KR20230167639A - 조명계 조절을 통한 euv 마스크 검사 장치 및 방법 - Google Patents

조명계 조절을 통한 euv 마스크 검사 장치 및 방법 Download PDF

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문승찬
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최진혁
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Abstract

EUV 마스크 검사 장치가 제공된다. 상기 EUV 마스크 검사 장치는 EUV 광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 생성된 상기 EUV 광이 마스크로 조사되도록 광의 경로를 변경시키는 미러, 상기 미러와 결합되어, 상기 마스크로 조사되는 상기 EUV 광의 입사각이 제어되도록 상기 미러의 위치를 제어하는 미러 스테이지, 및 상기 마스크를 통해 회절된 상기 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 EUV 광의 회절 패턴을 획득하는 검출 어레이를 포함하되, 상기 마스크의 동일 영역에 서로 다른 각도로 조사된 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들을 합성하여 조명계를 구현하는 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.

Description

조명계 조절을 통한 EUV 마스크 검사 장치 및 방법 {EUV mask inspection apparatus and method through illumination control}
본 발명은 조명계 조절을 통한 EUV 마스크 검사 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마스크의 패턴에 따라 최적화된 조명계를 구현할 수 있는 EUV 마스크 검사 장치 및 방법에 관련된 것이다.
EUV 노광 공정 중 마스크의 결함 및 오염이 확인되었을 경우 마스크를 다시 제조하기보다 패턴 결함을 수정하거나 오염물질을 세정하는 공정을 통해 수리된 마스크를 양산공정에 적용하는 것이 반도체 제조비용을 낮출 수 있다. 마스크의 수정 및 세정 공정을 진행하더라도 그 성공 여부는 노광기로 직접 웨이퍼에 노광 후 SEM 리뷰를 통해 수정 성공 여부를 확인하는 방법이 있다. 하지만 비용과 검증 기간이 많이 소요되므로 EUV 노광기의 광학계를 묘사할 수 있는 현미경으로 EUV 마스크 공간영상 측정을 통해 마스크 결함이 웨이퍼에 미치는 영향을 미리 검증하는 것이 필요하다. 또한, EUV 마스크는 13.5 nm의 EUV광 특성을 보완하기 위해 40 쌍의 Mo/Si 기반의 다층박막 형태로 제작되기에 DUV (deep Ultraviolet)나 E-beam을 이용한 표면 결함 유무 평가는 가능하지만, 다층 박막 내부에서 발생하는 위상결함은 EUV 광을 이용한 검사를 통해서만 정확한 마스크 공간 영상 측정이 가능하며 이를 actinic 검사 기술이라 한다.
종래에는 노광기 내부에서 웨이퍼에 전사되는 마스크 이미징 특성을 평가하기 위해, EUV 광을 사용하면서, 고해상도의 마스크 이미징 성능 평가를 위해 0.55의 NA를 갖는 대물렌즈를 이용한 High-NA EUV 마스크 검사 기술이 연구되고 있으나, 상기 렌즈의 높은 제작 난이도와 가격 문제, NA 상승에 따른 초점 심도 감소 및 초정밀 정렬을 위한 기술적 한계 등의 문제점이 있다. 이에 더하여, EUV 마스크에 존재하는 결함은 사용되는 조명계에 따라 노광기 내부에서 웨이퍼에 전사가 될 수도, 안 될 수도 있기에, 노광기에서 적용하는 조명계 조건을 통해서만 정확한 마스크 이미징 특성이 가능하다.
조명계 조절 및 마스크 이미징과 관련하여 가장 관련도가 높은 기술로는, 노광기에서 facet 거울을 활용한 조명계 조절을 통해 마스크를 웨이퍼에 전사하는 기술이 있다. Facet 거울은 100개 이상의 분리 거울 그룹으로 구성되어 있으며, 각각의 거울은 독립적으로 미세한 각도 조절이 가능하여 EUV 마스크에 조사되는 EUV 광의 입사각을 조절할 수 있고, 이를 통한 조명계 조절이 가능하게 한다.
그러나, facet 거울은 Carl Zeiss社에서 독점하여 상용화된 제품이 없는 실정이며, 설계 난이도가 매우 어렵고, 제작 또한 천문학적인 금액을 호가한다. Facet 거울은 수백 개 이상의 독립적인 거울들로 이루어져 있으며 그 크기가 상당히 크고, 상기 거울들을 미세하게 동시다발적으로 조절하는 것 또한 매우 어려우며, 상기 광학계를 구현하기 위한 광학계의 추가 설치는 EUV 광의 특성상 광량의 감소로 이루어져 마스크 이미징 성능 평가에 악영향을 미치므로, 현재 마스크 이미징 특성 검사 기술에는 사용되지 못하고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 조명계 조절을 통한 EUV 마스크 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다양한 조명계 구현이 가능한 EUV 마스크 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 값비싼 Facet 거울이 사용되지 않는 EUV 마스크 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 마스크의 패턴 종류와 관계없이 고해상도의 공간 영역 이미지를 획득할 수 있는 EUV 마스크 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 마스크의 동일한 영역에 다양한 각도로 EUV 광을 조사할 수 있는 EUV 마스크 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 마스크 검사 정확도가 향상된 EUV 마스크 검사 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 EUV 마스크 검사 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 마스크 검사 장치는 EUV 광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 생성된 상기 EUV 광이 마스크로 조사되도록 광의 경로를 변경시키는 미러, 상기 미러와 결합되어, 상기 마스크로 조사되는 상기 EUV 광의 입사각이 제어되도록 상기 미러의 위치를 제어하는 미러 스테이지, 및 상기 마스크를 통해 회절된 상기 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 EUV 광의 회절 패턴을 획득하는 검출 어레이를 포함하되, 상기 마스크의 동일 영역에 서로 다른 각도로 조사된 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들을 합성하여 조명계를 구현하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 검출 어레이는, 상기 제1 EUV 광에 대한 제1 회절 패턴과 상기 제2 EUV 광에 대한 제2 회절 패턴을 합성하여 타겟 회절 패턴을 획득함으로써 상기 조명계를 구현하고, 상기 타겟 회절 패턴을 통해 상기 제1 EUV 광 및 상기 제2 EUV 광이 조사된 상기 마스크의 영역에 대한 공간 영역 이미지(aerial image)를 획득하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들이 합성되어 구현된 조명계는 2개의 폴이 180° 간격으로 배치된 다이폴(Dipole) 조명계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 EUV 광은 상기 마스크의 제1 영역에 상기 마스크 상부면의 법선을 기준으로 6°의 입사각보다 큰 각도로 조사되는 LAP(Large angle pole)로 조사되고, 상기 제2 EUV 광은 상기 마스크의 상기 제1 영역에 상기 마스크 상부면의 법선을 기준으로 6°의 입사각보다 작은 각도로 조사되는 SAP(Small angle pole)로 조사되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 마스크 검사 장치는 상기 마스크 상에 배치되는 핀홀을 더 포함하되, 상기 핀홀은 상기 마스크로 조사되는 상기 EUV 광이 상기 마스크의 특정 영역으로 집속되도록 가이드하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 핀홀은 상기 EUV 광이 상기 미러로부터 상기 마스크로 조사되도록 가이드하는 입사홀, 및 상기 마스크로부터 회절된 상기 EUV 광이 상기 검출 어레이로 수집되도록 가이드하는 회절홀을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 입사홀은 제1 내지 제4 입사홀을 포함하되, 상기 제2 입사홀의 직경은 상기 제1 입사홀의 직경보다 크고, 상기 제3 입사홀의 직경은 상기 제2 입사홀의 직경보다 크며, 상기 제4 입사홀의 직경은 상기 제3 입사홀의 직경보다 큰 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들이 합성되어 구현된 조명계는, 2개의 폴이 수직 방향으로 180° 간격으로 배치된 V-다이폴(V-dipole) 조명계, 2개의 폴이 수평 방향으로 180° 간격으로 배치된 H-다이폴(H-dipole) 조명계, 4개의 폴이 90° 간격으로 배치된 쿼드러폴(Quadrupole) 조명계, 폴이 원형을 이루는 원형(circular) 조명계, 및 폴이 환형을 이루는 환형(annular) 조명계 중 어느 하나의 조명계로 구현되는 것을 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 EUV 마스크 검사 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 마스크 검사 방법은 광원으로부터 제1 EUV 광을 생성하는 단계, 미러를 통해 상기 제1 EUV 광의 경로를 변경시켜, 마스크의 제1 영역 상에 상기 제1 EUV 광을 제1 각도로 조사하는 단계, 상기 마스크의 상기 제1 영역으로부터 회절된 상기 제1 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 제1 EUV 광의 제1 회절 패턴을 획득하는 단계, 상기 광원으로부터 제2 EUV 광을 생성하는 단계, 미러를 통해 상기 제2 EUV 광의 경로를 변경시켜, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제2 EUV 광을 상기 제1 각도와 다른 제2 각도로 조사하는 단계, 상기 마스크의 상기 제1 영역으로부터 회절된 상기 제2 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 제2 EUV 광의 제2 회절 패턴을 획득하는 단계, 및 상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴을 합성하여 조명계를 구현하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제1 EUV 광을 제1 각도로 조사하는 단계는, 상기 광원으로부터 생성된 상기 제1 EUV 광이 상기 마스크로 조사되도록 상기 미러의 위치를 변경시켜 상기 제1 EUV 광의 경로를 변경시키는 단계, 및 상기 마스크 상에 배치된 핀홀의 위치를 제어하여, 상기 미러를 통해 경로가 변경된 상기 제1 EUV 광이 상기 마스크의 상기 제1 영역으로 조사되도록 가이드하는 단계를 포함하고, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제2 EUV 광을 제2 각도로 조사하는 단계는, 상기 광원으로부터 생성된 상기 제2 EUV 광이 상기 마스크로 조사되도록 상기 미러의 위치를 변경시켜 상기 제2 EUV 광의 경로를 변경시키는 단계, 및 상기 마스크 상에 배치된 핀홀의 위치를 제어하여, 상기 미러를 통해 경로가 변경된 상기 제2 EUV 광이 상기 마스크의 상기 제2 영역으로 조사되도록 가이드하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 마스크 검사 방법은 상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴을 합성하여 조명계를 구현하는 단계 이후, 상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴이 합성된 타겟 회절 패턴을 위상 복원 알고리즘을 통해 반복 연산하여 상기 마스크의 상기 제1 영역에 대한 공간 영역 이미지(aerial image)를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술된 기술적 과제들을 해결하기 위해 본 발명은 미러 틸팅 장치를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미러 틸팅 장치는 EUV 광을 반사시켜 상기 EUV 광의 경로를 변경시키는 미러가 안착되는 상부 미러 스테이지, 및 상기 상부 미러 스테이지와 결합되어 상기 상부 미러 스테이지를 지지하는 하부 미러 스테이지를 포함하되, 상기 하부 미러 스테이지는 제1 방향, 및 상기 제1 방향과 직각 방향인 제2 방향으로 각각 직선왕복운동 하고, 상기 상부 미러 스테이지는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향, 및 상기 제2 방향을 축으로 각각 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 미러 스테이지는, 'ㄴ' 형상을 갖고, 상기 제3 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 제1 상부 구동 모듈, 'ㄴ' 형상을 갖고, 상게 1 상부 구동 모듈의 내측에 상기 제2 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되도록 결합되는 제2 상부 구동 모듈, 및 상기 제2 상부 구동 모듈의 내측에 배치되고, 상기 미러가 안착되는 공간이 형성된 미러 안착 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 미러 스테이지는, 상기 제2 방향을 따라 직선왕복운동 되는 제1 하부 구동 모듈, 및 상기 제1 하부 구동 모듈 상에 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 직선왕복운동 되는 제2 하부 구동 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치는, 다양한 조명계의 구현이 가능함으로, EUV 마스크의 패턴 종류에 관계없이 고해상도의 공간 영역 이미지를 획득할 수 있어 EUV 마스크 검사의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 고가의 Facet 미러를 사용하지 않고 다양한 조명계를 구현할 수 있으므로, EUV 마스크 검사를 위한 경제적 비용이 현저하게 절감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치의 핀홀을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 컨벤셔널 조명계의 구현을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 LAP 조사를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 SAP 조사를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 다이폴 조명계의 구현을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통해 구현 가능한 조명계의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통해 구현 가능한 조명계의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치의 검출 어레이를 통한 공간 영역 이미지 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 동일한 마스크 패턴에 대해 컨벤셔널 조명계를 통한 공간 영역 이미지와 다이폴 조명계를 통한 공간 영역 이미지를 비교한 사진이다.
도 13은 동일한 마스크 패턴에 대해 컨벤셔널 조명계를 통한 공간 영역 이미지의 세기 분포와 다이폴 조명계를 통한 공간 영역 이미지의 세기 분포를 비교한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치의 미러 스테이지를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 미러 스테이지의 상부 미러 스테이지를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 미러 스테이지의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 미러 스테이지의 하부 미러 스테이지를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 하부 미러 스테이지의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치의 핀홀을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치는 광원(100), 미러(200), 미러 스테이지(300), 핀홀(400), 핀홀 스테이지(미도시), 마스크 스테이지(500), 및 검출 어레이(600)를 포함할 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다.
상기 광원(100)은 13.5 nm 파장의 coherent EUV(Extreme Ultra Violet) 광을 생성할 수 있다. 상기 광원(100)으로부터 생성된 상기 EUV 광(L)은 상기 미러(200)로 제공될 수 있다.
상기 미러(200)는 상기 EUV 광(L)을 반사하여, 상기 EUV 광(L)의 경로를 변경시킬 수 있다. 상기 미러(200)를 통해 경로가 변경된 상기 EUV 광(L)은 마스크(M)로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 미러(200)는 토로이달(toroidal) 다층 박막 거울일 수 있다.
상기 미러 스테이지(300)는 상기 미러(200)와 결합될 수 있다. 상기 미러 스테이지(300)는 상기 마스크(M)로 조사되는 상기 EUV 광(L)의 입사각이 제어되도록 상기 미러(200)의 위치를 제어할 수 있다. 즉, 상기 미러 스테이지(300)의 제어를 통해, 상기 마스크(M)로 조사되는 상기 EUV 광(L)의 각도가 다양하게 제어될 수 있다. 상기 미러 스테이지(300)에 대한 보다 구체적인 설명은 도 14 내지 도 20을 통해 후술된다.
상기 핀홀(400)은 상기 마스크(M) 상에 배치될 수 있다. 상기 핀홀(400)은 상기 마스크(M)로 조사되는 상기 EUV 광(L)이 상기 마스크(M)의 특정 영역으로 집속되도록 가이드할 수 있다. 즉, 상기 핀홀(400)에 의해 상기 마스크(M)에 집속되는 상기 EUV 광(L)의 위치 정확도가 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 핀홀(400)은 제1 내지 제4 입사홀(410a, 410b, 410c, 410d), 및 회절홀(420)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 입사홀(410a, 410b, 410c, 410d)은 상기 EUV 광(L)이 상기 미러(200)로부터 상기 마스크(M)로 조사되도록 가이드하는 홀로 정의될 수 있다. 이와 달리, 상기 회절홀(420)은 상기 마스크(M)로부터 회절된 상기 EUV 광(L)이 상기 검출 어레이(600)로 수집되도록 가이드하는 홀로 정의될 수 있다. 즉, 상기 미러(200)를 통해 반사된 상기 EUV 광(L)은 상기 제1 내지 제4 입사홀(410a, 410b, 410c, 410d) 중 어느 하나의 입사홀을 통해 상기 마스크(M)에 입사한 후 상기 마스크(M)에서 회절되고, 상기 마스크(M)에서 회절된 상기 EUV 광(L)은 상기 회절홀(420)을 통해 상기 검출 어레이(600)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 내지 제4 입사홀(410a, 410b, 410c, 410d)의 직경은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 입사홀(410b)의 직경은 상기 제1 입사홀(410a)의 직경보다 크고, 상기 제3 입사홀(410c)의 직경은 상기 제2 입사홀(410b)의 직경보다 크며, 상기 제4 입사홀(410d)의 직경은 상기 제3 입사홀(410c)의 직경보다 클 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 입사홀(410a)의 직경은 10 μm일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 입사홀(410b)의 직경은 15 μm일 수 있다. 이와 달리, 상기 제3 입사홀(410c)의 직경은 20 μm일 수 있다. 이와 달리, 상기 제4 입사홀(410d)의 직경은 30 μm일 수 있다.
상기 핀홀 스테이지(미도시)는 상기 핀홀(400)의 위치를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 핀홀 스테이지(미도시)는 상기 EUV 광(L)이 상기 제4 입사홀(410d)을 통해 상기 마스크(M)로 조사되도록 상기 핀홀(400)의 위치를 제어한 후, 순차적으로 상기 제3 입사홀(410c), 제2 입사홀(410b), 및 제1 입사홀(410a)을 통해 상기 마스크(M)로 조사되도록 상기 핀홀(400)의 위치를 제어할 수 있다. 즉, 가장 직경이 큰 입사홀을 통해 상기 EUV 광(L)이 상기 마스크(M)에 조사되도록 제어한 후, 점차적으로 작은 직경의 입사홀을 통해 상기 EUV 광(L)이 상기 마스크(M)에 조사되도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 마스크(M)에 집속되는 상기 EUV 광(L)의 위치 정확도가 향상될 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 미러(200), 상기 미러 스테이지(300), 상기 핀홀(400), 및 상기 핀홀 스테이지(미도시)에 의해 상기 EUV 광(L)이 상기 마스크(M)의 동일 영역에 서로 다른 각도로 조사되도록 제어될 수 있다.
상기 마스크 스테이지(500)는 상기 마스크(M)의 위치를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 마스크 스테이지(500)를 통해 검사하고자 하는 상기 마스크(M)의 영역을 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EUV 마스크 검사 장치는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 마스크(M)에 입사하는 상기 EUV 광(L)의 각도를 역으로 연산하여, 상기 미러(200)의 기울기와 위치 정보를 산출할 수 있다.
상기 검출 어레이(600)는 상기 마스크(M)를 통해 반사 및 회절된 상기 EUV 광(L)을 수집하여, 반사 및 회절된 상기 EUV 광(L)의 회절 패턴을 획득할 수 있다. 또한, 상기 검출 어레이(600)는 상기 EUV 광(L)의 회절 패턴을 위상복원 알고리즘을 통해 반복 연산하여 이미지를 재구성하는 CDI(Coherent diffraction imaging) 기법을 활용하여, 상기 EUV 광(L)이 조사된 상기 마스크(M)의 공간 영역 이미지(aerial image)를 획득할 수 있다. 상기 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 공간 영역 이미지를 확인함으로써 상기 마스크(M)의 결함이나 오염 등을 확인할 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 마스크(M)의 공간 영역 이미지를 통해 상기 마스크(M)의 결함이나 오염들을 확인하는 경우, 상기 공간 영역 이미지의 해상도에 따라 정확도가 달라질 수 있다. 즉, 저해상도의 공간 영역 이미지를 통해서는 검사의 정확도가 감소되는 반면, 고해상도의 공간 영역 이미지를 통해서는 검사의 정확도가 향상될 수 있다.
상기 공간 영역 이미지의 해상도는, 마스크 검사 장치의 조명계에 따라 달라질 수 있다. 특히, 상기 마스크(M)의 패턴 종류에 따라 고해상도를 얻을 수 있는 최적의 조명계가 다르게 존재한다. 예를 들어, horizontal dense line(H-dense line) 패턴의 경우 V-dipole 조명계를 통해 고해상도의 공간 영역 이미지를 얻을 수 있고, vertical dense line(V-dense line) 패턴의 경우 H-dipole 조명계를 통해 고해상도의 공간 영역 이미지를 얻을 수 있으며, contact hole(C/H) 패턴의 경우 quadrupole 조명계를 통해 고해상도의 공간 영역 이미지를 얻을 수 있다.
종래의 마스크 검사 장치의 경우 하나의 조명계만 구현됨으로 다양한 마스크에 대해 고해상도의 공간 영역 이미지를 획득하기 어려운 단점이 있다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치는 다양한 조명계를 구현함으로써 마스크의 패턴 종류와 상관없이 고해상도의 공간 영역 이미지를 획득할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통해 다양한 조명계를 구현하는 과정이 설명된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 컨벤셔널 조명계의 구현을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 LAP 조사를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 SAP 조사를 설명하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통한 다이폴 조명계의 구현을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통해 구현 가능한 조명계의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치를 통해 구현 가능한 조명계의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 미러(200)를 통해 반사된 상기 EUV 광(L)은 상기 마스크(M)의 제1 영역(MA1)에서 회절된 후 상기 검출 어레이(600)에 수집될 수 있다. 상기 검출 어레이(600)는 상기 EUV 광(L)의 회절 패턴(INC)을 획득할 수 있다. 예를 들어, 상기 검출 어레이(600)를 통해 획득된 상기 EUV 광(L)의 회절 패턴(INC)은 0차 회절광(0th), 1차 회절광(1st), 및 -1차 회절광(-1th)을 포함할 수 있다. 상기 0차 회절광(0th), 1차 회절광(1st), 및 -1차 회절광(-1th)을 포함하는 상기 EUV 광(L)의 회절 패턴은 컨벤셔널(conventional) 조명계의 회절 패턴과 같을 수 있다. 즉, 상기 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 검출 어레이(600)를 통해 획득되는 회절 패턴에 0차 회절광(0th), 1차 회절광(1st), 및 -1차 회절광(-1th)이 포함되도록 상기 마스크(M)에 조사되는 상기 EUV 광(L)의 입사각을 제어함으로써 컨벤셔널(conventional) 조명계를 구현할 수 있다. 상기 마스크(M)에 조사되는 상기 EUV 광(L)의 입사각 제어는, 상기 미러 스테이지(300)를 통해 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 광원(100)을 통해 생성된 제1 EUV 광(L1)이 상기 미러(200)에서 반사된 후 상기 마스크(M)에 제1 각도로 조사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 EUV 광(L1)은 상기 마스크(M)의 제1 영역(MA1)에 상기 마스크 상부면의 법선을 기준으로 6°의 입사각보다 큰 각도로 조사되는 LAP(Large angle pole)로 조사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 EUV 광(L1)은 상기 마스크(M)에 LAP로 조사되는 EUV 광으로 정의될 수 있다.
상기 마스크(M)의 상기 제1 영역(MA1)에서 반사 및 회절된 상기 제1 EUV 광(L1)은 상기 검출 어레이(600)에서 수집되고, 상기 검출 어레이(600)는 상기 제1 EUV 광(L1)의 회절 패턴을 획득할 수 있다. 상기 제1 EUV 광(L1)의 회절 패턴은 제1 회절 패턴(DP1)으로 정의될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 회절 패턴(DP1)은 0차 회절광(0th), 및 -1차 회절광(-1th)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 검출 어레이(600)를 통해 획득되는 회절 패턴에 0차 회절광(0th), 및 -1차 회절광(-1th)이 포함되도록 상기 마스크(M)에 조사되는 상기 제1 EUV 광(L1)의 입사각을 제어할 수 있다. 상기 마스크(M)에 조사되는 상기 제1 EUV 광(L1)의 입사각 제어는, 상기 미러 스테이지(300)를 통해 이루어질 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 광원(100)을 통해 생성된 제2 EUV 광(L2)이 상기 미러(200)에서 반사된 후 상기 마스크(M)에 상기 제1 각도와 다른 제2 각도로 조사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 EUV 광(L2)은 상기 마스크(M)의 제1 영역(MA1)에 상기 마스크 상부면의 법선을 기준으로 6°의 입사각보다 작은 각도로 조사되는 SAP(Small angle pole)로 조사될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 EUV 광(L2)은 상기 마스크(M)에 SAP로 조사되는 EUV 광으로 정의될 수 있다.
상기 마스크(M)의 상기 제1 영역(MA1)에서 반사 및 회절된 상기 제2 EUV 광(L2)은 상기 검출 어레이(600)에서 수집되고, 상기 검출 어레이(600)는 상기 제2 EUV 광(L2)의 회절 패턴을 획득할 수 있다. 상기 제2 EUV 광(L2)의 회절 패턴은 제1 회절 패턴(DP2)으로 정의될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 회절 패턴(DP2)은 0차 회절광(0th), 및 1차 회절광(1st)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 검출 어레이(600)를 통해 획득되는 회절 패턴에 0차 회절광(0th), 및 1차 회절광(1st)이 포함되도록 상기 마스크(M)에 조사되는 상기 제2 EUV 광(L2)의 입사각을 제어할 수 있다. 상기 마스크(M)에 조사되는 상기 제2 EUV 광(L2)의 입사각 제어는, 상기 미러 스테이지(300)를 통해 이루어질 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 검출 어레이(600)는 상기 제1 회절 패턴(DP1)과 상기 제2 회절 패턴(DP2)을 합성할 수 있다. 상기 제1 회절 패턴(DP1)과 상기 제2 회절 패턴(DP2)이 합성된 패턴은 타겟 회절 패턴(IND)으로 정의될 수 있다. 상기 타겟 회절 패턴(IND)은 다이폴(Dipole) 조명계의 회절 패턴과 같을 수 있다. 즉, 상기 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 제1 EUV 광(L1)으로부터 획득된 상기 제1 회절 패턴(DP1)과 상기 제2 EUV 광(L2)으로부터 획득된 상기 제2 회절 패턴(DP2)을 합성함으로써 2개의 폴이 180° 간격으로 배치된 다이폴(Dipole) 조명계를 구현할 수 있다.
결과적으로, 상기 EUV 마스크 검사 장치는, 상기 마스크(M)의 동일 영역에 서로 다른 각도로 복수의 EUV 광을 조사한 후, 각각의 EUV 광으로부터 회절 패턴을 획득하고, 획득된 회절 패턴들을 합성함으로써 다양한 조명계를 구현할 수 있다. 상기 EUV 마스크 검사 장치를 통해 구현되는 조명계는 도 9 및 도 10에 도시된다. 예를 들어, 도 9의 (a) 내지 (d) 도시된 바와 같이, Conventional 조명계(a), V-dipole 조명계(b), H-dipole 조명계(c), Quadrupole 조명계(d)등이 구현될 수 있으며, 이와 달리 도 10에 도시된 바와 같이 Annular 조명계 또한 구현될 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 조명계 외에도 다양한 조명계가 구현될 수 있으며, 구현 가능한 조명계의 종류는 제한되지 않는다.
이로 인해, 상기 EUV 마스크 검사 장치는 EUV 공정에 일반적으로 사용되는 토로이달(toroidal) 거울만으로도 EUV 광의 입사각을 제어하는 간단한 방법으로 다양한 조명계를 구현할 수 있으므로, 종래에 사용되는 Facet 거울과 같은 고가의 장비 없이도 다양한 마스크에 대해 고해상도의 공간 영역 이미지를 획득할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치의 검출 어레이를 통한 공간 영역 이미지 획득 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 동일한 마스크 패턴에 대해 컨벤셔널 조명계를 통한 공간 영역 이미지와 다이폴 조명계를 통한 공간 영역 이미지를 비교한 사진이고, 도 13은 동일한 마스크 패턴에 대해 컨벤셔널 조명계를 통한 공간 영역 이미지의 세기 분포와 다이폴 조명계를 통한 공간 영역 이미지의 세기 분포를 비교한 도면이다.
상기 검출 어레이(600)는 상기 EUV 광(L)의 세기(Intensity)를 측정한 후 CDI(Coherent diffraction imaging) 기법을 통해 측정된 세기 값에 임의의 위상 값을 부여하고 Fourier transform과 Inverse Fourier transform을 반복 연산하여 이미지의 위상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, ptychography 위상 복원 알고리즘이 사용될 수 있다. 구체적으로, Probe function P(r)과 object function O(r)에 임의의 값을 부여하고, Fourier transform을 통한 Fourier domain에서의 amplitude와 phase를 계산하고, 계산한 amplitude는 획득된 회절 패턴의 amplitude 값으로 대체하고, Inverse Fourier transform을 통해 획득한 P(r) 및 O(r)을 update function을 통해 계산값과 실측값의 오차를 줄이며, 상술된 과정을 실측값과 계산값의 오차가 일정 수준 이하가 될 때까지 반복할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, P(r)은 마스크에 조사한 EUV 광으로 정의되고, O(r)은 마스크 이미지로 정의될 수 있다.
도 12를 참조하면 dense line 패턴을 갖는 마스크에 대해 컨벤셔널(conventional) 조명계를 통해 획득된 공간 영역 이미지(a)와 다이폴(dipole) 조명계를 통해 획득된 공간 영역 이미지(b)를 비교하여 나타낸다. 또한, 도 13을 참조하면, dense line 패턴을 갖는 마스크에 대해 컨벤셔널(conventional) 조명계를 통해 획득된 공간 영역 이미지의 세기 분포(a)와 다이폴(dipole) 조명계를 통해 획득된 공간 영역 이미지의 세기 분포(b)를 비교하여 나타낸다.
도 12 및 도 13에서 확인할 수 있듯이, dense line 패턴을 갖는 마스크의 경우 컨벤셔널 조명계가 사용된 경우보다 다이폴 조명계가 사용된 경우 이미지의 contrast 및 해상도가 높은 것을 확인할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치의 미러 스테이지를 설명하기 위한 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 미러 스테이지의 상부 미러 스테이지를 설명하기 위한 도면이고, 도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 상부 미러 스테이지의 구동을 설명하기 위한 도면이고, 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 미러 스테이지의 하부 미러 스테이지를 설명하기 위한 도면이고, 도 19 및 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 하부 미러 스테이지의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 상기 미러 스테이지(300)는 EUV 광을 반사시켜 상기 EUV 광의 경로를 변경시키는 미러가 안착되는 상부 미러 스테이지(310), 및 상기 상부 미러 스테이지와 결합되어 상기 상부 미러 스테이지(310)를 지지하는 하부 미러 스테이지(320)를 포함할 수 있다. 상기 미러 스테이지(300)는 미러 틸팅 장치로도 정의될 수 있다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 상기 상부 미러 스테이지(310)는 제1 상부 플레이트(311), 제2 상부 플레이트(312), 제1 상부 구동 모듈(313), 제2 상부 구동 모듈(314), 미러 안착 모듈(315), 및 제3 상부 플레이트(316)를 포함할 수 있다.
상기 제1 상부 플레이트(311)는 제1 방향으로 연장되는 변과, 상기 제1 방향에 직각 방향인 제2 방향으로 연장되는 변으로 이루어진 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방향은 도 16 및 도 17에 도시된 X축 방향일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 방향은 도 16 및 도 17에 도시된 Y축 방향일 수 있다.
상기 제2 상부 플레이트(312)는 상기 제1 상부 플레이트(311) 상에 배치되고, 상기 제1 상부 플레이트(311)에 고정 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 상부 플레이트(312) 또한 상기 제1 상부 플레이트(311)와 같이 사각 플레이트 형상을 갖되, 상기 제2 상부 플레이트(312)의 면적은 상기 제1 상부 플레이트(311)의 면적보다 작을 수 있다.
상기 제1 상부 구동 모듈(313)은 상기 제2 상부 플레이트(312) 상에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 상부 구동 모듈(313)은 'ㄴ' 형상을 가질 수 있다. 상기 제1 상부 구동 모듈(313)은 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 제1 방향(X축 방향)과 상기 제2 방향(Y축 방향)의 직각 방향인 제3 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 방향은 도 16 및 도 17에 도시된 Z축 방향일 수 있다.
상기 제2 상부 구동 모듈(314)은 상기 제1 상부 구동 모듈(313)의 내측에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 상부 구동 모듈(314) 또한 'ㄴ' 형상을 가질 수 있다. 상기 제2 상부 구동 모듈(314)은 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 제2 방향(Y축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 또한, 상기 제2 상부 구동 모듈(314)은 상기 제1 상부 구동 모듈(313)의 동작에 따라 상기 제3 방향(Z축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로도 회전될 수 있다.
상기 미러 안착 모듈(315)은 상기 제2 상부 구동 모듈(314)의 내측에 배치될 수 있다. 상기 미러 안착 모듈(315)에는 상기 미러(200)가 안착되는 공간(LH)이 형성될 수 있다. 상기 미러 안착 모듈(315)은 상기 미러 안착 공간(LH)에 안착된 상기 미러(200)를 고정할 수 있다. 이에 따라, 상기 미러(200)는 상기 제1 상부 구동 모듈(313) 및 상기 제2 구동 모듈(314)의 동작에 의해 상기 제3 방향(Z축 방향) 및 상기 제2 방향(Y축 방향)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다.
상기 제3 상부 플레이트(316)는 상기 제2 상부 구동 모듈(314)과 대향하도록, 상기 제1 상부 구동 모듈(313)의 외측에 배치될 수 있다.
도 18 내지 도 20을 참조하면, 상기 하부 미러 스테이지(320)는 제1 하부 플레이트(321), 제2 하부 플레이트(322), 제1 하부 구동 모듈(323), 제3 하부 플레이트(324), 및 제2 하부 구동 모듈(325)을 포함할 수 있다.
상기 제1 하부 플레이트(321)는 제1 방향으로 연장되는 변과, 상기 제1 방향에 직각 방향인 제2 방향으로 연장되는 변으로 이루어진 사각 플레이트 형상을 가질 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 방향은 도 19 및 도 20에 도시된 X축 방향일 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 방향은 도 19 및 도 20에 도시된 Y축 방향일 수 있다.
상기 제2 하부 플레이트(322)는 상기 제1 하부 플레이트(321) 상에 배치되고, 상기 제1 하부 플레이트(321)에 고정 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 하부 플레이트(322) 또한 상기 제1 하부 플레이트(321)와 같이 사각 플레이트 형상을 갖되, 상기 제2 하부 플레이트(322)의 면적은 상기 제1 하부 플레이트(321)의 면적보다 작을 수 있다.
상기 제1 하부 구동 모듈(323)은 상기 제2 하부 플레이트(322) 상에 배치될 수 있다. 상기 제1 하부 구동 모듈(323)은 상기 제2 방향(Y축 방향)을 따라 직선왕복운동 되도록, 상기 제2 하부 플레이트(322)와 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 하부 구동 모듈(323) 또한 상기 제2 하부 플레이트(322)와 같이 사각 플레이트 형상을 갖되, 상기 제1 하부 구동 모듈(323)의 면적은 상기 제2 하부 플레이트(322)의 면적과 같을 수 있다.
상기 제3 하부 플레이트(324)는 상기 제1 하부 구동 모듈(323) 상에 배치되고, 상기 제1 하부 구동 모듈(323)에 고정 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제3 하부 플레이트(324) 또한 상기 제2 하부 플레이트(322)와 같이 사각 플레이트 형상을 갖되, 상기 제3 하부 플레이트(324)의 면적은 상기 제2 하부 플레이트(322)의 면적과 같을 수 있다.
상기 제2 하부 구동 모듈(325)은 상기 제3 하부 플레이트(324) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2 하부 구동 모듈(323)은 상기 제1 방향(X축 방향)을 따라 직선왕복운동 되도록, 상기 제3 하부 플레이트(324)와 결합될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 하부 구동 모듈(325)은 또한 상기 제2 하부 플레이트(322)와 같이 사각 플레이트 형상을 갖되, 상기 제2 하부 구동 모듈(325)의 면적은 상기 제2 하부 플레이트(322)의 면적과 같을 수 있다.
결과적으로, 상기 미러 스테이지(300)는 상기 EUV 광(L)을 반사시켜 상기 EUV 광(L)의 경로를 변경시키는 상기 미러(200)가 안착되는 상기 상부 미러 스테이지(310), 및 상기 상부 미러 스테이지(310)와 결합되어 상기 상부 미러 스테이지(310)를 지지하는 상기 하부 미러 스테이지(320)를 포함하되, 상기 하부 미러 스테이지(320)는 제1 방향(X축 방향), 및 제2 방향(Y축 방향)으로 각각 직선왕복운동 하고, 상기 상부 미러 스테이지(310)는 상기 제3 방향(Z축 방향), 및 상기 제2 방향(Y축 방향)을 축으로 각각 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 상기 미러 스테이지(300)와 결합된 상기 미러(200)는 다양한 각도를 갖도록 위치가 용이하게 변경될 수 있다. 이로 인해, 상기 마스크(M)로 조사되는 상기 EUV 광(L)의 입사각이 다양하게 제어될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 장치가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 방법이 설명된다.
본 발명의 실시 예에 따른 EUV 마스크 검사 방법은, 광원으로부터 제1 EUV 광을 생성하는 단계, 미러를 통해 상기 제1 EUV 광의 경로를 변경시켜, 마스크의 제1 영역 상에 상기 제1 EUV 광을 제1 각도로 조사하는 단계, 상기 마스크의 상기 제1 영역으로부터 회절된 상기 제1 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 제1 EUV 광의 제1 회절 패턴을 획득하는 단계, 상기 광원으로부터 제2 EUV 광을 생성하는 단계, 미러를 통해 상기 제2 EUV 광의 경로를 변경시켜, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제2 EUV 광을 상기 제1 각도와 다른 제2 각도로 조사하는 단계, 상기 마스크의 상기 제1 영역으로부터 회절된 상기 제2 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 제2 EUV 광의 제2 회절 패턴을 획득하는 단계, 상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴을 합성하여 조명계를 구현하는 단계, 및 상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴이 합성된 타겟 회절 패턴을 위상 복원 알고리즘을 통해 반복 연산하여 상기 마스크의 상기 제1 영역에 대한 공간 영역 이미지(aerial image)를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제1 EUV 광을 제1 각도로 조사하는 단계는, 상기 광원으로부터 생성된 상기 제1 EUV 광이 상기 마스크로 조사되도록 상기 미러의 위치를 변경시켜 상기 제1 EUV 광의 경로를 변경시키는 단계, 및 상기 마스크 상에 배치된 핀홀의 위치를 제어하여, 상기 미러를 통해 경로가 변경된 상기 제1 EUV 광이 상기 마스크의 상기 제1 영역으로 조사되도록 가이드하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제2 EUV 광을 제2 각도로 조사하는 단계는, 상기 광원으로부터 생성된 상기 제2 EUV 광이 상기 마스크로 조사되도록 상기 미러의 위치를 변경시켜 상기 제2 EUV 광의 경로를 변경시키는 단계, 및 상기 마스크 상에 배치된 핀홀의 위치를 제어하여, 상기 미러를 통해 경로가 변경된 상기 제2 EUV 광이 상기 마스크의 상기 제2 영역으로 조사되도록 가이드하는 단계를 포함할 수 있다.
이에 따라, 다양한 조명계가 용이하게 구현 가능함으로 마스크의 종류에 관계없이 고해상도의 공간 영역 이미지가 획득될 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 광원
200: 미러
300: 미러 스테이지
400: 핀홀
M: 마스크
500: 마스크 스테이지
600: 검출 어레이

Claims (14)

  1. EUV 광을 생성하는 광원;
    상기 광원으로부터 생성된 상기 EUV 광이 마스크로 조사되도록 광의 경로를 변경시키는 미러;
    상기 미러와 결합되어, 상기 마스크로 조사되는 상기 EUV 광의 입사각이 제어되도록 상기 미러의 위치를 제어하는 미러 스테이지; 및
    상기 마스크를 통해 회절된 상기 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 EUV 광의 회절 패턴을 획득하는 검출 어레이를 포함하되,
    상기 마스크의 동일 영역에 서로 다른 각도로 조사된 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들을 합성하여 조명계를 구현하는 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 검출 어레이는, 상기 제1 EUV 광에 대한 제1 회절 패턴과 상기 제2 EUV 광에 대한 제2 회절 패턴을 합성하여 타겟 회절 패턴을 획득함으로써 상기 조명계를 구현하고,
    상기 타겟 회절 패턴을 통해 상기 제1 EUV 광 및 상기 제2 EUV 광이 조사된 상기 마스크의 영역에 대한 공간 영역 이미지(aerial image)를 획득하는 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들이 합성되어 구현된 조명계는 2개의 폴이 180° 간격으로 배치된 다이폴(Dipole) 조명계를 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 EUV 광은 상기 마스크의 제1 영역에 상기 마스크 상부면의 법선을 기준으로 6°의 입사각보다 큰 각도로 조사되는 LAP(Large angle pole)로 조사되고,
    상기 제2 EUV 광은 상기 마스크의 상기 제1 영역에 상기 마스크 상부면의 법선을 기준으로 6°의 입사각보다 작은 각도로 조사되는 SAP(Small angle pole)로 조사되는 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 마스크 상에 배치되는 핀홀을 더 포함하되,
    상기 핀홀은 상기 마스크로 조사되는 상기 EUV 광이 상기 마스크의 특정 영역으로 집속되도록 가이드하는 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 핀홀은 상기 EUV 광이 상기 미러로부터 상기 마스크로 조사되도록 가이드하는 입사홀, 및 상기 마스크로부터 회절된 상기 EUV 광이 상기 검출 어레이로 수집되도록 가이드하는 회절홀을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 입사홀은 제1 내지 제4 입사홀을 포함하되,
    상기 제2 입사홀의 직경은 상기 제1 입사홀의 직경보다 크고,
    상기 제3 입사홀의 직경은 상기 제2 입사홀의 직경보다 크며,
    상기 제4 입사홀의 직경은 상기 제3 입사홀의 직경보다 큰 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 EUV 광과 제2 EUV 광의 회절 패턴들이 합성되어 구현된 조명계는, 2개의 폴이 수직 방향으로 180° 간격으로 배치된 V-다이폴(V-dipole) 조명계, 2개의 폴이 수평 방향으로 180° 간격으로 배치된 H-다이폴(H-dipole) 조명계, 4개의 폴이 90° 간격으로 배치된 쿼드러폴(Quadrupole) 조명계, 폴이 원형을 이루는 원형(circular) 조명계, 및 폴이 환형을 이루는 환형(annular) 조명계 중 어느 하나의 조명계로 구현되는 것을 포함하는 EUV 마스크 검사 장치.
  9. 광원으로부터 제1 EUV 광을 생성하는 단계;
    미러를 통해 상기 제1 EUV 광의 경로를 변경시켜, 마스크의 제1 영역 상에 상기 제1 EUV 광을 제1 각도로 조사하는 단계;
    상기 마스크의 상기 제1 영역으로부터 회절된 상기 제1 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 제1 EUV 광의 제1 회절 패턴을 획득하는 단계;
    상기 광원으로부터 제2 EUV 광을 생성하는 단계;
    상기 미러를 통해 상기 제2 EUV 광의 경로를 변경시켜, 상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제2 EUV 광을 상기 제1 각도와 다른 제2 각도로 조사하는 단계;
    상기 마스크의 상기 제1 영역으로부터 회절된 상기 제2 EUV 광을 수집하여, 회절된 상기 제2 EUV 광의 제2 회절 패턴을 획득하는 단계; 및
    상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴을 합성하여 조명계를 구현하는 단계를 포함하는 EUV 마스크 검사 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제1 EUV 광을 제1 각도로 조사하는 단계는,
    상기 광원으로부터 생성된 상기 제1 EUV 광이 상기 마스크로 조사되도록 상기 미러의 위치를 변경시켜 상기 제1 EUV 광의 경로를 변경시키는 단계; 및
    상기 마스크 상에 배치된 핀홀의 위치를 제어하여, 상기 미러를 통해 경로가 변경된 상기 제1 EUV 광이 상기 마스크의 상기 제1 영역으로 조사되도록 가이드하는 단계를 포함하고,
    상기 마스크의 상기 제1 영역 상에 상기 제2 EUV 광을 제2 각도로 조사하는 단계는,
    상기 광원으로부터 생성된 상기 제2 EUV 광이 상기 마스크로 조사되도록 상기 미러의 위치를 변경시켜 상기 제2 EUV 광의 경로를 변경시키는 단계; 및
    상기 마스크 상에 배치된 핀홀의 위치를 제어하여, 상기 미러를 통해 경로가 변경된 상기 제2 EUV 광이 상기 마스크의 상기 제2 영역으로 조사되도록 가이드하는 단계를 포함하는 EUV 마스크 검사 방법.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴을 합성하여 조명계를 구현하는 단계 이후,
    상기 제1 회절 패턴 및 상기 제2 회절 패턴이 합성된 타겟 회절 패턴을 위상 복원 알고리즘을 통해 반복 연산하여 상기 마스크의 상기 제1 영역에 대한 공간 영역 이미지(aerial image)를 획득하는 단계를 더 포함하는 EUV 마스크 검사 방법.
  12. EUV 광을 반사시켜 상기 EUV 광의 경로를 변경시키는 미러가 안착되는 상부 미러 스테이지, 및 상기 상부 미러 스테이지와 결합되어 상기 상부 미러 스테이지를 지지하는 하부 미러 스테이지를 포함하되,
    상기 하부 미러 스테이지는 제1 방향, 및 상기 제1 방향과 직각 방향인 제2 방향으로 각각 직선왕복운동 하고, 상기 상부 미러 스테이지는 상기 제1 방향과 상기 제2 방향의 직각 방향인 제3 방향, 및 상기 제2 방향을 축으로 각각 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 것을 포함하는 미러 틸팅 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 상부 미러 스테이지는,
    'ㄴ' 형상을 갖고, 상기 제3 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하는 제1 상부 구동 모듈;
    'ㄴ' 형상을 갖고, 상게 1 상부 구동 모듈의 내측에 상기 제2 방향을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전되도록 결합되는 제2 상부 구동 모듈; 및
    상기 제2 상부 구동 모듈의 내측에 배치되고, 상기 미러가 안착되는 공간이 형성된 미러 안착 모듈을 포함하는 미러 틸팅 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 하부 미러 스테이지는,
    상기 제2 방향을 따라 직선왕복운동 되는 제1 하부 구동 모듈; 및
    상기 제1 하부 구동 모듈 상에 배치되고, 상기 제1 방향을 따라 직선왕복운동 되는 제2 하부 구동 모듈을 포함하는 미러 틸팅 장치.
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