KR102013083B1 - Euv 이미징을 위한 장치 및 이의 이용 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시예는 타겟 기판(106)을 조명하기 위한 조명 소스(102), 타겟 기판으로부터 반사되는 EUV 광을 투사하기 위한 대물렌즈 광학계(108), 및 투사된 EUV 광을 검출하기 위한 센서(110)를 포함하는 장치에 관한 것이다. 대물렌즈 광학계는 타겟 기판으로부터 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 1 미러(202,302, 또는 402), 제 1 미러에 의해 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 2 미러(204, 304, 또는 404), 제 2 미러에 의해 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 3 미러(206, 306, 또는 406), 및 제 3 미러에 의해 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 4 미러(208, 308, 또는 408)를 포함한다.
Description
발명자:
다니엘 씨 왝; 데이먼 에프 크배미; 존 알 로저스; 제임스 피 맥과이어 주니어; 및 존 엠 로저스.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2011년 1월 11일자에 출원된 발명의 명칭이 “Apparatus for EUV Imaging and Methods of Using Same,”인 미국 가특허 출원 번호 제61/431,768호의 이익을 주장하고, 이 출원의 내용은 참조에 의해 본 명세서에 통합된다.
기술분야
본 발명개시는 광학 장치 및 이의 이용 방법에 관한 것이다.
포토마스크 검사를 위한 시장에서 종래의 장치는 일반적으로 193 나노미터(nm) 이상의 파장을 갖는 자외선(UV) 광을 이용한다. 이것은 193 nm 광에 기반을 둔 리소그래피에서 이용하기 위해 설계된 마스크에 적합하다. 최소 피처 크기의 인쇄를 더욱 개선하기 위해서, 차세대 리소그래픽 장비는 이제 13.5 nm의 근처에서 동작하도록 설계된다. 따라서, 거의 13 nm에서 동작하도록 설계된 패턴화된 마스크가 검사되어야 한다. 공명 반사 기판 위에 패턴화된 흡수층을 갖는 이와 같은 마스크(EUV용 다층으로, 일반적으로 7 nm 주기를 갖는 40개의 MoSi 쌍)는 반사적이다. 종래의 검사 장치는 22 나노미터(nm) 이하의 반 피치로 특징지어진 EUV 마스크 패턴의 관심 있는 (인쇄 가능한) 패턴 피처 및 패턴 결함을 해상하기에 충분하지 않은(즉, 너무 작음) 파장과 개구수(numerical aperture; NA)의 조합을 갖는 광학계를 이용한다.
본 발명의 목적은 EUV 이미징을 위한 장치 및 이의 이용 방법을 제공하는 것이다.
개시된 일 실시예는 극자외선(extreme ultra-violet; EUV) 광을 이용하여 포토마스크를 검사하기 위한 장치에 관한 것이다. 장치는 타겟 기판을 조명하는 EUV 광을 발생시키기 위한 조명 소스, 타겟 기판으로부터 반사되는 EUV 광을 수신 및 투사하기 위한 대물렌즈 광학계, 및 대물렌즈 광학계에 의해 투사된 EUV 광을 검출하기 위한 센서를 포함한다. 대물렌즈 광학계는 타겟 기판으로부터 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 1 미러(mirror), 제 1 미러에 의해 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 2 미러, 제 2 미러에 의해 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 3 미러, 및 제 3 미러에 의해 반사되는 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 4 미러를 포함한다.
다른 실시예들, 양태들 및 특징들이 또한 개시된다.
본 발명에 따르면, EUV 이미징을 위한 장치 및 이의 이용 방법을 제공하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사 이미징 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다.
13 nm 파장 근처의 광에서 동작하고, 결함 또는 패턴 리뷰 애플리케이션을 위해 설계된, 이전에 논의된 EUV 현미경 대물렌즈(2개 내지 4개의 다층 코팅된 미러를 구비함)는 범위 0.05-0.12를 기반으로 하는 NA, 및 마스크에서 5-20 마이크론 범위의 리뷰(현미경 관찰) 작업에만 충분한 객체 필드 범위를 갖는다. NA 및 결함 크기의 함수로서 결함 검출 능력의 엄격한 분석에 따라, 이 범위의 NA를 갖는 EUV 대물렌즈의 결함 검출 감도 및 해상력은, NA 및 고급 객체 필드 크기 양자 모두의 결점으로 인해, 18 nm 이하의 반 피치(half-pitch; HP) 특징을 갖는 마스크의 생산 가치있는 EUV 마스크 검사에는 불충분하다.
현재의 마스크 검사 시스템은 광의 UV 및 DUV 레이저 소스에 기반을 두고, 이는 밝기가 높고 및 전력이 비교적 높다. 13 nm 근처에서 상당한 스펙트럼 밝기를 갖는 광원은 범위 20-50 eV의 온도를 갖는 펄스 플라즈마에 기반을 둔다. 열악한 변환 효율(입력 에너지로부터 대역 내 방사선으로의 변환)로 인해, 이와 같은 플라즈마 소스는 13-14 nm에서 제한된 밝기를 표시하고, 밝기를 상당히 올리는 것은 EUV 리소그래피(EUV Lithography; EUVL)의 경제적 매력을 손상시키는 수준으로 소스 비용(그러므로, 제조 동안에 마스크에 부과되는 검사 비용)을 만들 수 있다.
낮은 밝기 플라즈마 소스를 이용하는 마스크 검사 시스템의 높은 처리량 동작(방전 또는 레이저 생성)은 디지털 표현을 위한 변환 및 즉각적인 이미지 신호 통합의 속도를 증가시키기 위해서, 넓은 객체 필드 및 검출기 어레이에 대한 필요성을 만든다.
동시에, 배경 이미지 잡음과 결함 신호를 구별하기 위해서, 이미징 광학계는 관심 있는 EUV 마스크 상에 존재하는 다층 결함 또는 패턴화에 의해 산란되거나 회절되는 빛의 수집을 최대화해야 한다. 넓은 범위의 각도에 걸쳐 입사광을 회절 및 산란시키는 관심 있는 대부분의 결함의 경우, 대물렌즈의 NA를 증가시키는 것이 결함 신호의 증가를 제공할 것이다.
거의 13 nm 내지 14 nm의 설계 파장에서 다층의 제한된 반사로 인해, 다층 미러 기반 이미징 시스템은 열악한 광 전송을 갖는다. 단일의 MoSi 다층 미러는 거의 13.5 nm에서 60 % 내지 70 % 범위의 피크 스펙트럼 반사율을 보여준다. EUV 시스템에서의 이미징 광학계 및 일반적인 조명의 거의 수직적인 입사 미러로부터의 다수의 반사 이후에, 시스템 전송은 1 % 이하로 떨어질 수 있다.
적절히 검사 작업을 수행하기 위해서, 마스크의 각각의 분해 영역으로부터, 이미지 면에 도달하고 검출기 어레이에 의해 디지털 신호로 변환되는 광이 특정수의 1차(13 nm) 양자에 도달해야 하고, 그래서 특정한 최소 신호 대 잡음 비에 도달해야 하며, 이는 잘 설계된 시스템에서 1차 양자(검출기 물질, 통상적으로 실리콘에서 흡수된 광자) 수의 함수이다. 검출기에 입사된 광을 일정하게 유지하면서 광학 시스템의 손실을 보상하기 위해서, 소스 밝기는 증가되어야 하고, 이는 개발하기 어렵고 현재 공지된 소스 기술을 이용하여 생산하는데 비용이 많이 든다.
대안적으로, 조명 광학계에 의해 마스크로 전달되는 소스에 의해 방출된 각도의 범위는 증가될 수 있는데, 광량이 적어도 소스 밝기에 의해 지원되는 각도의 범위 내에서, 이러한 각도 범위를 이용하여 증가할 것이기 때문이다. 다시 말해서, 조명 동공 크기는 물리적 제약이 개입할 때까지 증가될 수 있다. 검사 광학계 설계에서 결함 SNR의 정밀한 연구는, EUV 마스크의 경우, 제한된 밝기의 플라즈마 소스가 이용될 때, 대체로 비간섭성 이미징이 설계 및 시스템의 낮은 시그마의 더욱 큰 간섭성 동작보다 높은 SNR을 제공한다는 것을 나타낸다.
반사 객체와 함께 이용되는 반사 이미징 시스템(예컨대, EUV 광을 이용하는 EUV 마스크 검사)에서 빔 스플리터의 이용은 각도 공간에서 이미징 동공 및 조명의 오버랩 또는 상호침투를 허용함으로써, 광학 설계 및 레이아웃을 간소화할 수 있다. 현재의 EUV 빔 스플리터 기술은 낮은 반사 및 투과 계수(25-35 %)를 갖는다. 빔 스플리터가 있는 검사 시스템은 검출기에 도달하는 광 손실을 보상하기 위해 소스 밝기를 크게 증가시켜야 한다. 따라서, 빔 스플리터 요소가 없는 검사 광학계가 강하게 선호된다.
입사각이 각도 대역통과 내에 있는 경우에도 이와 같은 균일한 (비패턴화) 미러에 입사하는 공명 반사 다층의 스펙트럼 대역통과 내의 파장에서의 광이 60 % 내지 70 %만 반사된다. 주기적 MoSi 다층이 13.5 nm에서 20-25 도의 각도 대역통과를 갖는다. 각도 대역통과 밖으로 입사하는 광은 매우 낮은 레벨로 다층에 의해 반사되므로, 대체로 흡수되거나 낭비된다.
EUV 마스크의 패턴에 의한 광 전파 및 회절의 정밀한 연구는 이러한 경향이 패턴화된 마스크에 입사하는 광도 보유하고 있다는 것을 나타낸다. 더욱이 EUV 패턴화된 마스크에 존재하는 결함에 의해 회절되고 산란된 광의 각도 분포는 또한 다층의 각도 대역통과에 의해 변조된다. 결함에 의해 산란된 광의 각도 분포는 결함 기하학적 구조는 물론, 국지적 패턴의 기하학적 구조에 의존하고, 이미징 동공의 한 측으로 상당히 기울어지거나 다른 한 측으로 상당히 기울어질 수 있다. 모든 결함 유형으로부터 충분한 광을 수집하고 임의의 패턴의 기하학적 구조에 대해 충분한 빛을 수집하기 위해서, 이미징 동공의 크기는 최대화되어야 한다. 따라서, 빔 스플리터가 없고 마스크의 유한한 각도 대역폭 내에서 대체로 동작하며 제한된 밝기의 플라즈마 소스를 이용하는 검사 광학계의 설계는, 각각이 자신의 각도 범위의 크기를 최대화하도록 시도하는 조명 및 이미징 동공의 경쟁 각도 주장들과 다투어야 한다.
11 HP에서의 EUVL은 EUV 마스크 설계에 비주기적 다층을 이용할 수 있고, 이는 증가된 각도 대역폭을 제공하고, 종래의 주기적 다층 설계로 가능한 것보다 더욱 높은 NA에서 EUVL 이미징을 가능하게 한다. 이것은 유한한 각도 대역통과의 문제를 개선시키지만, 이 문제를 완전히 완화시키지 않는다.
이미징 설계에서 미러의 수를 증가시키는 것이 높은 NA 및 넓은 객체 필드를 동시에 가능하게 하는 설계 능력을 제공할 수 있지만, 이것은 검출기에 도달하는 광의 엄청난 감소로 이어질 수 있다. 따라서, 최소 미러 수에서 충분한 검사 성능을 제공하고, 빔 스플리터를 이용하지 않으며, 조명 및 이미징 동공 크기 및 위치의 경쟁 필요성의 균형을 유지하여, 낮은 밝기 플라즈마 기반 EUV 소스의 생산 사용을 가능하게 하는 설계를 발견하는 것이 상당한 가치가 있다.
더욱이, 적어도 2개의 기술 노드, 예를 들어 16 HP 및 11 HP에 대해 충분한 결함 검사 성능을 제공하는 광학 설계를 발견하는 것이 큰 경제적 이익을 갖는다. 칩 수율을 제한하는 임계 결함 크기가 기술 노드와 함께 축소함에 따라, 검사 시스템의 NA는 산란된 광의 감소를 보상하기 위해 증가되어야 한다.
요약하면, UV 광을 이용하는 종래의 장치는 극자외선 포토마스크("EUV 마스크")를 검사하도록 적용될 때 분명히 제한된다. 종래의 장치가 리소그래피 동안에 EUV 광을 이용하여 실현될 것을 나타내지 않는 마스크의 이미지를 야기한다는 점에서 종래의 장치는 통상적으로 "비화학선(non-actinic)"적이다. 오히려, 마스크의 결과 이미지는 해상도 및 콘트라스트 양자 모두가 부족하여, 이미지는 패턴 검사 및 결함 검출에 매우 유용하지 않다.
최근에, 이미징을 위해 EUV 광을 이용하는 포토마스크 검사자("EUV 검사자")가 개발되고 있다. 그러나, 현재 EUV 검사자는 또한 제한 및 문제점을 갖는다. 첫째로, 이미지의 필드 크기가 매우 작다. 이 제한은 장치가 결함을 위해 전체 EUV 마스크를 검사하는데 이용될 때 낮은 처리량을 야기한다. 두 번째로, 광학계의 개구수가 낮다. 이 제한은 비교적 낮은 해상도를 야기한다. 이와 같은 저해상도는 패턴 검사 및 결함 검출을 위해 이미지의 실제 이용을 제한한다.
본 발명 출원서는 포토마스크 검사자를 이용하여 앞서 설명한 문제를 극복하는 반사 이미징 장치를 개시한다.
패턴화된 마스크의 검사 동안에, 국지적 결함 패턴에 대응하는 신호의 포착 및 후속 신호 처리가 이전 정보로부터 획득되거나 동기화되었든 아니든, 패턴의 테스트 영역 및 참조 영역으로부터의 디지털 이미지를 비교하거나 차분함으로써 달성될 수 있다. 이와 같은 차분 동작은 패턴을 제거하여 준균일(quasi-uniform) 배경 신호의 섭동(perturbation)으로 결함을 남긴다.
이미징 동공은 대개 원형 대칭이어서, 이미지 면에서 대칭적 점 확산 함수로 이어진다. 이와 같은 대칭은 대개 리소그래피에서 요구되지만, 상이한 이미징을 통한 마스크 검사는 대칭적 psf를 요구하지 않아서, 결과적으로 이미징 동공은 비대칭이 될 여유가 있다. 특히, 결함 신호 수집이 상당히 손상되지 않는다면, 이미징 동공의 일부분의 차폐(obscuration)가 용인될 수 있다.
부가적으로, 부모 동공의 모양이 원형일 필요는 없다. 예를 들어, 부모의 경우 정사각형 또는 직사각형이 가능하고, 동공 영역의 추가를 통해 산란된 결함 광 또는 신호의 증가 이득을 고려할 때 더욱 유리하다.
동공 영역의 일부분으로 표현되는, 5 % 또는 10 %보다 작은 차폐 부분이 바람직하다. 4 미러 설계에서의 차폐는 대개 제 2 미러(즉, M2)에 의한 마스크로부터 반사 또는 산란된 광의 차단 또는 음영을 통해 생성된다. M2의 주변 지지부 및 반사 표면 양자 모두의 크기를 최소화하는 것이 차폐를 최소화할 것이다.
환경적 외란 또는 진동이 M2 위치의 동적 섭동을 만들거나 이러한 동적 섭동으로 이어지지 않아서 블러링을 통해 이미지 품질의 저하로 이어지지 않도록, M2를 위한 구조적 지지부의 설계는 충분한 강성을 제공해야 한다.
EUV 광을 위한 미러는 충분한 반사율에 도달하도록 다층으로 코팅되어야 하기 때문에, 매우 굽은 요소들 중 임의의 요소 상의 주입 각도의 범위는 고려되어야 하고, 다층 증착 공정 기술의 한계 내로 제한되어야 한다. 특정한 대물렌즈 및 시스템 설계의 결함 SNR을 추정할 때, 다층 증착 공정에 의해 유도된 각각의 미러 상의 반사 점에서의 국소 반사율 변화에 의한 각각의 광선의 전송의 변조 또는 아포다이제이션(apodization)이 고려되어야 한다.
특히, 설계 공정은 빠르고 경제적인 마스크 검사를 가능하게 하는 최소 실행 가능한 결함 SNR을 확보하기 위해, 제 2 미러(즉, M2)의 차폐, 구조적 응답 및 기하학적 구조의 곡률 요인들의 균형을 유지해야 한다.
마스크 검사를 위한 대물렌즈의 설계에서 주광선의 선택은 몇 개의 경쟁 요인들의 균형을 유지해야 한다. 주광선은 이미지 면에 대해 대물렌즈에 의해 전송된 광선의 각도 분포의 중심에 의해 정의된다. 즉, 미러 코팅에 의해 야기되는 동공 아포다이제이션이 충분히 고려된다. 빔 스플리터가 없는 반사 이미징을 위한 종래의 설계는 광학 축 상에서 조명 및 수집 광 번들을 분할하고 객체 표면 수직선과 일치하는 면을 배치하지만, 검사 지향 광학계는 이러한 선택을 요구하지 않거나 강하게 선호하지 않는다. 따라서, 표면 수직선 아래에 이미지 동공의 낮은 주변 광선의 배치를 허용하는 것은 결함 신호 수집을 위해 유리한 것으로 발견되었다.
상응하여, 결함 SNR을 증가시키는 공정에서, NA가 낮은 레벨부터 증가됨에 따라, 높은 성능의 설계에서, (표면 수직선에 관해) 주광선의 이미징은 NA의 수치값 아래에 있다. 검사 최적화된 EUV 대물렌즈 설계는 이미징 주광선을 표면 수직선 쪽으로 바이어스 하여 패턴 결함에 의해 산란된 광의 다층 변조된 각도 분포와 이미징 동공의 오버랩을 최대화하면서, 제한된 밝기 플라즈마 EUV 소스로부터 충분한 광자 플럭스를 획득하도록 조명 동공에 충분한 각도 범위(여전히 다층 각도 대역통과에 대체로 제한됨)를 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사 이미징 장치의 개략도이다. 장치(100)는 EUV 조명 소스(102), 조명 미러(104), 타겟 기판(106), 기판 홀더(107), 대물렌즈 광학계(108), 센서(검출기)(110), 및 데이터 처리 시스템(112)을 포함한다.
EUV 조명 소스(102)는, 예를 들어, EUV 광 빔(122)을 출력하는 레이저 유도 플라즈마 소스를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, EUV 광은 13.5 nm의 파장에 있다. 조명 미러(104)는 EUV 광을 반사시켜 빔(124)이 타겟 기판(106)을 조명하도록 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 타겟 기판(106)은 검사 중인 EUV 마스크이다. 타겟 기판(106)은 기판 홀더(107)를 제어 가능하게 이동시킴으로써 빔(124) 아래에서 스캔될 수 있어 이미징 장치의 시야가 검사될 기판의 영역을 커버하도록 한다.
패턴화된 광(126)이 타겟 기판(106)으로부터 반사적인 대물렌즈 광학계(108)로 반사된다. 대물렌즈 광학계(108)의 바람직한 실시예들이 도 2, 도 3 및 도 4에 관계하여 이하에 상세하게 기술된다.
대물렌즈 광학계(108)는 센서(110) 상으로 패턴화된 광의 투사(128)를 출력한다. 일 실시예에서, 센서(110)는 시간 지연 통합 검출기 어레이일 수 있어, 타겟 기판이 빔(124) 아래에서 스캔(이동)되는 동안 데이터가 검출될 수 있도록 한다.
데이터 처리 시스템(112)은 전자 회로, 하나 이상의 마이크로프로세서, 데이터 저장장치, 메모리 및 입출력 디바이스를 포함할 수 있다. 데이터 처리 시스템(112)은 센서(110)로부터 데이터를 수신하여 처리하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 데이터 처리 시스템(112)은 패턴 검사 및 결함 검출을 위해 검출된 데이터를 처리하여 분석할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 대물렌즈 광학계(108)를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다. 도 2의 대물렌즈 광학계(108)를 위한 광학 처방전이 첨부 A로 이하에 제공된다.
이 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이 정렬된 4개의 미러들(202, 204, 206, 및 208)이 존재한다. 이 미러들은 정렬되어 패턴화된 광(126)이 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러, 및 제 4 미러(202, 204, 206, 및 208, 각각) 순서로 반사되도록 한다. 이러한 정렬에서, 제 1 미러(202)는 오목(concave)하고, 제 2 미러(204)는 오목하고, 제 3 미러(206)는 볼록(convex)하며, 제 4 미러(208)는 오목하다. 그러므로, 미러들은, 오목; 오목; 볼록; 및 오목 순서로 있다.
이 실시예에서, 제 2 미러(204)는 패턴화된 광(126)으로부터 제 1 미러(202)를 부분적으로 가린다. 다시 말해서, 제 1 미러(202)의 영역 중 일부는 타겟 기판(106)으로부터 반사된 광(126)을 수신하는 것이 제 2 미러(204)에 의해 차단된다. 더욱이, 제 1 미러(202)의 개구부(opening)는 제 2 미러(204)에 의해 반사된 광이 제 3 미러(206)에 도달하도록 관통시키는데 이용된다. 제 1 미러(202)가 부분적으로 가려지고 관통 홀이 필요함에도 불구하고, 그래도 높은 개구수가 이 실시예로 달성되는 것으로 출원인(applicant)은 결정했다.
바람직한 실시예에 따라, 대물렌즈 광학계를 위한 개구수는 적어도 0.2이고, 시야는 적어도 5,000 제곱 마이크론의 영역이다. 대물렌즈 광학계(108)의 이러한 구현을 위해, 개구수는 0.24인 것으로 결정되어서, 시야의 크기는 327 마이크론 곱하기 30 마이크론인 것(9,810 제곱 마이크론의 영역)으로 결정되었다. 유리하게, 개구수 및 시야 양자 모두는 이 실시예에서 비교적 크다.
작동 거리는 타겟 기판(106)과 가장 가까운 광학적 요소[이 경우에, 제 2 미러(204)] 사이의 거리이다. 적어도 100 밀리미터(mm)의 작동 거리가 타겟 기판(106)의 조명을 위해 충분한 공간을 제공하는데 바람직한다. 이 실시예에서, 직동 거리는 145 mm이다.
전체 트랙은 타겟 기판(106)으로부터 센서(110)까지의 거리로 정의될 수 있다. 이 특정한 실시예에서, 전체 트랙은 1,500 mm이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다. 도 3의 대물렌즈 광학계(108)를 위한 광학 처방전이 첨부 B로 이하에 제공된다.
이 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이 정렬된 4개의 미러들(302, 304, 306, 및 308)이 존재한다. 이 미러들은 정렬되어 패턴화된 광(126)이 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러, 및 제 4 미러(302, 304, 306, 및 308, 각각) 순서로 반사되도록 한다. 이러한 정렬에서, 제 1 미러(302)는 오목하고, 제 2 미러(304)는 볼록하고, 제 3 미러(306)는 오목하며, 제 4 미러(308)는 볼록하다. 그러므로, 미러들은, 오목; 볼록; 오목; 및 볼록 순서로 있다.
이 실시예에서, 제 2 미러(304)는 패턴화된 광(126)으로부터 제 1 미러(302)를 부분적으로 가린다. 다시 말해서, 제 1 미러(302)의 영역 중 일부는 타겟 기판(106)으로부터 반사된 광(126)을 수신하는 것이 제 2 미러(304)에 의해 차단된다. 더욱이, 제 1 미러(302)의 개구부는 제 2 미러(304)에 의해 반사된 광이 제 3 미러(306)에 도달하도록 관통시키는데 이용된다. 제 1 미러(302)가 부분적으로 가려지고 관통 홀이 필요함에도 불구하고, 그래도 높은 개구수가 이 실시예로 달성되는 것으로 출원인은 결정했다.
바람직한 실시예에 따라, 대물렌즈 광학계를 위한 개구수는 적어도 0.2이고, 시야는 적어도 5,000 제곱 마이크론의 영역이다. 대물렌즈 광학계(108)의 이러한 구현을 위해, 개구수는 0.24인 것으로 결정되어서, 시야의 크기는 440 마이크론 곱하기 420 마이크론인 것(184,800 제곱 마이크론의 영역)으로 결정되었다. 유리하게, 개구수는 이 실시예에서 비교적 크고, 시야는 특히 크다. 유리하게, 큰 시야는 다수의 센서 칼럼들을 인에이블한다.
작동 거리는 타겟 기판(106)과 가장 가까운 광학적 요소[이 경우에, 제 2 미러(304)] 사이의 거리이다. 적어도 100 밀리미터(mm)의 작동 거리가 타겟 기판(106)의 조명을 위해 충분한 공간을 제공하는데 바람직한다. 이 실시예에서, 직동 거리는 237 mm이다.
전체 트랙은 타겟 기판(106)으로부터 센서(110)까지의 거리로 정의될 수 있다. 이 특정한 실시예에서, 전체 트랙은 873 mm이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반사적인 대물렌즈 광학계를 위한 미러 분포의 광학 광선도이다. 도 4의 대물렌즈 광학계(108)를 위한 광학 처방전이 첨부 C로 이하에 제공된다.
이 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 정렬된 4개의 미러들(402, 404, 406, 및 408)이 존재한다. 이 미러들은 정렬되어 패턴화된 광(126)이 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러, 및 제 4 미러(402, 404, 406, 및 408, 각각) 순서로 반사되도록 한다. 이러한 정렬에서, 제 1 미러(402)는 오목하고, 제 2 미러(404)는 볼록하고, 제 3 미러(406)는 오목하며, 제 4 미러(408)는 오목하다. 그러므로, 미러들은, 오목; 볼록; 오목; 및 오목 순서로 있다.
이 실시예에서, 제 2 미러(404)는 패턴화된 광(126)으로부터 제 1 미러(402)를 부분적으로 가린다. 다시 말해서, 제 1 미러(402)의 영역 중 일부는 타겟 기판(106)으로부터 반사된 광(126)을 수신하는 것이 제 2 미러(404)에 의해 차단된다. 더욱이, 제 1 미러(402)의 개구부는 제 2 미러(404)에 의해 반사된 광이 제 3 미러(406)에 도달하도록 관통시키는데 이용된다. 제 1 미러(402)가 부분적으로 가려지고 관통 홀이 필요함에도 불구하고, 그래도 높은 개구수가 이 실시예로 달성되는 것으로 출원인은 결정했다.
바람직한 실시예에 따라, 대물렌즈 광학계를 위한 개구수는 적어도 0.2이고, 시야는 적어도 5,000 제곱 마이크론의 영역이다. 대물렌즈 광학계(108)의 이러한 구현을 위해, 개구수는 0.24인 것으로 결정되어서, 시야의 크기는 410 마이크론 곱하기 255 마이크론인 것(104,550 제곱 마이크론의 영역)으로 결정되었다. 유리하게, 개구수는 이 실시예에서 비교적 크고, 시야도 또한 크다.
작동 거리는 타겟 기판(106)과 가장 가까운 광학적 요소[이 경우에, 제 2 미러(404)] 사이의 거리이다. 적어도 100 밀리미터(mm)의 작동 거리가 타겟 기판(106)의 조명을 위해 충분한 공간을 제공하는데 바람직한다. 이 실시예에서, 직동 거리는 230 mm이다.
전체 트랙은 타겟 기판(106)으로부터 센서(110)까지의 거리로 정의될 수 있다. 이 특정한 실시예에서, 전체 트랙은 1,420 mm이다.
위의 설명에서, 본 발명의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정한 상세한 사항들이 제시되었다. 그러나, 본 발명의 예시적인 실시예들의 위의 설명은 완전한 것으로 의도되는 것이 아니며, 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 관련 분야의 당업자는 본 발명이 특정한 상세한 사항들 중 하나 이상이 없이 실행되거나, 다른 방법, 컴포넌트 등으로 실행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 경우에, 잘 공지된 구조물 또는 동작들이 본 발명의 양태들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해서 상세하게 도시되거나 설명되지 않는다. 본 발명의 특정한 실시예들 및 예제들이 예시를 목적으로 본 명세서에서 기술되었지만, 관련 분야의 당업자라면 인식할 수 있는 것처럼, 본 발명의 범위 내에서 다양한 등가의 수정이 가능하다.
이러한 수정은 위의 상세한 설명에 비추어 발명에 행해질 수 있다. 다음의 특허청구 범위에서 이용되는 용어는 명세서 및 특허청구 범위에 개시된 특정한 실시예들로 본 발명을 제한하도록 이해되어서는 안된다. 오히려, 본 발명의 범위는 다음의 특허청구 범위에 의해서 정의될 것이고, 이는 특허청구 범위의 해석의 확립된 원칙에 따라 이해되어야 한다.
Claims (12)
- 극자외선(extreme ultra-violet; EUV) 광을 이용하여 포토마스크를 검사하기 위한 장치에 있어서,
타겟 기판을 조명하는 상기 EUV 광을 발생시키기 위한 조명 소스;
상기 타겟 기판으로부터 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 투사하기 위한 대물렌즈 광학계; 및
상기 대물렌즈 광학계에 의해 투사된 상기 EUV 광을 검출하기 위한 센서를 포함하고,
상기 대물렌즈 광학계는,
상기 타겟 기판으로부터 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되며 광 축(optical axis)을 갖는 제 1 미러(mirror),
상기 제 1 미러의 개구부(opening) - 상기 개구부는 상기 제 1 미러의 축에서 벗어나 있음(off-axis) -,
상기 제 1 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 2 미러 - 상기 제 1 미러의 초점은 상기 제 1 미러 및 상기 제 2 미러 사이에 위치함 -;
상기 제 2 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 3 미러로서, 상기 제 2 미러에 의해 반사된 상기 광은 상기 제 3 미러로 이동할 때 상기 제 1 미러의 개구부를 관통하는 것인, 상기 제 3 미러, 및
상기 제 3 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 4 미러를 포함하며,
상기 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러, 및 제 4 미러 각각은 오목하고, 오목하고, 볼록하고, 오목한 것인 포토마스크 검사 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 미러는 상기 타겟 기판으로부터 반사되는 상기 EUV 광으로부터 상기 제 1 미러를 부분적으로 가리는 것인 포토마스크 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 대물렌즈 광학계의 개구수(numerical aperture)는 0.2보다 큰 것인 포토마스크 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 장치의 시야는 적어도 5,000 제곱 마이크론보다 큰 것인 포토마스크 검사 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 타겟 기판과 상기 제 2 미러 사이의 거리는 100 밀리미터보다 큰 것인 포토마스크 검사 장치.
- 미러들의 정렬에 의해 형성된 극자외선(EUV) 광을 위한 대물렌즈 광학계에 있어서,
타겟 기판으로부터 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되며 광 축(optical axis)을 갖는 제 1 미러,
상기 제 1 미러의 개구부 - 상기 개구부는 상기 제 1 미러의 축에서 벗어나 있음(off-axis) -,
상기 제 1 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 2 미러 - 상기 제 1 미러의 초점은 상기 제 1 미러 및 상기 제 2 미러 사이에 위치함 -,
상기 제 2 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 3 미러로서, 상기 제 2 미러에 의해 반사된 상기 EUV 광은, 상기 EUV 광이 상기 제 3 미러에 의해 수신되기 전에 상기 제 1 미러의 개구부를 관통하는 것인, 상기 제 3 미러, 및
상기 제 3 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하도록 정렬되는 제 4 미러를 포함하고,
상기 대물렌즈 광학계의 개구수는 0.2보다 크며,
상기 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러, 및 제 4 미러 각각은 오목하고, 오목하고, 볼록하고, 오목한 것인 대물렌즈 광학계. - 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 미러는 상기 타겟 기판으로부터 반사되는 상기 EUV 광으로부터 상기 제 1 미러를 부분적으로 가리는 것인 대물렌즈 광학계.
- 제 6 항에 있어서,
상기 대물렌즈 광학계는 상기 타겟 기판을 검사하기 위한 장치 내에 포함되고, 상기 장치의 시야는 적어도 5,000 제곱 마이크론보다 큰 것인 대물렌즈 광학계. - 제 6 항에 있어서, 상기 타겟 기판과 상기 제 2 미러 사이의 거리는 100 밀리미터보다 큰 것인 대물렌즈 광학계.
- 제조된 기판으로부터 반사된 극자외선(EUV) 광을 센서에 투사하는 방법에 있어서,
광 축(optical axis)을 갖는 제 1 미러에 의해 상기 제조된 기판으로부터 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하는 단계;
제 2 미러에 의해 상기 제 1 미러로부터 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하는 단계 - 상기 제 1 미러의 초점은 상기 제 1 미러 및 상기 제 2 미러 사이에 위치함 -;
상기 제 2 미러로부터 반사된 상기 EUV 광을 상기 제 1 미러의 개구부를 관통시키는 단계 - 상기 개구부는 상기 제 1 미러의 축에서 벗어나 있음(off-axis) -;
제 3 미러에 의해 상기 제 1 미러의 개구부를 관통한 상기 EUV 광을 수신 및 반사하는 단계;
제 4 미러에 의해 상기 제 3 미러로부터 반사되는 상기 EUV 광을 수신 및 반사하는 단계; 및
상기 제 4 미러에 의해 반사되는 상기 EUV 광을 검출하는 단계
를 포함하고,
상기 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러, 및 제 4 미러 각각은 오목하고, 오목하고, 볼록하고, 오목한 것인, 제조된 기판으로부터 반사된 극자외선(EUV) 광을 센서에 투사하는 방법. - 제 10 항에 있어서, 대물렌즈 광학계는 상기 제 1, 2, 3, 4 미러를 포함하고, 상기 대물렌즈 광학계의 개구수는 0.2보다 큰 것인, 제조된 기판으로부터 반사된 극자외선(EUV) 광을 센서에 투사하는 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 2 미러는, 상기 제조된 기판으로부터 반사된 상기 EUV 광으로부터 상기 제 1 미러를 부분적으로 가리는 것인, 제조된 기판으로부터 반사된 극자외선(EUV) 광을 센서에 투사하는 방법.
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