第一EUV掩模的制造。
附图说明
从以下结合附图的详细描述，本发明构思的实施方式将被更清楚地理解，附图中：
图1是示意性示出根据本发明构思的一实施方式的用于测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置的框图；
图2A和图2B是将由图1的用于测量EUV掩模的相位的装置测量的EUV掩模的剖视图；
图3是更详细地示出图2A的EUV掩模的结构的剖视图；
图4A至图4C是示出通过使用图1的用于测量EUV掩模的相位的装置测量EUV掩模的相位的过程的概念图；
图5是示出通过使用图1的用于测量EUV掩模的相位的装置测量EUV掩模的相位的原理的概念图；
图6至图8是示意性示出根据本发明构思的实施方式的用于测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置的框图；
图9是示出根据本发明构思的一实施方式的测量EUV掩模的相位的方法的过程的流程图；以及
图10是示出根据本发明构思的一实施方式的制造EUV掩模的方法的过程的流程图。
具体实施方式
在下文，将参照附图详细描述本发明构思的实施方式。相同的附图标记始终表示相同的元件，并且可以省略之前对其给出的描述。
图1是示意性地示出根据本发明构思的一实施方式的用于测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置1000的框图。
参照图1，根据当前实施方式的用于测量EUV掩模的相位的装置1000(在下文，称为“相位测量装置”)可以包括EUV光源100、相干单元或相干系统200、反射镜单元或反射镜系统300、掩模台400、检测器500和处理器600。
EUV光源100可以是用于产生并输出EUV光的装置，并可以具体地产生并输出13.5nm的EUV光。例如，EUV光源100可以通过等离子体放电产生EUV光。激光等离子体、放电等离子体或高温等离子体可以用于等离子体放电。
另一方面，飞秒激光装置可以用于激光等离子体。更具体地，飞秒激光装置可以包括例如飞秒钛(Ti):蓝宝石激光装置。飞秒Ti:蓝宝石激光装置可以产生具有几十MHz的频率的脉冲激光，并可以具有与其连接的相关器(correlator)。来自飞秒激光装置的激光可以通过使用聚焦透镜而被照射到放电腔中或放电腔上。在放电腔中，可以储存等离子体产生气体，例如氖气。通过将激光照射到放电腔中储存的氖气上，产生等离子体，并且具有各种波长的光(包括EUV光)可以从等离子体发射。
相干单元200可以包括针孔板210和滤光器220。针孔板210可以布置在EUV光源100的后端处并可以按针孔尺寸减小EUV光。此外，针孔板210可以改善光的空间相干性，使得EUV光源100的EUV光可以变成相干性光或相干光。另一方面，在根据当前实施方式的相位测量装置1000中，针孔板210布置在EUV光源100和滤光器220之间。然而，针孔板210的位置不限于此。例如，根据一实施方式，针孔板210可以布置在滤光器220的后端处。
滤光器220可以仅选择性地透射从EUV光源100发射的光成分当中的EUV光并可以去除其它光成分。例如，一开始从EUV光源100发射的光(即从等离子体发射的光)可以包括具有各种波长的光，诸如EUV光或真空紫外(VUV)光。因此，滤光器220可以通过阻挡从EUV光源100发射的光成分当中的除了EUV光之外的其它光成分而仅使EUV光照射到EUV掩模2000上。滤光器220可以被认为改善光的光谱相干性。
滤光器220可以包括例如锆滤光器。另一方面，通过滤光器220输出的EUV光可以是具有13.5nm的中心波长的EUV光。例如，滤光器220可以包括X射线反射镜。X射线反射镜可以将EUV光中的具有13.5nm的中心波长的EUV光照射到EUV掩模2000上。也就是，X射线反射镜可以选择具有13.5nm的中心波长的EUV光并可以使用反射镜单元300将所选择的EUV光照射到EUV掩模2000上。
另一方面，根据一实施方式，相干单元200还可以包括布置在EUV光源100和针孔板210之间或者在EUV光源100和滤光器220之间的快门。快门可以通过控制从EUV光源100输出的EUV光的量来控制照射到EUV掩模2000上的EUV光的量。
反射镜单元300可以包括第一反射镜310和第二反射镜320。第一反射镜310可以使EUV光会聚，第二反射镜320可以引导EUV光以预定的角度入射在EUV掩模2000上。在根据当前实施方式的相位测量装置1000中，第一反射镜310可以是凹面反射镜或包括凹面反射镜，第二反射镜320可以是平面反射镜或包括平面反射镜。例如，第一反射镜310可以是或包括诸如球面反射镜或椭圆面反射镜的凹面反射镜。
将更详细地描述第一反射镜310和第二反射镜320的位置和功能。第一反射镜310可以布置在EUV掩模2000周围在相干单元200的远离EUV光源100的另一侧。此外，作为凹面反射镜的第一反射镜310可以具有反射EUV光并将反射的EUV光会聚到第二反射镜320上的凹入表面。因此，EUV光可以入射在第一反射镜310上，然后可以朝向其中布置第二反射镜320的上部空间反射。此外，EUV光可以通过第一反射镜310而会聚并可以入射在第二反射镜320上。具体地，例如，当第一反射镜310是球面或椭圆面反射镜时，第二反射镜320可以布置在该球面或椭圆面反射镜的焦点位置。因此，入射在第一反射镜310上的EUV光可以从第一反射镜310反射并可以被会聚到布置在第一反射镜310的焦点位置的第二反射镜320上。
第二反射镜320可以布置在EUV掩模2000的上部空间中(例如在EUV掩模2000上方)。例如，第二反射镜320可以布置在比第一反射镜310高的位置。然而，根据一实施方式，第二反射镜320可以布置在比第一反射镜310低的位置。此外，作为平面反射镜的第二反射镜320可以具有将EUV光反射到EUV掩模2000的平面。因此，从第一反射镜310入射的EUV光可以被第二反射镜320反射并可以朝向EUV掩模2000的上表面行进。
另一方面，第二反射镜320的倾斜角可以被控制为使得EUV光到EUV掩模2000的上表面上的入射角θ为2°至10°(例如，相对于与EUV掩模2000的上表面垂直的法线)。在根据当前实施方式的相位测量装置1000中，第二反射镜320的倾斜角可以被控制为使得EUV光的入射角θ为约6°。此外，入射在EUV掩模2000上的光可以由于形成在EUV掩模2000的上表面上的吸收层的图案而被衍射和反射。在图1中，从EUV掩模2000反射的光成分当中，用实线标记的部分可以表示第0阶衍射光，用虚线标记的部分可以表示第一阶衍射光。根据形成在EUV掩模2000的上表面上的吸收层的每个图案的形状，可以获得第二阶以上的衍射光。
由于作为凹面反射镜的第一反射镜310和作为平面反射镜的第二反射镜320的布置结构，根据当前实施方式的相位测量装置1000即使在窄的空间中也可以有效地将EUV光照射到EUV掩模2000上。
要测量的EUV掩模2000可以布置在掩模台400上。根据一实施方式，掩模台400可以在X-Y平面上水平地移动并可以在Z轴上垂直地移动。根据掩模台400的二维或三维移动，EUV掩模2000也可以二维或三维地移动。根据一实施方式，掩模台400可以包括控制EUV掩模2000的位置或测量位置的位置传感器。
检测器500检测从EUV掩模2000反射和衍射的EUV光。作为能够执行空间分解的装置的检测器500可以包括一种能够获得远场衍射图像作为二维(2D)图像的成像装置。该成像装置可以收集反射光的场光谱，可以将反射光转换成电信号，并可以输出电信号。例如，在根据当前实施方式的相位测量装置1000中，检测器500可以包括使用X射线的电荷耦合器件(CCD)相机。然而，检测器500不限于CCD相机。例如，检测器500可以包括光电二极管阵列(PDA)检测器和CMOS图像传感器(CIS)相机。
检测器500可以测量EUV掩模2000的多层(参照图2A的2100)和第一吸收层(参照图2A的2200)中的每个的反射率以及EUV掩模2000的第二吸收层(参照图2B的2200a)的图案的衍射效率。将参照图4A至图4C更详细地描述多层和第一吸收层中的每个的反射率以及第二吸收层的图案的衍射效率。
处理器600可以基于从检测器500接收的成像信息通过程序重建成像。此外，处理器600可以基于成像信息计算EUV掩模的相位。这里，成像信息可以包括EUV掩模2000的多层和第一吸收层中的每个的反射率以及EUV掩模2000的第二吸收层的图案的衍射效率。因此，处理器600可以通过使用要测量的EUV掩模2000的反射率和衍射效率来具体计算EUV掩模2000的相位的绝对值。将参照图5更详细地描述通过处理器600的相位计算。另一方面，处理器600可以包括接口诸如个人计算机(PC)，使得来自检测器500的大量数据可以在短时内处理。
根据当前实施方式的相位测量装置1000可以通过使用EUV光和检测器(诸如CCD相机)测量EUV掩模的第一掩模图案区域中的多层和吸收层中的每个的反射率，可以接收EUV掩模的第二掩模图案区域中的衍射光，并可以通过使用第一掩模图案区域的多层的反射率或反射光的强度来测量衍射光的衍射效率。此外，根据当前实施方式的相位测量装置1000可以基于第一掩模图案区域的多层和吸收层中的每个的反射率以及衍射光的衍射效率、通过经由衍射效率的公式或相位测量算法具体计算EUV掩模的相位的绝对值而准确地测量EUV掩模的相位。因此，根据当前实施方式的相位测量装置1000可以通过提供关于EUV掩模的正确的相位信息而显著促进EUV掩模的质量的提高。
作为参考，由于具有约2％的反射率的吸收层区域的当前EUV掩模不是完美的二元掩模，所以需要管理EUV掩模的反射率和相位。这里，二元掩模可以表示具有多层区域和吸收层区域的掩模，该多层区域具有几乎100％的反射率，该吸收层区域具有几乎0的反射率。此外，在预期要开发的EUV相移掩模(PSM)中，EUV掩模的相位是限定EUV掩模的质量的非常重要的因素之一。传统的测量设备不能具体测量EUV掩模的相位的绝对值。根据当前实施方式的相位测量装置1000可以通过上述部件和相位测量算法而正确地测量EUV掩模的相位，因此可以显著促进EUV掩模的质量的提高。
图2A和图2B是将由图1的用于测量EUV掩模的相位的装置测量的EUV掩模2000的剖视图。
参照图2A，EUV掩模2000可以包括第一掩模图案区域2000A1。第一掩模图案区域2000A1可以包括多层2100和第一吸收层2200。多层2100可以具有其中两种不同的材料层被交替堆叠的结构。例如，多层2100可以具有其中硅(Si)层和钼(Mo)层被交替堆叠的结构。更具体地，例如，多层2100可以通过堆叠约40至60个双层而形成，每个双层包括Si层和Mo层。此外，形成多层2100的Si层和Mo层可以分别具有约3nm和4nm的厚度。
另一方面，多层2100可以形成在掩模基板(诸如Si基板或石英基板)上。将参照图3以更详细的结构描述包括掩模基板的EUV掩模。
第一吸收层2200可以布置在多层2100上。此外，如图2A所示，具有预定图案的第一吸收层2200可以布置在多层2100上。例如，第一吸收层2200可以具有在第一方向(x方向)上彼此间隔开并在第二方向(y方向)上延伸的线与间距图案(line and space pattern)。第一吸收层2200的图案不限于线与间距图案。第一吸收层2200的图案可以具有可重复性，使得相位可以更容易计算。然而，第一吸收层2200的图案不是必须具有可重复性。
吸收EUV光的第一吸收层2200可以由钽氮化物(TaN)、Ta、钛氮化物(TiN)或Ti形成。然而，第一吸收层2200的材料不限于上述材料。另一方面，尽管没有示出，但是盖层可以存在于第一吸收层2200和多层2100之间。将参照图3更详细地描述盖层。
在根据当前实施方式的用于测量EUV掩模的相位的装置1000中，EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1可以包括毫米级的第一吸收层2200的图案。也就是，在第一掩模图案区域2000A1中，当为线与间距图案的第一吸收层2200被规则地重复并且第一吸收层2200之间的距离或间距在第一方向(x方向)上具有第一宽度W1和第一节距P1时，第一宽度W1和第一节距P1中的每个为约几毫米，并且根据节距的定义，第一节距P1大于第一宽度W1。
在下文，第一吸收层2200之间的其中暴露多层2100的部分被称为多层区域MLA，并且第一吸收层2200的一部分被称为吸收层区域ALA。由于多层区域MLA是亮的并且吸收层区域ALA是暗的特性，多层区域MLA被称为明区并且吸收层区域ALA被称为暗区。
第一掩模图案区域2000A1可以用于测量多层区域MLA的反射率和吸收层区域ALA的反射率。通常，反射率可以被定义为反射光的强度与入射光的强度之比。当吸收层的图案的尺寸和吸收层之间的距离非常小时，可能难以正确测量多层区域MLA和吸收层区域ALA中的每个的反射率。也就是，当测量多层区域MLA的反射率时，由在吸收层区域ALA中反射、衍射和散射产生的光可能被包括在多层区域MLA的反射光中，使得多层区域MLA的反射率不能被正确地测量。此外，当计算吸收层区域ALA的反射率时，多层区域MLA的反射光可能影响测量，或者来自吸收层的侧表面的反射可能影响测量，因此不能正确地测量吸收层区域ALA的反射率。
因此，上述问题可以通过将第一掩模图案区域2000A1的第一吸收层2200的图案形成得相对大以处于毫米级来解决。因此，根据当前实施方式的用于测量EUV掩模的相位的装置1000可以通过使用第一掩模图案区域2000A1而正确地测量多层区域MLA和吸收层区域ALA中的每个的反射率。
参照图2B，EUV掩模2000可以包括第二掩模图案区域2000A2，第二掩模图案区域2000A2可以包括多层2100和第二吸收层2200a。第二吸收层2200a可以在尺寸上不同于第一掩模图案区域2000A1的第一吸收层2200。更详细地，第二掩模图案区域2000A2的多层2100可以与对于第一掩模图案区域2000A1的多层2100所描述的相同。另一方面，第二吸收层2200a的材料或特性可以与对于第一掩模图案区域2000A1的第一吸收层2200所描述的相同。然而，第二吸收层2200a的图案可以与第一掩模图案区域2000A1的第一吸收层2200的图案不同之处在于：第二吸收层2200a的图案具有微米级的尺寸。例如，为线与间距图案的第二吸收层2200a可以在第一方向(x方向)上具有约几微米的第二宽度W2和约几微米的第二节距P2。此外，根据节距的定义，第二节距P2大于第二宽度W2。
第二掩模图案区域2000A2可以用于测量吸收层的图案的衍射效率。衍射效率可以被定义为吸收层的图案中的衍射光的强度与多层区域MLA的反射光的强度之比。此外，衍射效率可以对第0阶衍射光和更高阶衍射光成分中的每个来定义。也就是，第0阶衍射光的衍射效率可以被定义为第0阶衍射光的强度与多层区域MLA的反射光的强度之比，第一阶衍射光的衍射效率可以被定义为第一阶衍射光的强度与多层区域MLA的反射光的强度之比。
根据当前实施方式的用于测量EUV掩模的相位的装置1000可以实际上测量实际EUV掩模的相位并可以通过测量EUV掩模2000的相位而正确地确定实际EUV掩模的相位是否是有缺陷的，该EUV掩模2000的相位是通过使用EUV掩模2000的包括微米级的第二吸收层2200a的图案的第二掩模图案区域2000A2测量衍射效率来测量的。
作为参考，实际EUV掩模的图案的尺寸可以为纳米级。计算具有纳米级的吸收层的图案的实际EUV掩模的光衍射效率以及根据衍射效率的实际EUV掩模的相位可能是非常复杂的。然而，考虑EUV掩模的相位的概念性方面，当吸收层的厚度为几乎0时，具有微米级的吸收层图案的EUV掩模的相位和具有纳米级的吸收层图案的EUV掩模的相位之差可能不大。因此，根据当前实施方式的用于测量EUV掩模的相位的装置1000可以通过使第二吸收层2200a的厚度为几乎0而在计算具有微米级的第二吸收层2200a的图案的第二掩模图案区域2000A2的衍射效率之后计算EUV掩模2000的相位。EUV掩模2000的所计算的相位类似于实际EUV掩模的相位并可以有助于确定实际EUV掩模的相位是否是有缺陷的。
图3是更详细地示出图2A的EUV掩模2000的结构的剖视图。将省略之前参照图2A给出的描述。
参照图3，EUV掩模2000可以包括掩模基板2010、后表面涂层2020、多层2100、盖层2030和第一吸收层2200。掩模基板2010可以由低热膨胀材料(LTEM)形成。例如，掩模基板2010可以是硅基板或石英基板，或可以包括硅基板或石英基板。
后表面涂层2020可以形成在掩模基板2010的下表面上，多层2100可以形成在掩模基板2010的上表面上。后表面涂层2020可以由诸如金属的导电材料形成。多层2100可以包括多个交替堆叠的Si层2120和Mo层2110。多层2100可以与对于图2A的第一掩模图案区域2000A1的多层2100所描述的相同。
盖层2030可以形成在多层2100上。第一吸收层2200可以形成在盖层2030上。也就是，盖层2030可以在第一吸收层2200和多层2100之间。盖层2030可以包括一个或更多个材料层并可以保护多层2100。例如，盖层2030可以由钌(Ru)形成。然而，盖层2030的材料不限于Ru。
第一吸收层2200可以包括吸收体2210和抗反射涂(ARC)层2220。吸收体2210可以是吸收EUV光的层并可以如上所述由TaN、Ta、TiN或Ti形成。然而，吸收体2210的材料不限于上面描述的材料。根据一实施方式，可以省略防止入射的EUV光被反射的ARC层2220。
如图3所示，EUV光可以以6°的入射角入射在EUV掩模2000上，并可以以6°的反射角反射。这里，入射角和反射角相对于与EUV掩模2000的上表面垂直的法线NL来定义，并且法线NL在图3中用虚线标记。法线NL可以是竖直线。此外，入射在EUV掩模2000上的EUV光可以由于第一吸收层2200的图案而被衍射。在图3中，示出用实线标记的第0阶衍射光0th-Ld和用虚线标记的第一阶衍射光1st-Ld。衍射光可以包括第二阶以上的衍射光。
图4A至图4C是示出通过使用图1的用于测量EUV掩模的相位的装置测量EUV掩模的相位的过程的概念图。将参照图1至图3进行描述，并且为了简洁，之前参照图1至图3给出的描述可以被省略。
参照图4A，首先，通过使用根据当前实施方式的相位测量装置1000，测量EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1的多层区域MLA的反射率Rml。在图4A中，为了方便起见，仅示出第一掩模图案区域2000A1的多层区域MLA。如上所述，反射率R可以被定义为反射光的强度与入射光的强度之比。因此，多层区域MLA的反射率Rml可以通过经由检测器500测量从多层区域MLA反射的EUV光Lrm以及将所测量的EUV光的强度除以入射在多层区域MLA上的EUV光的强度来计算。
参照图4B，通过使用根据当前实施方式的相位测量装置1000，测量EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1的吸收层区域ALA的反射率Rabs。在图4B中，为了方便起见，示出第一掩模图案区域2000A1的吸收层区域ALA以及仅多层区域MLA的与第一掩模图案区域2000A1的吸收层区域ALA相邻的部分。吸收层区域ALA的反射率Rabs可以通过与获得多层区域MLA的反射率Rml的方法相同的方法获得。也就是，吸收层区域ALA的反射率Rabs可以通过测量从吸收层区域ALA反射的EUV光Lra以及将所测量的EUV光的强度除以入射在吸收层区域ALA上的EUV光的强度来获得。
参照图4C，在获得第一掩模图案区域2000A1的多层区域MLA的反射率Rml和第一掩模图案区域2000A1的吸收层区域ALA的反射率Rabs之后，通过使用根据当前实施方式的相位测量装置1000，测量来自EUV掩模2000的第二掩模图案区域2000A2的第二吸收层2200a的图案的衍射光的衍射效率。更具体地，从第二掩模图案区域2000A2的第二吸收层2200a的图案反射的衍射光通过检测器500来测量，并且所测量的衍射光的强度按成分计算。例如，计算第0阶衍射光0th-Ld的强度和第一阶衍射光1st-Ld的强度。衍射效率可以被定义为第二吸收层2200a的图案的衍射光的强度与多层区域MLA的反射光的强度之比。此外，衍射效率可以按成分获得。例如，第0阶衍射光0th-Ld的衍射效率I0可以通过将第0阶衍射光0th-Ld的强度除以多层区域MLA的反射光的强度而获得。此外，第一阶衍射光1st-Ld的衍射效率I1可以通过将第一阶衍射光1st-Ld的强度除以多层区域MLA的反射光的强度而获得。
然后，通过使用多层区域MLA的反射率Rml、吸收层区域ALA的反射率Rabs和衍射光的每个成分的衍射效率，可以具体计算EUV掩模2000的相位的绝对值。另一方面，EUV掩模2000的所计算的相位如上所述类似于实际EUV掩模的相位。将参照图5更详细地描述获得EUV掩模的相位的绝对值的原理。
图5是示出通过使用图1的用于测量EUV掩模的相位的装置测量EUV掩模的相位的原理的概念图。为了简便，可以省略之前参照图1至图4C给出的描述。
参照图5，EUV掩模2000可以包括多层2100和第二吸收层2200a。另一方面，如图5所示，第二吸收层2200a具有在第一方向(x方向)上彼此间隔开并在第二方向(y方向)上延伸的重复的线与间距图案。在图5中，A0,ML和A1,ML可以分别表示在多层2100中的第0阶衍射光和第一阶衍射光，A0,abs和A1,abs可以分别表示在第二吸收层2200a中的第0阶衍射光和第一阶衍射光。
根据衍射理论，当第二吸收层2200a的厚度t为几乎0时，在重复的线与间距图案中的第0阶衍射光的衍射效率I0和第一阶衍射光的衍射效率I1可以由公式1和公式2表示。
Figure BDA0002961331300000121
Figure BDA0002961331300000122
其中，w可以表示第二吸收层2200a的图案之间在第一方向(x方向)上的距离或多层区域MLA的宽度，p可以表示第二吸收层2200a的每个图案在第一方向(x方向)上的节距。此外，Rr可以表示吸收层区域ALA或暗区的反射率Rabs与多层区域MLA或亮区的反射率Rml的比率Rabs/Rml，
Figure BDA0002961331300000123
可以表示EUV掩模2000的相位。
另一方面，I0和I1可以如上所述由根据当前实施方式的相位测量装置1000计算或确定。因此，通过由公式1和公式2计算或确定同时满足I0和I1的w和
Figure BDA0002961331300000124
可以计算或确定EUV掩模2000的相位。此外，当w通过另外的方法由测量仪器测量或获得、或者w是在之前掌握或已知时，通过将w代入公式1和公式2计算
Figure BDA0002961331300000125
可以计算EUV掩模2000的相位。
另一方面，当第二吸收层2200a的图案之间的距离是第二吸收层2200a的每个图案的节距的1/2时，即当建立w＝p/2时，
Figure BDA0002961331300000126
可以由公式3表示。
Figure BDA0002961331300000127
根据当前实施方式的相位测量装置1000可以通过使用EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1测量多层区域MLA的反射率Rml和吸收层区域ALA的反射率Rabs，可以通过使用EUV掩模2000的第二掩模图案区域2000A2测量衍射光成分的衍射效率值I0和I1，并可以通过根据衍射理论将衍射效率值I0和I1应用于公式1和公式2而具体计算EUV掩模2000的相位。
作为参考，当第二吸收层2200a具有以线与间距的形式重复的图案时，由于第二阶以上的衍射光是微不足道的，所以不必考虑第二阶以上的衍射光。然而，当第二吸收层2200a具有与以线和间距的形式重复的图案不同的重复图案时，根据衍射理论，可以推导出与公式1和公式2不同的对于衍射效率的公式，并可以考虑第二阶以上的衍射光。此外，当第二吸收层2200a不具有该重复的图案时，对于衍射效率的公式可能变得更加复杂。
图6至图8是每个示意性地示出根据本发明构思的实施方式的用于测量EUV掩模的相位的装置的框图。为了简洁起见，可以省略之前参照图1至图5给出的描述。
参照图6，根据当前实施方式的相位测量装置1000a可以在反射镜单元或反射镜系统300a的配置上与图1的相位测量装置1000不同。具体地，在根据当前实施方式的相位测量装置1000a中，反射镜单元300a包括第一反射镜310a和第二反射镜320，第一反射镜310a可以不是凹面反射镜并可以像第二反射镜320一样是平面反射镜。当来自EUV光源100的EUV光不宽地扩展时，可以不需要会聚。因此，在根据当前实施方式的相位测量装置1000a中，反射镜单元300a的第一反射镜310a可以由平面反射镜形成。
参照图7，根据当前实施方式的相位测量装置1000b可以在EUV光源100a和相干单元或相干系统200a的配置上与图1的相位测量装置1000不同。具体地，在根据当前实施方式的相位测量装置1000b中，相干单元200a可以仅包括滤光器220并且可以不包括针孔板。此外，EUV光源100a可以不是通常的EUV光源并可以是输出相干EUV光的相干EUV光源。例如，EUV光源100a可以是产生更高阶谐波的高谐波生成(HHG)EUV光源。
当EUV光源100a是相干EUV光源时，考虑到针孔板被布置以改善光的空间相干性，可以不需要针孔板。因此，在根据当前实施方式的相位测量装置1000b中，相干单元200a可以不包括针孔板并可以仅包括滤光器220。尽管EUV光源100a是相干EUV光源，但是当需要减小EUV光的尺寸时，可以布置或提供其中形成具有对应尺寸的针孔的针孔板。
参照图8，根据当前实施方式的相位测量装置1000c可以在反射镜单元或反射镜系统300b的配置上与图1的相位测量装置1000不同。具体地，在根据当前实施方式的相位测量装置1000c中，反射镜单元300b可以仅包括第二反射镜320并且可以不包括第一反射镜。因此，来自相干单元200的EUV光可以入射在第二反射镜320上，并且可以从第二反射镜320反射并直接入射在要测量的EUV掩模2000上。
作为平面反射镜的第二反射镜320可以具有与图1的相位测量装置1000的第二反射镜320实际上相同的功能。也就是，第二反射镜320可以使EUV光以约6°的入射角θ入射在EUV掩模2000上。根据一实施方式，第二反射镜320可以会聚EUV光并可以使会聚的EUV光入射在EUV掩模2000上。在这样的情况下，第二反射镜320可以具有凹面反射镜的形式。
在根据当前实施方式的相位测量装置1000c中，为了使EUV光以约6°的入射角θ入射在EUV掩模2000上，第二反射镜320可以布置为与EUV掩模2000间隔开特定的距离。然而，在根据当前实施方式的相位测量装置1000c中，仅布置或提供第二反射镜320，这可以在光损耗方面是有利的。
图9是示出根据本发明构思的一实施方式的测量EUV掩模的相位的方法的过程的流程图。将参照图1至图2B进行描述，并且为了简洁起见可以省略之前参照图1至图8给出的描述。
参照图9，在根据当前实施方式的测量EUV掩模的方法(在下文，称为“相位测量方法”)中，首先，在操作S110中，通过使用相位测量装置1000，测量EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1的多层2100或多层区域MLA的反射率。多层2100的反射率可以通过由检测器500测量从多层2100反射的EUV光以及基于反射率的定义将所测量的EUV光的强度除以入射在多层2100上的EUV光的强度来计算。
接下来，在操作S120中，通过使用相位测量装置1000，测量EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1的第一吸收层2200或吸收层区域ALA的反射率。第一吸收层2200的反射率可以以与计算多层2100的反射率相同的方式通过由检测器500测量从第一吸收层2200反射的EUV光以及将所测量的EUV光的强度除以入射在第一吸收层2200上的EUV光的强度来计算。
然后，在操作S130中，通过使用相位测量装置1000，测量EUV掩模2000的第二掩模图案区域2000A2的第二吸收层2200a的每个图案的衍射效率。衍射效率可以通过将来自第二吸收层2200a的每个图案的衍射光的强度除以从多层2100反射的EUV光的强度来计算。此外，衍射效率可以按衍射光的每种成分来计算。例如，第0阶衍射光的衍射效率I0可以通过将第0阶衍射光的强度除以从多层2100反射的EUV光的强度来计算。此外，第一阶衍射光的衍射效率I1可以通过将第一阶衍射光的强度除以从多层2100反射的EUV光的强度来计算。
在图9中，按以下次序执行操作：测量多层的反射率的操作S110、测量第一吸收层的反射率的操作S120、以及测量第二吸收层的每个图案的衍射效率的操作S130。然而，本发明构思不限于此。例如，操作可以独立地执行，并且执行操作的次序可以是任意的。
在测量EUV掩模2000的多层2100和第一吸收层2200中的每个的反射率以及测量第二吸收层2200a的每个图案的衍射效率之后，在操作S140中计算EUV掩模2000的相位。EUV掩模2000的相位可以根据衍射理论将所测量的反射率和衍射效率应用于公式1和公式2来计算。例如，当EUV掩模2000的第二吸收层2200a的图案以线与间距的形式重复、第二吸收层2200a的图案之间的距离是w并且第二吸收层2200a的每个图案的节距是p时，第0阶衍射光的衍射效率I0和第一阶衍射光的衍射效率I1由公式1和公式2表示，并且通过获得同时满足公式1和公式2的
Figure BDA0002961331300000151
或者通过将测量的或在之前掌握或已知的w应用于公式1和公式2而获得
Figure BDA0002961331300000152
可以计算EUV掩模2000的相位。此外，EUV掩模2000的所计算的相位类似于实际EUV掩模的相位，并可以如上所述有助于确定实际EUV掩模的相位是否是有缺陷的。
图10是示出根据本发明构思的一实施方式的制造EUV掩模的方法的过程的流程图。将参照图1至图2B进行描述，并且为了简洁起见可以省略之前参照图9给出的描述。
参照图10，在根据当前实施方式的制造EUV掩模的方法中，首先，在操作S210中制造EUV掩模。EUV掩模可以通过制造通常EUV掩模的方法来制造。例如，EUV掩模可以通过进行在掩模上的图案的布图设计、通过经由OPC方法获得掩模上的设计数据、通过传输掩模带输出(MTO)设计数据、通过准备掩模数据、通过曝光掩模基板以及通过执行随后的工艺来制造。
然后，在操作S220中测量EUV掩模的相位。EUV掩模的相位可以不通过测量之前制造的实际EUV掩模的相位来测量，并可以如对于图9的相位测量方法所描述的通过使用EUV掩模2000的第一掩模图案区域2000A1和第二掩模图案区域2000A2来测量。测量EUV掩模的相位的详细方法与参照图9所描述的相同。
接下来，在操作S230中，确定EUV掩模的所测量的相位是否在可允许的范围内。通常，EUV掩模必须具有所要求的相位。然而，当第一吸收层2200和第二吸收层2200a中的每个的材料或图案有缺陷时，EUV掩模可能不具有所要求的相位。另一方面，第一吸收层2200和第二吸收层2200a中的每个的图案中的缺陷可能由当形成第一吸收层2200和第二吸收层2200a中的每个的图案时的工艺误差引起。因此，通过由图9的相位测量方法测量EUV掩模2000的相位，可以间接地测量实际EUV掩模的相位。如上所述，EUV掩模2000的相位可以类似于实际EUV掩模的相位。
作为参考，EUV掩模2000可以在尺度上与实际EUV掩模不同，并且多层2100以及第一吸收层2200和第二吸收层2200a的材料可以与实际EUV掩模的多层和吸收层的材料相同，并且EUV掩模2000的制造工艺可以与实际EUV掩模的制造工艺相同。因此，在实际EUV掩模的制造期间，当每个吸收层的材料或工艺条件错误使得实际EUV掩模的相位偏离可允许的范围时，同样的错误可以发生在EUV掩模2000中并且所测量的相位也可以偏离可允许的范围。
当所计算的相位在可允许的范围内(是)时，在操作S240中完成EUV掩模的制造。当所计算的相位偏离可允许的范围(否)时，在操作S250中分析原因和/或改变工艺条件。这里，工艺条件可以包括多层2100以及第一吸收层2200和第二吸收层2200a的材料。然后，工艺返回到制造EUV掩模的操作S210，并且基于改变的工艺条件制造新的EUV掩模。
根据当前实施方式的制造EUV掩模的方法可以通过由参照图9描述的相位测量方法正确地测量EUV掩模的相位并确定EUV掩模的相位是否是有缺陷的而显著促进EUV掩模的质量的提高。
尽管已经参照本发明构思的实施方式具体示出和描述了本发明构思，但是将理解，可以在其中进行形式和细节上的各种变化，而没有脱离所附权利要求的范围。
本申请要求于2020年3月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0034057号的权益，其公开内容通过引用整体地结合于此。

Claims (20)

1.一种用于测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置，所述装置包括：
EUV光源，配置为产生并输出EUV光；
至少一个反射镜，配置为反射所述EUV光作为入射在要测量的EUV掩模上的被反射的EUV光；
掩模台，所述EUV掩模布置在所述掩模台上；
检测器，配置为接收从所述EUV掩模反射的所述EUV光，以获得二维(2D)图像，并测量所述EUV掩模的反射率和衍射效率；以及
处理器，配置为通过使用所述EUV掩模的所述反射率和所述衍射效率确定所述EUV掩模的相位。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述EUV掩模包括用于测量反射率的第一掩模图案区域和用于测量衍射效率的第二掩模图案区域，
其中所述第一掩模图案区域和所述第二掩模图案区域中的每个包括多层以及在所述多层上的吸收层的图案，
其中所述检测器配置为接收所述第一掩模图案区域的所述多层的反射光和所述第一掩模图案区域的所述吸收层的反射光，并测量所述第一掩模图案区域的所述多层的反射率和所述第一掩模图案区域的所述吸收层的反射率，
其中所述检测器配置为接收来自所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的衍射光，并使用所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光测量所述衍射效率，以及
其中所述衍射效率被表示为所述衍射光的强度与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光的强度之比。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案包括重复的线与间距图案，
其中，当所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的每个间距的宽度是w并且所述第二掩模图案区域的所述吸收层的每个所述图案的节距是p时，
第0阶衍射光的衍射效率I0和第一阶衍射光的衍射效率I1分别由公式1和公式2表示，
Figure FDA0002961331290000021
Figure FDA0002961331290000022
以及
其中Rr表示所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率的比率，并且
Figure FDA0002961331290000023
表示所述EUV掩模的所述相位。
4.如权利要求3所述的装置，其中计算同时满足所测量的I0和I1的w和
Figure FDA0002961331290000024
或者所述
Figure FDA0002961331290000025
通过测量所述w并将所测量的w代入公式1和公式2来计算。
5.如权利要求3所述的装置，其中，当所述w为所述p的1/2时，
Figure FDA0002961331290000026
所述
Figure FDA0002961331290000027
由公式3表示。
6.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，
其中所述第一反射镜配置为反射来自所述EUV光源的所述EUV光并将所反射的EUV光聚焦到所述第二反射镜上，以及
其中所述第二反射镜配置为反射来自所述第一反射镜的所述EUV光，作为入射在要测量的所述EUV掩模上的所述被反射的EUV光。
7.如权利要求1所述的装置，还包括在所述EUV光源的后端处的针孔板和滤光器，
其中所述EUV光使用所述针孔板而变成相干光。
8.一种用于测量极紫外(EUV)掩模的相位的装置，所述装置包括：
EUV光源，配置为产生并输出EUV相干光；
至少一个反射镜，配置为反射所述EUV相干光作为入射在要测量的EUV掩模上的被反射的EUV相干光；
掩模台，所述EUV掩模布置在该掩模台上；
检测器，配置为接收从所述EUV掩模反射的所述EUV相干光，以获得二维(2D)图像，并测量所述EUV掩模的反射率和衍射效率；以及
处理器，配置为通过使用所述EUV掩模的所述反射率和所述衍射效率计算所述EUV掩模的相位，
其中所述EUV掩模包括用于测量反射率的第一掩模图案区域和用于测量衍射效率的第二掩模图案区域。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述第一掩模图案区域包括多层和在所述第一掩模图案区域的所述多层上的第一吸收层的图案，所述第一吸收层的所述图案的每个具有毫米级的节距，
其中所述第二掩模图案区域包括多层和在所述第二掩模图案区域的所述多层上的第二吸收层的图案，所述第二吸收层的所述图案的每个具有微米级的节距，
其中所述检测器配置为接收所述第一掩模图案区域的所述多层的反射光和所述第一掩模图案区域的所述第一吸收层的反射光，并测量所述第一掩模图案区域的所述多层的反射率和所述第一吸收层的反射率，
其中所述检测器配置为接收来自所述第二掩模图案区域的所述第二吸收层的所述图案的衍射光，并使用所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光测量所述衍射效率，以及
其中所述衍射效率由所述衍射光的强度与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光的强度之比来表示。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述第二吸收层的所述图案包括重复的线与间距图案，
其中，当所述第二吸收层的所述图案的每个间距的宽度为w并且所述第二吸收层的每个所述图案的节距为p时，
第0阶衍射光的衍射效率I0和第一阶衍射光的衍射效率I1分别由公式1和公式2表示，
Figure FDA0002961331290000031
Figure FDA0002961331290000032
以及
其中Rr表示所述第一吸收层的所述反射率与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率之比，并且
Figure FDA0002961331290000033
表示所述EUV掩模的所述相位。
11.如权利要求10所述的装置，其中计算同时满足所测量的I0和I1的w和
Figure FDA0002961331290000034
或者所述
Figure FDA0002961331290000035
通过测量所述w并将所测量的w代入公式1和公式2计算。
12.如权利要求8所述的装置，其中所述至少一个反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，
其中所述第一反射镜配置为反射来自所述EUV光源的所述EUV相干光并将所反射的EUV相干光聚焦到所述第二反射镜上，以及
其中所述第二反射镜配置为反射来自所述第一反射镜的所述EUV相干光，作为以6°的入射角入射在要测量的所述EUV掩模上的所述被反射的EUV相干光。
13.一种测量极紫外(EUV)掩模的相位的方法，所述方法包括：
使用相位测量装置测量要测量的EUV掩模的第一掩模图案区域的多层的反射率；
使用所述相位测量装置测量所述第一掩模图案区域的吸收层的反射率；
使用所述相位测量装置测量所述EUV掩模的第二掩模图案区域的吸收层的图案的衍射效率；以及
使用所述第一掩模图案区域的所述多层和所述吸收层中的每个的所述反射率以及所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的所述衍射效率确定所述EUV掩模的相位。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述相位测量装置包括：
EUV光源，配置为产生并输出EUV光；
至少一个反射镜，配置为反射所述EUV光作为入射在所述EUV掩模上的被反射的EUV光；
掩模台，所述EUV掩模布置在该掩模台上；
检测器，配置为接收从所述EUV掩模反射的所述EUV光，以获得二维(2D)图像，并测量所述EUV掩模的反射率和衍射效率；以及
处理器，配置为使用所述EUV掩模的所述反射率和所述衍射效率计算所述EUV掩模的相位。
15.如权利要求14所述的方法，其中执行所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率的测量、所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率的测量和所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的所述衍射效率的测量的次序是任意的，
其中，在所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率的测量中，所述检测器接收所述第一掩模图案区域的所述多层的反射光并测量所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率，
其中，在所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率的测量中，所述检测器接收所述第一掩模图案区域的所述吸收层的反射光并测量所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率，
其中，在所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的所述衍射效率的测量中，所述检测器接收来自所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的衍射光并使用所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光测量所述衍射效率，以及
其中所述衍射效率被表示为所述衍射光的强度与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光的强度之比。
16.一种制造极紫外(EUV)掩模的方法，所述方法包括：
制造第一EUV掩模；
使用相位测量装置测量要测量的第二EUV掩模的第一掩模图案区域的多层的反射率；
使用所述相位测量装置测量所述第一掩模图案区域的吸收层的反射率；
使用所述相位测量装置测量所述第二EUV掩模的第二掩模图案区域的吸收层的图案的衍射效率；
使用所述第一掩模图案区域的所述多层和所述吸收层中的每个的所述反射率和所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的所述衍射效率来计算所述第一EUV掩模的相位；
确定所计算的相位是否在可允许的范围内；以及
当所述相位在所述可允许的范围内时，完成所述第一EUV掩模的制造。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述相位测量装置包括：
EUV光源，配置为产生并输出EUV光；
至少一个反射镜，配置为反射所述EUV光作为入射在所述第二EUV掩模上的被反射的EUV光；
掩模台，所述第二EUV掩模布置在该掩模台上；
检测器，配置为接收从所述第二EUV掩模反射的所述EUV光，以获得二维(2D)图像，并测量所述第二EUV掩模的反射率和衍射效率；以及
处理器，配置为通过使用所述第二EUV掩模的所述反射率和所述衍射效率计算所述第一EUV掩模的所述相位。
18.如权利要求17所述的方法，其中执行所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率的测量、所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率的测量和所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的所述衍射效率的测量的次序是任意的，
其中，在所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率的测量中，所述检测器接收所述第一掩模图案区域的所述多层的反射光并测量所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率，
其中，在所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率的测量中，所述检测器接收所述第一掩模图案区域的所述吸收层的反射光并测量所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率，
其中，在所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的所述衍射效率的测量中，所述检测器接收来自所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的衍射光并使用所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光测量所述衍射效率，以及
其中所述衍射效率被表示为所述衍射光的强度与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射光的强度之比。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案包括重复的线与间距图案，
其中，当所述第二掩模图案区域的所述吸收层的所述图案的每个间距的宽度为w并且所述第二掩模图案区域的所述吸收层的每个所述图案的节距为p时，
第0阶衍射光的衍射效率I0和第一阶衍射光的衍射效率I1分别由公式1和公式2表示，
Figure FDA0002961331290000061
Figure FDA0002961331290000062
以及
其中Rr表示所述第一掩模图案区域的所述吸收层的所述反射率与所述第一掩模图案区域的所述多层的所述反射率之比，
Figure FDA0002961331290000063
表示所述第一EUV掩模的所述相位。
20.如权利要求17所述的方法，其中所述至少一个反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，
其中所述第一反射镜配置为反射来自所述EUV光源的所述EUV光并将所反射的EUV光聚焦到所述第二反射镜上，以及
其中所述第二反射镜配置为反射来自所述第一反射镜的所述EUV光，作为以6°的入射角入射在要测量的所述第二EUV掩模上的所述被反射的EUV光。
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