KR20210117622A

KR20210117622A - Euv 마스크의 위상 측정 장치 및 방법과 그 방법을 포함한 euv 마스크의 제조방법

Info

Publication number: KR20210117622A
Application number: KR1020200034057A
Authority: KR
Inventors: 박종주; 이래원; 한학승; 김성수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2021-09-29
Also published as: US20230236124A1; CN113494966A; TW202136749A; US20210293701A1; US11852583B2; US11635371B2

Abstract

본 발명의 기술적 사상은 EUV 마스크의 위상을 정확하게 측정할 수 있는 EUV 마스크의 위상 측정 장치 및 방법과 그 방법을 포함한 EUV 마스크의 제조방법을 제공한다. 그 EUV 마스크의 위상 측정 장치는 EUV(Extreme Ultraviolet) 광을 생성하여 출력하는 EUV 광원; 상기 EUV 광을 반사하여 측정 대상인 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러; 상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지; 상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함한다.

Description

EUV 마스크의 위상 측정 장치 및 방법과 그 방법을 포함한 EUV 마스크의 제조방법{Apparatus and method for measuring phase of EUV(Extreme Ultraviolet) Mask and method for fabricating EUV mask comprising the method}

본 발명의 기술적 사상은 EUV 마스크에 관한 것으로, 특히 EUV 마스크의 위상 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

리소그라피 공정은 반도체 소자의 소형화에 가장 직접적인 영향을 미치는 기술이다. 리소그라피 공정은 해상도의 한계를 극복하기 위해 점점 짧은 파장의 광원에 대한 연구가 진행되고 있고, 최근 EUV(Extreme Ultraviolet) 광을 이용하는 EUV 리소그라피 공정이 개발 및 발전하고 있다. EUV 광은 물질이나 공기와 같은 매질 내에서 산란되고 대부분의 물질에서 흡수가 잘되는 특성이 있어, 노광 공정시 투과형 마스크 대신 반사형 마스크를 사용한다. 한편, 투과형 마스크에 적용하고 있는 검사(inspection) 또는 계측(metrology) 장비를 반사형 마스크에 적용하면 해상도나 결함 검출 감도가 만족스럽지 못할 수 있다. 특히, EUV 광을 실제로 사용하는 검사 또는 계측 장비를 이용하지 않으면, 마스크 제작 시 요구되는 사양을 만족시키기 어려울 수 있다.

본 발명의 기술적 사상은 EUV 마스크의 위상을 정확하게 측정할 수 있는 EUV 마스크의 위상 측정 장치 및 방법과 그 방법을 포함한 EUV 마스크의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상은 EUV(Extreme Ultraviolet) 광을 생성하여 출력하는 EUV 광원; 상기 EUV 광을 반사하여 측정 대상인 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러; 상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지; 상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, EUV 간섭광을 생성하여 출력하는 EUV 광원; 상기 EUV 간섭광을 반사하여 측정 대상인 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러; 상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지; 상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 간섭광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함하고, 상기 EUV 마스크는 반사도 측정용 제1 마스크 패턴 영역과 회절 효율 측정용 제2 마스크 패턴 영역을 포함하는, EUV 마스크의 위상 측정 장치를 제공한다.

더 나아가, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 위상 측정 장치를 이용하여 측정 대상인 EUV 마스크의 제1 마스크 패턴 영역의 다중층의 반사도를 측정하는 단계; 상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 제1 마스크 패턴 영역의 흡수층의 반사도를 측정하는 단계; 상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 EUV 마스크의 제2 마스크 패턴 영역의 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계; 및 상기 다중층과 흡수층의 반사도, 및 상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 단계;를 포함하는 EUV 마스크의 위상 측정 방법을 제공한다.

한편, 본 발명의 기술적 사상은, 상기 과제를 해결하기 위하여, EUV 마스크를 제작하는 단계; 위상 측정 장치를 이용하여 측정 대상인 EUV 마스크의 제1 마스크 패턴 영역의 다중층의 반사도를 측정하는 단계; 상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 제1 마스크 패턴 영역의 흡수층의 반사도를 측정하는 단계; 상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 EUV 마스크의 제2 마스크 패턴 영역의 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계; 상기 다중층과 흡수층의 반사도, 및 상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 단계; 계산된 상기 위상이 허용 범위 내인지 판단하는 단계; 상기 위상이 허용 범위 내인 경우, 상기 EVU 마스크의 제작을 완료하는 단계;를 포함하는 EUV 마스크의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 EUV 마스크의 위상 측정 장치는, EUV 광과 CCD 카메라와 같은 검출기를 이용하여 EUV 마스크의 제1 마스크 패턴 영역의 다중층과 흡수층의 반사도를 측정하고, EUV 마스크의 제2 마스크 패턴 영역의 회절광을 수광하여 앞서 다중층의 반사도 또는 반사광의 세기를 이용하여 회절광의 회절 효율을 측정할 수 있다. 또한, 다중층과 흡수층의 반사도와 회절광의 회절 효율에 기초하여, 회절 효율의 계산식, 또는 위상 측정 알고리즘을 통해 EUV 마스크의 위상의 절대값을 구체적으로 계산함으로써, EUV 마스크의 위상을 정확하게 측정할 수 있다. 그에 따라, 본 발명의 기술적 사상에 의한 EUV 마스크의 위상 측정 장치는, EUV 마스크에 대하여 정확한 위상 정보를 제공함으로써, EUV 마스크의 품질 향상에 크게 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 EUV 마스크의 위상 측정 장치의 측정 대상인 EUV 마스크에 대한 단면도들이다.
도 3은 도 2a의 EUV 마스크의 구조를 좀더 상세하게 보여주는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 이용하여 EUV 마스크의 위상을 측정하는 과정을 보여주는 개념도들이다.
도 5는 도 1의 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 이용하여 EUV 마스크의 위상을 측정하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예들에 따른 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 개략적으로 보여주는 구성도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 마스크의 위상 측정 방법에 대한 과정들을 간단하게 보여주는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 마스크의 제조방법에 대한 과정들을 간단하게 보여주는 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 EUV 마스크의 위상 측정 장치(1000, 이하, '위상 측정 장치'라 한다)는 EUV 광원(100), 간섭성부(200), 미러부(300), 마스크 스테이지(400), 검출기(500) 및 프로세서(600)를 포함할 수 있다.

EUV 광원(100)은 EUV 광을 생성하여 출력하는 장치로서, 특히, 13.5㎚의 EUV 광을 생성하여 출력할 수 있다. 예컨대, EUV 광원(100)은 플라즈마 방전을 통해 EUV 광을 생성할 수 있다. 이러한 플라즈마 방전에는 레이저 플라즈마, 방전 플라즈마, 또는 고온 플라즈마 등이 이용될 수 있다.

한편, 레이저 플라즈마의 경우, 펨토-초 레이저(femto-second laser) 장치가 이용될 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 펨토-초 레이저 장치는, 예컨대, 펨토-초 티탄:사파이어 레이저 장치를 포함할 수 있다. 펨토-초 티탄:사파이어 레이저 장치는 수십 메가헤르츠 주파수의 펄스 레이저 광을 생성할 수 있고, 코릴레이터(correlator)가 연결될 수 있다. 펨토-초 레이저 장치로부터의 레이저 광은 포커싱 렌즈를 이용하여 방전 챔버 내로 조사될 수 있다. 방전 챔버 내에는 플라즈마 발생용 기체, 예컨대 네온 기체가 저장될 수 있다. 레이저 광이 방전 챔버 내에 저장된 네온 기체에 조사됨으로써, 플라즈마가 생성되고, 플라즈마로부터 EUV 광을 포함한 다양한 파장의 광이 방출될 수 있다.

간섭성부(200, coherence unit)는 핀-홀 플레이트(210, pin-hole plate)와 필터(220)를 포함할 수 있다. 핀-홀 플레이트(210)는 EUV 광원(100)의 후단에 배치되어 EUV 광을 핀-홀 사이즈만큼 축소하는 기능을 할 수 있다. 또한, 핀-홀 플레이트(210)는 광의 공간적 간섭성을 개선하여 EUV 광원(100)의 EUV 광을 간섭광(coherent light)이 되도록 할 수 있다. 한편, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)에서, 핀-홀 플레이트(210)가 EUV 광원(100)과 필터(220) 사이에 배치되고 있으나, 핀-홀 플레이트(210)의 위치가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 실시예에 따라, 핀-홀 플레이트(210)는 필터(220)의 후단에 배치될 수도 있다.

필터(220)는 EUV 광원(100)에서 방출되는 광들 중 EUV 광만을 선택적으로 통과시키고 그 이외의 광은 제거하는 기능을 할 수 있다. 예컨대, 처음 EUV 광원(100)에서 방출되는 광, 즉, 플라즈마로부터 방출되는 광은 EUV 광, 진공 자외선(Vacuum Ultra-Violet: VUV) 광 등의 다양한 파장의 광을 포함할 수 있다. 그에 따라, 필터(220)는 EUV 광원(100)으로부터의 광들 중 EUV 광 이외의 광들은 차단함으로써, EUV 광만이 EUV 마스크(2000)에 조사되도록 할 수 있다. 이러한 필터(220)는 광의 스펙트럼 간섭성을 개선하는 기능을 한다고 볼 수 있다.

필터(220)는, 예컨대, 지르코늄 필터를 포함할 수 있다. 한편, 필터(220)를 통과하여 출력되는 EUV 광은 13.5㎚의 중심 파장을 갖는 EUV 광일 수 있다. 예컨대, 필터(220)는 X-레이 미러(X-ray mirror)를 포함할 수 있다. X-레이 미러는 EUV 광 중 13.5㎚의 중심 파장을 갖는 EUV 광을 EUV 마스크(2000)에 조사되도록 할 수 있다. 즉, X-레이 미러는 13.5㎚의 중심 파장을 갖는 EUV 광을 선택하여 미러부(300)를 통해 EUV 마스크(2000)에 조사되도록 할 수 있다.

한편, 실시예에 따라, 간섭성부(200)는 EUV 광원(100)과 핀-홀 플레이트(210) 사이, 또는 EUV 광원(100)과 필터(220) 사이에 배치된 셔터를 더 포함할 수 있다. 셔터는 EUV 광원(100)에서 출력되는 EUV 광의 양을 조절함으로써, EUV 마스크(2000)로 조사되는 EUV 광의 양을 조절할 수 있다.

미러부(300)는 제1 미러(310) 및 제2 미러(320)를 포함할 수 있다. 제1 미러(310)는 EUV 광이 집광하도록 하고, 제2 미러(320)는 EUV 광이 소정 각도를 가지고 EUV 마스크(2000)에 입사되도록 할 수 있다. 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)에서, 제1 미러(310)는 오목 미러를 포함하고, 제2 미러(320)는 평면 미러를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 미러(310)는, 구면 미러나 타원 미러 등과 같은 오목 미러 형태로 구현될 수 있다.

제1 미러(310)와 제2 미러(320)의 배치 위치와 기능에 대해 좀더 구체적으로 설명하면, 제1 미러(310)는 EUV 마스크(2000)를 중심으로 간섭성부(200)의 반대 측에 배치될 수 있다. 또한, 오목 미러인 제1 미러(310)는 EUV 광을 반사시켜 제2 미러(320)로 집광시키는 오목 면을 가질 수 있다. 따라서, EUV 광은 제1 미러(310)로 입사된 후, 제2 미러(320)가 배치된 상부 공간을 향하여 반사될 수 있다. 또한, EUV 광은 제1 미러(310)를 통해 집광되어 제2 미러(320)에 입사될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 제1 미러(310)가 구면 또는 타원 미러인 경우, 제2 미러(320)는 구면 또는 타원 미러의 초점 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 미러(310)에 입사된 EUV 광은 제1 미러(310)에서 반사되어 초점 위치에 배치된 제2 미러(320)에 집광될 수 있다.

제2 미러(320)는 EUV 마스크(2000)의 상부 공간에 배치될 수 있다. 예컨대, 제2 미러(320)는 제1 미러(310)보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 그러나 실시예에 따라, 제2 미러(320)는 제1 미러(310)보다 낮은 위치에 배치될 수도 있다. 또한, 평면 미러인 제2 미러(320)는 EUV 광을 EUV 마스크(2000)로 반사시키는 평면을 가질 수 있다. 따라서, 제1 미러(310)로부터 입사된 EUV 광은 제2 미러(320)에서 반사되어 EUV 마스크(2000)의 상면을 향해서 진행할 수 있다.

한편, 제2 미러(320)의 경사 각도는 EUV 마스크(2000) 상면으로의 EUV 광의 입사각(θ)이 2° 내지 10°가 되도록 조절될 수 있다. 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)에서, 제2 미러(320)의 경사 각도는, 예컨대, EUV 광의 입사각(θ)이 6° 정도가 되도록 조절될 수 있다. 덧붙여, EUV 마스크(2000)로 입사된 광은 EUV 마스크(2000) 상면 상에 형성된 흡수층의 패턴들(미도시)에 기인하여 회절 및 반사될 수 있다. 도 1에서, EUV 마스크(2000)에서 반사된 광들 중 직선으로 표시된 부분이 0차 회절광을 의미하고 일점 쇄선으로 표시된 부분이 1차 회절광을 의미할 수 있다. 물론, EUV 마스크(2000)의 상면 상에 형성된 흡수층의 패턴들의 형태에 따라, 2차 이상의 회절광이 나타날 수도 있다.

본 실시예에의 위상 측정 장치(1000)는, 오목 미러인 제1 미러(310)와 평면 미러인 제2 미러(320)의 배치 구조에 기인하여, 좁은 공간에서도 EUV 광을 효과적으로 EUV 마스크(2000)에 조사할 수 있다.

마스크 스테이지(400) 상에는 측정 대상인 EUV 마스크(2000)가 배치될 수 있다. 마스크 스테이지(400)는 X-Y 평면 상의 수평 이동 가능하고, 또한 실시예에 따라 Z축 상으로의 수직 이동이 가능할 수 있다. 이러한 마스크 스테이지(400)의 2차원적 또는 3차원적 이동에 따라, EUV 마스크(2000) 역시 2차원적 또는 3차원적으로 이동할 수 있다. 실시예에 따라, 마스크 스테이지(400)는 EUV 마스크(2000)의 위치 조절이나 측정 위치 제어를 위한 위치 센서를 포함할 수도 있다.

검출기(500)는 EUV 마스크(2000)로부터 반사 및 회절된 EUV 광을 검출한다. 검출기(500)는 공간 분해가 가능한 장치로서, 원거리-장(far-field) 회절 영상을 2D 이미지로 획득할 수 있는 모든 종류의 이미징 장치를 포함할 수 있다. 이미징 장치는 반사광의 필드 스펙트럼을 수집하여 전기 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)에서, 검출기(500)는 X-선을 이용하는 고체촬상소자(Charge Coupled Device: CCD) 카메라를 포함할 수 있다. 그러나 검출기(500)가 CCD 카메라에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 검출기(500)는 PDA(Photo-Diode Array) 검출기, CSI(CMOS Image Sensor) 카메라 등을 포함할 수도 있다.

검출기(500)는, 예컨대, EUV 마스크(2000)의 다중층(도 2a의 2100 참조)과 제1 흡수층(도 2a의 2200 참조)의 반사도를 측정하고, 또한, EUV 마스크(2000)의 제2 흡수층(도 2b의 2200a 참조)의 패턴의 회절 효율을 측정할 수 있다. 다중층과 제1 흡수층의 반사도와 제2 흡수층의 패턴의 회절 효율에 대해서는 도 4a 내지 도 4c의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

프로세서(600)는 검출기(500)로부터 받은 이미징 정보에 기초하여 프로그램을 통해 이미징을 재구성할 수 있다. 또한, 프로세서(600)는 이미징 정보에 기초하여 EUV 마스크의 위상을 계산할 수 있다. 여기서, 이미징 정보는 EUV 마스크(2000)의 다중층과 흡수층의 반사도, 및 흡수층의 패턴의 회절 효율 등을 포함할 수 있다. 따라서, 프로세서(600)는 측정 대상인 EUV 마스크(2000)의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 EUV 마스크(2000)의 위상의 절대값을 구체적으로 계산할 수 있다. 프로세서(600)를 통한 위상 계산과 관련해서, 도 5의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다. 한편, 프로세서(600)는 검출기(500)로부터의 많은 양의 데이터를 짧은 시간 안에 처리할 수 있도록 PC와 같은 인터페이스를 포함할 수 있다.

본 실시예의 위상 측정 장치(1000)는, EUV 광과 CCD 카메라와 같은 검출기를 이용하여 EUV 마스크의 제1 마스크 패턴 영역의 다중층과 흡수층의 반사도를 측정하고, EUV 마스크 제2 마스크 패턴 영역의 회절광을 수광하고 앞서 다중층의 반사도 또는 반사광의 세기를 이용하여 회절광의 회절 효율을 측정할 수 있다. 또한, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)는, 다중층과 흡수층의 반사도와 회절광의 회절 효율에 기초하여, 회절 효율의 계산식, 또는 위상 측정 알고리즘을 통해 EUV 마스크의 위상의 절대값을 구체적으로 계산함으로써, EUV 마스크의 위상을 정확하게 측정할 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)는, EUV 마스크에 대한 정확한 위상 정보를 제공함으로써, EUV 마스크의 품질 향상에 크게 기여할 수 있다.

참고로, 현재 EUV 마스크는 흡수층 영역의 반사도가 2% 내외의 수준으로 완벽한 바이너리 마스크(binary mask)가 아니기 때문에, 반사도와 위상에 대한 관리가 필요하다. 여기서, 바이너리 마스크는 다중층의 영역의 반사도는 거의 100%이고 흡수층 영역의 반사도는 거의 0인 마스크를 의미할 수 있다. 또한, 추후 개발 예정인 EUV PSM(Phase Shift Mask)에 있어서도 EUV 마스크의 위상은 EUV 마스크의 품질을 정의하는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 기존의 측정 설비는 EUV 마스크의 위상의 절대값을 구체적으로 측정할 수 없다. 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)는 전술한 구성 요소들 및 위상 측정 알고리즘을 통해 EUV 마스크의 위상을 정확하게 측정할 수 있고, 그에 따라, EUV 마스크의 품질 향상에 크게 기여할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 EUV 마스크의 위상 측정 장치의 측정 대상인 EUV 마스크에 대한 단면도들이다.

도 2a를 참조하면, EUV 마스크(2000)는 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)을 포함할 수 있다. 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)은 다중층(2100, multi-layer)과 제1 흡수층(2200, absorber layer)을 포함할 수 있다. 다중층(2100)은 2종의 서로 다른 물질층들이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 다중층(2100)은 실리콘층(Si layer)과 몰리브덴층(Mo layer)이 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 좀더 구체적으로 예를 들면, 다중층(2100)은 실리콘층과 몰리브덴층의 이중층(bilayer)이 약 40개 내지 약 60개 적층되어 구성될 수 있다. 또한, 다중층(2100)을 구성하는 실리콘층과 몰리브덴층은 각각 3㎚ 및 4㎚ 정도의 두께를 가질 수 있다.

한편, 일반적으로 다중층(2100)은 실리콘 기판이나 석영 기판 등의 마스크 기판 상에 형성될 수 있다. 마스크 기판을 포함한 좀더 구체적인 구조의 EUV 마스크에 대해서는 도 3의 설명 부분에서 설명한다.

제1 흡수층(2200)은 다중층(2100) 상에 배치될 수 있다. 또한, 제1 흡수층(2200)은 도 2a의 도시된 바와 같이, 소정 패턴 형태를 가지고 다중층(2100) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 흡수층(2200)은 제1 방향(x 방향)으로 서로 이격되고 제2 방향(y 방향)으로 연장하는 라인앤스페이스(Line & Space) 패턴 형태를 가질 수 있다. 물론, 제1 흡수층(2200)의 패턴 형태가 라인앤스페이스 패턴 형태에 한정되는 것은 아니다. 다만, 제1 흡수층(2200)의 패턴의 형태는 위상 계산이 용이하도록 어느 정도 반복성을 가질 수 있다. 그러나 제1 흡수층(2200)의 패턴의 형태가 반드시 반복성을 가져야 하는 것은 아니다.

제1 흡수층(2200)은, EUV 광을 흡수하는 층으로서, 탄탈륨나이트라이드(TaN), 탄탈륨(Ta), 티타늄나이트라이드(TiN), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수 있다. 물론, 제1 흡수층(2200)의 재질이 전술한 물질들에 한정되는 것은 아니다. 한편, 도시하지 않았지만 제1 흡수층(2200)과 다중층(2100) 사이에는 캡핑층이 개재될 수 있다. 캡핑층에 대해서는 도 3의 설명 부분에서 좀더 상세히 설명한다.

본 실시예의 EUV 마스크의 위상 측정 장치(1000)에서, EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)은 ㎜ 레벨의 흡수층(2200)의 패턴을 포함할 수 있다. 다시 말해서, 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)에서, 제1 흡수층(2200)이 라인앤스페이스 패턴 형태를 가지고 규칙적으로 반복되고, 제1 방향(x 방향)으로 제1 흡수층들(2200) 간의 간격 또는 스페이스는 제1 폭(W1)을 가지며, 피치는 제1 피치(P1)를 갖는다고 할 때, 제1 폭(W1)과 제1 피치(P1)는 각각 수 ㎜ 정도의 크기를 가지며, 피치의 정의에 의해, 제1 피치(P1)는 제1 폭(W1)보다는 크다.

이하에서 제1 흡수층들(2200) 사이의 다중층(2100)이 노출된 부분을 다중층 영역(MLA)이라 하고, 제1 흡수층(2200)의 부분을 흡수층 영역(ALA)이라고 한다. 한편, 다중층 영역(MLA)이 밝고 흡수층 영역(ALA)이 어두운 특성에 기인하여 다중층 영역(MLA)을 클리어(clear) 영역이라 하고, 흡수층 영역(ALA)을 다크(dark) 영역이라고도 한다.

제1 마스크 패턴 영역(2000A1)은 다중층 영역(MLA)의 반사도와 흡수층 영역(ALA)의 반사도를 측정하는 데에 이용할 수 있다. 일반적으로 반사도는 입사되는 광의 세기에 대한 반사되는 광의 세기로 정의될 수 있다. 만약, 흡수층의 패턴의 사이즈 및 그 간격들이 매우 작은 경우, 다중층 영역(MLA)과 흡수층 영역(ALA)의 정확한 반사도를 측정하기 어려울 수 있다. 다시 말해서, 다중층 영역(MLA)의 반사도를 측정할 때, 인접하는 흡수층 영역(ALA)에서의 반사, 회절, 산란 등에 의한 광이 다중층 영역(MLA)의 반사광에 포함되어 다중층 영역(MLA)의 반사도가 부정확하게 측정될 수 있다. 또한, 흡수층 영역(ALA)의 반사도를 계산할 때에도 다중층 영역(MLA)의 반사광이 영향을 미치거나 흡수층)의 측면에서의 반사 등이 영향을 미침으로써, 흡수층 영역(ALA)의 반사도가 부정확하게 측정될 수 있다.

따라서, 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)은 제1 흡수층(2200)의 패턴을 ㎜ 레벨로 크게 형성함으로써, 전술한 문제점을 해결할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 EUV 마스크의 위상 측정 장치(1000)는, EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)을 이용하여 다중층 영역(MLA)과 흡수층 영역(ALA)의 반사도를 정확하게 측정할 수 있다.

도 2b를 참조하면, EUV 마스크(2000)는 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)을 포함하고, 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)은 다중층(2100)과 제2 흡수층(2200a)을 포함할 수 있다. 제2 흡수층(2200a)은 사이즈에서 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 제1 흡수층(2200)과 다를 수 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 다중층(2100)은 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 다중층(2100)에 대해 설명한 바와 같다. 한편, 제2 흡수층(2200a)의 재질이나 특성 등은 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 제1 흡수층(2200)에 대해 설명한 바와 같다. 그러나 제2 흡수층(2200a)의 패턴이 ㎛ 레벨의 사이즈를 갖는다는 점에서, 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 제1 흡수층(2200)의 패턴과 다를 수 있다. 예컨대, 제2 흡수층(2200a)은 라인앤스페이스의 패턴 형태를 가지되, 제1 방향(x 방향)으로 수 ㎛ 정도의 제2 폭(W2)과 수 ㎛ 정도의 제2 피치(P2)를 가질 수 있다. 또한, 피치의 정의에 의해, 제2 피치(P2)는 제2 폭(W2)보다는 크다.

제2 마스크 패턴 영역(2000A2)은 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 데에 이용될 수 있다. 회절 효율은 다중층 영역(MLA)의 반사광의 세기에 대한 흡수층의 패턴에서의 회절광의 세기로 정의될 수 있다. 또한, 회절 효율은 0차 회절광과 고차 회절광들 각각에 대해 정의될 수 있다. 다시 말해서, 0차 회절광의 회절 효율은 다중층 영역(MLA)의 반사광의 세기에 대한 0차 회절광의 세기로 정의되고, 1차 회절광의 회절 효율은 다중층 영역(MLA)의 반사광의 세기에 대한 1차 회절광의 세기로 정의될 수 있다.

본 실시예의 EUV 마스크의 위상 측정 장치(1000)는, ㎛ 레벨의 제2 흡수층(2200a)의 패턴을 포함하는 EUV 마스크(2000)의 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)을 이용하여 회절 효율을 측정하여 EUV 마스크(2000)의 위상을 측정함으로써, 실제 EUV 마스크의 위상을 실질적으로 추측할 수 있고, 또한 실제 EUV 마스크의 위상의 불량 여부를 정확하게 판단할 수 있다.

참고로, 실제 EUV 마스크의 패턴의 사이즈는 ㎚ 레벨일 수 있다. 이러한 ㎚ 레벨의 흡수층의 패턴을 갖는 실제 EUV 마스크의 광의 회절 효율과 그에 따른 실제 EUV 마스크의 위상을 계산하는 것은 매우 복잡할 수 있다. 그러나 위상의 개념적인 측면을 고려할 때, 흡수층의 두께를 거의 0으로 근사시키는 경우, ㎛ 레벨의 흡수층의 패턴을 갖는 EUV 마스크의 위상과 ㎚ 레벨의 흡수층의 패턴을 갖는 EUV 마스크의 위상은 그 차이가 크지 않을 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 EUV 마스크의 위상 측정 장치(1000)에서는, ㎛ 레벨의 제2 흡수층(2200a)의 패턴을 갖는 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)의 회절 효율을 계산한 후, 제2 흡수층(2200a)의 두께를 0으로 근사시켜, EUV 마스크(2000)의 위상을 계산할 수 있다. 이와 같이 계산된 EUV 마스크(2000)의 위상은 실제 EUV 마스크의 위상과 거의 유사하고, 또한, 실제 EUV 마스크의 위상의 불량 여부 판단에 기여할 수 있다.

도 3은 도 2a의 EUV 마스크의 구조를 좀더 상세하게 보여주는 단면도이다. 도 2a의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 3을 참조하면, EUV 마스크(2000)는 마스크 기판(2010), 후면 코팅층(2020), 다중층(2100), 캡핑층(2030), 및 제1 흡수층(2200)을 포함할 수 있다. 마스크 기판(2010)은 LTEM(Low Thermal Expansion Material)로 형성될 수 있다. 예컨대, 마스크 기판(2010)은 실리콘 기판이나 석영 기판 등으로 형성될 수 있다.

마스크 기판(2010)의 하면 상에 후면 코팅층(2020)이 형성되고, 마스크 기판(2010)의 상면 상에 다중층(2100)이 형성될 수 있다. 후면 코팅층(2020)은, 예컨대, 메탈과 같은 도전 물질로 형성될 수 있다. 다중층(2100)은, 예컨대, 교대로 적층된 다수의 실리콘층(2120)과 몰리브덴층(2110)을 포함할 수 있다. 다중층(2100)에 대해서는 도 2a의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 다중층(2100)에 대해 설명한 바와 같다.

다중층(2100) 상에는 캡핑층(2030)이 형성될 수 있다. 캡핑층(2030) 상에 흡수층(2200)이 형성될 수 있다. 다시 말해서, 캡핑층(2030)은 제1 흡수층(2200)과 다중층(2100) 사이에 개재될 수 있다. 캡핑층(2030)은 하나 이상의 물질층으로 구성되며, 다중층(2100)을 보호할 수 있다. 예컨대, 캡핑층(2030)은 루테늄으로 형성될 수 있다. 물론, 캡핑층(2030)의 재질이 루테늄에 한정되는 것은 아니다.

제1 흡수층(2200)은 흡수 바디(2210) 및 ARC(Anti-Reflective Coating)층(2220)을 포함할 수 있다. 흡수 바디(2210)는 EUV 광을 흡수하는 층으로서, 전술한 바와 같이, TaN, Ta, TiN, Ti 등으로 형성될 수 있다. 물론, 흡수 바디(2210)의 재질이 전술한 물질들에 한정되는 것은 아니다. ARC층(2220)은 입사된 EUV 광의 반사를 방지하는 기능을 하며, 실시예에 따라, 생략될 수도 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, EUV 마스크(2000)로 EUV 광이 6°의 입사각을 가지고 입사되어 동일한 6°의 반사각을 가지고 반사될 수 있다. 여기서, 입사각과 반사각은 EUV 마스크(2000)의 상면에 수직하는 법선(NL)에 대해 정의되고, 도 3에서, 법선(NL)은 점선으로 표시되고 있다. 또한, EUV 마스크(2000)로 입사된 EUV 광은 제1 흡수층(2200)의 패턴 등에 기인하여 회절할 수 있는데, 도 3에서 직선의 0차 회절광(0th-Ld)과 일점 쇄선의 1차 회절광(1st-Ld)이 도시하고 있다. 물론, 회절광은 2차 이상의 고차 회절광을 포함할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 도 1의 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 이용하여 EUV 마스크의 위상을 측정하는 과정을 보여주는 개념도들이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명하고, 도 1 내지 도 3의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 4a를 참조하면, 먼저, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)를 이용하여 EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 다중층 영역(MLA)의 반사도(Rml)를 측정한다. 도 4a에서, 편의상 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 다중층 영역(MLA)만을 도시하고 있다. 반사도(R)는 전술한 바와 같이 입사광의 세기에 대한 반사광의 세기로 정의될 수 있다. 그에 따라, 다중층 영역(MLA)의 반사도(Rml)는 다중층 영역(MLA)에서 반사된 EUV 광(Lrm)을 검출기(500)를 통해 측정하고, 측정된 EUV 광의 세기를 다중층 영역(MLA)으로 입사시킨 EUV 광의 세기로 나눔으로써 계산할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 다음, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)를 이용하여 EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 흡수층 영역(ALA)의 반사도(Rabs)를 측정한다. 도 4b에서, 편의상 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 흡수층 영역(ALA)과 그에 인접하는 다중층 영역(MLA)의 일부만을 도시하고 있다. 흡수층 영역(ALA)의 반사도(Rabs)는 다중층 영역(MLA)의 반사도(Rml)를 구하는 방법과 동일한 방법으로 구할 수 있다. 즉, 흡수층 영역(ALA)의 반사도(Rabs)는 흡수층 영역(ALA)에서 반사된 EUV 광(Lra)을 검출기(500)를 통해 측정하고, 측정된 EUV 광의 세기를 흡수층 영역(ALA)으로 입사시킨 EUV 광의 세기로 나눔으로써 구할 수 있다.

도 4c를 참조하면, 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 다중층 영역(MLA)의 반사도(Rml)와 흡수층 영역(ALA)의 반사도(Rabs)를 구한 후, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)를 이용하여 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)의 제2 흡수층(2200a)의 패턴으로부터의 회절광의 회절 효율을 측정한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 검출기(500)를 통해 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)의 제2 흡수층(2200a)의 패턴에서 반사된 회절광을 측정하고, 측정된 회절광의 세기를 성분별로 계산한다. 예컨대, 0차 회절광(0th-Ld)의 세기와 1차 회절광(1st-Ld)의 세기를 계산한다. 회절 효율은 다중층 영역(MLA)의 반사광의 세기에 대한 회절광의 세기로 정의될 수 있다. 또한, 회절 효율은 성분별로 구해질 수 있다. 예컨대, 0차 회절광(0th-Ld)의 회절 효율(I0)은 0차 회절광(0th-Ld)의 세기를 다중층 영역(MLA)의 반사광의 세기로 나누어 구할 수 있다. 또한, 1차 회절광(1st-Ld)의 회절 효율(I1)은 1차 회절광(1st-Ld)의 세기를 다중층 영역(MLA)의 반사광의 세기로 나누어 구할 수 있다.

이후, 다중층 영역(MLA)의 반사도(Rml)와 흡수층 영역(ALA)의 반사도(Rabs), 그리고 회절광의 각 성분들의 회절 효율을 이용하여 EUV 마스크(2000)의 위상의 절대값을 구체적으로 계산할 수 있다. 한편, 계산된 EUV 마스크(2000)의 위상이 실제 EUV 마스크의 위상과 거의 유사함은 전술한 바와 같다. EUV 마스크의 위상의 절대값을 구하는 원리에 대해서는, 이하 도 5의 설명 부분에서 좀더 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 1의 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 이용하여 EUV 마스크의 위상을 측정하는 원리를 설명하기 위한 개념도이다. 도 1 내지 도 4c의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 5를 참조하면, EUV 마스크(2000)는 다중층(2100)과 제2 흡수층(2200a)을 포함할 수 있다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 흡수층(2200a)은 제1 방향(x 방향)으로 서로 이격되고, 제2 방향(y 방향)으로 연장하는 라인앤스페이스로 반복되는 패턴 형태를 갖는다고 하자. 도 5에서, A_0,ML과 A_1,ML은 각각 다중층(2100)에서의 0차 및 1차 회절광을 의미하고, A_0,abs과 A_1,abs은 각각 제2 흡수층(2200a)에서의 0차 및 1차 회절광을 의미할 수 있다.

회절이론에 따르면, 제2 흡수층(2200a)의 두께(t)가 거의 0에 해당한다고 할 때, 라인앤스페이스로 반복되는 패턴 형태에 의한 0차 회절광의 회절 효율(I0)과 1차 회절광의 회절 효율(I1)은 하기 식(1)과 식(2)로 표현될 수 있다.

I0= [(w/p)² + Rr((p-w)/p)² + 2w(p-w)/p²(Rr)^1/2cosφ]......식(1)

I1= 1/π²sin²(wπ/p)[1+ Rr-2Rr^1/2cosφ]...................식(2)

여기서, w는 제1 방향(x 방향)으로의 제2 흡수층들(2200a)의 간격 또는 다중층 영역(MLA)의 폭을 의미하고, p는 제1 방향(x 방향)으로의 제2 흡수층(2200a)의 패턴의 피치를 의미할 수 있다. 또한, Rr은 다중층 영역(MLA) 또는 클리어 영역의 반사도(Rml)에 대한 흡수층 영역(ALA) 또는 다크 영역의 반사도(Rabs)의 비율(Rabs/Rml)을 의미하고, φ는 EUV 마스크(2000)의 위상을 의미할 수 있다.

한편, I0와 I1는 전술한 바와 같이 본 실시예의 위상 측정 장치(1000)를 통해 계산될 수 있다. 따라서, 식(1) 및 식(2)를 통해 I0와 I1 값을 동시에 만족하는 w와 φ 값을 계산함으로써, EUV 마스크(2000)의 위상을 계산할 수 있다. 또한, 다른 방법으로 계측기를 통해 w 값을 측정하여 구하거나, 또는 w 값을 이미 알고 있는 경우에는, w 값을 식(1)과 식(2)에 대입하여 φ 값을 계산함으로써, EUV 마스크(2000)의 위상을 계산할 수도 있다.

한편, 제2 흡수층(2200a)의 간격이 제2 흡수층(2200a)의 패턴의 피치의 1/2일 때, 즉 w = p/2가 성립할 때, φ는 하기 식(3)으로 나타날 수 있다.

φ = cos^- ¹{(4I0-π²I1)/4(Rr)^1/2}..........................식(3)

본 실시예의 위상 측정 장치(1000)는, EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)을 이용하여 다중층 영역(MLA)의 반사도(Rml)와 흡수층 영역(ALA)의 반사도(Rabs)를 측정하고, 또한, 제2 마스크(2000)의 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)을 이용하여 회절광의 회절 효율들(I0, I1)을 측정한 후, 회절 이론에 따른 식(1) 및 식(2)에 회절 효율들(I0, I1)을 적용함으로써, EUV 마스크(2000)의 위상을 구체적으로 계산할 수 있다.

참고로, 제2 흡수층(2200a)이 라인앤스페이스로 반복되는 패턴 형태를 갖는 경우, 2차 이상의 회절광은 거의 미미하므로, 그에 대해 고려를 할 필요는 없다. 그러나 제2 흡수층(2200a)이 라인앤스페이스와 다른 반복 패턴 형태를 갖는 경우, 회절 이론에 따라 식(1) 및 식(2)과는 다른 회절 효율에 대한 식들이 유도될 수 있고, 2차 이상의 회절광이 고려될 수도 있다. 더 나아가, 제2 흡수층(2200a)이 반복 패턴을 갖지 않는 경우는, 회절 효율에 대한 식은 보다 복잡해 질 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예들에 따른 EUV 마스크의 위상 측정 장치를 개략적으로 보여주는 구성도들이다. 도 1 내지 도 5의 설명 부분에서 이미 설명한 내용을 간단히 설명하거나 생략한다.

도 6을 참조하면, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000a)는 미러부(300a)의 구성에서, 도 1의 위상 측정 장치(1000)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000a)에서, 미러부(300a)가 제1 미러(310a)와 제2 미러(320)를 포함하되, 제1 미러(310a)는 오목 미러가 아니라 제2 미러(320)와 마찬가지로 평면 미러일 수 있다. EUV 광원(100)으로부터의 EUV 광이 크게 퍼지지 않는 경우, 집광이 필요하지 않을 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000a)에서는 미러부(300a)의 제1 미러(310a)가 평면 미러로 형성될 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000b)는 EUV 광원(100a)과 간섭성부(200a)의 구성에서, 도 1의 위상 측정 장치(1000)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000b)에서, 간섭성부(200a)는 필터(220)만을 포함하고, 핀-홀 플레이트는 포함하지 않을 수 있다. 또한, EUV 광원(100a)은 일반적인 EUV 광원이 아닌 간섭 EUV 광을 출력하는 간섭성 EUV 광원일 수 있다. 예컨대, EUV 광원(100a)은 고차 조화파를 생성하는 HHG(High Harmonic Generation) EUV 광원일 수 있다.

EUV 광원(100a)이 간섭성 EUV 광원인 경우, 핀-홀 플레이트가 광의 공간적 간섭성의 개선을 목적으로 배치된다는 점 고려할 때, 핀-홀 플레이트는 필요하지 않을 수 있다. 그에 따라, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000b)에서는 간섭성부(200a)가 핀-홀 플레이트를 포함하지 않고 필터(220)만을 포함할 수 있다. 다만, EUV 광원(100a)이 간섭성 EUV 광원인 경우에도, EUV 광의 사이즈를 축소시킬 필요가 있는 경우, 여전히 해당 사이즈의 핀-홀이 형성된 핀-홀 플레이트가 배치될 수도 있다.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000c)는 미러부(300b)의 구성에서, 도 1의 위상 측정 장치(1000)와 다를 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 위상 측정 장치(1000c)에서, 미러부(300b)는 제2 미러(320)만을 포함하고, 제1 미러는 포함하지 않을 수 있다. 그에 따라, 간섭성부(200)로부터의 EUV 광은 제2 미러(320)로 입사되고, 제2 미러(320)에서 반사되어 측정 대상인 EUV 마스크(2000)로 바로 입사될 수 있다.

제2 미러(320)는 평면 미러로서, 도 1의 위상 측정 장치(1000)의 제2 미러(320)와 실질적으로 동일한 기능을 할 수 있다. 다시 말해서, 제2 미러(320)는, 예컨대, EUV 광이, 6° 정도의 입사각(θ)을 가지고 EUV 마스크(2000)에 입사되도록 할 수 있다. 실시예에 따라, 제2 미러(320)는 EUV 광을 집광하여 EUV 마스크(2000)에 입사되도록 할 수 있다. 그러한 경우, 제2 미러(320)는 오목 미러로 형성될 수 있다.

본 실시예의 위상 측정 장치(1000a)에서, EUV 광이 6° 정도의 입사각(θ)을 가지고 입사되도록 하기 위해서는 제2 미러(320)가 EUV 마스크(2000)로부터 어느 정도의 거리를 유지하면서 배치될 수 있다. 그러나 본 실시예의 위상 측정 장치(1000a)는 제2 미러(320) 하나만 배치되므로 광 손실의 측면에서 유리할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 마스크의 위상 측정 방법에 대한 과정들을 간단하게 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 2b를 함께 참조하여 설명하고, 도 1 내지 도 8의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 9를 참조하면, 본 실시예의 EUV 마스크의 위상 측정 방법(이하, '위상 측정 방법'이라 한다)은, 먼저, 위상 측정 장치(1000)를 이용하여 EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 다중층(2100) 또는 다중층 영역(MLA)의 반사도를 측정한다(S110). 다중층(2100)의 반사도는 반사도의 정의에 기초하여, 다중층(2100)에서 반사된 EUV 광을 검출기(500)를 통해 측정하고, 측정된 EUV 광의 세기를 다중층(2100)으로 입사시킨 EUV 광의 세기로 나눔으로써 계산할 수 있다.

다음, 위상 측정 장치(1000)를 이용하여 EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)의 제1 흡수층(2200) 또는 흡수층 영역(ALA)의 반사도를 측정한다(S120). 제1 흡수층(2200)의 반사도는, 다중층(2100)의 반사도의 계산과 동일하게, 제1 흡수층(2200)에서 반사된 EUV 광을 검출기(500)를 통해 측정하고, 측정된 EUV 광의 세기를 제1 흡수층(2200)으로 입사시킨 EUV 광의 세기로 나눔으로써 계산할 수 있다.

이후, 위상 측정 장치(1000)를 이용하여 EUV 마스크(2000)의 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)의 제2 흡수층(2200a)의 패턴의 회절 효율을 측정한다(S130). 회절 효율은 제2 흡수층(2200a)의 패턴으로부터의 회절광의 세기를 다중층(2100)에서 반사된 EUV 광의 세기로 나눔으로써 계산할 수 있다. 또한, 회절 효율은 회절광의 각 성분별로 계산될 수 있다. 예컨대, 0차 회절광의 회절 효율(I0)은 0차 회절광의 세기를 다중층(2100)에서 반사된 EUV 광의 세기로 나눔으로써 계산할 수 있다. 또한, 1차 회절광의 회절 효율(I1)은 1차 회절광의 세기를 다중층(2100)에서 반사된 EUV 광의 세기로 나눔으로써 계산할 수 있다.

도 9에서, 다중층의 반사도를 측정하는 단계(S110), 제1 흡수층의 반사도를 측정하는 단계(S120), 및 제2 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계(S130) 순으로 진행되고 있지만, 순서가 그에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각각의 단계는 독립적으로 수행될 수 있고, 따라서, 순서는 임의적일 수 있다.

EUV 마스크(2000)의 다중층(2100)과 제1 흡수층(2200)의 반사도 측정과, 제2 흡수층(2200a)의 패턴의 회절 효율 측정 후, EUV 마스크(2000)의 위상을 계산한다(S140). EUV 마스크(2000)의 위상 계산은, 회절 이론에 따른 계산식에, 측정한 반사도와 회절 효율을 적용함으로써, 계산할 수 있다. 예컨대, EUV 마스크(2000)의 제2 흡수층(2200a)의 패턴이 라인앤스페이스 형태로 반복되는 패턴 형태를 가지며, 제2 흡수층들(2200a) 간의 간격이 w이고, 제2 흡수층들(2200a)의 피치가 p인 경우, 앞서 식(1)과 식(2)로 0차 회절광의 회절 효율(I0)과, 1차 회절광의 회절 효율(I1)이 나타나고, 식(1)과 식(2)을 동시에 만족하는 φ 값을 구하여 EUV 마스크(2000)의 위상을 계산하거나, 또는, 측정 또는 이미 알고 있는 w 값을 식(1)과 식(2)에 적용하여 φ 값을 구함으로써, EUV 마스크(2000)의 위상을 계산할 수 있다. 덧붙여, 계산된 EUV 마스크(2000)의 위상은 실제 EUV 마스크의 위상과 거의 유사하고, 또한, 실제 EUV 마스크의 위상의 불량 여부 판단에 기여할 수 있음은 전술한 바와 같다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 EUV 마스크의 제조방법에 대한 과정들을 간단하게 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 2b를 함께 참조하여 설명하고, 도 9의 설명 부분에서 이미 설명한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 EUV 마스크의 제조방법은, 먼저, EUV 마스크를 제작한다(S210). EUV 마스크의 제작은 일반적인 EUV 마스크를 제작하는 방법에 따라 이루어질 수 있다. 예컨대, EUV 마스크는, 마스크 상의 패턴의 레이아웃 디자인, OPC 방법을 통한 마스크에 대한 디자인 데이터 획득, MTO(Mask Tape-Out) 디자인 데이터 전달, 마스크 데이터 준비, 마스크용 기판 노광, 및 후속 공정 수행 등을 통해 제작될 수 있다.

이후, EUV 마스크의 위상을 측정한다(S220). EUV 마스크의 위상 측정은 앞서 제작된 실제 EUV 마스크에 대하여 위상을 측정하는 것이 아니라 도 9의 위상 측정 방법에서 설명한 바와 같이, EUV 마스크(2000)의 제1 마스크 패턴 영역(2000A1)과 제2 마스크 패턴 영역(2000A2)을 이용하여 측정하며, 구체적인 EUV 마스크의 위상 측정 방법에 대해서는 도 9의 설명 부분에서 설명한 바와 같다.

다음, 측정된 EUV 마스크의 위상이 허용 범위 내인지 판단한다(S230). 일반적으로 EUV 마스크는 요구되는 위상을 가져야 한다. 그러나 흡수층(2200, 2200a)의 재질의 불량, 또는 흡수층(2200, 2200a)의 패턴 형태에 불량이 있는 경우, EUV 마스크는 요구되는 위상을 가질 수 없다. 한편, 흡수층(2200, 2200a)의 패턴 형태의 불량은, 예컨대, 흡수층(2200, 2200a)의 패턴을 형성할 때의 공정 에러에 기인할 수 있다. 따라서, 도 9의 위상 측정 방법을 통해 EUV 마스크(2000)의 위상을 측정함으로써, 실제 EUV 마스크의 위상을 간접적으로 측정할 수 있다. 전술한 바와 같이, EUV 마스크(2000)의 위상은 실제 EUV 마스크의 위상과 거의 유사할 수 있다.

참고로, EUV 마스크(2000)는 스케일만 실제 EUV 마스크와 다를 뿐, 다중층(2100)과 흡수층(2200, 2200a)의 재질은 실제 EUV 마스크의 다중층과 흡수층의 재질과 동일하고, 또한 제작하는 공정도 실질적으로 동일할 수 있다. 따라서, 실제 EUV 마스크의 제작 시에 흡수층의 재질이나 공정 조건 등에 에러가 있어 위상이 허용 범위를 벗어나는 경우, EUV 마스크(2000) 역시 동일한 에러가 존재하고 측정된 위상도 허용 범위를 벗어날 수 있다.

계산된 위상이 허용 범위 내인 경우(Yes), EUV 마스크의 제작을 완료한다(S240). 만약 계산된 위상이 허용 범위를 벗어나 경우(No), 원인 분석 및/또는 공정 조건을 변경한다(S250). 여기서, 공정 조건은 다중층(2100)과 흡수층(2200, 2200a)의 재질을 포함할 수 있다. 이후, 다시 EUV 마스크를 제작하는 단계(S210)로 이행하여 변경된 공정 조건에 기초하여 새로운 EUV 마스크를 제작한다.

본 실시예의 EUV 마스크의 제조방법은, 도 9에서 설명한 위상 측정 방법을 통해 EUV 마스크의 위상을 정확하게 측정하여, EUV 마스크의 위상의 불량 여부를 판단함으로써, EUV 마스크의 품질 향상에 크게 기여할 수 있다.

지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100, 100a: EUV 광원, 200, 200a: 간섭성부, 210: 핀-홀 플레이트, 220: 필터, 300, 300a: 미러부, 400: 마스크 스테이지, 500: 검출기, 600: 프로세서, 1000, 1000a ~ 1000c: EUV 마스크 위상 측정 장치, 2000: EUV 마스크, 2100: 다중층, 2200, 2200a: 흡수층

Claims

EUV(Extreme Ultraviolet) 광을 생성하여 출력하는 EUV 광원;
상기 EUV 광을 반사하여 측정 대상인 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러;
상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지;
상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및
상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 EUV 마스크는 반사도 측정용 제1 마스크 패턴 영역과 회절 효율 측정용 제2 마스크 패턴 영역을 포함하고,
상기 제1 마스크 영역과 제2 마스크 패턴 영역은 각각 다중층(multi-layer), 및 상기 다중층 상의 흡수층(absorber layer)의 패턴을 포함하며,
상기 검출기는 상기 제1 마스크 패턴 영역의 상기 다중층의 반사광과 상기 흡수층의 반사광을 수광하여, 상기 다중층의 반사도와 흡수층의 반사도를 측정하며,
상기 검출기는 상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴으로부터 회절광을 수광하고 상기 다중층의 반사광을 이용하여 상기 회절 효율을 측정하며,
상기 회절 효율은 상기 다중층의 반사광의 세기(intensity)에 대한 상기 회절광의 세기의 비율로 나타나는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제2 항에 있어서,
상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴은 라인앤스페이스(Line & Space) 패턴이고,
상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴의 스페이스의 폭이 w이고, 피치(pitch)가 p일 때,
0차 회절광의 회절 효율(I0)과 1차 회절광의 회절 효율(I1)은 다음 식(1) 및 식(2)로 나타나며,

I0= [(w/p)² + Rr((p-w)/p)² + 2w(p-w)/p²(Rr)^1/2cosφ]......식(1)
I1= 1/π²sin²(wπ/p)[1+ Rr-2Rr^1/2cosφ]...................식(2)

여기서, Rr은 상기 다중층의 반사도(Rml)에 대한 상기 흡수층의 반사도(Rabs)의 비율을 의미하며, φ는 상기 EUV 마스크의 위상을 의미하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제3 항에 있어서,
측정된 상기 I0와 I1값을 동시에 만족하는 상기 w와 φ 값을 계산하거나, 또는 상기 w 값을 측정하여 상기 식(1) 및 식(2)에 대입하여 상기 φ 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제3 항에 있어서,
상기 w가 상기 p의 1/2일 때,

φ = cos^- ¹{(4I1-π²I1)/4(Rr)^1/2}........................식(3)

상기 φ는 상기 식(3)으로 나타나는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미러는 제1 미러와 제2 미러를 포함하고,
상기 제1 미러는 상기 EUV 광원으로부터의 상기 EUV 광을 반사하여 상기 제2 미러에 포커스하며,
상기 제2 미러는 상기 제1 미러로부터의 상기 EUV 광을 반사시켜 상기 측정 대상으로 입사시키는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제1 항에 있어서,
상기 EUV 광원의 후단에 배치된 핀-홀 플레이트(pin-hole plate)와 필터를 더 포함하고,
상기 핀-홀 플레이트를 이용하여 상기 EUV 광을 간섭광이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
EUV 간섭광을 생성하여 출력하는 EUV 광원;
상기 EUV 간섭광을 반사하여 측정 대상인 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러;
상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지;
상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 간섭광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및
상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함하고,
상기 EUV 마스크는 반사도 측정용 제1 마스크 패턴 영역과 회절 효율 측정용 제2 마스크 패턴 영역을 포함하는, EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제8 항에 있어서,
상기 제1 마스크 패턴 영역은 다중층과 상기 다중층 상의 ㎜ 레벨의 피치를 갖는 제1 흡수층의 패턴을 포함하고,
상기 제2 마스크 패턴 영역은 상기 다중층과 상기 다중층 상의 ㎛ 레벨의 피치를 갖는 제2 흡수층의 패턴을 포함하며,
상기 검출기는 상기 제1 마스크 패턴 영역의 상기 다중층의 반사광과 상기 제1 흡수층의 반사광을 수광하여, 상기 다중층의 반사도와 제1 흡수층의 반사도를 측정하며,
상기 검출기는 상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 제2 흡수층의 패턴으로부터의 회절광을 수광하고 상기 다중층의 반사광을 이용하여 상기 회절 효율을 측정하며,
상기 회절 효율은 상기 다중층의 반사광의 세기에 대한 상기 회절광의 세기의 비율로 나타나는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제2 흡수층의 패턴은 라인앤스페이스 패턴이고,
상기 제2 흡수층의 패턴의 스페이스의 폭이 w이고, 피치가 p일 때,
0차 회절광의 회절 효율(I0)과 1차 회절광의 회절 효율(I1)은 다음 식(1) 및 식(2)로 나타나며,

I0= [(w/p)² + Rr((p-w)/p)² + 2w(p-w)/p²(Rr)^1/2cosφ]......식(1)
I1= 1/π²sin²(wπ/p)[1+ Rr-2Rr^1/2cosφ]...................식(2)

여기서, Rr은 상기 다중층의 반사도(Rml)에 대한 상기 제1 흡수층의 반사도(Rabs)의 비율을 의미하며, φ는 상기 EUV 마스크의 위상을 의미하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제10 항에 있어서,
측정된 상기 I0와 I1값을 동시에 만족하는 상기 w와 φ 값을 계산하거나, 또는 상기 w 값을 측정하여 상기 식(1) 및 식(2)에 대입하여 상기 φ 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
제8 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미러는 제1 미러와 제2 미러를 포함하고,
상기 제1 미러는 상기 EUV 광원으로부터의 상기 EUV 광을 반사하여 상기 제2 미러에 포커스하며,
상기 제2 미러는 상기 제1 미러로부터의 상기 EUV 광을 반사시켜 상기 측정 대상으로 6°의 입사각으로 입사시키는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 장치.
위상 측정 장치를 이용하여 측정 대상인 EUV 마스크의 제1 마스크 패턴 영역의 다중층의 반사도를 측정하는 단계;
상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 EUV 마스크의 상기 제1 마스크 패턴 영역의 흡수층의 반사도를 측정하는 단계;
상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 EUV 마스크의 제2 마스크 패턴 영역의 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계; 및
상기 다중층과 흡수층의 반사도, 및 상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 단계;를 포함하는 EUV 마스크의 위상 측정 방법.
제13 항에 있어서,
상기 위상 측정 장치는,
EUV 광을 생성하여 출력하는 EUV 광원;
상기 EUV 광을 반사하여 상기 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러;
상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지;
상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및
상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 방법.
제14 항에 있어서,
상기 다중층의 반사도를 측정하는 단계, 상기 흡수층의 반사도를 측정하는 단계, 및 상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계의 순서는 임의적이며,
상기 다중층의 반사도를 측정하는 단계에서, 상기 검출기가 상기 제1 마스크 패턴 영역의 상기 다중층의 반사광을 수광하여 상기 다중층의 반사도를 측정하고,
상기 흡수층의 반사도를 측정하는 단계에서, 상기 검출기가 상기 제1 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 반사광을 수광하여 상기 흡수층의 반사도를 측정하며,
상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계에서, 상기 검출기가 상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴으로부터 회절광을 수광하고 상기 다중층의 반사광을 이용하여 상기 회절 효율을 측정하며,
상기 회절 효율은 상기 다중층의 반사광의 세기에 대한 상기 회절광의 세기의 비율로 나타나는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 위상 측정 방법.
EUV 마스크를 제작하는 단계;
위상 측정 장치를 이용하여 측정 대상인 EUV 마스크의 제1 마스크 패턴 영역의 다중층의 반사도를 측정하는 단계;
상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 제1 마스크 패턴 영역의 흡수층의 반사도를 측정하는 단계;
상기 위상 측정 장치를 이용하여 상기 EUV 마스크의 제2 마스크 패턴 영역의 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계;
상기 다중층과 흡수층의 반사도, 및 상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 단계;
계산된 상기 위상이 허용 범위 내인지 판단하는 단계;
상기 위상이 허용 범위 내인 경우, 상기 EVU 마스크의 제작을 완료하는 단계;를 포함하는 EUV 마스크의 제조방법.
제16 항에 있어서,
상기 위상 측정 장치는,
EUV 광을 생성하여 출력하는 EUV 광원;
상기 EUV 광을 반사하여 상기 EUV 마스크로 입사시키는 적어도 하나의 미러;
상기 EUV 마스크가 배치되는 마스크 스테이지;
상기 EUV 마스크로부터 반사된 상기 EUV 광을 수광하여 2D 이미지를 획득하여, 상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 측정하는 검출기; 및
상기 EUV 마스크의 반사도 및 회절 효율을 이용하여 상기 EUV 마스크의 위상을 계산하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 제조방법.
제17 항에 있어서,
상기 다중층의 반사도를 측정하는 단계, 상기 흡수층의 반사도를 측정하는 단계, 및 상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계의 순서는 임의적이며,
상기 다중층의 반사도를 측정하는 단계에서, 상기 검출기가 상기 제1 마스크 패턴 영역의 상기 다중층의 반사광을 수광하여 상기 다중층의 반사도를 측정하고,
상기 흡수층의 반사도를 측정하는 단계에서, 상기 검출기가 상기 제1 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 반사광을 수광하여 상기 흡수층의 반사도를 측정하며,
상기 흡수층의 패턴의 회절 효율을 측정하는 단계에서, 상기 검출기가 상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴으로부터 회절광을 수광하고 상기 다중층의 반사광을 이용하여 상기 회절 효율을 측정하며,
상기 회절 효율은 상기 다중층의 반사광의 세기에 대한 상기 회절광의 세기의 비율로 나타나는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 제조방법.
제18 항에 있어서,
상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴은 라인앤스페이스 패턴이고,
상기 제2 마스크 패턴 영역의 상기 흡수층의 패턴의 스페이스의 폭이 w이고, 피치가 p일 때,
0차 회절광의 회절 효율(I0)과 1차 회절광의 회절 효율(I1)은 다음 식(1) 및 식(2)로 나타나며,

I0= [(w/p)² + Rr((p-w)/p)² + 2w(p-w)/p²(Rr)^1/2cosφ]......식(1)
I1= 1/π²sin²(wπ/p)[1+ Rr-2Rr^1/2cosφ]...................식(2)

여기서, Rr은 상기 다중층의 반사도(Rml)에 대한 상기 흡수층의 반사도(R_abs)의 비율을 의미하며, φ는 상기 EUV 마스크의 위상을 의미하는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 제조방법.
제17 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 미러는 제1 미러와 제2 미러를 포함하고,
상기 제1 미러는 상기 EUV 광원으로부터의 상기 EUV 광을 반사하여 상기 제2 미러에 포커스하며,
상기 제2 미러는 상기 제1 미러로부터의 상기 EUV 광을 반사시켜 상기 측정 대상으로 6°의 입사각으로 입사시키는 것을 특징으로 하는 EUV 마스크의 제조방법.