KR20230030873A - An Apparatus For Measuring Optic Inteference Intensity For Blank Phase Shift Mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 노광 공정에 사용되는 포토 마스크에 형성된 위상 변위막의 광 간섭 크기 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위상변위막을 통과한 광과 레퍼런스 쿼츠를 통과한광의 간섭을 측정하여 위상변위막에 의한 간섭 크기를 측정하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring the size of optical interference of a phase shift film formed on a photomask used in an exposure process, and more particularly, by measuring interference between light passing through a phase shift film and light passing through a reference quartz, It relates to a technique for measuring the size of interference.
반도체 디바이스는 회로 패턴이 그려진 패턴 전사용 마스크에 노광광을 조사하여, 마스크에 형성되어 있는 회로 패턴을 축소 광학계를 거쳐서 반도체 기판(반도체 웨이퍼) 상에 전사하는 포토리소그래피 기술을 반복 이용하는 것에 의해 제조된다. A semiconductor device is manufactured by repeatedly using a photolithography technique in which exposure light is applied to a pattern transfer mask on which a circuit pattern is drawn, and the circuit pattern formed on the mask is transferred onto a semiconductor substrate (semiconductor wafer) via a reduction optical system. .
반도체 디바이스의 회로 패턴의 계속적인 미세화에 따라, 노광광의 파장은 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저광을 이용한 193㎚가 주류로 되고 있으며, 노광 프로세스나 가공 프로세스를 복수회 조합하는 멀티 패터닝이라고 하는 프로세스를 채용하는 것에 의해, 최종적으로는 노광 파장과 비교하여 충분히 작은 치수의 패턴을 형성할 수 있다.As circuit patterns of semiconductor devices continue to be miniaturized, the wavelength of exposure light has become mainstream at 193 nm using argon fluoride (ArF) excimer laser light. By employing it, it is possible to finally form a pattern having a sufficiently small dimension compared to the exposure wavelength.
패턴 전사용 마스크는 광학막이 형성된 기판(블랭크 마스크)에 회로 패턴을 형성하여 제조된다. A mask for pattern transfer is manufactured by forming a circuit pattern on a substrate (blank mask) on which an optical film is formed.
반도체 제조공정에서 회로 선폭이 감소함에 따라 EUV 등 매우 짧은 파장을 가진 광원을 이용하게 되는데, 해상도의 한계를 넘어서는 미세 패턴을 그리려 한다면, 빛의 회절(diffraction)과 이로 인한 산란(scattering)으로 간섭이 일어나 원래의 마스크 패턴과는 다른 왜곡된 상이 웨이퍼에 맺히는 문제가 발생하게 된다.As the circuit line width decreases in the semiconductor manufacturing process, light sources with very short wavelengths such as EUV are used. If you want to draw a fine pattern that exceeds the resolution limit, interference occurs due to diffraction and scattering of light. This causes a problem that a distorted image different from the original mask pattern is formed on the wafer.
이를 해결하기 위해 쿼츠 기판에 위상변위막을 형성하여, 노광하는 빛의 위상을 180˚반전시켜 인접하는 투과광과 소멸간섭을 발생시켜 노광부와 비노광부의 경계면의 빛의 세기(Contrast)를 명확하게 하는 것을 통해 패턴 해상도를 높인 기술이 적용되고 있다.In order to solve this problem, a phase shift film is formed on the quartz substrate to invert the phase of the light to be exposed by 180 degrees, thereby generating vanishing interference with adjacent transmitted light to clarify the intensity (Contrast) of light at the interface between the exposed part and the non-exposed part. Through this, a technology with increased pattern resolution is being applied.
위상변위 마스크를 이용하여 미세 패턴을 노광하려면, 위상 변위가 정확하게 설계 데이터와 일치하고 있는 것이 중요하다. 이 때문에, 최근, 위상변위 마스크 등의 빛의 간섭 효과를 이용한 포토마스크에 있어서의 결함 검출 기술이 중요한 기술로 대두되고 있다.In order to expose a fine pattern using a phase shift mask, it is important that the phase shift accurately matches the design data. For this reason, in recent years, a defect detection technique in a photomask using the interference effect of light, such as a phase shift mask, has emerged as an important technique.
위상변위 마스크의 결합 검출 기술은 빛의 간섭을 이용한 기술, 균일하게 조사된 위상변위 패턴의 푸리에 변환상의 해석을 이용한 방법, 경사방향으로 조사된 위상변위 패턴으로부터의 산란, 회절광 만을 푸리에 변환면에서 공간 필터를 통해 검출하는 방법 등의 빛의 회절, 산란을 이용한 방법, 주사형 현미경 방식 등의 다양한 방법이 존재하며, 이 중 빛의 간섭을 이용한 기술이 가장 많이 사용되고 있다. The combined detection technology of the phase shift mask is a technique using the interference of light, a method using the analysis of the Fourier transform image of the uniformly irradiated phase shift pattern, scattering from the phase shift pattern irradiated in an oblique direction, and only diffracted light on the Fourier transform surface. There are various methods such as a method using diffraction and scattering of light, such as a method of detecting through a spatial filter, and a method using a scanning microscope method.
빛의 간섭을 이용한 위상변위 마스크를 검사하는 선행문헌으로는 일본등록특허 3247736, 일본공개특허 2014-199361 등 여러 문헌들이 존재한다. There are several documents such as Japanese Registered Patent No. 3247736 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-199361 as prior literature for inspecting a phase shift mask using light interference.
그러나, 이들 선행문헌들은 대부분 마스크에 노광 패턴이 형성된 상태에서 검사하는 기술로서, 블랭크 마스크 단계에서 효과적으로 위상변위막의 불량을 검사하는 기술은 거의 전무한 상태이다.However, most of these prior literatures are techniques for inspecting a mask in a state where an exposure pattern is formed, and there is almost no technique for effectively inspecting defects of a phase shift film in a blank mask step.
배경기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 위상 변위막이 없는 상태에서 레퍼런스 쿼츠 기판을 미세 이동하여 소멸 간섭 또는 보강 간섭이 되도록 기준 위상을 정의하고, 위상변위막을 투과한 광과 레퍼런스 쿼츠 기판을 투과한 광이 기준 위상에서 정의한 소멸 간섭 또는 보강 간섭이 되도록 레퍼런스 쿼츠를 미세 이동시킨 후 변위된 위상의 크기를 측정함으로써 간단한 구성으로 시료를 검사할 수 있도록 하는 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the disadvantages of the background art is to finely move the reference quartz substrate in the absence of a phase shift film to define a reference phase so that it becomes destructive interference or constructive interference, and light transmitted through the phase shift film and the reference quartz substrate An optical interference size measurement device for a blank phase shift mask that enables sample inspection with a simple configuration by measuring the size of the displaced phase after finely moving the reference quartz so that the transmitted light becomes destructive interference or constructive interference defined by the reference phase. is in providing
본 발명의 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치는 쿼츠 기판의 하부면에 위상변위막이 형성된 시료와, 시료에 수직방향의 광을 조사하는 광원과, 시료의 하부에 위치하며 위상변위막을 투과한 광을 검출하는 광 검출기와, 시료와 광원 사이에 배치되어 광원으로부터 입사된 광 일부를 투과시켜 시료에 입사시키고 나머지 광은 반사시키는 제 1 빔스플리터와, 미소 이동이 가능하게 설치되고 제 1 빔 스플리터에서 반사된 광이 입사되며 입사된 광을 투과시키는 레퍼런츠 쿼츠 기판을 갖는 레퍼런스 장치, 시료의 하부에 위치하며 위상변위막을 투과한 광과 참조면을 투과한 광을 검출하는 광 검출기와, 시료와 광 검출기 사이에 배치되어 시료를 투과한 광을 투과시켜 광검출기에 입사시키고, 레퍼런츠 쿼츠 기판을 투과한 후 입사된 광을 반사시켜 광 검출기에 입사시키는 제 2 빔스플리터 및 레퍼런츠 쿼츠 기판을 미세 이동시켜 기준 위상에서 정의한 소멸 간섭 또는 보강 간섭이 되도록 조절한 후 변위된 위상의 크기를 산출하는 산출부를 포함한다.The apparatus for measuring the size of optical interference of a blank phase shift mask of the present invention includes a sample having a phase shift film formed on the lower surface of a quartz substrate, a light source for irradiating light in a direction perpendicular to the sample, and a light source positioned below the sample and passing through the phase shift film. An optical detector for detecting light, a first beam splitter disposed between the sample and the light source to transmit a part of the light incident from the light source to the sample and reflect the remaining light, and a first beam splitter installed to enable micro-movement A reference device having a reference quartz substrate for transmitting the light reflected from the incident light, a photodetector positioned below the sample and detecting the light transmitted through the phase shift film and the light transmitted through the reference surface, and the sample A second beam splitter disposed between the and the photodetector to transmit the light transmitted through the sample to the photodetector, and to reflect the incident light after passing through the reference quartz substrate to enter the photodetector and reference quartz and a calculation unit for calculating the size of the displaced phase after finely moving the substrate to adjust the destructive interference or constructive interference defined in the reference phase.
이때, 본 발명은 레퍼런스 장치는 제 1 빔 스플리터에서 반사된 광을 굴절시켜 참조면에 입사시키는 제 1 프리즘과, 참조면에서 투과된 광을 굴절시켜 제 2 빔 스플리터에서 입사시키는 제 2 프리즘을 더 포함할 수 있다.At this time, the reference device of the present invention further comprises a first prism for refracting the light reflected from the first beam splitter and incident on the reference plane, and a second prism for refracting the light transmitted from the reference plane and making it incident on the second beam splitter. can include
본 발명에 따르면 위상변위 마스크의 빛의 간섭 특성 및 결함을 보다 정확하게 검출함으로써 위상변위 마스크의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 결과적으로 위상 변위 마스크를 이용한 패터닝 신뢰성과 생산성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the reliability of the phase shift mask can be improved by more accurately detecting the light interference characteristics and defects of the phase shift mask, and as a result, patterning reliability and productivity using the phase shift mask can be improved.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 위상변위 마스크의 기준 위상 크기 측정 방법을 설명하기 위한 도면1 is an apparatus for measuring optical interference magnitude of a blank phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a method for measuring a reference phase size of a blank phase shift mask according to an embodiment of the present invention;
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치로서, 시료(10), 광원(20), 광 검출기(30), 제 1 빔 스플리터(40), 레퍼런스 장치(50), 제 2 빔 스플리터(60) 및 산출부(70)를 포함한다. 1 is an apparatus for measuring optical interference magnitude of a blank phase shift mask according to an embodiment of the present invention, including a
시료(10)는 쿼츠 기판(12)과 쿼츠 기판(12)의 하부면에 형성되는 위상변위막(14)을 포함한다. The
광원(20)은 시료에 수직 방향의 광을 조사하기 위한 것으로서, 예를 들어, 13.5nm 파장대의 EUV(Extreme Ultraviolet)광, 아르곤 플로라이드(ArF) 플라즈마 등을 이용한 약 193nm 파장대인 DUV광, 또는 크립톤 플로라이드(KrF) 플라즈마 등을 이용한 248nm, 365nm 파장대인 자외선 광을 조사할 수 있다. The
광 검출기(30)는 위상변위막(14)을 투과하여 광검출기에 입사된 광과 참조면(50)을 투과하여 광검출기에 입사된 광을 검출하도록 시료의 하부에 위치한다. The
제 1 빔 스플리터(40)는 시료(10)와 광원(20) 사이에 배치되어 광원(10)으로부터 입사된 광 일부를 투과시켜 시료(10)에 입사시키고 나머지 광은 반사시킨다. The
레퍼런스 장치(50)는 도면에 장치 구성을 도시하지는 않았지만 수평 방향으로 미소 이동이 가능하게 설치되고, 미소 이동이 가능하게 설치되고 제 1 빔 스플리터에서 반사된 광이 입사되며 입사된 광을 투과시키는 레퍼런스 쿼츠 기판(52)을 포함한다. Although the device configuration is not shown in the drawing, the
제 2 빔 스플리터(60)는 시료(10)와 광 검출기(30) 사이에 배치되어 시료(10)를 투과한 광을 투과시켜 광검출기(30)에 입사시키고, 레퍼런츠 쿼츠 기판(52)을 투과한 후 입사된 광을 반사시켜 광 검출기(30)에 입사시킨다.The
이때, 레퍼런스 장치(50)는 제 1 프리즘(54)과, 제 2 프리즘(56)을 더 포함한다. At this time, the
제 1 프리즘(54)은 제 1 빔 스플리터(40)와 레퍼런츠 쿼츠 기판(52)사이에 설치되어, 제 1 빔 스플리터(40)에서 반사된 광을 굴절시켜 레퍼런츠 쿼츠 기판(52)에 입사시킨다.The
제 2 프리즘(56)은 레퍼런츠 쿼츠 기판(52)과 제 2 빔 스플리터(60)에 설치되어, 레퍼런츠 쿼츠 기판(52)을 투과한 광을 굴절시켜 제 2 빔 스플리터(60)에 입사시킨다. The second prism 56 is installed on the
산출부(50)는 광 검출기(40)가 검출한 2개의 빛 간의 간섭을 이용하여 위상변위막에 의한 간섭 크기를 산출한다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 위상변위 마스크의 기준 위상 크기 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining a method for measuring the size of a reference phase of a blank phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
우선, 도 2에 도시된 바와 같이 위상변위막을 갖지 않는 쿼츠 기판(12)을 광원의 하부에 위치시킨 후에 광 검출기(30)에 입사된 광이 소멸 간섭 또는 보강 간섭이 되도록 레퍼런스 장치(50)를 미세 이동시켜 기준 위상을 정의한다. First, as shown in FIG. 2, after placing the
이어서, 도 1에 도시된 장치를 이용하여 시료(10)를 투과한 광과 레퍼런스 쿼츠 기판(52)을 투과한 광이 광 검출기(30)에 입사시킨다.Subsequently, the light transmitted through the
보다 상세하게는 광원(20)에서 발생한 광은 제 1 빔스플리터(40)에서 분할되어 광의 일부는 시료(10)에 입사되고 나머지 광은 반사되어 제 1 프리즘(54)에서 굴절된 후 레퍼런스 쿼츠 기판(52)으로 입사된다. More specifically, the light generated from the
시료(10)에 입사된 광은 쿼츠 기판(12)과 위상변위막(14)을 투과한 후 제 2 빔스플리터(60)를 통과하여 광 검출기(30)에 입사된다.The light incident on the
레퍼런스 쿼츠 기판(52)에 입사된 광은 레퍼런스 쿼츠 기판(52)을 투과한 후 제 2 프리즘(56)에서 굴절된 후 제 2 빔 스플리터(60)에 입사되며, 제 2 빔 스플리터(60)에 입사된 광은 내부에서 반사되어 최종적으로 광 검출기(30)에 입사된다. The light incident on the
이때, 산출부(70)는 광 검출부(30)에서 입사되는 광이 기준 위상에서 정의한 소멸 간섭 또는 보강 간섭을 일으키도록 레퍼런스 쿼츠 기판(50)는 미소 이동시킨다.At this time, the
최종적으로 산출부(70)는 기준 위상에서 정의한 소멸 간섭 또는 보강 간섭을 일으키는 위상의 크기를 측정함으로써 위상 변위막에 의해 변위된 위상의 크기를 측정한다. Finally, the
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치는 소멸 간섭 또는 보강 간섭이 되는 기준 위상을 정의하고, 시료의 위상 변위막을 투과한 광과 레퍼런스 쿼츠 기판을 투과한 광의 간섭 크기를 이용하여 간단한 장치 구조로 위상 변위막의 위상 변위 크기 측정 정밀도를 높일 수 있다.The apparatus for measuring the size of optical interference of a blank phase shift mask according to an embodiment of the present invention defines a reference phase that is destructive interference or constructive interference, and measures the difference between light transmitted through the phase shift film of the sample and light transmitted through the reference quartz substrate. It is possible to increase the precision of measuring the phase shift magnitude of the phase shift film with a simple device structure using the interference magnitude.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described with respect to the preferred embodiments mentioned above, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the appended claims will include such modifications and variations as fall within the scope of this invention.
10 : 시료
12 : 쿼츠 기판
14 : 위상변위막
20 : 광원
30 : 광 검출기
40 : 제 1 빔 스플리터
50 : 레퍼런스 장치
60 : 제 2 빔 스플리터
70 : 산출부10: sample 12: quartz substrate
14: phase shift film 20: light source
30: photodetector 40: first beam splitter
50: reference device 60: second beam splitter
70: calculation unit
Claims (2)
상기 시료에 수직방향의 광을 조사하는 광원과;
상기 시료와 상기 광원 사이에 배치되어 광원으로부터 입사된 광 일부를 투과시켜 상기 시료에 입사시키고 나머지 광은 반사시키는 제 1 빔스플리터;
미소 이동이 가능하게 설치되고, 상기 제 1 빔 스플리터에서 반사된 광이 입사되며 입사된 광을 투과시키는 레퍼런스 쿼츠 기판을 갖는 레퍼런스 장치;
상기 시료의 하부에 위치하며 위상변위막을 투과한 광과 상기 레퍼런스 쿼츠 기판을 투과한 광을 검출하는 광 검출기;
상기 시료와 상기 광 검출기 사이에 배치되어 상기 시료를 투과한 광을 투과시켜 상기 광검출기에 입사시키고, 상기 참조면을 투과한 후 입사된 광을 반사시켜 상기 광 검출기에 입사시키는 제 2 빔스플리터; 및
상기 레퍼런스 쿼츠 기판을 미세 이동시켜 기준 위상에서 정의한 소멸 간섭 또는 보강 간섭이 되도록 조절한 후 변위된 위상의 크기를 산출하는 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치.
A sample having a phase shift film formed on the lower surface of the quartz substrate;
a light source for radiating light in a vertical direction to the sample;
a first beam splitter disposed between the sample and the light source to transmit a portion of the light incident from the light source to the sample and reflect the remaining light;
a reference device having a reference quartz substrate which is installed to enable micro-movement and transmits light reflected from the first beam splitter;
an optical detector positioned below the sample and detecting light transmitted through the phase shift film and light transmitted through the reference quartz substrate;
a second beam splitter disposed between the sample and the photodetector to transmit the light passing through the sample to the photodetector, and to reflect the incident light after passing through the reference surface to be incident on the photodetector; and
Optical interference size measuring device of a blank phase shift mask, characterized in that it comprises a calculator for finely moving the reference quartz substrate to adjust it to be destructive interference or constructive interference defined in the reference phase, and then calculating the size of the displaced phase.
상기 레퍼런스 장치는 상기 제 1 빔 스플리터에서 반사된 광을 상기 굴절시켜 참조면에 입사시키는 제 1 프리즘과,
상기 참조면을 투과한 광을 굴절시켜 상기 제 2 빔 스플리터에 입사시키는 제 2 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 위상변위 마스크의 광 간섭 크기 측정 장치.
According to claim 1,
The reference device includes a first prism that refracts the light reflected from the first beam splitter and makes it incident to a reference surface;
The optical interference size measuring device of the blank phase shift mask, characterized in that it further comprises a second prism for refracting the light transmitted through the reference plane and entering the second beam splitter.
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KR1020210113063A KR20230030873A (en) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | An Apparatus For Measuring Optic Inteference Intensity For Blank Phase Shift Mask |
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일본등록특허 제3247736호"위상 이동 포토마스크(photomask)의 검사 방법" |
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