KR20200132372A - 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치. - Google Patents

스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치. Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나이상의 반사형 극자외선 마스크(10)를 검사하는 검사장치(100)에 있어서, 자외선(UV)레이저를 포함하는 광전자 발생부(110)와 상기 광전자 발생부(110)에서 발생된 전자로부터 간섭 극자외선(EUV) 광을 생성하기 위한 광원 생성부(120)와 상기 반사형 극자외선 마스크(10)를 x축 혹은 y축의 방향으로 이동시키는 이동부(150)와 상기 이동부(150)의 상부에 위치하며 광원 생성부(120)로부터 생성 된 극 자외선 광을 반사 및 집속시키는 광 전송부(130)와 상기 광 전송부(130)에 의해 전송된 상기 극자외선 광을 상기 반사형 극자외선 마스크(10)의 일부 영역에 집속시키는 존플레이트 렌즈 어레이(140)와 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)의 측면에 위치하고, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해서 집속된 광이 마스크 일부 영역에 의해서 반사되는 에너지를 측정하는 검출부 어레이(160)를 포함하고 상기 이동부(150)에 의해 반사형 극자외선 마스크(10)가 좌우로 이동함에 따라 상기 검출부 어레이가 패턴 영역 전체를 스캔하여 검사함으로써 극자외선 마스크의 패턴 불량(Defect)를 보다 효율적으로 검사할 수 있는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치에 관한 것이다.

Description

스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.{Pattern Defect Inspection Apparatus for Reflective Extreme Ultraviolet Mask with Scanning Type}
본 발명은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 극자외선 마스크 내 패턴 영역 전체에 대해 패턴 불량 검사를 보다 효율적으로 실시할 수 있는 기술에 관한 것이다.
반도체를 더욱 미세하게 제작하기 위해서 최근 업계에서는13.5 nm 파장을 갖는 극자외선 파장의 광원을 사용하는 리소그래피(extreme ultraviolet lithography=EUV lithography) 기술을 적용 중이다.
극 자외선 노광기는 기존 193nm 파장의 ArF 노광기 대비 짧은 파장 사용으로 소자의 미세화에 유리한 노광기이나, 양산 적용가능 극 자외선 pellicle 부품의 부재로 인해 노광중 발생한 결함이 반도체 수율에 가장 큰 영향을 주고 있다.
반도체 노광 공정에서의 pellicle은 노광 중 마스크로 날아가는 결함을 차단하는 얇은 막 구조이며, 이 막으로 인해 마스크를 노광 환경에서 발생되는 결함으로 부터 보호한다.
상기 빛의 일부는 반사하고 빛의 일부는 투과시키는 Pellicle에 흡착된 결함은 마스크의 패턴 면과의 거리가 멀기 때문에 노광 장비에서는 초점이 상당히 흐려진 결함이미지가 웨이퍼(wafer) 면에 전사되고 이로 인해 정상 패턴에 영향을 주지 않게 된다.
극 자외선 pellicle은 기존 ArF용 마스크(DUV 노광용 마스크)에 사용되는 pellicle과 동일한 기능을 하지만 극 자외선 광에 대한 투과도를 높게 하는 얇은 박만 구조를 만들기가 아주 어렵다.
극 자외선 파장은 ArF 파장 대비 물질에 대한 흡수도가 높아 더욱 얇은 구조로 만들어야 하며, 이러한 구조가 충격과 노광 에너지에 의한 열에 견딜 수 있게 해야 한다.
이러한 조건을 만족하는 양산용 극 자외선 pellicle은 현재까지 개발 진행 중에 있다.
극 자외선 pellicle의 부재상황에서 극 자외선 lithography를 성공적으로 양산화하기 위해서는 주기적으로 극 자외선 마스크를 검사하여 wafer로 전사 가능한 결함의 존재 여부를 확인하는 검사 기술의 개발이 필요하다.
이러한 검사기술의 일 예로, 종래 출원 특허 제 10-20110038609호에 의하면, 포토마스크를 이용한 마스크 결함 검사 장치를 제공하고 있다.
극 자외선 마스크에서 전사 가능한 미세 결함을 가장 효과적으로 검사하는 기술을 actinic patterned mask inspection(APMI)라고 하며, 이 기술은 극 자외선 파장의 광원과 극 자외선 광학계를 이용하여 패턴에서의 결함을 검사하는 기술이다. 그러나 여러 검사기 회사에서 개발을 진행중이나 APMI에 필요한 극 자외선 이미지 광학계의 개발이 높은 기술적 난이도와 비용이 필요로 하기 때문에 아직 성공적으로 제품화 되고 있지 않은 상황이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 고성능 극자외선(EUV) 마스크용 패턴 불량 검사 기술을 제공한다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 극자외선 마스크용 패턴 불량 검사 장치에 고출력 극자외선 광원 발생 기술과 고효율 극자외선 광학계 구조 기술을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 스캐닝 현미경 구조에서 고반복 극자외선 광원과 스캐닝 빔을 집속하기 위한 존플레이트 렌즈 어레이 기술을 적용하여 극자외선 마스크 내 패턴 영역 전체를 빠르게 검사할 수 있는 극자외선 마스크용 검사 장치를 제공하는 것이다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하나이상의 반사형 극자외선 마스크(10)를 검사하는 검사장치(100)에 있어서, 자외선(UV)레이저를 포함하는 광전자 발생부(110);와 상기 광전자 발생부(110)에서 발생된 전자로부터 간섭 극자외선(EUV) 광을 생성하기 위한 광원 생성부(120);와 상기 반사형 극자외선 마스크(10)를 x축 혹은 y축의 방향으로 이동시키는 이동부(150);와 상기 이동부(150)의 상부에 위치하며 광원 생성부(120)로부터 생성 된 극 자외선 광을 반사 및 집속시키는 광 전송부(130);와 상기 광 전송부(130)에 의해 전송된 상기 극자외선 광을 상기 반사형 극자외선 마스크(10)의 일부 영역에 집속시키는 존플레이트 렌즈 어레이(140);와 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)의 측면에 위치하고, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해서 집속된 광이 마스크 일부 영역에 의해서 반사되는 에너지를 측정하는 검출부 어레이(160);를 포함하고 상기 이동부(150)에 의해 반사형 극자외선 마스크(10)가 좌우로 이동함에 따라 패턴 영역 전체를 검사할 수 있다.
또한, 상기 광원 생성부(120)는 자유전자 레이저방식 혹은 싱크로트론(synchrotron) 방식으로 간섭 극자외선 광을 생성하며 이때 발생 광의 중심파장이 반사형 극자외선 마스크의 반사도가 높은 파장 영역인 13nm 내지 14 nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동부(150)는 상부에 상기 반사형 극자외선 마스크(10)가 위치하되, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해 집속된 광이 반사형 극자외선 마스크내 검사 영역에 일정 간격으로 빠짐없이 조사되도록 x와 y 방향으로의 이동 순서와 속도를 조절하며 상기 반사형 극자외선 마스크로부터 반사되는 광이 검출부 어레이(160)에 의해 검출되도록 이동시킨다.
또한, 상기 광 전송부(130);는 상기 간섭 극자외선 광중 일정 파장의 광을 선택하여 반사시키는 구면 X-ray 거울(131);과 상기 구면 X-ray 거울(131)에서 반사 및 발산된 광을 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 집속시켜 광효율을 개선시키는 토로이달 X-ray 거울(132);을 포함하되 상기 구면 X-ray 거울(131)은 극자외선 광의 발산각을 확산시킨다.
또한, 상기 광 전송부(130);는 몰리브덴(Mo:Molybdenum)과 규소(Si:Silicon)으로 적층된 다층막을 상기 구면 X-ray 거울(131)에 적층함으로써 극자외선 광학계에 필요한 파장폭(spectral bandwidth)을 만족시킨다.
또한, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 상기 이동부(150)과 상기 토로이달 X-ray 거울(132) 사이에 위치하며 1개 이상의 존플레이트 렌즈(141)로 구성된다.
또한, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 x축과 y축을 기준으로 각각 N개와 M개의 열과 행으로 이루어지는 N x M개의 존플레이트 렌즈(141)인 것을 특징으로 한다.
또한, x 측은 가로방향, Y 축은 x 축과 직각이되는 세로방향이고, 상기 존플레이트 렌즈(141)가 x 축방향으로 N개, y 축방향으로 M 개라 할 때 N<M 인 것을 특징으로 한다.
또한, N = 1 인 경우 M의 개수는 반사형 극자외선 마스크의 한 변에 극 자외선 광이 충분히 전달 될 수 있도록, 반사형 극자외선 마스크의 한 변의 길이에 의해 결정된다.
또한, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 상기 반사형 극자외선 마스크와 수평으로 배치되며 각각의 존플레이트는 반사형 극자외선 마스크와 수평 배치를 위해 타원형 구조를 가진 존플레이트로 제작된다.
또한, 상기 구면 X-ray 거울(131)은 볼록한 형상을 갖으며, 지름은 극자외선 광의 발산각과 극자외선 광원과의 거리와 극자외선 광학계에서 요구되는 발산각을 고려하여 결정된다.
또한, 상기 구면 X-ray 거울(131)에서 발산된 극자외선 광은 상기 트로이달 X-ray 거울로 전송되되, 상기 토로이달 X-ray 거울(132)은 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)의 모든 존플레이트 렌즈에 극 자외선 광이 충분히 전달되도록 극자외선 광을 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 집속한다.
또한, 상기 트로이달 X-ray 거울은 타원형 형상을 갖으며 존 플레이트 어레이에 효과적으로 극자외선 광을 집속할 수 있도록 토로이달의 수평과 수직 방향의 집속 거리 혹은 반지름을 결정하고 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 입사되는 빔의 입사각이 4도에서 8도 사이가 되게 토로이달 X-ray 거울(132)의 위치와 입사각을 결정한다.
또한, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 반사형 극자외선 마스크에 극 자외선 광을 집속하고 상기 반사형 극자외선 마스크는 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해서 집속된 극자외선 광을 반사시키되, 상기 반사형 극자외선 마스크에 입사되는 주 광축의 입사각은 4도 내지 8도인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 검출부 어레이(160);는 반사형 극자외선 마스크(10)에서 반사된 극자외선 광을 검출하되, N x M 개의 존플레이트 렌즈와 1대1 대응해서 광 에너지를 측정하는 N x M 개의 포토 센서 모듈(161);과 반사형 극자외선 마스크의 좌표(x,y)에서 검출부 어레이(160)로 측정된 N x M 에너지 데이터를 저장하는 DB모듈(162);을 포함하되 상기 반사형 극자외선 마스크에서 반사되는 광량은 집속점의 패턴내 위치에 의해 결정된다.
또한, 검출부 어레이(160)는 반사형 극자외선 마스크로부터 반사되는 광펄스를 측정하며, 고반복율을 가진 광펄스 신호를 시간 분해하여 모두 측정한다.
또한, 상기 검출부 어레이(160);는 DB모듈(162)에 저장된 N x M 에너지 데이터를 이용해 검사 영역내 마스크 패턴의 이미지를 재구성한다.
또한, 상기 재구성 한 마스크 패턴 이미지와 마스크 패턴의 설계 데이터와의 비교를 통해 마스크 패턴 결함을 검출한다.
또한, 존플레이트 렌즈(141)에서 투과하는 광중 1차광을 제외한 다른 노이즈 성분의 제거 하기 위해 핀홀 구조의 오더쇼팅아파쳐(order sorting aperture)(170)를 반사형 극자외선 마스크와 존플레이트 렌즈 어레이(140) 사이에 더 설치 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광원 생성부(120)는 선형가속기(Linear Accelerator)와 언듈레이터(Undulator)를 포함한 자유전자레이저(Free-electron laser) 방식으로써, UV 레이저를 시료에 조사하여 발생된 광전자를 선형가속기로 가속하고 가속된 전자를 주기적으로 배열된 자석으로 구성된 언듈레이터(Undulator)에 주입하여 Coherent X-ray 광을 발생시킨다.
또한, 상기 광원 생성부(120)는 언듈레이터(Undulator)와 전자광 저장링(storage ring)이 포함된 싱크로 트론(Synchrotron) 방식으로써 전자를 저장링에 주입하여 반복율을 높이면서 언듈레이터에 전자를 주입하여 coherent x-ray광을 발생시킨다.
또한, 상기 광원 생성부(120)는 광전자광을 생성하기 위한 driver laser(G)를 포함하되, 상기 driver laser는 반복율 수십 Hz를 가지면서 광펄스의 반복율은 저장링 내에서 전자의 공전주기에 의해서 MHz이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 종래 EUV 광원을 이용한 EUV 마스크 패턴 검사 장치에 비해 구성이 간단하고 비용이 낮은 회절 광학계인 존플레이트 렌즈 어레이를 적용함으로써, 검사 장치의 개발 비용 및 장치 가격을 낮출 수 있는 장점이 있으며 또한 고반복율과 고출력을 가진 자유전자 방식 혹은 언듈레이트가 적용된 싱크로트론 방식을 이용한 간섭 극자외선(EUV) 광을 스캐닝 타입의 검사기에 적용함으로써 종래 플라즈마를 이용한 비간섭 극자외선(EUV) 광원에 비해 광원 유지 보수 비용과 안정성을 개선시킬 수 있다.
따라서 EUV 마스크에서 웨이퍼 노광기에 전사될 수 있는 패턴의 결함을 마스크 제작 과정에서 찾아내거나 EUV 웨이퍼 노광기에서 노광중 환경성 defect 혹은 EUV 마스크에서 EUV 광의 노광에 의한 자체 발생 가능한 패턴 결함을 주기적 검사를 통해 확인함으로써, 웨이퍼에서 마스크 결함 패턴에 의한 대량의 품질 불량을 막을 수 있게 할 수 있고, 결국 웨이퍼 수율 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 2는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 광 전송부를 상세히 도시한 것이다.
도 3은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 존플레이트 렌즈 어레이에 극 자외선 광이 입사되는 상태를 상세히 도시한 것이다.
도 4는 극자외선 마스크에서 반사되는 극자외선 광을 검출부 어레이에서 검출하는 상태를 도시한 것이다.
도 5는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치에 핀홀 구조의 오더쇼팅 아파쳐가 더 구비된 상태를 상세히 도시한 것이다.
도 6은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 패턴검사 결과 및 소요시간을 도표화하여 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
첨부된 도 1은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 개략적인 구성을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 하나이상의 반사형 극자외선 마스크(10)를 검사하는 검사장치(100)에 있어서, 자외선(UV)레이저를 포함하는 광전자 발생부(110);와 상기 광전자 발생부(110)에서 발생된 전자로부터 간섭 극자외선(EUV) 광을 생성하기 위한 광원 생성부(120);와 상기 반사형 극자외선 마스크(10)를 x축 혹은 y축의 방향으로 이동시키는 이동부(150);와 상기 이동부(150)의 상부에 위치하며 광원 생성부(120)로부터 생성 된 극 자외선 광을 반사 및 집속시키는 광 전송부(130);와 상기 광 전송부(130)에 의해 전송된 상기 극자외선 광을 상기 반사형 극자외선 마스크(10)의 일부 영역에 집속시키는 존플레이트 렌즈 어레이(140);와 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)의 측면에 위치하고, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해서 집속된 광이 마스크 일부 영역에 의해서 반사되는 에너지를 측정하는 검출부 어레이(160);를 포함하고 상기 이동부(150)에 의해 반사형 극자외선 마스크(10)가 좌우로 이동함에 따라 패턴 영역 전체를 검사할 수 있다.
또한, 상기 광원 생성부(120)는 자유전자 레이저방식 혹은 싱크로트론(synchrotron) 방식으로 간섭 극자외선 광을 생성하며 이때 발생 광의 중심파장이 반사형 극자외선 마스크의 반사도가 높은 파장 영역인 13nm 내지 14 nm인 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 이동부(150)는 상부에 상기 반사형 극자외선 마스크(10)가 위치하되, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해 집속된 광이 반사형 극자외선 마스크내 검사 영역에 일정 간격으로 빠짐없이 조사되도록 x와 y 방향으로의 이동 순서와 속도를 조절하며 상기 반사형 극자외선 마스크로부터 반사되는 광이 검출부 어레이(160)에 의해 검출되도록 이동시킨다.
상기에서 전송부(130);는 상기 간섭 극자외선 광중 일정 파장의 광을 선택하여 반사시키는 구면 X-ray 거울(131);과 상기 구면 X-ray 거울(131)에서 반사 및 발산된 광을 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 집속시켜 광효율을 개선시키는 토로이달 X-ray 거울(132);을 포함한다.
또한, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 상기 이동부(150)과 상기 토로이달 X-ray 거울(132) 사이에 위치한다.
그리고 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 상기 반사형 극자외선 마스크와 수평으로 배치되며 각각의 존플레이트는 반사형 극자외선 마스크와 수평 배치를 위해 타원형 구조를 가진 존플레이트로 제작된다.
첨부된 도 2는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 광 전송부를 상세히 도시한 것이다.
도 2를 참조하면 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 1개 이상의 존플레이트 렌즈(141)로 구성된다.
또한 도 1 및 도2를 참조하면 상기 구면 X-ray 거울(131)은 극자외선 광의 발산각을 확산시키는 기능을 수행한다.
그리고 상기 광 전송부(130);는 몰리브덴(Mo:Molybdenum)과 규소(Si:Silicon)으로 적층된 다층막을 상기 구면 X-ray 거울(131)에 적층함으로써 극자외선 광학계에 필요한 파장폭(spectral bandwidth)을 만족시킬 수 있다.
첨부된 도 3은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 존플레이트 렌즈 어레이에 극 자외선 광이 입사되는 상태를 상세히 도시한 것이다.
도 3의 (a)를 참조하여 상기 존플레이트 렌즈 어레이를 더욱 상세하게 설명하면, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 x축과 y축을 기준으로 각각 N개와 M개의 열과 행으로 이루어지는 N x M개의 존플레이트 렌즈(141)인 것을 특징으로 한다.
또한, x 측은 가로방향, Y 축은 x 축과 직각이되는 세로방향이고, 상기 존플레이트 렌즈(141)가 x 축방향으로 N개, y 축방향으로 M 개라 할 때 N<M 인 것을 특징으로 한다.
도 3의 (b)를 참조하면 상기에서 N = 1 인 경우 M의 개수는 반사형 극자외선 마스크의 한 변에 극 자외선 광이 충분히 전달 될 수 있도록, 반사형 극자외선 마스크(10)의 한 변의 길이에 의해 결정될 수 있다.
또한, 상기 트로이달 X-ray 거울은 타원형 형상을 갖으며 존 플레이트 어레이에 효과적으로 극자외선 광을 집속할 수 있도록 토로이달의 수평과 수직 방향의 집속 거리 혹은 반지름을 결정하고 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 입사되는 빔의 입사각이 4도에서 8도 사이가 되게 토로이달 X-ray 거울(132)의 위치와 입사각을 결정한다.
또한, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 반사형 극자외선 마스크에 극 자외선 광을 집속하고 상기 반사형 극자외선 마스크는 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해서 집속된 극자외선 광을 반사시키되, 상기 반사형 극자외선 마스크에 입사되는 주 광축의 입사각은 4도 내지 8도인 것을 특징으로 한다.
첨부된 도 4는 극자외선 마스크에서 반사되는 극자외선 광을 검출부 어레이에서 검출하는 상태를 도시한 것이다.
도 4의 (a)를 참조하면 상기 검출부 어레이(160);는 반사형 극자외선 마스크(10)에서 반사된 극자외선 광을 검출하되, 상기 반사형 극자외선 마스크에서 반사되는 광량은 집속점의 패턴 내 위치에 의해 결정된다.
이를 더욱 상세하게 설명하면 상기 검출부 어레이(160)는 N x M 개의 존플레이트 렌즈와 1대1 대응해서 광 에너지를 측정하는 N x M 개의 포토 센서 모듈(161);과 반사형 극자외선 마스크의 좌표(x,y)에서 검출부 어레이(160)로 측정된 N x M 에너지 데이터를 저장하는 DB모듈(162);을 포함한다.
또한, 검출부 어레이(160)는 반사형 극자외선 마스크로부터 반사되는 광펄스를 측정하며, 고반복율을 가진 광펄스 신호를 시간 분해하여 모두 측정한다.
그리고 검출부 어레이(160);는 상기 측정을 통해 수집한 데이터를 DB모듈에 저장하고, 그리고 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 DB모듈(162)에 저장된 N x M 에너지 데이터를 이용해 검사 영역내 마스크 패턴의 이미지를 재구성한다.
그리고 상기 검출부 어레이는 상기 재구성 한 마스크 패턴 이미지와 마스크 패턴의 설계 데이터와의 비교를 통해 마스크 패턴 결함을 검출한다.
첨부된 도 5는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치에 핀홀 구조의 오더쇼팅 아파쳐가 더 구비된 상태를 상세히 도시한 것이다.
도 5를 참조하면 본 발명은 존플레이트 렌즈(141)에서 투과하는 광중 1차광을 제외한 다른 노이즈 성분의 제거 하기 위해 핀홀 구조의 오더쇼팅아파쳐(order sorting aperture)(170)를 반사형 극자외선 마스크와 존플레이트 렌즈 어레이(140) 사이에 더 설치 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 제1실시예에 의하면 상기에서 광원 생성부(120)는 선형가속기(Linear Accelerator)와 언듈레이터(Undulator)를 포함한 자유전자레이저(Free-electron laser) 방식을 사용할 수 있으며, 상기 광원 생성부는 UV 레이저를 시료에 조사하여 발생된 광전자를 선형가속기로 가속하고 가속된 전자를 주기적으로 배열된 자석으로 구성된 언듈레이터(Undulator)에 주입하여 Coherent X-ray 광을 발생시킨다.
또한 본 발명의 제2 실시예에 의하면 상기 광원 생성부(120)는 언듈레이터(Undulator)와 전자광 저장링(storage ring)이 포함된 싱크로 트론(Synchrotron) 방식을 사용할 수 있으며, 상기 광원 생성부는 전자를 저장링에 주입하여 반복율을 높이면서 언듈레이터에 전자를 주입하여 coherent x-ray광을 발생시킨다.
이때 상기에서 광원 생성부(120)는 광전자광을 생성하기 위한 driver laser(G)를 포함하되, 상기 driver laser는 반복율 수십 Hz를 가지면서 광펄스의 반복율은 저장링 내에서 전자의 공전주기에 의해서 MHz이상인 것을 특징으로 한다.
도 6은 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치의 패턴검사 결과 및 소요시간을 도표화하여 도시한 것이다.
도 6의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시 예들에 따른 EUV 마스크 결함 검사 장치는, 6.4*10^-5 정도의 system의 photon 트루풋(throughput)을 가진다. 예를 들어 100만개의 광이 생성되어서 system에 주입되어 광검출 장치로 검출되는 광은 약 6.4개가 된다
도 6의 (b)를 참조하면, HP16nm 대응 EUV mask 패턴은 16nm의 4배인 64nm의 패턴 CD(critical dimension)이며, 웨이퍼에 전사되는 CD erorr가 약 10%라고 가정하고 주요 검사 오차인 photon의 shot noise가 전체 측정오차의 50%를 차지한다고 가정하면,
Shot noise에 의한 검사 감도 오차는 약 1.3% 이하이며, 검사 system의 검출기에 조사되는 photon의 양은 약 5487개 이상이어야 하며, 이때 상기 photon 트루풋을 고려하면 필요한 EUV source power는 약 0.203 W(watt)에 해당된다.
도 6의 (c)를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 극 자외선 마스크 결함 검사 장치는 6.4*10^-5 정도의 system의 광양자 처리량(throughput)을 가지며, HP16nm node의 극자외선 마스크 대응 가능한 검사 감도를 가지고 위해서 EUV source의 power는 약 0.203 W를 가지며, 상기와 같은 극자외선 에너지 조건에서 아래와 같이 80nm spot size를 가진 극 자외선 집속빔이 존플레이트 렌즈로 형성되고, Stage를 이동하여 각 pulse간 이동 거리가 10 nm이고, 반사형 극 자외선 마스크내에서 패턴 불량을 검사해야하는 영역을 100 mm x 120 mm라 가정하고, EUV sourc의 pulse to pulse 반복율이 162.6 MHz이고, 존 플레이트 렌즈 어레이 내 존플레이트 렌즈의 개수가 100개라고 가정하면, 약 2.1 시간에 패턴 검사를 완료시킬 수 있어, 산업계에서 요구하는 2시간 내지 6시간의 검사 처리량을 만족할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 검사장치 110 광전자 발생부
120 광원 생성부 130 광 전송부
131 구면 X-ray 거울 132 토로이달 X-ray 거울
140 존플레이트 렌즈 어레이 141 존플레이트 렌즈
150 이동부 160 검출부 어레이
161 포토 센서 모듈 162 DB모듈
170 오더쇼팅아파쳐

Claims (11)

  1. 하나이상의 반사형 극자외선 마스크(10)를 검사하는 검사장치(100)에 있어서,
    자외선(UV)레이저를 포함하는 광전자 발생부(110);와
    상기 광전자 발생부(110)에서 발생된 전자로부터 간섭 극자외선(EUV) 광을 생성하기 위한 광원 생성부(120);와
    상기 반사형 극자외선 마스크(10)를 x축 혹은 y축의 방향으로 이동시키는 이동부(150);와
    상기 이동부(150)의 상부에 위치하며 광원 생성부(120)로부터 생성 된 극 자외선 광을 반사 및 집속시키는 광 전송부(130);와
    상기 광 전송부(130)에 의해 전송된 상기 극자외선 광을 상기 반사형 극자외선 마스크(10)의 일부 영역에 집속시키는 존플레이트 렌즈 어레이(140);와
    상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)의 측면에 위치하고, 상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해서 집속된 광이 마스크 일부 영역에 의해서 반사되는 에너지를 측정하는 검출부 어레이(160);를 포함하고
    상기 이동부(150)에 의해 반사형 극자외선 마스크(10)가 좌우로 이동함에 따라 패턴 영역 전체를 검사할 수 있는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서
    상기 광원 생성부(120)는 자유전자 레이저방식 혹은 싱크로트론(synchrotron) 방식으로 간섭 극자외선 광을 생성하며
    이때 발생 광의 중심파장이 반사형 극자외선 마스크의 반사도가 높은 파장 영역인 13nm 내지 14 nm인 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  3. 제2항에 있어서
    상기 이동부(150)는
    상부에 상기 반사형 극자외선 마스크(10)가 위치하되,
    상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 의해 집속된 광이 반사형 극자외선 마스크내 검사 영역에 일정 간격으로 빠짐없이 조사되도록 x와 y 방향으로의 이동 순서와 속도를 조절하며
    상기 반사형 극자외선 마스크로부터 반사되는 광이 검출부 어레이(160)에 의해 검출되도록 이동시키는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  4. 제3항에 있어서
    상기 광 전송부(130);는
    상기 간섭 극자외선 광중 일정 파장의 광을 선택하여 반사시키는 구면 X-ray 거울(131);과
    상기 구면 X-ray 거울(131)에서 반사 및 발산된 광을 존플레이트 렌즈 어레이(140)에 집속시켜 광효율을 개선시키는 토로이달 X-ray 거울(132);을 포함하되
    상기 구면 X-ray 거울(131)은 극자외선 광의 발산각을 확산시키는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  5. 제4항에 있어서
    상기 광 전송부(130);는
    몰리브덴(Mo:Molybdenum)과 규소(Si:Silicon)으로 적층된 다층막을 상기 구면 X-ray 거울(131)에 적층함으로써 극자외선 광학계에 필요한 파장폭(spectral bandwidth)을 만족시키는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서
    상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는
    상기 이동부(150)과 상기 토로이달 X-ray 거울(132) 사이에 위치하며
    1개 이상의 존플레이트 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  7. 제6항에 있어서
    상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는
    x축과 y축을 기준으로 각각 N개와 M개의 열과 행으로 이루어지는 N x M개의 존플레이트 렌즈(141)인 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  8. 제7항에 있어서
    x 측은 가로방향, Y 축은 x 축과 직각이되는 세로방향이고,
    상기 존플레이트 렌즈(141)가 x 축방향으로 N개, y 축방향으로 M 개라 할 때 N<M 인 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  9. 제8항에 있어서
    N = 1 인 경우 M의 개수는 반사형 극자외선 마스크의 한 변에 극 자외선 광이 충분히 전달 될 수 있도록, 반사형 극자외선 마스크의 한 변의 길이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  10. 제9항에 있어서
    상기 존플레이트 렌즈 어레이(140)는 상기 반사형 극자외선 마스크와 수평으로 배치되며
    각각의 존플레이트는 반사형 극자외선 마스크와 수평 배치를 위해 타원형 구조를 가진 존플레이트로 제작되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서
    상기 구면 X-ray 거울(131)은 볼록한 형상을 갖으며, 지름은 극자외선 광의 발산각과 극자외선 광원과의 거리와 극자외선 광학계에서 요구되는 발산각을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 타입 반사형 극자외선 마스크의 패턴 결함 검사 장치.










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