KR102556763B1 - Euv 마스크와 euv 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치 - Google Patents

Euv 마스크와 euv 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치에 관한 것으로, EUV 광을 이용한 반사도와 투과도 측정 장치에 있어서, 고차조화파 방식(high order harmonic)의 EUV 광원부, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광에서 임의의 파장의 광만을 선택하여 반사시키기 위한 다층막 박막을 가지는 ML(Multi Layer) 미러부 및 상기 ML미러부에서 임의의 파장을 갖는 반사광을 측정광으로 사용하여 측정물에 조사한 후 상기 측정물을 투과하는 광을 측정하는 투과광 측정센서와, 상기 측정물에 조사한 후 상기 측정물에서 반사하는 광을 측정하는 반사광 측정센서를 구비하여 상기 측정물의 투과율 또는 반사율을 측정하되, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 보상하는 보상수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치{EUV mask and EUV pellicle reflectivity and transmittance measuring device}
본 발명은 EUV 마스크(Mask)와 EUV 팰리클(Pellicle) 반사도 및 투과도 측정 장치에 관한 것으로, 반도체 재료 중 EUV(extreme ultra violet)용 포토마스크(photomask)의 반사도(reflectance)와 EUV용 팰리클(pellicle)의 반사도(reflectance)와 투과도(transmittance)를 측정하기 위한 고성능 EUV 반사/투과 측정 장치에 관한 것이다.
반도체 기술 개발에서 노광은 매우 핵심적인 공정이다. 기존 193nm 파장을 사용하는 ArF 노광 기술에서 이제 13.5nm파장의 EUV 노광 기술을 적용하는 시대가 왔으며, 차세대 EUV 노광 장비를 활용하여 더욱 미세화된 공정을 수행할 수 있게 되었다.
EUV 팰리클(Pellicle)은 EUV 마스크를 보호하는 얇은 막으로써 노광 중 마스크가 defect로 부터 오염되는 것을 방지하는 역할을 함으로써, 미세화 패턴 형성 시 패턴 형성 불량률을 개선시킬 수 있게 하는 아주 중요한 소재이다. 보호막의 투과도와 투과도의 균질도가 반도체 노광 수율에 직접적으로 영향을 미친다. 그래서 EUV 팰리클 소재의 투과도 품질을 관리하는 것이 EUV pellicle의 생산 관리에서 매우 중요하다.
뿐만 아니라, EUV 팰리클에서 반사되는 광은 반도체 웨이퍼에 중첩 노광되는 부분에 패턴의 오차를 발생시키기 때문에 EUV 팰리클에서의 반사도도 관리 역시 필요하다.
EUV 팰리클의 투과도와 반사도 품질 관리는 EUV 투과 및 반사 측정 장치를 이용하여 투과/반사 측정 공정 관리를 통해서 이루어지고 있다.
EUV용 Mask가 양산 공정에 원활히 적용되기 위해서는 ArF 양산 기술에서와 같이 EUV Mask의 보호막인 EUV pellicle의 투과도와 반사도를 측정하는 장치를 통한 EUV용 팰리클의 품질 관리가 필수적이다. 이러한 장치를 구현하기 위해서는 기존 ArF용 투과도 측정 장치와 달리 EUV 광과 EUV 광학계를 적용한 새로운 투과/반사 측정 장치의 개발이 필요하다.
도 1은 종래 기술에 따른 반사도 측정 장치를 나타낸 구성도이다. 도 1에 따른 종래기술은 ND:YAG Q-switched pulse laser를 metal 표적에 조사하여 플라즈마를 형성시켜 EUV 광을 발생시키는 LPP(laser produced plasma) 방식의 EUV 광원을 사용하고(30), 사입사 거울(34)과 그레이팅(34)과 슬릿(42)로 구성된 모노크로메타(monochromator ; 32)를 이용하여 EUV 단색광을 sample에 조사하게 하고, 빔스플리터(54)를 이용하여 반사광(58)과 투과광(56)으로 나누고, 반사광(58)은 검출되어 광원의 변동을 모니터링하는 기준 신호를 형성하고, 투과광(56)은 마스크 샘플(70)에서 반사되어 검출기에 샘플 반사 신호로 형성하고, 기준신호(58)와 샘플 반사 신호(66)를 이용하여 샘플인 마스크의 반사도를 측정하는 장치이다.
도 2는 또 다른 종래기술에 따른 측정 장치의 구성도이다. EUV Lamp를 광원으로 사용하고, ML spectral filter와 SPF를 적용하여 단색 EUV 광만을 EUV pellicle에 조사되게 하고, 반사와 투과도를 측정하는 2개의 포토센스로 광량을 검출하고, 샘플의 유무에 따른 투과 및 반사 신호 측정을 통해서 EUV pellicle의 투과도와 반사도를 측정하는 장치로 구성되어 있다.
이러한 기존의 종래기술은 EUV 광원에서 출력되는 광의 IR 광을 제거하지 못한 상태로 샘플에 조사되기 때문에 그로 인한 측정 정밀도가 매우 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 이유로 인해 고성능 EUV 마스크와 팰리클을 제작하기에 큰 어려움이 따르며 결과적으로 생산수율을 저하시키는 문제가 발생하게 되는 것이다.
US 6864490호 KR 10-2020-00121546호 KR 10-2020-00121545호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, EUV mask와 EUV pellicle의 EUV 투과 및 반사도를 매우 정밀하게 측정할 수 있는 측정 장치(EUV transmittance and reflectance measurement tool)를 제공하고자 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 EUV Mask의 반사도와 EUV pellicle의 투과도/반사도를 측정을 위한 고성능 EUV 광학계를 제공하고자 하는데 목적이 있다.
이에 따라 본 발명은, EUV Mask의 반사도와 EUV pellicle의 투과도와 반사도의 측정 방법을 제공하고자 하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, EUV 광을 이용한 반사도와 투과도 측정 장치에 있어서, 고차조화파 방식(high order harmonic)의 EUV 광원부, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광에서 EUV 광만을 선택하여 반사시키기 위한 다층막 박막을 가지는 ML(Multi Layer) 미러부 및 상기 ML미러부에서 반사되는 반사광을 측정광으로 사용하여 측정물에 조사한 후 상기 측정물을 투과하는 광을 측정하는 투과광 측정센서와, 상기 측정물에 조사한 후 상기 측정물에서 반사하는 광을 측정하는 반사광 측정센서를 구비하여 상기 측정물의 투과율 또는 반사율을 측정하되, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 보상하는 보상수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 보상수단은, 상기 ML 미러부에서 반사된 EUV 광을 반사광과 투과광으로 분리하는 박막 구조의 빔스플리터(beam splitter);와 상기 빔스플리터에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 기준광 측정센서;와 상기 빔스플리터에서 투과되는 투과광은 측정광으로 사용되며 상기 측정광의 세기를 측정하는 측정광 측정센서;를 포함하며, 이때, 상기 기준광 측정센서의 측정값을 I_O 이라 하고 상기 측정광 측정센서의 측정값을 I_1 이라 할 때, 상기 기준광 측정센서를 통해 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 실시간으로 측정하여 상기 측정광에서 측정물의 영향에 의한 세기 변화가 아닌 EUV 광원부의 출력변화로 인한 세기변화를 보상하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정물은 EUV 팰리클로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 팰리클을 투과하며 상기 투과된 광을 검출하는 투과광 측정센서; 라 할 때, 상기 EUV 팰리클이 있을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT1, EUV 팰리클이 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT0 이라 하면, 상기 EUV 팰리클의 투과도는 (I_FT1/I_0) / (I_FT0/I_0)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정물은 EUV 팰리클로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 팰리클의 표면에서 반사하며 상기 반사된 광을 검출하는 반사광 측정센서;라 할 때, 상기 EUV 팰리클이 있을 때의 상기 EUV 팰리클의 표면에서 반사된 반사광을 측정하는 반사광 측정센서의 측정값을 I_FR1 이라 하고, 상기 EUV 팰리클이 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT0 이라 하면, 상기 EUV 팰리클의 반사도는 (I_FR1/I_0) / (I_FT0/I_0) 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정물은 EUV 마스크로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 마스크의 표면에서 반사하며 상기 반사된 광을 검출하는 반사광 측정센서;라 할 때, 상기 EUV 마스크가 있을 때의 상기 EUV 마스크의 표면에서 반사된 반사광을 측정하는 반사광 측정센서의 측정값I_MR1 이라 하고, 상기 EUV 마스크가 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_MT0 이라 하면, 상기 EUV 마스크의 반사도는 (I_MR1/I_0) / (I_MT0/I_0) 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광에서 측정물에 영향을 미치는 IR광을 제거하는 IR광 제거용 회절격자가 포함되어 상기 반사광 또는 상기 측정광에는 IR광이 제거되어 측정물의 반사도 또는 투과도의 측정값에 대한 정확도를 높이는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 EUV 광원부는, 타이타늄 사파이어(Ti:sapphire) 레이저를 가스셀에 조사하여 발생시키는 EUV 광원에 해당하는 구성된다.
또한, 상기 IR광 제거용 회절격자는, 상기 EUV 광원부를 구성하는 타이타늄 사파이어 레이저 파장의 광을 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반사광 측정센서, 투과광 측정센서, 기준광 측정센서에는 각각 노이즈광 제거를 위한 Zr(지르코늄) 필터를 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 빔스플리터는, 다층막 구조로 구비되는 빔스플리터이며, 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 규소(Si), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 순으로 적층 구성되는 다층막으로 이루어진 빔스플리터에 해당한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은, 고성능 EUV 광원과 광학계를 적용함으로써, EUV 마스크 혹은 팰리클의 반사도와 투과도를 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고성능 EUV용 마스크와 EUV용 팰리클을 안정적으로 제작하는데 지원하고, 결과적으로 개발된 고성능 EUV용 마스크와 팰리클을 반도체 제작용 노광 공정에 적용함으로써, 웨이퍼 수율 개선 및 반도체 제작 공정비용을 절감하는데 크게 기여할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 반사도 측정 장치의 구성도,
도 2는 또 다른 종래기술에 따른 EUV 광원을 이용한 반사도 측정 장치의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치의 전체 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 ML 미러부 또는 IR광 제거용 회절격자에 의한 EUV 광 반사의 원리를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 측정 장치의 팰리클 투과도와 반사도 측정 원리를 도시한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 측정 장치의 마스크 반사도 측정 원리를 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 IR광 제거용 회절격자가 포함된 다층막 거울을 실제 이미지를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 적용되는 빔스플리터의 구조를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 측정 장치를 통해 기준광, 반사광, 투과광의 측정 데이터를 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 반사도, 투과도 측정 장치의 측정 재현성 테스트 결과,
도 11은 본 발명에 따른 EUV 팰리클 샘플의 반사도와 투과도 균질도를 측정한 결과,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치는, EUV 광을 이용한 반사도와 투과도 측정 장치에 있어서, 고차조화파 방식(high order harmonic)의 EUV 광원부, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광에서 EUV광만을 선택하여 반사시키기 위한 다층막 박막을 가지는 ML(Multi Layer) 미러부 및 상기 ML미러부에서 반사되는 반사광을 측정광으로 사용하여 측정물에 조사한 후 상기 측정물을 투과하는 광을 측정하는 투과광 측정센서와, 상기 측정물에 조사한 후 상기 측정물에서 반사하는 광을 측정하는 반사광 측정센서를 구비하여 상기 측정물의 투과율 또는 반사율을 측정하되, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 보상하는 보상수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 보상수단은, 상기 ML 미러부에서 반사된 EUV 광을 반사광과 투과광으로 분리하는 박막 구조의 빔스플리터(beam splitter);와 상기 빔스플리터에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 기준광 측정센서;와 상기 빔스플리터에서 투과되는 투과광은 측정광으로 사용되며 상기 측정광의 세기를 측정하는 측정광 측정센서;를 포함하며, 이때, 상기 기준광 측정센서의 측정값을 I_O 이라 하고 상기 측정광 측정센서의 측정값을 I_1 이라 할 때, 상기 기준광 측정센서를 통해 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 실시간으로 측정하여 상기 측정광에서 측정물의 영향에 의한 세기 변화가 아닌 EUV 광원부의 출력변화로 인한 세기변화를 보상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 EUV 마스크와 EUV 팰리클의 반사도와 투과도 측정 장치는, 고성능 EUV 광원과 광학계를 적용함으로써 EUV 마스크 혹은 팰리클의 반사도와 투과도를 정밀하게 측정하고, 이에 따라 고성능 EUV용 마스크와 EUV용 팰리클을 안정적으로 제작하는데 지원하고, 결과적으로 개발된 고성능 EUV용 마스크와 팰리클을 반도체 제작용 노광 공정에 적용함으로써, 웨이퍼 수율 개선 및 반도체 제작 공정비용을 크게 절감시킬 수 있는 측정 장치를 제공하는 것에 기술적 요지를 담고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치의 전체 구성도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 측정 장치는 EUV 광원부(100)와, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광을 반사하는 다층막 구조의 ML미러부(200)와, 상기 ML 미러부에서 반사된 광을 분리하는 빔스플리터(300)와 샘플에서 반사된 광을 측정하는 반사광 측정부(400), 상기 샘플에서 투과된 광을 측정하는 투과광 측정부(500) 그리고 기준광을 측정하는 기준광 측정부(600)를 포함하는 보상수단(700)을 포함하여 구성된다.
상기 EUV 반사/투과 측정 장치는 크게 3가지 부분으로 구성되며, 각각은 EUV 광원부와, 생성된 EUV 광을 단색광으로 형성시키고, 단색광원을 두 경로의 광원으로 나누어서 하나는 측정 샘플인 EUV mask나 EUV pellicle에 전송하고, 나머지 하나는 광원의 시간적 변화를 모니터링 할 수 있는 기준 광원이 되게 하는 EUV 광학계 부분과, 샘플에서 반사 및 투과되는 광을 검출하고 광원의 시간적 변화를 모니터링하는 기준 광원을 검출 장치 부분이다.
본 발명에 따른 측정 장치에서는 펨토초 레이저를 기체에 집속하여 광을 발생시키는 고차조화파 방식의 EUV 광이나, 싱크로트론 장치 내 언듈에이트(undulator)에서 발생하는 EUV 광이나, 엑스선 발생 장치에서 발생시키는 광이나, 자유전자레이저(free electron laser) 방식으로 발생된 광이 적용될 수 있다.
상기 고차조화파 방식이 광은 수십에서 수백 펨토초(femtosecond) 펄스폭을 가지는 고출력 IR(적외선) 레이저를 진공장치 내 국소 영역에 형성된 불활성 기체에 조사함으로써 발생시킬 수 있으며, 적용 기체는 Ne(Neon)과 He(Helium)이 EUV 광을 생성시키기에 적합한 것으로 알려져 있고, 본 기술에서도 이 두 기체가 실용적으로 적용될 수 있다.
발생된 고차조화파 방식의 EUV 광과 고출력 IR 레이저를 분리하기 위해서 Zr 성분이 주로 포함된 X-선용 필터가 적용된다. 적용 필터의 두께는 고차조화파 발생 효율과 EUV 광학계 성능에 따라 달라지는데 주로 50nm에서 500nm 사이의 두께를 가진 필터가 적용된다. 상기 필터가 적용되면 EUV 광은 고효율로 필터를 투과하는 반면 IR 레이저는 흡수 및 반사되어 투과하지 못하게 된다.
상기 EUV 광과 고출력 IR 레이저를 분리하기 위해서 IR 레이저 광만을 회절시켜서 샘플로 반사되지 못하게 하는 회절격자가 포함된 다층막 거울을 적용 할 수 도 있다. 그러면 상기 IR 레이저 분리를 위해 적용된 X-선용 필터를 제거하든지 그 두께를 줄일 수 있게 한다. 그러면 광학계의 투과도가 증가되어 광학계 광 효율이 증가된다.
EUV 광을 검출하기 위하여 본 발명에서는 반사광 측정센서(400), 샘플을 투과한 투과광 측정센서(500), 그리고 기준광을 측정하는 기준광 측정센서(600)로 각각 구성된다. 여기서 각각의 측정센서 앞에는 내부에서 발생하는 IR 포함 백색광을 제거하기 위한 Zr 혹은 Zr이 포함된 X-선용 필터가 구성될 수 있다. 이러한 필터는 주변 잡광 제거용으로 적용되며, 강한 IR 레이저 제거용이 아니라 그 두께가 50nm ~ 100 nm사이로 비교적 얇은 두께를 가진다.
EUV 광학계 부분에서는 EUV용 평면거울을 이용하여 13.5nm에 가까운 단색광을 형성시키고, 상기 평면거울에서 반사된 빔은 EUV 빔스플리터에서 투과해서 샘플(S)인 EUV mask나 EUV pellicle에 조사된다.
상기 평면거울에서 반사된 빔은 EUV 빔스플리터에서 반사되어 기준광 측정센서(600)에 검출되게 하고, 상기 샘플인 EUV mask나 EUV pellicle에서 반사된 빔은 EUV 반사광 측정센서(400)에서 검출되게 하고, 상기 샘플인 EUV pellicle에서 투과된 빔은 EUV 투과광 측정센서(500)에서 검출되게 한다.
상기 기준광 측정센서(600)에서 측정된 신호와 상기 반사광 측정센서(400)에서 검출된 신호를 이용하여 상기 샘플의 반사도를 계산하고, 상기 기준광 측정센서(600)에서 측정된 신호와 상기 투과광 측정센서(500)에서 검출된 신호를 이용하여 상기 샘플의 투과도를 계산한다.
도 4는 본 발명에 따른 ML 미러부 또는 IR광 제거용 회절격자에 의한 EUV 광 반사의 원리를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 적용되는 ML미러부(200)는 두 가지 방식을 적용할 수 있다. 첫 번째 다층막 구조의 ML 미러부로 구성하여 EUV 광을 반사하고 IR 광을 반사한다. 두 번째는 다층막 구조의 미러에서 발생되는 IR 반사광을 제거하기 위하여 IR 제거용 회절격자가 적용된 ML미러부를 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 측정 장치의 팰리클 투과도와 반사도 측정 원리를 도시한 도면, 도 6은 본 발명에 따른 측정 장치의 마스크 반사도 측정 원리를 도시한 도면이다. 상기 기준광 측정센서(600)의 측정값을 I_O 이라 하고 상기 측정광 측정센서(400, 500)의 측정값을 I_1 이라 할 때, 상기 기준광 측정센서를 통해 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 실시간으로 측정하여 상기 측정광에서 측정물의 영향에 의한 세기 변화가 아닌 EUV 광원부의 출력변화로 인한 세기변화를 보상한다.
또한, 상기 측정물은 EUV 팰리클로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 팰리클을 투과하며 상기 투과된 광을 검출하는 투과광 측정센서(500)라 할 때, 상기 EUV 팰리클이 있을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT1, EUV 팰리클이 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT0 이라 하면, 상기 EUV 팰리클의 투과도는 (I_FT1/I_0) / (I_FT0/I_0)이다.
또한, 상기 측정물은 EUV 팰리클로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 팰리클의 표면에서 반사하며 상기 반사된 광을 검출하는 반사광 측정센서(400)라 할 때, 상기 EUV 팰리클이 있을 때의 상기 EUV 팰리클의 표면에서 반사된 반사광을 측정하는 반사광 측정센서의 측정값을 I_FR1 이라 하고, 상기 EUV 팰리클이 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT0 이라 하면, 상기 EUV 팰리클의 반사도는 (I_FR1/I_0) / (I_FT0/I_0)이다.
아래 수학식 1, 2, 3는 팰리클 투과도, 팰리클 반사도, 마스크 반사도의 계산식이다.
Figure 112021000925452-pat00001
Figure 112021000925452-pat00002
Figure 112021000925452-pat00003
도 7은 본 발명에 따른 IR광 제거용 회절격자가 포함된 다층막 거울을 실제 이미지를 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 ML(다층막) 미러부(200)는 앞서 설명한 바와 같이 두 가지 방식을 적용할 수 있으며, 도 7는 다층막 구조의 미러에서 발생되는 IR 반사광을 제거하기 위하여 IR 제거용 회절격자(210)가 함께 적용된 ML미러부(200)의 실물도를 나타내고 있다. 상기 IR광 제거용 회절격자(210)는 상기 EUV 광원부를 구성하는 타이타늄 사파이어 레이저 파장의 광을 제거하게 되는 것이다.
도 8은 본 발명에 적용되는 빔스플리터의 구조를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 상기 빔스플리터는, 다층막 구조의 빔스플리터로 구성되는 것으로, 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 규소(Si), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 순으로 적층 구성되는 다층막으로 이루어진다.
상기 빔스플리터는 EUV 광원부에서 샘플로 조사되는 광의 반사광과 투과광을 나누는 역할을 하며, 이때 상기 빔스플리터를 통해 기준광 측정센서에 도달하는 광량의 변화는 빔스플리터를 투과하여 투과광 측정센서에 도달하는 광량과 일치하게 된다.
또한, 상기 샘플의 투과도 및 반사도를 측정할 때 광원의 광량의 변화에 의한 측정 오차를 상기 기준광 측정센서에서 측정된 광량값 정보를 이용하여 오차값을 보상시킴으로써 측정 오차를 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 측정 장치를 통해 기준광, 반사광, 투과광의 측정 데이터를 도시한 도면이다.
기준광 측정센서로 측정한 I_0 신호와, 투과광 측정센서로 측정한 I_FT1신호와, 반사광 측정센서로 측정한 I_FR1, I_MR1 신호의 실제 측정 데이터가 도시되어 있다. 높은 SNR(노이즈 대비 신호)를 그래프에서 보여주고 있다.
도 10은 본 발명에 따른 반사도, 투과도 측정 장치의 측정 재현성 테스트 결과이다. 반사도 투과도 측정 장치의 측정 재현성 테스트 결과가 정리되어 있다. 투과도 측정 재현성은 3*sigma = 0.06%이고, 반사도 측정 재현성은 3*sigma = 0.001%로 아주 우수함을 보여주고 있다.
도 11은 본 발명에 따른 EUV 팰리클 샘플의 반사도와 투과도 균질도를 측정한 결과이다. 도 9에서 EUV 팰리클 샘플의 반사도 및 투과도 균질도(uniformity)를 측정한 결과가 도시되어 있으며, 동일한 샘플을 2회 반복해서 측정한 결과이다. 2회 반복 측정결과 각각의 투과도 평균 오차는 0.0389%이고, 반사도 평균 오차는 0.0014%로 균질도 측정과 평균 측정의 재현성이 아주 우수함을 보여주고 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 고성능 광학계를 적용함으로써, EUV 마스크 혹은 팰리클의 반사도와 투과도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 이에 따라 고성능 EUV용 마스크와 EUV용 팰리클을 안정적으로 제작하는데 지원하고, 결과적으로 개발된 고성능 EUV용 마스크와 팰리클을 반도체 제작용 노광 공정에 적용함으로써, 웨이퍼 수율 개선 및 반도체 제작 공정비용을 절감하는데 크게 기여할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100 : EUV 광원부 200 : ML 미러부
210 : IR광 제거용 회절격자 300 : 빔스플리터
400 : 반사광 측정센서 500 : 투과광 측정센서
600 : 기준광 측정센서 700 : 보상수단
S : 샘플

Claims (7)

  1. EUV 광을 이용한 반사도와 투과도 측정 장치에 있어서,
    고차조화파 방식(high order harmonic)의 EUV 광원부;
    상기 EUV 광원부에서 출력되는 광에서 EUV광만을 선택하여 반사시키는 다층막 박막을 가지는 ML(Multi Layer) 미러부; 및
    상기 ML미러부에서 반사된 반사광을 측정광으로 사용하여 측정물에 조사한 후 상기 측정물을 투과하는 광을 측정하는 투과광 측정센서와, 상기 측정물에 조사한 후 상기 측정물에서 반사하는 광을 측정하는 반사광 측정센서를 구비하여 상기 측정물의 투과율 또는 반사율을 측정하되, 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 보상하는 보상수단;을 구비하며
    상기 보상수단은, 상기 ML 미러부에서 반사된 EUV 광을 반사광과 투과광으로 분리하는 박막 구조의 빔스플리터(beam splitter);와
    상기 빔스플리터에서 반사되는 반사광의 세기를 측정하는 기준광 측정센서;와
    상기 빔스플리터에서 투과되는 투과광은 측정광으로 사용되며 상기 측정광의 세기를 측정하는 측정광 측정센서;를 포함하며,
    이때, 상기 기준광 측정센서의 측정값을 I_O 이라 하고 상기 측정광 측정센서의 측정값을 I_1 이라 할 때,
    상기 기준광 측정센서를 통해 상기 EUV 광원부에서 출력되는 광의 출력변화를 실시간으로 측정하여 상기 측정광에서 측정물의 영향에 의한 세기 변화가 아닌 EUV 광원부의 출력변화로 인한 세기변화를 보상하는 것이고
    상기 EUV 광원부에서 출력되는 광에서 측정물에 영향을 미치는 IR광을 제거하는 IR광 제거용 회절격자가 포함되어 상기 반사광 또는 상기 측정광에는 IR광이 제거됨에 따라 측정물의 반사도 또는 투과도의 측정값에 대한 정확도를 높이며
    상기 기준광 측정센서와 상기 측정광 측정센서 앞에는 IR광을 제거하기 위해 Zr 필터가 배치되며 상기 Zr 필터의 두께는 50nm ~ 100 nm사이로 형성되고
    상기 ML미러부에는 IR 반사광을 산란시켜 제거하기 위하여 IR 제거용 회절격자가 구비되는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 측정물은 EUV 팰리클로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 팰리클을 투과하며 상기 투과광 측정센서는 상기 투과된 광을 검출하고
    상기 EUV 팰리클이 있을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT1, EUV 팰리클이 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT0 이라 하면,
    상기 EUV 팰리클의 투과도는 (I_FT1/I_0) / (I_FT0/I_0)인 것을 특징으로 하는 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 측정물은 EUV 팰리클로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 팰리클의 표면에서 반사하며 상기 반사광 측정센서는 상기 반사된 광을 검출하고
    상기 EUV 팰리클이 있을 때의 상기 EUV 팰리클의 표면에서 반사된 반사광을 측정하는 반사광 측정센서의 측정값을 I_FR1 이라 하고, 상기 EUV 팰리클이 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_FT0 이라 하면,
    상기 EUV 팰리클의 반사도는 (I_FR1/I_0) / (I_FT0/I_0) 인 것을 특징으로 하는 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 측정물은 EUV 마스크로서 상기 빔스플리터에서 투과한 측정광은 상기 EUV 마스크의 표면에서 반사하며 상기 반사광 측정센서는 상기 반사된 광을 검출하고
    상기 EUV 마스크가 있을 때의 상기 EUV 마스크의 표면에서 반사된 반사광을 측정하는 반사광 측정센서의 측정값I_MR1 이라 하고, 상기 EUV 마스크가 없을 때의 투과광 측정센서의 측정값을 I_MT0 이라 하면,
    상기 EUV 마스크의 반사도는 (I_MR1/I_0) / (I_MT0/I_0) 인 것을 특징으로 하는 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 EUV 광원부는,
    타이타늄 사파이어(Ti:sapphire) 레이저를 가스셀에 조사하여 발생시키는 EUV 광원에 해당하는 구성되는 EUV 마스크와 EUV 팰리클 반사도 및 투과도 측정 장치.














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