JP2010015149A - 位相反転マスクの位相測定方法及びこれを行うための装置 - Google Patents

位相反転マスクの位相測定方法及びこれを行うための装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 位相反転マスクの位相測定方法及びこれを行うための装置を提供する。
【解決手段】 位相反転マスクの位相測定方法によると、最初極紫外線を第2の極紫外線に分割する。第2の極紫外線を投射極紫外線として位相反転マスク上に照射する。位相反転マスクから反射された投射極紫外線から位相反転マスクの位相を測定する。従って、ピンホールを用いて最初極紫外線を2つの極紫外線に分割することができるので、位相反転マスクの位相を正確に検出することができる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、位相反転マスクの測定方法及びこれを行うための装置に関し、より具体的には極紫外線を光として使用する位相反転マスクの位相を測定するための方法及びこのような方法を行うための装置に関する。
一般的に、半導体装置の高集積回路を形成するために、クロム膜パターンを有するマスクの代わりに、位相反転膜パターンを有する位相反転マスクが使用されている。このような位相反転マスクは、光透過性プレート及び位相反転膜を含む。
特に、極紫外線(Extreme UltraViolet:EUV)リソグラフィ工程には、主に極紫外線を光として使用する位相反転マスクが主に使用される。
従って、半導体基板上に所望する微細パターンを正確に形成するためには、位相反転マスクの位相を正確に測定することが要求される。
しかし、位相反転マスクに使用される極紫外線は、ビームスプリッターを用いて分割するのが困難であった。即ち、極紫外線の大部分がビームスプリッターから反射されるだけで、ビームスプリッターを透過することができない。従って、従来には極紫外線を用いて位相反転マスクの位相を測定することができなかった。結果的に、位相反転マスクを用いて半導体基板上に所望するパターンを正確に形成することができなかった。
本発明は、極紫外線を用いて位相反転マスクの位相を測定する方法を提供する。
また、本発明は、前記した方法を行うための装置を提供する。
本発明の請求項1に対応する解決手段1の位相反転マスクの位相測定方法によると、最初極紫外線を第2の極紫外線に分割する。前記第2の極紫外線を投射極紫外線として位相反転マスク上に照射する。前記位相反転マスクから反射された投射極紫外線から前記位相反転マスクの位相を測定する。
本発明の請求項2に対応する解決手段2によると、前記最初極紫外線を分割する段階は、前記最初極紫外線を少なくとも2つのピンホールに通過させる段階を含むことができる。
本発明の請求項3に対応する解決手段3によると、前記第2の極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスク上に照射する段階は、前記第2の極紫外線を反射させて前記位相反転マスクの上部空間に誘導する段階、及び前記位相反転マスクの上部空間に誘導された前記反射された第2の極紫外線を前記位相反転マスク上に向かって反射させる段階を含むことができる。
また、解決手段4の前記第2の極紫外線を前記位相反転マスクの上部空間に誘導する段階は、前記第2の極紫外線の進行経路より前記上部空間が高くなるように前記反射角度を調節する段階を含むことができる。解決手段5の前記第2極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスク上に向かって反射させる段階は、前記位相反転マスク上への前記投射極紫外線の入射角が2°〜10°になるように前記反射角度を調節する段階を含むことができる。
本発明の請求項4に対応する解決手段6によると、前記位相反転マスクの位相を測定する段階は、前記位相反転マスクから反射された前記投射極紫外線を検出する段階、前記検出された前記投射極紫外線から干渉縞を獲得する段階、及び前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する段階を含むことができる。
本発明の請求項5に対応する解決手段7による位相反転マスクの位相測定方法によると、水平方向に沿って進行する最初極紫外線(EUV)を少なくとも2つのピンホールに通過させて第2の極紫外線に分割する。前記第2の極紫外線を反射させて前記水平方向に沿って配置された位相反転マスクの上部空間に誘導する。前記位相反転マスクの上部空間に誘導された前記反射された第2の極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスク上に向かって反射させる。前記位相反転マスクから反射された投射極紫外線を検出する。前記検出された投射極紫外線から干渉縞を獲得する。前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する。
解決手段8による位相反転マスクの位相測定方法は、前記位相反転マスクの上部空間に誘導された前記反射された第2の極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスク上に向かって反射させる段階は、前記第2の極紫外線の水平経路上に配置された第1ミラーを用いて前記第2の極紫外線を前記位相反転マスクの方向に反射させる段階と、前記水平経路の上部に配置された第2ミラーを用いて前記反射された第2の極紫外線を前記位相反転マスクの方向に前記投射極紫外線として誘導させる段階と、を含むことを特徴とする解決手段7記載の位相反転マスクの位相測定方法である。
解決手段9による位相反転マスクの位相測定方法は、前記第2の極紫外線を前記位相反転マスクの方向に反射させる段階は、前記第1ミラーの反射角度を調節する段階を含むことを特徴とする解決手段8記載の位相反転マスクの位相測定方法である。
解決手段10による位相反転マスクの位相測定方法は、前記反射された第2の極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスクの方向に誘導する段階は、前記第2の極紫外線を前記位相反転マスク上に向かって反射させる段階と、前記位相反転マスク上への前記極紫外線の入射角が2°〜10°になるように前記第2ミラーの反射角度を調節する段階と、を含むことを特徴とする解決手段8記載の位相反転マスクの位相測定方法である。
解決手段11による位相反転マスクの位相測定方法は、前記第2の極紫外線は、少なくとも2つの極紫外線を含む解決手段7記載の位相反転マスクの位相測定方法である。
解決手段12による位相反転マスクの位相測定方法は、前記第2の極紫外線を前記投射極紫外線として前記位相反転マスクの方向に誘導する段階は、前記投射極紫外線の一部を前記位相反転マスクの多層膜に誘導する段階と、前記投射極紫外線の他の一部を前記位相反転マスクの吸収膜に誘導する段階と、を含む請求項7記載の位相反転マスクの位相測定方法である。
本発明の請求項6に対応する解決手段13による位相反転マスクの位相測定装置は、分割部材、照射部材、及び測定部材を含む。分割部材は、最初極紫外線を第2の極紫外線に分割する。照射部材は、投射極紫外線を発生させ、前記投射極紫外線を位相反転マスク上に照射する。測定部材は、前記位相反転マスクから反射された投射極紫外線から前記位相反転マスクの位相を測定する。
本発明の解決手段14によると、前記分割部材は前記最初極紫外線が通過される少なくとも2つのピンホールを有することができる。
本発明の解決手段15によると、前記照射部材は、前記位相反転マスクの上部空間に向かって前記第2の極紫外線を反射させる第1ミラー、及び前記位相反転マスクの上部空間に配置され、前記反射された第2の極紫外線を前記位相反転マスク上に向かって反射させる第2ミラーを含むことができる。
本発明の解決手段16によると、第1ミラーは、凹ミラーまたは平面ミラーを含む。また、本発明の解決手段17によると、記第2ミラーは、平面ミラーを含む。
本発明の他の態様によると、前記第1ミラーは、前記第2の極紫外線の進行経路と直交をなす凹ミラーを含み、前記第2ミラーは、前記第2の極紫外線の進行経路に対して傾斜するように配置された平面ミラーを含むことができる。ここで、解決手段18によると、前記第1ミラー及び第2ミラーの傾斜角度は、前記位相反転マスク上への前記極紫外線の入射角が2°〜10°である範囲になるように決定されることができる。また、前記平面ミラーは、前記凹ミラーより高い位置に配置されることができる。
または、前記第1ミラーは、前記第2の極紫外線の進行経路に対して傾斜するように配置された平面ミラーを含み、前記第2ミラーは、前記第2の極紫外線の進行経路に対して傾斜するように配置された平面ミラーを含むことができる。
本発明の解決手段19によると、前記測定部材は、前記位相反転マスクから反射された前記投射極紫外線を検出する検出部、前記検出された投射極紫外線から干渉縞を獲得する獲得部、及び前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する測定部を含むことができる。
本発明の更に他の見地による位相反転マスクの位相測定装置は、分割部材、照射部材、及び測定部材を含む。分割部材は、最初極紫外線を第2の極紫外線に分割するためのピンホールを有する。照射部材は、凹ミラー及び平面ミラーを有する。凹ミラーは、位相反転マスクの上部空間に向かって前記第2の極紫外線を反射させる。平面ミラーは、前記位相反転マスクの上部空間に傾斜するように配置され、前記反射された第2の極紫外線を投射紫外線として前記位相反転マスク上に向かって反射させる。測定部材は、検出部、獲得部、及び測定部を有する。検出部は、前記位相反転マスクから反射された投射極紫外線を検出する。獲得部は、前記検出された投射極紫外線から干渉縞を獲得する。測定部は、前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する。
このように構成された本発明によると、ピンホールを用いて最初極紫外線を2つの極紫外線に分割することができるので、位相反転マスクの位相を正確に検出することができる。結果的に、位相反転マスクを用いて半導体基板上に所望するパターンを正確に形成することができる。
本発明の第1実施例による位相反転マスクの位相測定装置を示す断面図である。 本発明の第2実施例による位相反転マスクの位相測定装置を示す断面図である。 図1の装置を用いて位相反転マスクの位相を測定する方法を順次に示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明する。本発明は多様に変更することができ、多様な形態を有することができること、特定の実施形態を図面に例示して本文に詳細に説明する。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に限定するのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、乃至代替物を含むことを理解すべきである。各図面を説明しながら類似の参照符号を類似の構成要素に対して付与した。図面において、構造物の寸法は本発明の明確性のために実際より拡大して示した。
第1、第2等の用語は、多様な構成要素を説明するために使用することができるが、構成要素は用語によって限定されない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲から逸脱することなしに、第1構成要素は第2構成要素と称されてもよく、同様に第2構成要素も第1構成要素に称されてもよい。単数の表現は、文脈上、明白に相違が示されない限り、複数の表現を含む。
本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを意図するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたもの等の存在または付加の可能性を予め排除しないことを理解しなければならない。
なお、異なるものとして定義しない限り、技術的であるか科学的な用語を含めてここで用いられる全ての用語は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有している。一般的に用いられる辞典に定義されているもののような用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有することと解釈すべきであり、本出願で明白に定義されない限り、異常的であるか過度に形式的な意味に解釈されない。
<位相反転マスクの位相測定装置>
(第1実施例)
図1は、本発明の第1実施例による位相反転マスクの位相測定装置を示す断面図である。
図1を参照すると、本実施例による位相反転マスクの位相測定装置100は、分割部材110、照射部材120、及び測定部材130を含む。
分割部材110は、極紫外線光源(図示せず)から発生した最初極紫外線EUV1を少なくとも2つの極紫外線EUV2に分割する。本実施例において、分割部材110は、最初極紫外線EUV1が通過される少なくとも2つのピンホール112を有する分割板を含むことができる。即ち、最初極紫外線が2つのピンホール112を通過した後、2つの極紫外線EUV2に分割される。また、最初極紫外線EUV1は、水平方向に沿う進行経路を有する。従って、分割部材110は、最初極紫外線EUV1の進行方向と実質的に直交をなす方向に沿って配置される。ピンホール112を通過した極紫外線EUV2も最初極紫外線EUV1の進行方向と実質的に平行をなす進行経路を有することになる。本実施例において、2つのピンホール112は、分割部材110に上下に配置されることができる。または、2つのピンホール112は、分割部材110に左右に配置されることができる。
ここで、最初極紫外線EUV1は、フェムト秒レーザー、フォーカシングミラー及びネオン気体セルを用いて発生することができる。フェムト秒レーザーは、フォーカシングミラーにフェムト秒レーザーを照射する。フォーカシングミラーは、フェムト秒レーザーをネオン気体セル方向に反射する。フェムト秒レーザーがネオン気体セルに保存されたネオン気体を通過して、最初極紫外線EUV1が生成される。
一方、極紫外線マスクMは、2つの極紫外線EUV2の進行経路の下部に配置される。本実施例において、極紫外線マスクMの上部面が極紫外線EUV2の進行経路と実質的に平行をなす。また、多層膜M1と薄い吸収膜M2が極紫外線マスクMの上部面に形成される。
照射部材120は、第1ミラー122及び第2ミラー124を含む。本実施例において、第1ミラー122は凹ミラーを含み、第2ミラー124は平面ミラーを含むことができる。
凹ミラー122は、極紫外線マスクMを中心に分割部材110の逆側に配置される。本実施例において、凹ミラー122は、極紫外線EUV2の進行経路と実質的に直交をなす方向に沿って配置される。即ち、凹ミラー122は、極紫外線EUV2を平面ミラー124に向かって反射させる凹面を有することになる。従って、極紫外線EUV2は、凹ミラー122に入射された後、極紫外線マスクMの上部空間に向かって反射される。
平面ミラー124は、極紫外線マスクMの上部空間内に配置される。即ち、平面ミラー124は、凹ミラー122より高い位置に配置される。本実施例において、平面ミラー124は、極紫外線EUV2の進行経路について傾斜するように配置される。即ち、平面ミラー124は、位相反転マスクMに向かう反射面を有することになる。従って、凹ミラー122から反射された極紫外線EUV3は、平面ミラー124に入射される。次いで、平面ミラー124から反射された極紫外線EUV4は、位相反転マスクMの上部面に向かって反射される。本実施例において、平面ミラー124の傾斜角度は、位相反転マスクMの表面への極紫外線EUV4の入射角θが2°〜10°、好ましくは6°になるようにする条件によって決定されることができる。
本実施例のように、前記のような凹ミラー122と平面ミラー124の配置構造によって狭い空間で極紫外線EUV2を位相反転マスクMに照射することができる。
極紫外線EUV4は、極紫外線マスクMの多層膜M1と吸収膜M2にそれぞれ入射される。次いで、極紫外線EUV4の入射角θと実質的に同じ反射角で極紫外線EUV5が多層膜M1と吸収膜M2から反射される。
測定部材130は、多層膜M1と吸収膜M2から反射された極紫外線EUV5から位相反転マスクMの位相を測定する。本実施例において、測定部材130は、検出部132、獲得部134、及び測定部136を含む。
検出部132は、多層膜M1と吸収膜M2から反射された極紫外線EUV5を検出する。本実施例において、検出部132は、X線を用いる固体撮像素子(Charge coupled device:CCD)カメラを含むことができる。
獲得部134は、検出部132が検出した極紫外線から干渉縞を獲得する。即ち、多層膜M1と吸収膜M2から反射された極紫外線EUV5の回折角度は互いに異なるので、極紫外線EUV5が互いに干渉を起こすことになる。
測定部136は、獲得された干渉縞が、既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する。干渉縞と基準干渉縞との間のシフト程度が位相反転マスクMの位相に該当する。ここで、基準干渉縞は、多層膜と吸収膜とを有しない極紫外線マスクから獲得することができる。
本実施例によると、分割部材110を用いて最初極紫外線EUV1を2つの極紫外線EUV2に分割することができる。また、照射部材120を用いて狭い空間内で極紫外線を位相反転マスクに正確に照射することができる。
なお、本実施例では、EUV1が「最初極紫外線」に対応し、EUV2及びEUV3が「第2の極紫外線」に対応し、EUV4が「投射極紫外線」に対応し、EUV5「反射された投射極紫外線」に対応している。
(第2実施例)
図2は、本発明の第2実施例による位相反転マスクの位相測定装置を示す断面図である。
本実施例による位相反転マスクの位相測定装置100aは、照射部材を除いては、第1実施例による位相測定装置100と実質的に同じ構成要素を含む。従って、同じ構成要素には同じ参照符号を付与し、同じ構成要素についての反復説明は省略する。
図2を参照すると、本実施例による位相反転マスクの位相測定装置100aの照射部材120は、第1ミラー126及び第2ミラー124を含む。本実施例において、第1ミラー126と第2ミラー124とは平面ミラーを含む。また、第2ミラー124の配置角度は、第1実施例の第2ミラーの配置角度と実質的に同じである。
従って、極紫外線EUV2を第2ミラー124の方向に反射させるために、平面型である第1ミラー126は、極紫外線EUV2の進行経路に対して傾斜するように配置される。即ち、第1ミラー126は、第2ミラー124に向かう反射面を有することになる。
<位相反転マスクの位相測定方法>
図3は、図1の位相測定装置を用いて位相反転マスクの位相を測定する方法を順次に示すフローチャートである。
図1及び図3を参照すると、段階S201において、最初極紫外線EUV1を生成する。本実施例では、最初極紫外線EUV1は、フェムト秒レーザー、フォーカシングミラー及びネオン気体セルを用いて発生されることができる。具体的に、フェムト秒レーザーは、フォーカシングミラーにフェムト秒レーザーを照射する。フォーカシングミラーは、フェムト秒レーザーをネオン気体セル方向に反射する。フェムト秒レーザーがネオン気体セルに保存されたネオン気体を通過して最初極紫外線EUV1が生成される。
前記した方法を通じて生成された最初極紫外線EUV1を分割部材110に向かって水平方向に沿って入射させる。最初極紫外線EUV1は、分割部材110のピンホール112を通過した後、2つの極紫外線EUV2に分割される。極紫外線EUV2の進行経路は、最初極紫外線EUV1と同じ水平方向である。
段階S203において、極紫外線EUV2が凹ミラー122に入射される。凹ミラー122に入射された極紫外線EUV2は、極紫外線EUV2の進行経路に対して鋭角をなして上方に反射される。本実施例において、凹ミラー122の配置角度を適切に調節することにより、極紫外線EUV3を平面ミラー124に向かって傾斜するように反射させることができる。
段階S205において、極紫外線EUV3が平面ミラー124から反射される。平面ミラー124から反射された極紫外線EUV4は、位相反転マスクMの上部面に向かって照射される。極紫外線EUV4は、位相反転マスクMの上部面に形成された多層膜M1と吸収膜M2から反射される。
本実施例において、平面ミラー124の傾斜角度は、位相反転マスクMの上部面への極紫外線EUV4の入射角θが2°〜10°、好ましくは、6°になるようにする条件によって決定されることができる。
段階S207において、検出部132は、位相反転マスクMから反射された極紫外線EUV5を検出する。本実施例において、X線を用いる固体撮影素子(CCD)カメラを用いて極紫外線EUV5を検出することができる。
段階S209において、獲得部134は、検出部132が検出した極紫外線EUV5から干渉縞を獲得する。ここで、多層膜M1と吸収膜M1から反射された極紫外線EUV5のそれぞれの回折角度は互いに異なるので、極紫外線EUV5が互いに干渉を起こすことになる。従って、獲得された干渉縞は、既に設定された基準干渉縞とは少し違う。即ち、獲得された干渉縞は、基準干渉縞からある程度シフトされている。
段階S211において、測定部136が獲得された干渉縞と既に設定された基準干渉縞を比較して、獲得された干渉縞が基準干渉縞からシフトされた程度を測定する。獲得された干渉縞と基準干渉縞との間のシフト程度が位相反転マスクMの位相に該当する。
一方、本実施例では、図1に図示された第1実施例による装置100を用いて位相反転マスクMの位相を測定することと例示した。しかし、図2に図示された第2実施例による装置100aを用いて位相反転マスクMの位相を前述した方法と実質的に同じ方法を通じて測定することができる。
前述したように、本発明によると、ピンホールを用いて最初極紫外線を2つの極紫外線に分割することができるので、位相反転マスクの位相を正確に検出することができる。また、照射部材の適切な配置構造を通じて、狭い空間内でも極紫外線を位相反転マスクに効果的に照射させることができる。結果的に、位相反転マスクを用いて半導体基板上に所望するパターンを正確に形成することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
110:分割部材、112:ピンホール、120:照射部材、122:第1ミラー、124:第2ミラー、130:測定部材、132:検出部、134:獲得部、136:測定部

Claims (7)

  1. 最初極紫外線を第2の極紫外線に分割する段階と、
    前記第2の極紫外線を投射極紫外線として位相反転マスク上に照射する段階と、
    前記位相反転マスクから反射された前記投射極紫外線から前記位相反転マスクの位相を測定する段階と、
    を含むことを特徴とする位相反転マスクの位相測定方法。
  2. 前記最初極紫外線を分割する段階は、
    前記最初極紫外線を少なくとも2つのピンホールに通過させる段階を含むことを特徴とする請求項1記載の位相反転マスクの位相測定方法。
  3. 前記第2の極紫外線を投射極紫外線として位相反転マスク上に照射する段階は、
    前記第2の極紫外線を反射させて前記位相反転マスクの上部空間に誘導する段階と、
    前記位相反転マスクの上部空間に誘導された前記反射された第2の極紫外線を前記位相反転マスク上に向かって反射させる段階と、
    を含むことを特徴とする請求項1記載の位相反転マスクの位相測定方法。
  4. 前記位相反転マスクの位相を測定する段階は、
    前記位相反転マスクから反射された前記投射極紫外線を検出する段階と、
    前記検出された前記投射極紫外線から干渉縞を獲得する段階と、
    前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項1記載の位相反転マスクの位相測定方法。
  5. 水平方向に沿って進行する最初極紫外線を少なくとも2つのピンホールに通過させて、前記最初極紫外線を第2の極紫外線に分割する段階と、
    前記第2の極紫外線を反射させて前記水平方向に沿って配置された位相反転マスクの上部空間に誘導する段階と、
    前記位相反転マスクの上部空間に誘導された前記反射された第2の極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスク上に向かって反射させる段階と、
    前記位相反転マスクから反射された投射極紫外線を検出する段階と、
    前記検出された投射極紫外線から干渉縞を獲得する段階と、
    前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する段階と、
    を含むことを特徴とする位相反転マスクの位相測定方法。
  6. 最初極紫外線を第2の極紫外線に分割する分割部材と、
    投射極紫外線を発生させ、前記投射極紫外線を位相反転マスク上に照射する照射部材と、
    前記位相反転マスクから反射された前記投射極紫外線から前記位相反転マスクの位相を測定する測定部材と、
    を含むことを特徴とする位相反転マスクの位相測定装置。
  7. 最初極紫外線を第2の極紫外線に分割するためのピンホールを有する分割部材と、
    位相反転マスクの上部空間に向かって前記第2の極紫外線を反射させる凹ミラー、及び、前記位相反転マスクの上部空間に傾斜するように配置され、前記反射された第2の極紫外線を投射極紫外線として前記位相反転マスク上に向かって反射させる平面ミラー、を有する照射部材と、
    前記位相反転マスクから反射された投射極紫外線を検出する検出部、前記検出された投射極紫外線から干渉縞を獲得する獲得部、及び、前記獲得された干渉縞が既に設定された基準干渉縞からシフトされた程度を測定する測定部、を有する測定部材と、
    を含むことを特徴とする位相反転マスクの位相測定装置。
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