KR101793316B1 - 박막 스펙트럼 순도 필터 코팅을 갖는 영상 센서를 사용하는 ｅｕｖ 화학선 레티클 검사 시스템 - Google Patents
박막 스펙트럼 순도 필터 코팅을 갖는 영상 센서를 사용하는 ｅｕｖ 화학선 레티클 검사 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
극자외선(EUV) 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터(SPF)를 사용하여 방전 생성된 플라즈마(DPP) 또는 레이저 생성된 플라즈마(LPP) 레티클 영상 시스템에 적합한 극자외선(EUV) 화학선 레티클 영상 시스템, 이 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서 및 레티클 검사를 위해 SPF를 제조하고 사용하기 위한 방법이 개시된다. 코팅은 선택된 특정 코팅을 위해 적합한 임의의 방식으로 영상 센서에 도포될 수도 있다. 코팅은 단일층 또는 다층으로 구성될 수도 있다. 통상의 SPF 코팅 재료는 10 nm 내지 100 nm의 두께의 지르코늄(Zr) 및 실리콘-지르코늄(Si/Zr)을 포함한다.
Description
관련 출원의 참조
본 출원은 본 명세서에 참조로서 합체되어 있는 2011년 3월 16일 출원된 미국 가특허 출원 제61/453,493호를 우선권 주장한다.
발명의 분야
본 출원은 극자외선(extreme ultraviolet: EUV) 리소그래피 집적 회로(IC) 웨이퍼 제조에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 EUV 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터(spectral purity filter: SPF)를 사용하는 EUV 화학선 레티클(reticle) 검사 시스템에 관한 것이다.
더 소형의 반도체 특징부를 위한 요구가 계속 증가함에 따라, 이러한 소형 특징부를 영상화하는 것이 가능한 광학 기반 반도체 검사 시스템에 대한 요구도 역시 계속 증가하고 있다. 증가된 제조 요구를 성취하기 위해 개발된 하나의 반도체 처리 기술은 극자외선(EUV) 리소그래피를 포함한다. EUV 리소그래픽 집적 회로(IC) 제조는 방전 생성된 플라즈마방전 생성된 플라즈마(discharge produced plasma) 소스 또는 레이저 생성된 플라즈마(laser produced plasma) 소스와 같은 EUV 소스에 의해 생성된 EUV 광을 사용하여 실리콘 웨이퍼 내로 집적 회로를 노출시키기 위해 패턴 마스크를 지지하는 레티클의 사용을 수반한다. 검사 기술에 대한 대응 요구를 수용하기 위해, 향상된 EUV 스펙트럼 순도 필터가 요구된다. 과거의 EUV 스펙트럼 순도 필터는 가스 스트림 기반 필터, 메시형 그리드 상에 배치된 다층 구조체, 메시형 그리드 상에 배치된 펠리클(pellicle) 및 회절 격자 기반 필터를 포함한다. 이들 유형의 EUV 스펙트럼 순도 필터의 각각은 화학적 오염, 구현의 어려움 및 투과 효율의 결여와 같은 다수의 단점을 수반하고 있다. 따라서, 종래의 스펙트럼 순도 필터에서 식별된 결점을 극복하는 스펙트럼 순도 필터를 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명은 극자외선(EUV) 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터(SPF)를 사용하여 극자외선(EUV) 레티클 검사 시스템 내의 전술된 요구에 부합한다. 본 발명은 박막 코팅 SPF, 박막 코팅 SPF를 포함하는 레티클 검사 시스템, 뿐만 아니라 레티클 검사에 박막 SPF를 제조하고 사용하기 위한 방법에서 구체화될 수도 있다.
EUV 레티클 검사 시스템은 방전 생성된 플라즈마(DPP) 또는 레이저 생성된 플라즈마(LPP) 광원, 레티클에 광을 전달하기 위한 레티클 조명기, 레티클로부터 반사된 광 및 산란된 광을 수집하기 위한 대물 렌즈 및 EUV 영상 센서를 포함할 수도 있다. 조명 광학 기기의 세트가 플라즈마 광원과 레티클 사이에 위치되고, 반면에 대물 광학 기기의 세트가 레티클과 영상 센서 사이에 위치된다. 원하는 스펙트럼 특성을 갖는 박막 코팅 SPF가 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치될 수도 있다. 본 발명의 일 양태에서, SPF는 영상 센서의 상부 윈도우의 하부면에 도포될 수도 있다. 본 발명의 다른 양태에서, SPF는 레티클과 영상 센서 사이의 반사광 경로 내의 임의의 위치에서 영상 센서에 근접하여 위치될 수도 있다. 예를 들어, SPF는 영상 센서로부터 물리적으로 분리된 대물 렌즈 내의 미러 또는 윈도우 상에 위치될 수도 있다. 반사광 경로 내에 위치된 박막 필터는 단지 시스템 내의 스펙트럼 순도 필터일 수도 있어, 시스템 내의 임의의 다른 SPF를 위한 요구를 제거한다. 대안적으로, 레티클 검사 시스템은 입사광 경로 내에 위치된 제2 SPF에 추가하여 반사광 경로 내에 위치된 박막 SPF를 포함할 수도 있다.
박막 SPF의 스펙트럼 특성은 13.5 nm 주위의 영역에서 대역 통과 특성을 포함한다. SPF는 또한 13.5 nm의 공칭 투과율의 90% 미만의 100 내지 1200 nm 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 감쇠한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 스펙트럼 특성은 13.5에서의 대역 통과 특성 및 13.5 nm에서의 필터의 공칭 투과율의 90% 미만의 100 내지 1200 nm 스펙트럼 범위의 감쇠를 포함할 수도 있다.
본 발명은 단일 원소 코팅 또는 단일 화합물 코팅으로서 박막 코팅의 구성을 고려한다. 게다가, 단일 원소 및/또는 단일 화합물층의 다층이 조합되어 다층 박막 필터를 생성할 수도 있다. 특정 실시예에서, 박막 코팅은 실질적으로 10 nm 내지 100 nm의 두께를 갖는 박막 코팅 내의 지르코늄(Zr) 또는 실리콘-지르코늄(Si/Zr)을 포함한다. 박막 코팅은 또한 베릴륨(Be), 붕소(B), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네슘(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rd), 몰리브덴-실리콘(Mo/Si), 실리콘 카바이드(SiC) 또는 실리콘 니트라이드(Si3N4) 또는 임의의 다른 적합한 원소 또는 화합물을 포함할 수도 있다.
상기 내용의 견지에서, 본 발명은 종래의 레티클 검사 시스템을 상당히 개량한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 구현하고, 이에 의해 전술된 장점을 성취하기 위한 특정 구조체 및 프로세스는 본 발명의 예시적인 실시예의 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면 및 청구범위로부터 명백해질 것이다. 상기 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명의 모두는 단지 예시적이고 설명적인 것이며, 청구된 바와 같은 발명을 반드시 한정하는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 명세서에 합체되어 명세서의 부분을 구성하는 첨부 도면은 본 발명의 실시예를 도시하고, 일반적인 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
본 발명의 수많은 장점이 첨부 도면을 참조하여 당 기술 분야의 숙련자들에게 더 양호하게 이해될 수 있다.
도 1은 EUV 영상 센서 상에 위치된 박막 코팅 SPF를 포함하는 EUV 레티클 검사 시스템의 개략도.
도 2는 EUV 영상 센서에 근접하여 위치된 박막 코팅 SPF를 포함하는 EUV 레티클 검사 시스템의 개략도.
도 3은 EUV 영상 센서 상에 위치된 박막 코팅 SPF에 추가하여 제2 스펙트럼 순도 필터를 포함하는 대안적인 EUV 레티클 검사 시스템의 개략도.
도 4a는 단일층, 단일 원소 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도.
도 4b는 단일층, 단일 화합물 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도.
도 4c는 다층 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도.
도 5a는 EUV 영상 센서에 박막 코팅 SPF를 도포하기 위한 기계의 개념도.
도 5b는 박막 코팅 SPF를 구비한 영상 센서의 개략도.
도 5c는 박막 코팅 SPF 및 SPF 상에 배치된 부가의 재료의 층을 구비한 영상 센서의 개략도.
도 6은 박막 SPF를 위한 적합한 대역 통과 필터 특성을 도시하고 있는 그래프.
도 7은 더 넓은 주파수 스케일에서 적합한 대역 통과 필터 특성을 도시하고 있는 도면.
도 2는 EUV 영상 센서에 근접하여 위치된 박막 코팅 SPF를 포함하는 EUV 레티클 검사 시스템의 개략도.
도 3은 EUV 영상 센서 상에 위치된 박막 코팅 SPF에 추가하여 제2 스펙트럼 순도 필터를 포함하는 대안적인 EUV 레티클 검사 시스템의 개략도.
도 4a는 단일층, 단일 원소 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도.
도 4b는 단일층, 단일 화합물 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도.
도 4c는 다층 SPF를 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도.
도 5a는 EUV 영상 센서에 박막 코팅 SPF를 도포하기 위한 기계의 개념도.
도 5b는 박막 코팅 SPF를 구비한 영상 센서의 개략도.
도 5c는 박막 코팅 SPF 및 SPF 상에 배치된 부가의 재료의 층을 구비한 영상 센서의 개략도.
도 6은 박막 SPF를 위한 적합한 대역 통과 필터 특성을 도시하고 있는 그래프.
도 7은 더 넓은 주파수 스케일에서 적합한 대역 통과 필터 특성을 도시하고 있는 도면.
이제, 첨부 도면에 도시되어 있는 개시된 요지를 상세히 참조할 것이다. 예시적인 예로서, 본 발명은 EUV 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터(SPF)를 포함하는 방전 생성된 플라즈마(DPP) 또는 레이저 생성된 플라즈마(LPP) 극자외선(EUV) 레티클 검사 시스템에서 구체화될 수도 있다. 본 발명은 EUV 레티클 검사 시스템 내의 반사된 광 경로에 위치된 임의의 광학 구성 요소를 포함하는 EUV 영상 센서에 근접하여 위치된 막 코팅 SPF를 지지하는 임의의 광학 구성 요소를 포함한다. 본 발명은 구체적으로, 영상 센서의 상부 윈도우의 하부면에 증착된 박막 코팅 SPF와 같은 EUV 영상 센서에 직접 SPF를 도포하는 것을 고려한다. 본 발명은 레티클 검사 시스템에서 SPF를 제조하고 사용하기 위한 방법을 더 포함한다.
영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 박막 코팅으로서 SPF를 구성하는 것은 종래의 SPF 조립체에 비해 상당히 개량된다는 것이 본 명세서에서 인식된다. 구체적으로, EUV 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 코팅으로서 SPF를 구성하는 것은 적어도 이하의 장점, (a) 미광(stray light)이 화상 센서에 진입하는 것을 방지하고, (b) 필터를 위한 개별 지지체를 위한 요구를 회피하고, (c) 종래의 SPF 디자인에 사용된 메시형 지지 구조체보다 더 강하고 더 내구성이 있는 필터를 위한 지지체를 제공하고, (d) 메시형 지지체에 의해 발생된 음영을 제거함으로써 필터의 투과 효율을 향상시키고, (e) 필터의 수명을 상당히 증가시키는 장점을 생성한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 도 1은 EUV 영상 센서(16) 상에 직접 지지된 박막 코팅 SPF를 사용하는 개량된 EUV 레티클 검사 시스템(10)의 개략 블록도이다. EUV 레티클 검사 시스템(10)은 레티클 검사를 위한 EUV 광을 생성하는 EUV 광원(11)을 포함한다. EUV 광원(11)은 레이저 생성된 플라즈마(LPP) 또는 방전 생성된 플라즈마(DPP) 소스일 수 있다. LPP 소스는 통상적으로 제논(Xe) 또는 주석(Sn)과 같은 이온화 타겟을 포함하는 진공 챔버 내로 유도되는 레이저(예를 들어, CO2 또는 YAG 레이저)를 포함하고, 여기서 레이저 에너지는 가스를 플라즈마로 이온화한다. 이온화 레이저는 통상적으로 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛의 파장이고, 플라즈마로의 가스의 이온화는 원하는 13.5 nm EUV 광을 방출한다. DPP 소스는 통상적으로 이온화 타겟(Xe 또는 Sn)을 포함하는 챔버를 포함하고, 플라즈마는 높은 펄스화 전압 또는 전류를 경유하여 생성된다. 시스템(10)은 조명 광학 기기(12) 및 검사를 위해 레티클(14)을 수용하기 위한 레티클 조명 위치를 또한 포함한다. 조명 광학 장치(12)는 레티클 조명 위치에 유도된 좁은 빔으로 EUV 조명을 집광하도록 구성된 일련의 집광 미러(17a, 17b)를 포함할 수도 있다. 레티클(14)은 13.5 nm EUV 광을 반사하는 반사 영역 및 흡수 자취를 규정하는 흡수기로 인쇄된다. 웨이퍼 제조 중에, 흡수기로 덮여 있지 않은 레티클의 반사부는 EUV 광을 웨이퍼 상에 반사하여 집적 회로를 웨이퍼 내로 노출시킨다. 검사 목적으로, EUV 광은 반사되거나 EUV 영상 센서(16) 내로 산란되는 데, 이 EUV 영상 센서는 검사를 위해 레티클의 화상을 캡처한다.
본 발명의 다른 양태에서, EUV 레티클 검사 시스템(10)은 레티클 조명 위치와 EUV 영상 센서(16) 사이에 위치된 대물 광학 기기(15)를 포함한다. 대물 광학 기기(15)는 레티클(14)로부터 반사된 또는 산란된 광을 수집하고 화상 센서(16)에서 레티클의 화상을 형성하도록 배열된 일련의 미러(19a, 19b, 19c)를 포함할 수도 있다. 본 발명의 다른 양태에서, 박막 코팅은 EUV 영상 센서의 상부면에 또는 EUV 영상 센서의 상부면 옆에 위치되거나 그 위에 끼워지는 개별 윈도우에 직접 도포될 수도 있다. 특히, SPF(18)는 영상 센서(16)의 상부면의 하부면에 도포될 수도 있다.
도 2는 막 코팅 SPF(18)가 EUV 영상 센서(16)에 근접하지만 직접 그 위에 위치되지는 않는 EUV 레티클 검사 시스템(10)의 대안 구성의 개략 블록도이다. 예를 들어, SPF(18)는 개별 윈도우 상에, 미러 상에 또는 대물 광학 기기(15) 내의 다른 적합한 위치에 위치될 수도 있다. SPF를 영상 센서(16) 상에 직접 위치하는 것은 필터를 위한 물리적 지지체로서 기능하도록 영상 센서를 사용하는 장점을 제공하지만, 레티클의 대물측 상의 임의의 위치에서 영상 센서에 근접한 다른 위치에 SPF(18)를 위치시키는 것은 반사된 광 경로 내에 SPF를 위치시킴으로써 성취된 중요한 장점을 성취한다.
조명 광학 기기(12) 및 대물 광학 기기(15) 다음에, EUV 영상 센서 상에서 반사된 광 경로 내에 SPF(18)를 위치시키는 것은 종래의 시스템에 비해 전술된 장점을 생성한다. 요약하면, 이들 장점은 미광이 SPF와 EUV 영상 센서 사이의 시스템에 진입하는 것을 방지하는 것과 필터를 위한 개별 지지 구조체를 위한 요구를 회피하는 것을 포함한다. 영상 센서는 또한 종래의 SPF 디자인에 사용된 메시형 지지 구조체보다 필터를 위한 더 강하고 더 내구성이 있는 지지체를 제공한다. 메시형 지지 구조체를 배제하는 것은 또한 메시형 지지체에 의해 발생된 음영을 제거함으로써 필터의 투과 효율을 향상시킨다. 게다가, 입사광 경로보다는 반사광 경로 내에 SPF를 위치시키는 것은 필터 상의 고에너지 이온 또는 입자의 낮은 열적 부하 및 적은 수에 기인하여 필터의 수명을 상당히 증가시킨다. 이들 장점은 박막 SPF(18)가 단지 시스템을 위해 요구된 스펙트럼 순도 필터이고, 입사광 경로 내의 임의의 스펙트럼 순도 필터를 위한 요구가 존재하지 않을 때 강조된다.
EUV 영상 센서(16) 상에 또는 근접하여 위치된 반사광 경로 내의 박막 코팅 SPF(18)은 단지 시스템 내의 스펙트럼 순도 필터일 수도 있어, 입사광 경로 내의 임의의 필터를 위한 요구를 배제한다. 이 구성은, EUV 광원(11)이 10 내지 70 nm 범위 외의 상당한 에너지를 생성하지 않고, 이러한 것이 모든 스펙트럼 순도 필터 목적들이 반사광 경로 내에 위치된 단일의 박막 코팅 필터와 비용 효율적으로 부합되게 할 때 특히 장점이 있다. 적어도 일부 EUV 광원이 10 내지 70 nm 범위 외의 상당한 광학 에너지를 생성하지 않는다는 것을 인식하는 것은, 이러한 것이 입사광 경로 내에 SPF를 위치시키는 종래의 접근법에 의해 얻어진 임의의 장점이 이 접근법에서 결점에 의해 오프셋되는 것보다 더 많았다는 것을 나타내기 때문에, EUV 검사 기술의 개발에서 중요한 개발이었다. 이는 반사광 경로 내에 위치된 더 낮은 비용의 더 효율적인 박막 코팅 필터로서 SPF를 구성하는 완전히 새로운 접근법에 대한 길을 열었다.
몇몇 경우에, 일부 유형의 스펙트럼 순도 필터는 입사광 경로 내에서 여전히 정당화될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 이 경우에도, 적어도 특정 필터링 기능성은 반사광 경로 내에 위치된, 바람직하게는 EUV 영상 센서 상에 직접 또는 그에 근접하여 위치된 박막 필터로 더 효율적으로 전이되고 있는 것으로 판정되고 있다. 구체적으로, 박막은 유리하게는 100 내지 1200 nm 범위의 광을 감쇠하는 데 사용될 수 있다. 이는 2개의 필터, 즉 반사광 경로 내에 위치된 제1 박막 SPF와 함께 입사광 경로 내에 위치된 제2 SPF의 협동 디자인을 통해 부가의 디자인 융통성을 제공하면서, 박막 필터로 주요 스펙트럼 순도 필터링 기능을 성취하여, 스펙트럼 순도 필터링의 때때로 경쟁적인 디자인 목적에 부합한다.
도 3은 EUV 광원(11)과 레티클 조명 위치(14) 사이의 입사광 경로 내에 위치된 제2 SPF(22)에 추가하여 EUV 영상 센서(16) 상에 위치된 박막 코팅 SPF(18)를 포함하는 대안적인 EUV 레티클 검사 시스템(30)의 개략도이다. 이 대안적인 시스템에서, 2개의 필터는 스펙트럼 순도 필터링의 경쟁적인 디자인 목적에 협동적으로 부합하도록 설계된다. 특히, 박막 코팅 SPF(18)는 13.5 nm에서 원하는 대역 통과 특성 및 100 내지 1200 nm 스펙트럼 범위 내에서 감쇠를 제공하도록 설계될 수 있고, 반면에 입사광 경로 내에 위치된 SPF(22)는 10 nm 미만, 70 nm 초과 또는 양자 모두의 파장을 감쇠시키도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, SPF(22)는 조명 광학 기기(12)에 손상을 입힐 수 있는 10 nm보다 상당히 낮은 파장을 갖는 고주파수 에너지를 감쇠하도록 특히 설계될 수도 있다. 다른 디자인 목적으로서, SPF(22)는 레티클 화상을 열화시키거나 광학 기기 또는 레티클을 손상시킬 수 있는 1 내지 10 um 범위의 파장을 갖는 LPP 소스의 드라이버 레이저를 감쇠시키도록 특히 설계될 수도 있다. 이들 또는 다른 특정 디자인 목적에 부합하도록 SPF(22)를 특히 설계하는 능력은 EUV 영상 센서(16) 상에 또는 근접하여 위치된 박막 SPF(18)로 100 내지 1200 nm 감쇠 기능을 성취함으로써 용이해진다.
본 발명의 다양한 양태에 따르면, SPF 박막 코팅은 단일층 또는 다층으로 구성될 수도 있다. 각각의 층은 통상적으로 단일 원소 또는 단일 화합물을 포함하고, 원소 및/또는 화합물의 다양한 조합은 다층으로 영상 센서에 적용될 수도 있다. 도 4a는 단일층, 단일 원소 코팅(18a)을 지지하는 EUV 영상 센서(16)의 개념도이다. 도 4b는 단일층, 단일 화합물 코팅(18b)을 지지하는 EUV 영상 센서(16)의 개념도이다. 도 4c는 각각의 층이 통상적으로 단일 원소 또는 화합물을 포함하는 다층으로 이루어진 코팅(18c)을 지지하는 EUV 영상 센서의 개념도이다.
도 5a는 EUV 영상 센서(16)에 박막 코팅(18)을 도포하기 위한 기계(40)의 개념도를 도시하고 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 박막 코팅은 선택된 특정 코팅에 적합한 임의의 방식으로 영상 센서에 직접 도포될 수도 있다. 예를 들어, 박막 코팅은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 화학 기상 증착(CVP), 물리적 기상 증착(PVD), 증착, 분자빔 에피택시(MBE), 이온빔 스퍼터링 또는 현재 존재하거나 미래에 개발될 임의의 다른 적합한 막 코팅 기술과 같은 증착 기술을 사용하여 영상 센서(16) 상에 증착될 수도 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, SPF(18)는 영상 센서(16)의 상부면의 하부면에 도포될 수도 있다. 시스템은 진공 챔버(42) 및 코팅 소스(44)를 포함한다. 코팅은 코팅 내로의 불순물의 도입을 회피하기 위해 진공 챔버 내에 도포된다. EUV 영상 센서는 진공 챔버(42) 내에 배치되고, 코팅 소스(44)는 통상적으로 코팅 소스를 가열하고, 조사하거나 전기장 또는 자기장에 노출시킴으로써, 임의의 적합한 방식으로 활성화된다. 활성화는 코팅 공급부가 승화하고, 기화하고, 증발하거나, 이온화하거나, 플라즈마화하게 하거나 EUV 코팅 센서(16)로 이동하여 이를 코팅하는 재료 유동(46)을 다른 방식으로 형성하게 한다. 프로세스는 SPF(18)를 형성하기 위해 각각의 층에 대해 반복된다. 부가의 박막 재료 및 코팅 기술이 또한 현존하거나 미래에 개발되는 바와 같이 채용될 수도 있다.
도 5b 및 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 SPF 필터(18)의 증착 후에 화상 센서(16)의 개략도를 도시하고 있다. 도 5b에 도시되어 있는 바와 같이, 영상 센서(16)(예를 들어, CCD 또는 TDI)는 다양한 기능층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 영상 센서(16)는 반도체 기판(48)(예를 들어, 실리콘), 에피택셜층(52), 게이트 산화물층(53), 게이트층(54)(예를 들어, Si3N4) 및 전방측 회로의 층(56)을 포함할 수도 있다. 게다가, 도시되지는 않았지만, 영상 센서(16)는 전방측 회로층(56) 상에 배치된 하나 이상의 전방측 금속층을 더 포함할 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 박막 필터(18)는 이면-박육화된(back-thinned) 반도체 기판(48) 상에 증착될 수도 있다. 기판(48)의 이면-박육화는 도 5b 및 도 5c에 도시되어 있는 바와 같이, 기판(48)의 오목한 부분에 의해 도시되어 있다는 것이 본 명세서에 주목된다. 이와 관련하여, 박막층(18)은 당 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 그리고 본 명세서에서 전술된 바와 같이 기판(48) 상에 증착될 수도 있다. 다른 실시예에서, 영상 센서(16)는 박막 SPF(18)의 증착에 앞서 이면측 전위 우물 가공 프로세스를 경험할 수도 있다.
도 5c에 도시되어 있는 다른 양태에서, 재료의 부가의 층(58)은 SPF(18) 상에 증착될 수도 있다. 일 실시예에서, 부가의 층(58)은 캡핑층(capping layer)을 포함할 수도 있다. 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 캡핑 재료가 본 발명의 캡핑층(58)으로서 이용될 수도 있다는 것이 본 명세서에 주목된다. 그러나, 캡핑층(58)은 감지를 위해 요구된 조명에 투명해야 할 필요가 있다는 것이 인식된다. 예를 들어, 13.5 nm 파장 광의 경우에, 캡핑층은 13.5 nm 파장 광에 적어도 투명해야 한다. 다른 실시예에서, 부가의 층(58)은 부가의 SPF 층을 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 부가의 층은 제1 SPF 필터(18)에 의해 덮여 있지 않은 전자기 스펙트럼의 부가의 부분을 필터링하는 데 이용될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 SPF를 위한 대역 통과 필터 특성(50)을 도시하고 있는 그래프이다. 도 7은 더 넓은 주파수 스케일의 통과 필터 특성(50)을 도시하고 있다. 적합한 박막 SPF(18)는 대략 13.5 nm의 스펙트럼 범위에서 높은 투과율 및 100 내지 1200 nm 스펙트럼 범위의 적어도 일부 내에서 상당한 감쇠를 나타내는 대역 통과 특성을 갖는다. 예를 들어, 100 내지 1200 nm 스펙트럼 범위의 적어도 일부 내에서 SPF의 투과율은 13.5 nm에서 공칭 투과율의 90% 미만으로 감쇠될 수도 있다. 바람직하게는, 100 내지 1200 nm의 전체 스펙트럼 영역은 도 6 및 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 13.5 nm에서 공칭 투과율의 90% 미만 감쇠된다. 10 내지 70 nm 범위 내에서 대역 통과 필터 특성(50)의 대역폭은, 조명기 및 대물 렌즈 상의 Mo-Si 다층 코팅이 13.5 nm 주위의 좁은 대역 외의 약 10 내지 70 nm의 주파수 범위에서의 광을 흡수하기 때문에, 특히 중요하지는 않다는 것이 주목되어야 한다. 이러한 것은 따라서, 13.5 nm에서 높은 투과율 및 100 내지 1200 nm 스펙트럼 범위 내의 원하는 감쇠를 나타내면, 대역 통과 특성이 일반적으로 약 10 내지 70 nm의 범위 내에 있게 하는데 충분하다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 10 nm 내지 100 nm의 코팅 두께를 갖는 지르코늄(Zr) 및 실리콘-지르코늄(Si/Zr)은 이 필터 특성에 부합하는 적합한 SPF 코팅 재료인 것으로 판명되어 있다. 다른 원소 또는 화합물이 개별적으로 또는 조합하여, 이들 코팅을 대체하거나 조합되어 원하는 스펙트럼 특성을 갖는 필터를 생성할 수도 있다는 것이 본 명세서에서 주목된다. 본 발명의 일 실시예에서, 코팅 재료는 원하는 필터 특성을 부여하는 것으로 판명되어 있는 지르코늄(Zr) 또는 실리콘-지르코늄(Si/Zr)을 포함한다. 부가의 실시예에서, 코팅 재료는 베릴륨(Be), 붕소(B), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네슘(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rd) 또는 다른 적합한 원소를 포함할 수도 있다. 부가의 코팅 화합물은 몰리브덴-실리콘(Mo/Si), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 니트라이드(Si3N4) 및 다른 적합한 화합물을 포함할 수도 있다. 전술된 특정 필터 파라미터 및 코팅은 단지 예시적인 것이고, 본 발명의 목적을 여전히 성취하면서 다소 변경되거나 수정될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.
상기 내용의 견지에서, 본 발명은 EUV 영상 센서 상에 또는 근접하여 위치된 박막 코팅으로서 SPF를 구성함으로써 성취된, 디자인 목적의 향상된 균형을 반영하는 향상된 레티클 검사 시스템을 제공한다. 더 구체적으로, 대물 광학 기기의 보호를 위한 관심이 주로 100 내지 1200 nm 범위의 파장을 갖는 대역외 광에 의해 유발된 열화의 문제점으로부터 발생한다. 그러나, 통상의 EUV 광원에 의해 생성된 스펙트럼의 검사는 대물 광학 기기를 과도하게 손상시키지 않는 100 내지 1200 nm의 파장을 갖는 대역외 광의 단지 사소한 레벨만을 나타낸다. 더욱이, 단지 광학 에너지의 작은 분율(예를 들어, <10%)만이 120 nm 초과의 파장에서 발생한다. 통상의 EUV 광원에 의해 방출된 거의 모든 대역외 광 에너지는 광학 시스템의 레티클 및/또는 미러의 Mo-Si 다층에 의해 효과적으로 필터링된 10 내지 70 nm 범위에 있다는 것이 더 판정되었다. SPF 기능성의 전체 또는 일부가 반사광 경로로 이동될 수 있다는 판정은 필터가 EUV 화상 센서 상에 직접 또는 그에 근접하여 배치된 박막 코팅으로서 구성되게 하고, 이는 다수의 중요한 장점을 생성한다.
입사광 경로 내에 위치된 종래의 SPF에 비교하여, 반사광 경로 내에 위치된 박막 SPF는 소스로부터 고속 이온 및 입자를 받게 되지 않고, 이는 필터의 수명을 상당히 연장시킨다. 박막 필터를 위한 지지 구조체로서 EUV 영상 센서 자체를 사용함으로써, 필터는 훨씬 더 얇게 제조될 수 있고 여전히 충분히 강인할 수 있다. 훨씬 더 얇은 필터는 적은 EUV 광을 흡수하고, 따라서 시스템 광 처리량을 증가시킨다. 결과는 더 낮은 열적 부하, 더 낮은 오염 및 EUV 센서에 의해 제공된 더 강인한 지지에 기인하는 훨씬 더 긴 수명을 갖는 훨씬 더 얇은 막 필터이다. 게다가, 박막 필터는 또한 DUV-IR 파장의 실질적으로 모든 미광이 영상 센서에 도달하는 것을 차단한다. 대조적으로, DUV-IR 파장광을 포함하는 상당한 양의 미광은 스펙트럼 필터와 화상 센서 사이의 연장된 물리적 분리에 기인하여 종래의 시스템에 진입할 수 있다.
EUV 화상 센서 상에 직접 박막 필터를 위치시키는 것은 또한 종래의 박막 필터가 용이하게 파괴되고 광학 소자를 오염시키는 입자를 생성할 수 있기 때문에, 종래의 개별 박막 필터보다 청결하다. 박막 필터 상의 더 낮은 열적 부하는 또한 필터를 탄소 오염 또는 산화에 덜 민감하게 만들고, 이는 종래의 박막 필터에서 가능하지 않은 플라즈마 세척을 필요로 할 수 있다. 따라서, EUV 화상 센서 내에 직접 위치된 박막 필터를 이용함으로써 더 큰 광 처리량 및 향상된 화상 품질을 갖고, 도구 가동 시간이 증가되고, 유지 보수 정지 시간이 감소된다.
전술된 요지는 때때로 상이한 다른 구성 요소 내에 포함되거나 연결된 상이한 구성 요소를 예시하고 있다. 이러한 예시된 아키텍처는 단지 예시적인 것이고, 실제로 동일한 기능성을 성취하는 다수의 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적인 의미에서, 동일한 기능성을 성취하기 위한 구성 요소의 임의의 배열은 원하는 기능성이 성취되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정 기능성을 성취하기 위해 조합된 본 명세서의 임의의 2개의 구성 요소는, 아키텍처 또는 중간 구성 요소에 무관하게 원하는 기능성이 성취되도록 서로 "연관되는 것"으로서 보여질 수 있다. 마찬가지로, 이와 같이 연관된 임의의 2개의 구성 요소는 또한 원하는 기능성을 성취하기 위해 서로 "연결되거나" 또는 "결합되는" 것으로서 보여질 수도 있고, 이와 같이 연관되는 것이 가능한 임의의 2개의 구성 요소는 또한 원하는 기능성을 성취하기 위해 서로 "결합 가능한" 것으로서 보여질 수 있다.
본 명세서에 설명된 본 발명의 요지의 특정 양태가 도시되어 있고 설명되어 있지만, 본 명세서의 교시에 기초하여, 변경 및 수정이 본 명세서에 설명된 요지 및 그 넓은 범주로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있고, 따라서 첨부된 청구범위는 본 명세서에 설명된 요지의 진정한 사상 및 범주 내에 있는 바와 같은 모든 이러한 변경 및 수정을 이들의 범주 내에 포함하기 위한 것이라는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되었지만, 본 발명의 다양한 수정 및 실시예가 상기 설명의 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이루어질 수도 있다는 것이 명백하다. 따라서, 본 발명의 범주는 단지 그에 첨부된 청구범위에 의해서만 한정되어야 한다.
본 발명 및 그 부수적인 다수의 장점은 상기 설명에 의해 이해될 수 있는 것으로 고려되고, 다양한 변경은 개시된 요지로부터 벗어나지 않고 또는 모든 그 실질적인 장점을 희생하지 않고 구성 요소의 형태, 구성 및 배열에서 이루어질 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 설명된 형태는 단지 예시적인 것이고, 이러한 변경을 포함하고 구비하는 것이 이하의 청구범위의 의도이다.
상기 내용의 견지에서, 본 발명은 집적 회로 제조를 위한 EUV 레티클 검사의 상당한 개량을 제공한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 당 기술 분야의 숙련자들은 전술된 특정 방법 및 시스템의 다수의 수정 및 적응이 이하의 청구범위에 의해 규정된 바와 같은 발명의 사상 및 범주 내에서 구현될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: EUV 레티클 검사 시스템 11: EUV 광원
12: 조명 광학 기기 14: 레티클
15: 대물 광학 기기 16: EUV 영상 센서
17a, 17b: 집광 미러 18: 박막 코팅 SPF
22: SPF 42: 진공 챔버
12: 조명 광학 기기 14: 레티클
15: 대물 광학 기기 16: EUV 영상 센서
17a, 17b: 집광 미러 18: 박막 코팅 SPF
22: SPF 42: 진공 챔버
Claims (25)
- 극자외선(extreme ultraviolet) 레티클(reticle) 검사 장치에 있어서,
극자외선 영상 센서(imaging sensor)와,
상기 극자외선 영상 센서의 이면 박막화된(back-thinned) 반도체 기판 상에 배치된, 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성을 갖는 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터(thin film coating spectral purity filter)
를 포함하고,
상기 극자외선 영상 센서는 상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터를 위한 지지 구조체로서 역할을 하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 검사 중에 있는 레티클과 상기 영상 센서 사이의 반사광 경로 내의 위치에 대해 구성되고,
상기 극자외선 레티클 검사 장치는 방전 생성된 플라즈마(discharge produced plasma) 광원과 상기 검사 중에 있는 레티클 사이의 입사광 경로 내의 위치에 대해 구성된 제2 스펙트럼 순도 필터를 더 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성은 13.5 ㎚에서의 대역 통과 특성을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제3항에 있어서,
상기 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성은 적어도 13.5 ㎚ 및 13.5 ㎚에서의 공칭 투과율(nominal transmissivity)의 90% 미만 감쇠된 100 내지 1200 ㎚ 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 포함하는 대역 통과 특성을 더 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제4항에 있어서,
상기 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성은 13.5 ㎚에서의 상기 공칭 투과율의 90% 미만인, 100 내지 1200 ㎚ 스펙트럼 범위의 감쇠를 더 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 단일층 박막을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 다층 박막을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 지르코늄(Zr) 또는 실리콘-지르코늄(Si/Zr) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제8항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 10 내지 100 ㎚의 두께를 갖는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 베릴륨(Be), 붕소(B), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네슘(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rd) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 제1항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 몰리브덴-실리콘(Mo/Si), 실리콘 카바이드(SiC) 또는 실리콘 니트라이드(Si3N4) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 장치. - 극자외선 레티클 검사 시스템에 있어서,
극자외선 광원과,
검사를 위한 레티클을 수용하기 위한 레티클 조명 위치와,
극자외선 영상 센서와,
상기 극자외선 광원과 상기 레티클 조명 위치 사이에 위치된 조명 광학 기기(illumination optics)의 세트와,
상기 레티클 조명 위치와 상기 영상 센서 사이에 위치된 대물 광학 기기(objective optics)의 세트와,
상기 극자외선 영상 센서의 이면 박막화된 반도체 기판 상에 배치된, 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성을 갖는 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터
를 포함하며,
상기 극자외선 영상 센서는 상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터를 위한 지지 구조체로서 역할을 하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 극자외선 광원은 방전 생성된 플라즈마(discharge produced plasma: DPP) 광원 또는 레이저 생성된 플라즈마(laser produced plasma: LPP) 광원 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성은 13.5 ㎚에서의 대역 통과 특성을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성은 적어도 13.5 ㎚ 및 13.5 ㎚에서의 공칭 투과율의 90% 미만 감쇠된 100 내지 1200 ㎚ 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 포함하는 대역 통과 특성을 더 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성은 13.5 ㎚에서의 상기 공칭 투과율의 90% 미만인, 100 내지 1200 ㎚ 스펙트럼 범위의 감쇠를 더 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 단일 원소로 구성된 단일층으로 구성된 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 단일 화합물로 구성된 단일층으로 구성된 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 단일 원소 또는 단일 화합물로 각각 구성된 다층들로 구성된 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 지르코늄(Zr) 또는 실리콘-지르코늄(Si/Zr) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제20항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 10 ㎚ 내지 100 ㎚의 두께를 갖는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 베릴륨(Be), 붕소(B), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 테크네슘(Tc), 루테늄(Ru), 로듐(Rd) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 몰리브덴-실리콘(Mo/Si), 실리콘 카바이드(SiC) 또는 실리콘 니트라이드(Si3N4) 중 하나 이상을 포함하는 것인, 극자외선 레티클 검사 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 극자외선 광원과 상기 레티클 조명 위치 사이에 위치된 제2 스펙트럼 순도 필터
를 더 포함하는 극자외선 레티클 검사 시스템. - 극자외선 레티클을 검사하는 방법에 있어서,
극자외선 광원을 이용하여 극자외선 광을 생성하는 단계;
상기 극자외선 광원으로부터의 상기 극자외선 광을 조명 광학 기기의 세트를 통해 레티클로 지향시키는 단계;
상기 레티클로부터 반사된 극자외선 광을 대물 광학 기기의 세트를 통해 극자외선 영상 센서를 향해 지향시키는 단계;
상기 극자외선 영상 센서의 이면 박막화된 반도체 기판 상에 배치된 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터를 이용하여 상기 레티클로부터 반사된 상기 극자외선 광의 일부를 필터링하는 단계 - 상기 극자외선 영상 센서는 상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터를 위한 지지 구조체로서 역할을 하며, 상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터는 하나 이상의 선택된 스펙트럼 특성을 가짐 -; 및
상기 극자외선 영상 센서를 이용하여 상기 박막 코팅 스펙트럼 순도 필터에 의해 필터링된 광의 일부를 수용하는 단계
를 포함하는 극자외선 레티클을 검사하는 방법.
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