KR20200121546A - Scanning Type EUV mask pattern image measuring device - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for measuring a pattern image of a high numerical aperture (NA) scanning type extreme ultra-violet (EUV) mask, capable of maximizing performance of an aerial image measurement device. According to the present invention, the apparatus for measuring the pattern image of the high NA scanning type EUV mask includes: a coherent EUV light source; an X-ray toroidal mirrors for focusing EUV light at different focal lengths in a direction perpendicular to an incident surface; an X-ray plane mirror; an X-ray beam splitter; a photodetector configured for detecting a beam reflected by the X-ray beam splitter; an anamorphic zoneplate lens configured to focus a beam transmitted by the X-ray beam splitter to a mask, and having a same focusing distance and different numerical apertures (NAs) in the direction perpendicular to the incident surface; a stage; and an anamorphic photosensor for sensing energy of reflected coherent EUV light.

Description

High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치{Scanning Type EUV mask pattern image measuring device}High NA scanning type EUV mask pattern image measuring device {Scanning Type EUV mask pattern image measuring device}

본 발명은 High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자 제조 공정 중에 웨이퍼(wafer)에 미세패턴을 형성하는 High NA EUV 노광 공정에 사용되는 원판 EUV 마스크 패턴의 공간영상(Aerial Image) 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring a pattern image of a high NA scanning type EUV mask, and more particularly, of an original EUV mask pattern used in a high NA EUV exposure process for forming a fine pattern on a wafer during a semiconductor device manufacturing process. It relates to a spatial image (Aerial Image) measuring device.

최근 파장 13.5nm의 EUV 광을 사용하는 EUV 노광 장비(EUV Scanner)가 반도체 제조 공정에 본격 적용되고 있다. EUV 노광기를 활용한 1세대 EUV 리소그라피(lithography)는 패턴(Pattern)의 미세화 수준을 결정하는 노광기의 개구수(Numerical Aperture) 값이 0.33 이다. NA 0.33인 EUV 리소그라피는 HP(Half pitch) 16 나노미터(nm) 이상의 패턴을 갖는 반도체 제작에 경제성을 가지고 있다고 보고 있다. Recently, EUV exposure equipment (EUV Scanner) using EUV light with a wavelength of 13.5 nm is being applied in earnest to the semiconductor manufacturing process. In the first-generation EUV lithography using an EUV exposure machine, the numerical aperture of the exposure machine, which determines the micronization level of the pattern, is 0.33. EUV lithography with an NA of 0.33 is considered to have economic feasibility in manufacturing semiconductors with patterns of more than 16 nanometers (nm) of HP (half pitch).

그러나 향후 AI(artificial intelligence) 개발과 5G(5 generation) 기술 도입으로 인해 HP 16 나노미터 이하로의 미세화된 반도체 개발 요구가 증가될 것이며, 이를 대응하기 위해서는 현재 EUV 노광기의 개구수 값인 0.33보다 더욱 큰 개구수 값 0.55를 가지는 EUV 노광기를 반도체 제조 공정에 도입이 예상되고 있고 있다.However, in the future, due to the development of artificial intelligence (AI) and the introduction of 5G (5 generation) technology, the demand for the development of microscopic semiconductors below HP 16 nanometers will increase. It is expected to introduce an EUV exposure machine having a numerical aperture value of 0.55 into the semiconductor manufacturing process.

개구수(NA) 0.55를 가지는 EUV 노광기는 기존 노광기와 차별화하기 위해 명칭을 High NA EUV 노광기로 부르며, 이를 활용한 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 노광 공정을 High NA EUV lithograph(리소그라피)라고 부른다. High NA EUV 리소그라피는 기존과 다른 특징들이 여러 가지가 있는데, 그 중 노광 장비가 아나모픽(Ananmorphic) 광학계를 사용한다는 것이다. 이 때문에 마스크 원판의 패턴을 웨이퍼에 전사할 때 마스크의 좌우 방향(스캔 방향에 수직인 방향)으로는 기존과 같이 1/4 축소 패턴을 웨이퍼에 형성되는 반면, 마스크의 상하방향(스캔 방향)으로는 1/8 축소 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 곧 웨이퍼에 상하 좌우 동일한 크기의 패턴이 형성되기 위해서는 마스크의 상항 방향이 패턴 크기는 좌우 방향의 패턴에 비해 2배가 되어야 한다. 이러한 아나모픽 광학계 효과는 설명된 바와 같이 노광기의 광학계 구조에서 출발하여 마스크의 패턴 형성 구조까지 영향을 미치고 있다.The EUV exposure machine with a numerical aperture (NA) of 0.55 is called High NA EUV exposure machine to differentiate it from the conventional exposure machine, and the wafer exposure process in the semiconductor manufacturing process using this is called High NA EUV lithograph (lithography). High NA EUV lithography has a number of features that are different from the existing ones, among which the exposure equipment uses an anamorphic optical system. For this reason, when transferring the pattern of the original mask to the wafer, a quarter-reduction pattern is formed on the wafer in the left-right direction (orthogonal to the scan direction) of the mask, whereas in the vertical direction (scan direction) of the mask. Transfers the 1/8 reduction pattern to the wafer. In other words, in order to form a pattern having the same size in the vertical and horizontal directions on the wafer, the size of the pattern in the vertical direction of the mask must be twice that of the pattern in the horizontal direction. As described above, the anamorphic optical system effect starts from the optical system structure of the exposure machine and has an effect on the pattern formation structure of the mask.

High NA 노광기가 아나모픽(anamorphic) 광학계 구조를 적용하는 이유는 마스크 입사각 약6도로 인해 마스크에서 구현 가능한 NA가 sin(6도)~ 0.1로 제한이 되고 1/4 축소 광학계로는 최대 0.1*4=0.4의 개구수가 되기 때문에 0.55 이상의 개구수를 가지기 위해서는 1/8배 축소 광학계를 도입하는 것이 필요하게 되었다. 1/8 축소 광학계에서는 0.1*8 = 0.8 개구수까지 개발이 가능하게 되기 때문이다. 그러나 축소 비율이 기존 1/4에서 1/8로 감소하게 되면 웨이퍼에 노광되는 패턴의 생산량이 감소하게 되는 문제가 있기 때문에 이를 최소화하기 위해서 6도로 입사하는 입사면이 아니라 이에 수직인 면에 대해서는 기존과 같이 1/4로 축소 비율을 유지함으로써 생산량 감소를 최소화하게 되는 것이 유리하다. 그래서 6도 입사면인 스캔방향(곧 마스크의 상하 방향)으로는 1/8 축소하고 이에 수직인 방향은 기존과 같이 1/4 축소를 유지하는 아나모픽 광학계를 High NA 노광기에 도입하게 된다.The reason for applying the anamorphic optical system structure of the High NA exposure machine is that the NA that can be realized in the mask is limited to sin (6 degrees) ~ 0.1 due to the mask incidence angle of about 6 degrees, and the maximum 0.1*4 = with a 1/4 reduction optical system Since the numerical aperture is 0.4, in order to have a numerical aperture of 0.55 or more, it is necessary to introduce a 1/8-fold reduction optical system. This is because it is possible to develop up to a numerical aperture of 0.1*8 = 0.8 in the 1/8 reduction optical system. However, if the reduction ratio is reduced from 1/4 to 1/8, there is a problem that the production amount of the pattern exposed to the wafer decreases. To minimize this, the conventional surface is not the incident surface incident at 6 degrees, but the surface perpendicular thereto. As such, it is advantageous to minimize the reduction in production by maintaining the reduction ratio to 1/4. Therefore, an anamorphic optical system that is reduced by 1/8 in the scan direction (that is, the vertical direction of the mask), which is the 6-degree incidence plane, and maintains 1/4 reduction in the direction perpendicular to it, as before, is introduced into the High NA exposure machine.

High NA 리소그라피에서 아나모픽 광학계를 가진 노광기 도입은 곧 High NA용 EUV mask도 아나모픽 광학계에 맞는 마스크 패턴 형성이 필요하고 이는 곧 상하와 좌우의 축소 배율이 비대칭이어서 패턴의 크기 또한 비대칭 구조를 가지는 High NA용 EUV 마스크 제작이 필요하다.The introduction of an exposure machine with an anamorphic optical system in High NA lithography requires the formation of a mask pattern suitable for the anamorphic optical system for the EUV mask for High NA. EUV mask production is required.

High NA용 EUV 마스크의 제조 공정 중 마스크 원판 패턴의 결함 검사 및 결함 수정 공정은 웨이퍼 수율에 직접적으로 영향을 주는 주요한 공정이다. 원판 마스크의 결함은 모두 웨이퍼에 반복적으로 전사되기 때문이다. 마스크 검사를 통해 검출된 결함 패턴은 수정 공정으로 수정이 되는데 수정 성공 여부는 웨이퍼 노광기로 직접 웨이퍼에 노광 후 SEM 리뷰를 통해 수정 성공 여부를 확인하는 방법을 적용할 수 있으나, 비용과 검증 기간이 많이 소요되므로 현 마스크 제조 공정에서는 High NA EUV 노광기 광학계를 묘사할 수 있는 아나모픽 현미경 구조의 EUV 마스크 공간 영상(aerial image) 측정장치를 활용하여 패턴이 웨이퍼에 미치는 영향을 미리 저비용으로 검증하는 것이 필요하다.Among the manufacturing processes of high NA EUV masks, defect inspection and defect correction of the original mask pattern are the main processes that directly affect the wafer yield. This is because all defects of the original mask are repeatedly transferred to the wafer. The defect pattern detected through the mask inspection is corrected by a correction process. To determine whether the correction is successful, a method of confirming the success of the correction through SEM review after exposure to the wafer directly with a wafer exposure machine can be applied, but the cost and verification period are high. Therefore, in the current mask manufacturing process, it is necessary to verify the effect of the pattern on the wafer in advance at low cost by using an EUV mask spatial image measuring device with an anamorphic microscope structure that can describe the optical system of the High NA EUV exposure machine.

KR 10-1811306호KR 10-1811306 KR 10-0875569호KR 10-0875569

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 High NA EUV 마스크용 고성능 아나모픽 공간 영상(Aerial Image) 측정장치를 제공하는 것이다.The present invention for solving the above problems is to provide a high-performance anamorphic spatial image (Aerial Image) measuring device for a High NA EUV mask.

본 발명에서 이루고자 하는 다른 기술적 목적은, 간섭(coherent) EUV 광원을 아나모픽(Ananmorphic) 존플레이트 렌즈에 효율적으로 집속하는 것과 아나모픽 존플레이트 렌즈와 아나모픽(Ananmorphic) 포토 센서를 이용하여 아나모픽 마스크 패턴의 스캐닝 이미징 기술을 제공하는 것에 목적이 있다.Another technical object to be achieved in the present invention is to efficiently focus a coherent EUV light source on an anamorphic zone plate lens, and scanning imaging of an anamorphic mask pattern using an anamorphic zone plate lens and an anamorphic photo sensor. It aims to provide technology.

본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, X-ray 빔스플리터 적용을 통해 간섭 EUV 광원에서 발생한 노이즈를 효과적으로 제거하여 고성능 아나모픽 공간 영상 측정장치를 제공하는 것에 목적이 있다.Another technical problem to be achieved in the present invention is to provide a high-performance anamorphic spatial image measuring apparatus by effectively removing noise generated from an interfering EUV light source through the application of an X-ray beam splitter.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고차 조화파 발생을 통해 생성된 Coherent EUV 광원, 생성된 광을 입사면과 입사면에 수직 방향으로 각각 다른 집속거리(focal length)로 EUV 광을 집속하는 X-ray 토로이달 미러, 상기 X-ray 토로이달 미러에서 반사된 광을 마스크에 입사하게 하는 X-ray 평면 미러, 상기 X-ray 토로이달 미러에 의해 집속되는 빔의 일부분은 투과시키고 일부분은 반사시키는 X-ray 빔스플리터, 상기 X-ray 빔스플리터에 의해 반사된 빔을 검출하는 광검출부, 상기 X-ray 빔스플리터에 의해 투과된 빔을 마스크에 집속시키고, 입사면과 입사면에 수직 방향으로 동일한 집속 거리를 가지며 동시에 입사면과 입사면에 수직 방향으로 각각 다른 개구수(numerical aperture, NA)를 가지는 아나모픽 존플레이트 렌즈(anamorphic Zoneplate lens), 상부에 반사형 EUV(extreme ultra-violet) 마스크가 위치되고, 상기 반사형 EUV 마스크를 y축 혹은 y축의 방향으로 이미지 획득을 위해 스캐닝하는 스테이지 및 상기 EUV 마스크에 의하여 반사되는 경우, 반사된 상기 간섭 EUV 광의 에너지를 감지하는 것으로, 검출 소자 어레이(detector array)로 구성되며 검출 소자 어레이의 입사면과 수평인 방향과 수직인 방향으로 각각 크기가 다른 아나모픽 포토 센서(anamorphic photo sensor)를 포함하여 구성된다.The present invention for achieving the above object is a coherent EUV light source generated through generation of a high-order harmonic wave, and collects EUV light at different focal lengths in a direction perpendicular to the incident surface and the incident surface. An X-ray toroidal mirror that belongs to, an X-ray plane mirror that causes light reflected from the X-ray toroidal mirror to enter the mask, and a part of the beam focused by the X-ray toroidal mirror is transmitted and a part is An X-ray beam splitter that reflects, a light detector that detects the beam reflected by the X-ray beam splitter, and the beam transmitted by the X-ray beam splitter are focused on a mask, and are perpendicular to the incident surface and the incident surface. An anamorphic zoneplate lens having the same focal length and different numerical apertures (NAs) in the direction perpendicular to the incident surface and the incident surface, and a reflective EUV (extreme ultra-violet) mask on the top. Is positioned, and when the reflective EUV mask is scanned for image acquisition in the y-axis or y-axis direction, and when reflected by the EUV mask, the energy of the reflected interfering EUV light is sensed, and a detection element array ( detector array) and includes anamorphic photo sensors having different sizes in a direction horizontal and perpendicular to the incident surface of the detection element array.

또한, 상기 X-ray 평면 미러는, 상기 X-ray 토로이달 미러에서 4도 미만으로 반사된 광을 상기 EUV 마스크에 4 내지 8도 내로 입사한다.In addition, the X-ray planar mirror enters the light reflected by the X-ray toroidal mirror at less than 4 degrees to the EUV mask within 4 to 8 degrees.

또한, 상기 X-ray 토로이달 미러는, EUV 빔을 아나모픽 존플레이트 렌즈에 집속하여 존플레이트 렌즈의 모양으로 빔을 집속 시켜 존플레이트 렌즈의 광집속 효율을 개선시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the X-ray toroidal mirror is characterized in that the EUV beam is focused on the anamorphic zone plate lens to focus the beam in the shape of a zone plate lens, thereby improving light focusing efficiency of the zone plate lens.

또한, 상기 아나모픽 포토 센서는, 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈에 의해서 집속되고 마스크면에서 반사된 광이 아나모픽 모양으로 확산되며, 아나모픽 모양으로 확산된 광을 검출하기 위해 입사면과 입사면에 수직인 방향으로 각각이 소자 크기가 다르게 구성되며, 상기 아나모픽 포토 센스의 각 방향의 어레이 소자 크기(D(x)와 D(y))는 마스크와의 거리 L과 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈의 각 방향과 개구수(NA(x)와 NA(y))와는 D(x)=NA(x)*L, D(y)= NA(y)*L의 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.In addition, the anamorphic photo sensor is focused by the anamorphic zone plate lens and the light reflected from the mask surface is diffused in an anamorphic shape, and in a direction perpendicular to the incidence surface and the incident surface in order to detect the light diffused in the anamorphic shape. Each has a different element size, and the array element size (D(x) and D(y)) in each direction of the anamorphic photo sense is a distance L from the mask and each direction and numerical aperture of the anamorphic zone plate lens ( NA(x) and NA(y)) satisfy the relationship of D(x)=NA(x)*L, and D(y)=NA(y)*L.

또한, 상기 아나모픽 포토 센서에서 측정된 측정 이미지는 X축의 개구수NA(x)와 Y축의 개구수 NA(y)가 달라 각축은 각각 다른 분해능을 가지고 측정되며, 상기 측정 이미지는 NA(y)은 1/8로, NA(x)은 1/4로 각각 축소시킨 이미지로 재구성하며, 상기 NA(x)은 마스크의 좌우 방향인 X축에 해당하며, NA(y)은 마스크의 상하 방향인 Y축 방향에 각각 해당하는 것을 특징으로 한다.In addition, the measured image measured by the anamorphic photo sensor is different from the numerical aperture NA(x) of the X-axis and the numerical aperture NA(y) of the Y-axis, and each axis is measured with a different resolution, and the measured image is NA(y). 1/8, NA(x) is reconstructed as an image reduced to 1/4, and NA(x) corresponds to the X axis, which is the left and right direction of the mask, and NA(y) is Y, which is the vertical direction of the mask. It is characterized in that each corresponds to the axial direction.

또한, 상기 x-ray 빔스플리터에서 반사된 광은 상기 광검출부에 의해 기준광을 검출하고, 상기 아나모픽 포토 센서에서 측정된 신호에서 EUV 광원의 세기 변동에 따라 발생되는 노이즈를 제거하기 위하여 상기 광검출부에서 검출된 기준광 신호값과 비교하여 노이즈 신호를 제거하며, 상기 스테이지 구동에 따른 X, Y축 위치정보 모두에 대해 기준광 신호값과 측정광 신호값을 통해 비교하여 노이즈를 제거한다.In addition, the light reflected from the x-ray beam splitter detects the reference light by the photodetector, and in the photodetector to remove noise generated by fluctuations in the intensity of the EUV light source from the signal measured by the anamorphic photo sensor. The noise signal is removed by comparing the detected reference light signal value, and noise is removed by comparing both the X and Y axis position information according to the stage driving through the reference light signal value and the measurement light signal value.

또한, 상기 스테이지는, y축과 y축의 방향으로 이미지 획득을 위해 스캐닝하는 파인 스테이지와, 측정 위치로 찾아가기 위해 이동시키는 코어스 스테이지로 구성된다.In addition, the stage includes a fine stage that scans to acquire an image in the y-axis and y-axis directions, and a coarse stage that moves to get to the measurement position.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 종래 공간 영상 측정장치에 비하여 아나모픽(Ananmorphic) 광학계를 적용함에 따라 입사면의 수직 방향으로 공간 영상 측정장치의 성능을 극대화시킬 수 있고, High NA EUV 노광기의 아나모픽 광학계의 공간 영상을 재구성 할 수 있는 이점이 있다.The present invention constructed and operated as described above can maximize the performance of the spatial image measuring device in the vertical direction of the incident surface by applying an anamorphic optical system compared to the conventional spatial image measuring device, and the anamorphic of the high NA EUV exposure machine There is an advantage of being able to reconstruct the spatial image of the optical system.

따라서, High NA용 EUV 마스크의 결함이 웨이퍼 노광기에서 전사되는 여부를 고성능 아나모픽 공간 영상 측정을 통해서 사전 검증함으로써, 웨이퍼에서 마스크 결함 패턴에 의한 대량의 품질 불량을 막을 수 있게 할 수 있고, 결국 웨이퍼 수율 향상을 도모할 수 효과가 있다.Therefore, by pre-verifying whether defects in the EUV mask for High NA are transferred from the wafer exposure machine through high-performance anamorphic spatial image measurement, it is possible to prevent a large amount of quality defects due to the mask defect pattern on the wafer, and ultimately, the wafer yield. There is an effect that can promote improvement.

도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치의 전체 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 토로이달 미러를 상세 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 아나모픽(Ananmorphic) 포토 센서 구조를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 아나모픽 포토 센서에 측정되는 이미지를 설명하기 위한 설명의 예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 검출부를 통해 검출되는 공간 영상 이미지를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치의 다른 실시예로 광학계의 위치를 변경한 에를 나타낸 도면.1 is an overall configuration diagram of an apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention;
2 is a view for explaining in detail a toroidal mirror in a pattern image measuring apparatus of a scanning type EUV mask according to the present invention;
3 is a view for explaining the structure of an anamorphic photo sensor in the apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention;
4 is a diagram showing an example of explanation for explaining an image measured by an anamorphic photo sensor in the pattern image measuring apparatus of a scanning type EUV mask according to the present invention;
5 is a diagram showing a spatial image image detected through a detection unit in a pattern image measuring apparatus of a scanning type EUV mask according to the present invention according to the present invention;
6 is a view showing the position of the optical system is changed to another embodiment of the apparatus for measuring the pattern image of the scanning type EUV mask according to the present invention according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치는, 고차 조화파 발생을 통해 생성된 Coherent EUV 광원, 생성된 광을 입사면과 입사면에 수직 방향으로 각각 다른 집속거리(focal length)로 EUV 광을 집속하는 X-ray 토로이달 미러, 상기 X-ray 토로이달 미러에서 반사된 광을 마스크에 입사하게 하는 X-ray 평면 미러, 상기 X-ray 토로이달 미러에 의해 집속되는 빔의 일부분은 투과시키고 일부분은 반사시키는 X-ray 빔스플리터, 상기 X-ray 빔스플리터에 의해 반사된 빔을 검출하는 광검출부, 상기 X-ray 빔스플리터에 의해 투과된 빔을 마스크에 집속시키고, 입사면과 입사면에 수직 방향으로 동일한 집속 거리를 가지며 동시에 입사면과 입사면에 수직 방향으로 각각 다른 개구수(numerical aperture, NA)를 가지는 아나모픽 존플레이트 렌즈(anamorphic Zoneplate lens), 상부에 반사형 EUV(extreme ultra-violet) 마스크가 위치되고, 상기 반사형 EUV 마스크를 y축 혹은 y축의 방향으로 이미지 획득을 위해 스캐닝하는 스테이지 및 상기 EUV 마스크에 의하여 반사되는 경우, 반사된 상기 간섭 EUV 광의 에너지를 감지하는 것으로, 검출 소자 어레이(detector array)로 구성되며 검출 소자 어레이의 입사면과 수평인 방향과 수직인 방향으로 각각 크기가 다른 아나모픽 포토 센서(anamorphic photo sensor)를 포함하여 구성된다.The apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention includes a coherent EUV light source generated through generation of a high-order harmonic wave, and the generated light at a different focal length in a direction perpendicular to the incident surface and the incident surface. An X-ray toroidal mirror that focuses light, an X-ray plane mirror that makes light reflected from the X-ray toroidal mirror incident on a mask, and a part of the beam focused by the X-ray toroidal mirror is transmitted. The X-ray beam splitter that partially reflects, a photodetector that detects the beam reflected by the X-ray beam splitter, the beam transmitted by the X-ray beam splitter is focused on the mask, and the incident surface and the incident surface An anamorphic zoneplate lens having the same focusing distance in the direction perpendicular to the incident surface and a different numerical aperture (NA) in the direction perpendicular to the incident surface, and a reflective EUV (extreme ultra- violet) a mask is positioned, a stage that scans the reflective EUV mask to acquire an image in the y-axis or y-axis direction, and when it is reflected by the EUV mask, the energy of the reflected interfering EUV light is detected. It is composed of a detector array and includes an anamorphic photo sensor having different sizes in a direction horizontal and perpendicular to the incident surface of the detection element array.

본 발명에 따른 High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치는 아나모픽(Ananmorphic) 공간 영상을 통해 노광 Mask의 패턴 결함을 고분해능으로 분석할 수 있어 향후 반도체 산업에서 유망한 광학 기술을 제공한다. The apparatus for measuring a pattern image of a High NA scanning type EUV mask according to the present invention can analyze pattern defects of an exposure mask with high resolution through an anamorphic spatial image, providing a promising optical technology in the semiconductor industry in the future.

도 1은 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention.

본 발명에 따른 패턴 이미지 측정장치는 크게, 광원(10)에서 출력되는 EUV 광원을 전달하는 X-ray 토로이달 미러(20)와 X-ray 평면 미러(30)를 포함하여 빔 집속부를 구성되고, 상기 X-ray 토로이달 미러에 의해 측정광을 아나모픽으로 형성하여 아나모픽(Ananmorphic) 존플레이트 렌즈(60)에 입사시키고 여기서 투과광은 EUV 마스크에서 반사된 광을 검출하는 아나모픽 포토 센서(100)를 통해 고해상도의 아나모픽 공간 영상을 획득할 수 있게 된다.The pattern image measuring apparatus according to the present invention comprises a beam focusing unit including an X-ray toroidal mirror 20 and an X-ray plane mirror 30 that transmits an EUV light source output from the light source 10, The measurement light is formed into anamorphic by the X-ray toroidal mirror and is incident on the anamorphic zone plate lens 60, where the transmitted light is high resolution through the anamorphic photo sensor 100 that detects the light reflected from the EUV mask. It is possible to acquire an anamorphic spatial image of.

본 발명에서는 상기 X-ray 토로이달 미러(20)에서 4도 미만으로 반사된 광을 상기 EUV 마스크에 5 내지 7도 내로(가장 바람직하게는 6도) 입사하기 위하여 EUV 마스크에 최대한 수직한 X-ray를 조사할 수 있도록 광학계를 구성하는 것이 바람직하다.In the present invention, in order to enter the light reflected by the X-ray toroidal mirror 20 less than 4 degrees to the EUV mask within 5 to 7 degrees (most preferably 6 degrees), the X- It is desirable to configure the optical system so that ray can be irradiated.

빔 집속부(X-ray 토로이달 미러, X-ray 평면 미러, 빔스플리터)에서는 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)에 일정한 각도로 빔을 입사시키고 집속 점의 모양을 아나모픽으로 형성하기 위해서 상기 X-ray 평면 미러(30)와 X-ray 토로이달 미러(20)로 구성된다. 엑스선 광원에서 1차적으로 X-ray 평면 미러에서 반사되면 X-ray 토로이달 미러(30)에 입사각이 2도 미만이며, 동시에 X-ray 토로이달 미러에 반사된 빔이 아나모픽 존플레이트 렌즈에 일정한 각도로 빔이 입사 될 수 있도록 X-ray 평면 미러의 입사각과 위치가 X-ray 토로이달 거울의 위치를 결정한다.In the beam focusing unit (X-ray toroidal mirror, X-ray plane mirror, beam splitter), the X-ray is applied to the anamorphic zone plate lens 60 at a certain angle, and the shape of the focusing point is anamorphic. It consists of a flat mirror 30 and an X-ray toroidal mirror 20. When the X-ray light source is primarily reflected from the X-ray plane mirror, the incident angle to the X-ray toroidal mirror 30 is less than 2 degrees, and at the same time, the beam reflected from the X-ray toroidal mirror is at a constant angle to the anamorphic zone plate lens. The incidence angle and position of the X-ray plane mirror determine the position of the X-ray toroidal mirror so that the raw beam can be incident.

또한, 빔 집속부에서는 엑스선 광원에서 1차적으로 엑스선 토로이달 미러(20)에서 반사되면 위와 동일한 조건을 만족하게 엑스선 평면 미러(30)의 입사각과 위치가 X-ray 토로이달 거울의 위치가 결정된다.In addition, in the beam focusing unit, when the X-ray toroidal mirror 20 is primarily reflected from the X-ray light source, the incidence angle and the position of the X-ray plane mirror 30 are determined to satisfy the same conditions as above. .

한편, 본 발명에서는 간섭 EUV 광은 자체적으로 노이즈를 지니고 있으며 이 노이즈를 제거하기 위해 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)에 집속되는 빔 중 일부분을 엑스선 빔스플리터(40)를 이용하여 기준광을 측정하는 광검출부(포토센서 ; 50)로 보낸다. 기준광을 검출하기 위한 상기 광검출부에서 측정된 광은 아나모픽 존플레이트 렌즈가 사용하는 광과 동일한 노이즈를 가지기 때문에 아나모픽 포토 센서에서 측정된 EUV mask에서 반사된 신호에서 기준광 검출기 측정 신호를 나누어 줌으로써 간섭 EUV 광에서 발생된 노이즈를 제거시킨다.Meanwhile, in the present invention, the interfering EUV light has its own noise, and in order to remove this noise, a light detection unit that measures a reference light using an X-ray beam splitter 40 for a part of the beam focused on the anamorphic zone plate lens 60 (Photo sensor; 50). Since the light measured by the photodetector for detecting the reference light has the same noise as the light used by the anamorphic zone plate lens, the interference EUV light by dividing the reference light detector measurement signal from the signal reflected from the EUV mask measured by the anamorphic photo sensor Remove the noise generated in

이때, 스테이지 구동에 따른 X, Y축 위치정보값에 대한 모든 신호값에 대하여 기준광을 대비시켜 모든영역에 대한 노이즈를 제거하게 되며, 기준광과 측정광을 대비한 데이터를 기초로 하여 임의의 관심영역에 대해서는 배율 조건을 달리하여 검출하고, 이것을 통해 정밀한 측정이 가능한 장점이 있다.At this time, noise is removed for all areas by contrasting the reference light for all signal values for the X and Y axis position information values according to the stage driving, and an arbitrary region of interest based on the data contrasting the reference light and the measurement light For the detection by different magnification conditions, there is an advantage of enabling precise measurement through this.

상기 빔스플리터(40)는 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si) 물질의 적층 구조로 형성하고, 빔스플리터에서 반사되어 기준 광 검출부(50)로 입사하는 광량은 전체 집속부에서 전달될 광의 약 5 ~ 10% 수준이며 빔스플리터를 투과하여 아나모픽 존플레이트 렌즈로 입사하는 광량은 전체 집속부에서 전달될 광의 약 60 ~ 80% 수준이다.The beam splitter 40 is formed of a laminated structure of molybdenum (Mo) and silicon (Si) materials, and the amount of light reflected from the beam splitter and incident to the reference light detector 50 is about 5 ~ It is about 10%, and the amount of light that passes through the beam splitter and enters the anamorphic zone plate lens is about 60 to 80% of the light to be transmitted from the entire focusing unit.

따라서, 본 발명에서 구성되는 상기 광검출부(30)로부터 검출된 기준광은 EUV 마스크로부터 반사된 광의 노이즈를 제거하기 위한 검출값을 검출하게 된다.Accordingly, the reference light detected by the photodetector 30 configured in the present invention detects a detection value for removing noise of light reflected from the EUV mask.

아나모픽 존플레이트 렌즈를 투과하여 EUV 마스크(70)에 입사된 빔은 마스크 패턴의 검출을 위해 아나모픽 포토 센서(100)로 반사되어 반사광을 검출한다. 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)와 아나모픽 포토 센서(100)는 아래 도 2 내지 5를 통해 상세히 설명하기로 한다.The beam transmitted through the anamorphic zone plate lens and incident on the EUV mask 70 is reflected by the anamorphic photo sensor 100 to detect the reflected light in order to detect the mask pattern. The anamorphic zone plate lens 60 and the anamorphic photo sensor 100 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 below.

또한, 본 발명에서 스캐닝 측정을 위해 마스크 스캐닝 구현을 위한 스테이지는 코어스 스테이지(90)와 파인 스테이지(80)로 각각 구성될 수 있다. 상기 코어스 스테이지(coarse stage)는 마스크 상에서 획득하고자 하는 이미지가 있는 위치로 마스크를 이동 수 킬 수 있게 설계 가능하다. 상기 파인 스테이지(fine stage)는 코어스 스테이지(coarse stage)위에 설치되고, EUV 마스크는 파인 스테이지(fine stage) 구동을 통해 x(입사면 수직 방향)와 y(입사면에 수평인 방향)방향으로 스캐닝(scanning)이 가능하고 이를 통해 아나모픽 공간 영상을 측정할 수 있게 설계할 수 있고, 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈로 EUV 마스크 면에 집속된 점과 스캐닝 스테이지를 이용하여 마스크의 이미지 측정 영역을 스캔할 때 입사면의 수평방향과 수직 방향으로 각각 집속점 크기 비만큼의 비를 가지로 스캔을 실시한다. 예를 들어 빔의 사이즈가 NA 0.55에서 입사면 수평과 수직 방향으로 각각 98nm와 49nm이고 이와 같은 비율로 입사면 수평과 수직 방향으로 마스크를 스캐닝하여 이미지를 측정한다.In addition, in the present invention, a stage for implementing mask scanning for scanning measurement may include a coarse stage 90 and a fine stage 80, respectively. The coarse stage may be designed to be able to move the mask to a position where an image to be acquired is located on the mask. The fine stage is installed on the coarse stage, and the EUV mask is scanned in the x (incidence surface vertical direction) and y (in the direction horizontal to the incidence surface) direction by driving the fine stage. (scanning) is possible and can be designed to measure an anamorphic spatial image through this, and incident when scanning the image measurement area of the mask using a point focused on the EUV mask surface with the anamorphic zone plate lens and a scanning stage Scanning is performed with a ratio equal to the size ratio of the focal point in the horizontal and vertical directions of the plane. For example, at NA 0.55, the beam size is 98 nm and 49 nm in the horizontal and vertical directions of the incident surface, respectively, and the image is measured by scanning the mask in the horizontal and vertical directions of the incident surface at the same ratio.

도 2는 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 X-ray 토로이달 미러를 상세 설명하기 위한 도면이다. 상기 X-ray 토로이달 거울(20)은 집속빔의 사이즈가 아나모픽 존플레이트 렌즈에서 입사면에 수직인 방향의 것이 입사면에 수평인 것이 비해서 약 2배의 크기가 되게 각 방향의 구면이 다른 엑스선 토로이달 거울이다. 곧 입사면의 수평인 방향의 곡률, 즉 반지름이 수직인 면에 비해 1/2 작게 제작하는 것이 바람직하다.2 is a view for explaining in detail an X-ray toroidal mirror in the apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention. The X-ray toroidal mirror 20 has a different spherical surface in each direction so that the size of the focused beam is about twice as large as the one in the direction perpendicular to the incident surface in the anamorphic zone plate lens. It is a toroidal mirror. In other words, it is desirable to make the curvature in the horizontal direction of the incident surface, that is, the radius is 1/2 smaller than that of the vertical surface.

도면에 도시된 바와 같이 각 방향에 대한 구면의 크기가 다른 구조를 갖는 상기 X-ray 토로이달 미러에 의해 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)의 아나모픽 형상에 대응하는 반사광을 제공할 수 있고 이를 통해 아나모픽 포토 센서 어레이의 배열 구조에 상응하는 반사광을 획득하여 마스크 패턴의 이미지를 고분해능으로 획득하게 된다.As shown in the drawing, reflected light corresponding to the anamorphic shape of the anamorphic zone plate lens 60 can be provided by the X-ray toroidal mirror having a structure having a different spherical surface in each direction, and through this, the anamorphic photo By acquiring reflected light corresponding to the arrangement structure of the sensor array, an image of the mask pattern is obtained with high resolution.

상기 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)는 입사면에 수평인 방향으로의 지름은 입사면에 수직인 방향의 것에 비해 작은 아나모픽 구조를 가진다. 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)의 집속 거리를 f라 하고 High NA EUV 노광기의 개구수(NA)가 0.55라면 아나모픽 존플레이트 렌즈의 반지름은 입사면에 수평 방향으로 r=f*0.55/8 이며, 수직 방향으로는 r=f*0.55/4로 정의되어 수직 방향이 수평방향에 비해 2배 큰 반지름을 가진다.The anamorphic zone plate lens 60 has an anamorphic structure in which a diameter in a direction horizontal to the incident surface is smaller than that in a direction perpendicular to the incident surface. If the focal distance of the anamorphic zone plate lens 60 is f and the numerical aperture (NA) of the High NA EUV exposure machine is 0.55, the radius of the anamorphic zone plate lens is r=f*0.55/8 in the horizontal direction to the incident surface, and is vertical. The direction is defined as r=f*0.55/4, so the vertical direction has a radius twice as large as the horizontal direction.

따라서, 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)에 의해 EUV 마스크 면에 집속된 점의 크기는 입사면에 수평 방향과 수직 방향으로 각각 13.5/(2*0.55/8)(nm)와 13.5/(2*0.55/4)(nm) 크기의 타원형 모양이 된다.Therefore, the size of the point focused on the EUV mask surface by the anamorphic zone plate lens 60 is 13.5/(2*0.55/8)(nm) and 13.5/(2*0.55) in the horizontal and vertical directions on the incident surface, respectively. It becomes an oval shape of /4)(nm) size.

도 3은 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 아나모픽 포토 센서 구조를 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 아나모픽 포토 센서에 측정되는 이미지를 설명하기 위한 설명의 예를 도시한 도면이다.3 is a view for explaining the structure of an anamorphic photo sensor in a pattern image measuring apparatus of a scanning type EUV mask according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of an anamorphic photo sensor in a pattern image measuring apparatus of a scanning type EUV mask according to the present invention. It is a figure which shows an example of description for demonstrating an image.

X-ray 광 검출을 위한 상기 아나모픽 포토 센서(100)는 검출 소자 어레이(detector array)로 구성되며, 아나모픽 노광기의 조명계 구조 묘사를 최적으로 수행하기 위해 센서 어레이(100)의 크기는 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)와 같이 입사면에 수평인 면과 수직인 면이 각각 다르며 그 비와 방향은 아나모픽 존플레이트 렌즈의 지름 비와 방향과 동일하며, 배치는 방사형 구조 혹은 바둑판 모양의 배치를 가 질 수 있게 설계 가능하다.The anamorphic photo sensor 100 for X-ray light detection is composed of a detector array, and the size of the sensor array 100 is the anamorphic zone plate in order to optimally describe the structure of the illumination system of the anamorphic exposure machine. Like the lens 60, the horizontal and vertical surfaces of the incident surface are different, and the ratio and direction are the same as the diameter ratio and direction of the anamorphic zone plate lens, and the arrangement can have a radial structure or a checkerboard arrangement. It is possible to design.

EUV 마스크(70)의 좌우 방향(x 방향)을 입사면의 수직인 방향으로 일치 시키고, 마스크의 상하 방향(y 방향)을 입사면에 수평인 방향으로 일치시킨다. 아나모픽 존플레이트 렌즈로 집속시키고, x와 y 방향의 집속빔 사이즈 비와 동일한 비의 간격으로 스캔 스테이지를 구동하고, 아나모픽 검출 소자 어레이를 구성하는 각 소자 중 (x, y)에 위치한 소자의 광 측정을 통해 재구성되는 공간 영상 이미지는 high NA EUV 노광기의 사입사 σscanner = (x*4/L, y*8/L) 광에 의한 공간 영상과 일대일 대응하도록 설계 가능하다.The left-right direction (x direction) of the EUV mask 70 is aligned in a direction perpendicular to the incident surface, and the vertical direction (y direction) of the mask is aligned in a direction horizontal to the incident surface. Focusing with an anamorphic zone plate lens, driving the scan stage at intervals equal to the ratio of the focused beam size in the x and y directions, and measuring the light of the element located at (x, y) among the elements constituting the anamorphic detection element array The spatial image reconstructed through the high NA EUV exposure machine can be designed to correspond one-to-one to the spatial image by light σ scanner = (x*4/L, y*8/L) light.

노광기의 다른 사입사 조건에 대한 공간 영상 이미지는 본 발명을 통해 이미 측정된 검출부에서의 각 검출 소자 어레이 측정의 조합으로 별도의 추가적인 측정 없이 공간 영상 이미지를 재구성 가능하며, 이미지 재구성시 X 방향으로는 이미지 크기를 1/4배 축소시키고 Y 방향으로는 1/8배 축소시켜 High NA EUV 노광기가 wafer에 전사되는 공간 영상과 일대일 대응하도록 설계 가능하다.The spatial image image for the different incidence conditions of the exposure machine can be reconstructed without additional measurement by combining the measurement of each detection element array in the detector already measured through the present invention. By reducing the image size by 1/4 and 1/8 in the Y direction, the High NA EUV exposure machine can be designed to correspond one-to-one with the spatial image transferred to the wafer.

도 5는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치에서 검출부를 통해 검출되는 공간 영상 이미지를 나타낸 도면이다. (a)의 경우 NA 0.33에서의 44nm 마스크의 측정 이미지를 보여주고 있으며, (b)는 본 발명에 따라 수평 방향으로 r=f*0.55/8 이며, 수직 방향으로는 r=f*0.55/4에서 측정된 결과 각각 54%와 76%의 차이를 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서, 아나모픽 광학 구조를 이용함에 따라 마스크 패턴의 검출신호에 큰 정밀도를 보여주고 있는 것이다.5 is a diagram showing a spatial image image detected through a detection unit in a pattern image measuring apparatus for a scanning type EUV mask according to the present invention according to the present invention. In the case of (a), a measurement image of a 44nm mask at NA 0.33 is shown, and (b) is r=f*0.55/8 in the horizontal direction and r=f*0.55/4 in the vertical direction according to the present invention. It can be seen that the results measured at are 54% and 76%, respectively. Therefore, as the anamorphic optical structure is used, high precision is shown in the detection signal of the mask pattern.

도 6은 본 발명에 따른 본 발명에 따른 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치의 다른 실시예로 광학계의 위치를 변경한 에를 나타낸 도면이다. 도 6은 X-ray 토로이달 미러(20)와 X-ray 평면 미러(30)의 순서를 바꾸며, 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈(60)에 입사하는 입사각과 토로이달 거울에 입사하는 입사각을 이전과 동일하게 일치시킬 수 있는 X-ray 평면 거울의 입사각과 위치와 x-ray 토로이달 거울의 위치를 결정하면 동일한 측정 성능을 갖출 수 있도록 설계할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating an apparatus for measuring a pattern image of a scanning type EUV mask according to the present invention in which the position of an optical system is changed. 6 shows the order of the X-ray toroidal mirror 20 and the X-ray flat mirror 30, and the angle of incidence incident on the anamorphic zone plate lens 60 and the angle of incidence incident on the toroidal mirror are the same as before. By determining the incidence angle and position of the X-ray plane mirror and the position of the x-ray toroidal mirror that can be matched together, it can be designed to have the same measurement performance.

이와 같이 구성되는 본 발명은 아나모픽 존플레이트 렌즈와 아나모픽 포토 센서의 원리를 통한 광학적 특성을 이용하여 EUV 마스크 패턴을 고정밀로도 측정하여 결함 여부를 신속하게 파악할 수 있는 이점이 있다. 다시 말해 아나모픽 존플레이트 렌즈를 통해 EUV 빔을 마스크면에 집속시킴으로써 입사면에 수직 방향으로의 집속점 크기를 줄여 스캐닝 이미지 분해능을 입사면에 수직인 방향으로 개선시켜 산업 현장의 애로사항을 해소시킬 수 있다.The present invention configured as described above has the advantage of being able to quickly determine whether a defect is present by measuring an EUV mask pattern with high precision using optical characteristics through the principle of an anamorphic zone plate lens and an anamorphic photo sensor. In other words, by focusing the EUV beam on the mask surface through the anamorphic zone plate lens, the size of the focusing point in the direction perpendicular to the incidence surface is reduced to improve the resolution of the scanning image in the direction perpendicular to the incidence surface, thereby solving the difficulties of industrial sites. have.

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.In the above, although it has been described and illustrated in connection with a preferred embodiment for illustrating the principle of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as illustrated and described as such. Rather, it will be well understood by those skilled in the art that many changes and modifications may be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

10 : X-ray 광원: X-ray Source
20 : X-ray 토로이달 미러: X-ray Toroidal Mirror
30 : X-ray 평면 미러: X-ray Flat Mirror
40 : X-ray 빔스플리터: X-ray Beam Splitter
50 : 광검출부 : Photo Sensor
60 : 아나모픽 존플레이트 렌즈: Anamorphic Zoneplate Lens
70 : EUV 마스크: Mask(EUV Mask)
80 : 파인 스테이지: Fine Stage 90 : 코어스 스테이지: Coarse Stage
100 : 아나모픽 포토 센서: Anamorphic Photo Sensor10: X-ray source: X-ray Source
20: X-ray Toroidal Mirror: X-ray Toroidal Mirror
30: X-ray Flat Mirror: X-ray Flat Mirror
40: X-ray Beam Splitter: X-ray Beam Splitter
50: light detection unit: Photo Sensor
60: Anamorphic Zoneplate Lens
70: EUV Mask: Mask(EUV Mask)
80: Fine Stage: Fine Stage 90: Coarse Stage: Coarse Stage
100: Anamorphic Photo Sensor

Claims (5)

고차 조화파 발생을 통해 생성된 Coherent EUV 광원;
생성된 광을 입사면과 입사면에 수직 방향으로 각각 다른 집속거리(focal length)로 EUV 광을 집속하는 X-ray 토로이달 미러;
상기 X-ray 토로이달 미러에서 반사된 광을 마스크에 입사하게 하는 X-ray 평면 미러;
상기 X-ray 토로이달 미러에 의해 집속되는 빔의 일부분은 투과시키고 일부분은 반사시키는 X-ray 빔스플리터;
상기 X-ray 빔스플리터에 의해 반사된 빔을 검출하는 광검출부;
상기 X-ray 빔스플리터에 의해 투과된 빔을 마스크에 집속시키고, 입사면과 입사면에 수직 방향으로 동일한 집속 거리를 가지며 동시에 입사면과 입사면에 수직 방향으로 각각 다른 개구수(numerical aperture, NA)를 가지는 아나모픽 존플레이트 렌즈(anamorphic Zoneplate lens);
상부에 반사형 EUV(extreme ultra-violet) 마스크가 위치되고, 상기 반사형 EUV 마스크를 y축 혹은 y축의 방향으로 이미지 획득을 위해 스캐닝하는 스테이지; 및
상기 EUV 마스크에 의하여 반사되는 경우, 반사된 상기 간섭 EUV 광의 에너지를 감지하는 것으로, 검출 소자 어레이(detector array)로 구성되며 검출 소자 어레이의 입사면과 수평인 방향과 수직인 방향으로 각각 크기가 다른 아나모픽 포토 센서(anamorphic photo sensor);를 포함하여 구성되는 High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치.Coherent EUV light source generated through generation of higher-order harmonics;
An X-ray toroidal mirror that focuses EUV light at different focal lengths in a direction perpendicular to the incident surface and the incident surface;
An X-ray plane mirror that causes light reflected from the X-ray toroidal mirror to enter a mask;
An X-ray beam splitter for transmitting and reflecting a part of the beam focused by the X-ray toroidal mirror;
A photodetector for detecting the beam reflected by the X-ray beam splitter;
The beam transmitted by the X-ray beam splitter is focused on a mask, has the same focusing distance in the direction perpendicular to the incident surface and the incident surface, and at the same time has a different numerical aperture (NA) in the direction perpendicular to the incident surface and the incident surface. ) Having an anamorphic zoneplate lens;
A stage on which a reflective EUV (extreme ultra-violet) mask is positioned, and scans the reflective EUV mask in a y-axis or y-axis direction to acquire an image; And
When reflected by the EUV mask, the energy of the reflected interfering EUV light is sensed. It is composed of a detector array and has different sizes in a direction horizontal and perpendicular to the incident surface of the detection element array. Anamorphic photo sensor (anamorphic photo sensor); High NA scanning type EUV mask pattern image measuring device comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 X-ray 평면 미러는,
상기 X-ray 토로이달 미러에서 4도 미만으로 반사된 광을 상기 EUV 마스크에 5 내지 7도 내로 입사하게 하는 스High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치.The method of claim 1, wherein the X-ray plane mirror,
A high NA scanning type EUV mask pattern image measuring device that causes light reflected by the X-ray toroidal mirror to be incident at less than 4 degrees to the EUV mask within 5 to 7 degrees. 제 1항에 있어서, 상기 X-ray 토로이달 미러는,
EUV 빔을 아나모픽 존플레이트 렌즈에 집속하여 존플레이트 렌즈의 모양으로 빔을 집속 시켜 존플레이트 렌즈의 광집속 효율을 개선시키는 것을 특징으로 하는 High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치.The method of claim 1, wherein the X-ray toroidal mirror,
A high NA scanning type EUV mask pattern image measuring device, characterized in that the EUV beam is focused on an anamorphic zone plate lens and the beam is focused in the shape of a zone plate lens to improve light focusing efficiency of the zone plate lens. 제 1항에 있어서, 상기 아나모픽 포토 센서는,
상기 아나모픽 존플레이트 렌즈에 의해서 집속되고 마스크면에서 반사된 광이 아나모픽 모양으로 확산되며 아나모픽 모양으로 확산된 광을 검출하기 위해 입사면과 입사면에 수직인 방향으로 각각이 소자 크기가 다르게 구성되며,
상기 아나모픽 포토 센스의 각 방향의 어레이 소자 크기(D(x)와 D(y))는 마스크와의 거리 L과 상기 아나모픽 존플레이트 렌즈의 각 방향과 개구수(NA(x)와 NA(y))와는 D(x)=NA(x)*L, D(y)= NA(y)*L의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치.The method of claim 1, wherein the anamorphic photo sensor,
Light focused by the anamorphic zone plate lens and reflected from the mask surface is diffused in an anamorphic shape, and each element size is configured differently in a direction perpendicular to the incident surface and the incident surface in order to detect the light diffused in the anamorphic shape,
The size of the array element (D(x) and D(y)) in each direction of the anamorphic photo sense is the distance L from the mask and the respective directions and numerical apertures (NA(x) and NA(y) of the anamorphic zone plate lens). ) And D(x)=NA(x)*L and D(y)=NA(y)*L. A pattern image measuring apparatus for a high NA scanning type EUV mask, characterized in that it satisfies the relationship. 제 1항에 있어서,
상기 x-ray 빔스플리터에서 반사된 광은 상기 광검출부에 의해 기준광을 검출하고,
상기 아나모픽 포토 센서에서 측정된 신호에서 EUV 광원의 세기 변동에 따라 발생되는 노이즈를 제거하기 위하여 상기 광검출부에서 검출된 기준광 신호값과 비교하여 노이즈 신호를 제거하며,
상기 스테이지 구동에 따른 X, Y축 위치정보 모두에 대해 기준광 신호값과 측정광 신호값을 통해 비교하여 노이즈를 제거하는 High NA 스캐닝 타입 EUV 마스크의 패턴 이미지 측정장치.
The method of claim 1,
The light reflected from the x-ray beam splitter detects the reference light by the light detection unit,
In order to remove noise from the signal measured by the anamorphic photo sensor due to fluctuations in the intensity of the EUV light source, the noise signal is removed by comparing it with the reference light signal value detected by the photodetector,
A pattern image measuring apparatus for a high NA scanning type EUV mask that removes noise by comparing both X and Y-axis position information according to the stage driving through a reference light signal value and a measurement light signal value.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220098921A (en) 2021-01-05 2022-07-12 주식회사 이솔 EUV mask and EUV pellicle reflectivity and transmittance measuring device
US11561467B1 (en) 2021-10-15 2023-01-24 ESOL Inc. Reflectivity and transmittance measuring device of EUV mask and EUV pellicle
KR20230064752A (en) * 2021-11-04 2023-05-11 한양대학교 산학협력단 EUV mask inspection device and EUV mask inspection method
US11747289B2 (en) 2021-10-25 2023-09-05 Samsung Electronics Co., Ltd. System of measuring image of pattern in high NA scanning-type EUV mask
KR20240007006A (en) 2022-07-07 2024-01-16 주식회사 이솔 High-Performance EUV Microscope with Free-Form Illumination System

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100875569B1 (en) 2005-09-16 2008-12-23 가부시끼가이샤 도시바 Mask defect inspection method, mask defect inspection apparatus, and manufacturing method of semiconductor device
KR20090120121A (en) * 2008-05-19 2009-11-24 삼성전자주식회사 Method of inspecting an euv mask and apparatus for performing the same
KR20100130422A (en) * 2009-06-03 2010-12-13 삼성전자주식회사 Apparatus and method for measuring an aerial image of euv mask
KR20110110578A (en) * 2010-04-01 2011-10-07 삼성전자주식회사 Measuring method of phase roughness in extreme ultraviolet mask and apparatus used therein
KR20130044387A (en) * 2011-09-06 2013-05-03 삼성전자주식회사 Apparatus and method for measuring an aerial image of euv mask
KR101811306B1 (en) 2011-04-25 2017-12-26 삼성전자주식회사 Method of detecting a defect in a semiconductor device, a photomask, and a semiconductor device formed by using the photomask

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100875569B1 (en) 2005-09-16 2008-12-23 가부시끼가이샤 도시바 Mask defect inspection method, mask defect inspection apparatus, and manufacturing method of semiconductor device
KR20090120121A (en) * 2008-05-19 2009-11-24 삼성전자주식회사 Method of inspecting an euv mask and apparatus for performing the same
KR20100130422A (en) * 2009-06-03 2010-12-13 삼성전자주식회사 Apparatus and method for measuring an aerial image of euv mask
KR20110110578A (en) * 2010-04-01 2011-10-07 삼성전자주식회사 Measuring method of phase roughness in extreme ultraviolet mask and apparatus used therein
KR101811306B1 (en) 2011-04-25 2017-12-26 삼성전자주식회사 Method of detecting a defect in a semiconductor device, a photomask, and a semiconductor device formed by using the photomask
KR20130044387A (en) * 2011-09-06 2013-05-03 삼성전자주식회사 Apparatus and method for measuring an aerial image of euv mask

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220098921A (en) 2021-01-05 2022-07-12 주식회사 이솔 EUV mask and EUV pellicle reflectivity and transmittance measuring device
US11561467B1 (en) 2021-10-15 2023-01-24 ESOL Inc. Reflectivity and transmittance measuring device of EUV mask and EUV pellicle
US11747289B2 (en) 2021-10-25 2023-09-05 Samsung Electronics Co., Ltd. System of measuring image of pattern in high NA scanning-type EUV mask
KR20230064752A (en) * 2021-11-04 2023-05-11 한양대학교 산학협력단 EUV mask inspection device and EUV mask inspection method
KR20240007006A (en) 2022-07-07 2024-01-16 주식회사 이솔 High-Performance EUV Microscope with Free-Form Illumination System

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