Search

KR-20260061583-A - EUV flare measurement device, measurement method, and measurement system, and filter structure used therein

KR20260061583AKR 20260061583 AKR20260061583 AKR 20260061583AKR-20260061583-A

Abstract

EUV 측정 시스템이 제공된다. 상기 EUV 측정 시스템은, EUV 광을 생성하는 광원, 상기 광원으로부터 생성된 상기 EUV 광을 제공받아 제1 EUV 광 및 제2 EUV 광으로 분리시키는 스플리터, 상기 스플리터로부터 분리된 상기 제2 EUV 광의 경로를 제어하여, 상기 제2 EUV 광을 타겟으로 조사하는 광학계, 상기 제2 EUV 광이 상기 타겟을 투과하거나 상기 타겟으로부터 반사된 제3 EUV 광을 수집하여 상기 제3 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 검출기, 및 상기 타겟과 상기 검출기 사이에 배치되어 상기 검출기에 수집되는 상기 제3 EUV 광의 일부를 차단하는 필터를 포함하되, 상기 필터에 의해 일부가 차단된 상기 제3 EUV 광으로부터 검출되는 세기 및 형상을 이용하여 상기 타겟에 의해 발생되는 EUV 플레어(flare)를 측정하는 것을 포함할 수 있다.

Inventors

  • 안진호
  • 문승찬
  • 홍준호
  • 정동민
  • 석지후
  • 김원진

Assignees

  • 한양대학교 산학협력단

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (15)

  1. EUV 광을 생성하는 광원; 상기 광원으로부터 생성된 상기 EUV 광을 제공받아 제1 EUV 광 및 제2 EUV 광으로 분리시키는 스플리터; 상기 스플리터로부터 분리된 상기 제2 EUV 광의 경로를 제어하여, 상기 제2 EUV 광을 타겟으로 조사하는 광학계; 상기 제2 EUV 광이 상기 타겟을 투과하거나 상기 타겟으로부터 반사된 제3 EUV 광을 수집하여 상기 제3 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 검출기; 및 상기 타겟과 상기 검출기 사이에 배치되어 상기 검출기에 수집되는 상기 제3 EUV 광의 일부를 차단하는 필터를 포함하되, 상기 필터에 의해 일부가 차단된 상기 제3 EUV 광으로부터 검출되는 세기 및 형상을 이용하여 상기 타겟에 의해 발생되는 EUV 플레어(flare)를 측정하는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 필터에 의해 일부가 차단된 상기 제3 EUV 광으로부터 검출되는 세기 및 형상을 이용하여 상기 제3 EUV 광에 대한 이미지가 획득되고, 상기 이미지 내 녹색(Green) 영역의 강도와 청색(Blue) 영역의 강도를 이용하여 상기 제3 EUV 광의 플레어 값을 산출함으로써 상기 타겟에 의해 발생되는 EUV 플레어를 측정하는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제3 EUV 광의 플레어 값은 아래의 <수학식 1>에 따라 산출되는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템. <수학식 1> (EUV flare: 제3 EUV 광의 플레어 값, ∑ Green Intensity counts: 상기 이미지 내 녹색 영역에 포함되는 모든 픽셀에서 검출된 강도의 합, ∑ Blue Intensity counts: 상기 이미지 내 청색 영역에 포함되는 모든 픽셀에서 검출된 강도의 합)
  4. 제1 항에 있어서, 상기 스플리터로부터 분리된 상기 제1 EUV 광을 수집하여 상기 제1 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 제1 검출기를 더 포함하고, 상기 제3 EUV 광을 수집하여 상기 제3 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 검출기는 제2 검출기로 정의되되, 상기 제1 검출기로부터 검출되는 상기 제1 EUV 광의 세기 및 상기 제2 검출기로부터 검출되는 상기 제3 EUV 광의 세기를 이용하여 상기 제3 EUV 광을 차단하는 상기 필터의 형상 및 크기가 결정되는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 필터의 형상 및 크기 결정에 이용되는 상기 제3 EUV 광의 세기는 상기 필터에 의해 일부가 차단되지 않은 상기 제3 EUV 광으로부터 검출된 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 제1 EUV 광의 세기 대비 상기 제3 EUV 광의 세기 비율을 이용하여 상기 제3 EUV 광의 세기를 보정하고, 보정된 상기 제3 EUV 광의 세기를 이용하여 획득되는 이미지로부터 상기 필터의 형상 및 크기가 결정되는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 필터의 중심과 상기 제3 EUV 광의 중심이 중첩되도록 배치된 상태에서 상기 필터에 의해 일부가 차단된 상기 제3 EUV 광이 상기 검출기에 수집되는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 시스템.
  8. 광원으로부터 생성된 EUV 광을 제1 EUV 광 및 제2 EUV 광으로 분리시키는 단계; 상기 제2 EUV 광의 경로를 제어하여 상기 제2 EUV 광을 타겟으로 조사하는 단계; 상기 제2 EUV 광이 상기 타겟을 투과하거나 상기 타겟으로부터 반사된 제3 EUV 광을 필터링하여 상기 제3 EUV 광의 일부를 차단하는 단계; 일부가 차단된 상기 제3 EUV 광을 수집하고, 수집된 상기 제3 EUV 광의 세기 및 형상을 이용하여 상기 제3 EUV 광에 대한 이미지를 획득하는 단계; 및 상기 제3 EUV 광에 대한 이미지로부터 상기 제3 EUV 광의 플레어 값을 산출하는 단계를 포함하는, EUV 플레어 측정 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 제3 EUV 광의 플레어 값을 산출하는 단계는, 상기 이미지 내 녹색 영역의 강도를 측정하는 단계; 상기 이미지 내 청색 영역의 강도를 측정하는 단계; 및 아래의 <수학식 1>을 이용하여 상기 제3 EUV 광의 플레어 값을 산출하는 단계를 포함하는, EUV 플레어 측정 방법. <수학식 1> (EUV flare: 제3 EUV 광의 플레어 값, ∑ Green Intensity counts: 상기 이미지 내 녹색 영역에 포함되는 모든 픽셀에서 검출된 강도의 합, ∑ Blue Intensity counts: 상기 이미지 내 청색 영역에 포함되는 모든 픽셀에서 검출된 강도의 합)
  10. 제8 항에 있어서, 상기 제2 광을 타겟으로 조사하는 단계 이후 상기 제3 EUV 광의 일부를 차단하는 단계 이전 상기 제3 EUV 광을 필터링하는 필터의 크기 및 형상을 결정하는 단계를 더 포함하되, 상기 필터의 크기 및 형상을 결정하는 단계는, 상기 제1 EUV 광을 수집하여 상기 제1 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 단계; 상기 제3 EUV 광을 수집하여 상기 제3 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 단계; 상기 제1 EUV 광의 세기 대비 상기 제3 EUV 광의 세기 비율을 이용하여 상기 제3 EUV 광의 세기를 보정하는 단계; 및 보정된 상기 제3 EUV 광의 세기를 이용하여 보정된 상기 제3 EUV 광에 대한 이미지를 획득하는 단계를 포함하는, EUV 플레어 측정 방법.
  11. 필터 지그; 상기 필터 지그 상에 배치되고 EUV 광을 투과시키는 제1 필터; 및 상기 필터 지그 상에 상기 제1 필터와 이격되도록 배치되고 EUV 광을 투과시키는 투과 영역과 EUV 광을 차단하는 차단 영역을 포함하는 제2 필터를 포함하는, EUV 플레어 측정용 필터 구조체.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 투과 영역은 지르코늄(Zr)을 포함하고, 상기 차단 영역은 금(Au) 및 백금(Pt) 중 어느 하나를 포함하는, EUV 플레어 측정용 필터 구조체.
  13. EUV 광을 생성하는 광원; 상기 광원으로부터 생성된 상기 EUV 광을 제공받아 제1 EUV 광 및 제2 EUV 광으로 분리시키는 스플리터; 상기 스플리터로부터 분리된 상기 제2 EUV 광의 경로를 제어하여, 상기 제2 EUV 광을 타겟으로 조사하는 미러; 상기 제1 EUV 광을 수집하여 상기 제1 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 제1 검출기; 및 상기 제2 EUV 광이 상기 타겟을 투과하거나 상기 타겟으로부터 반사된 제3 EUV 광을 수집하여 상기 제3 EUV 광의 세기 및 형상을 검출하는 제2 검출기를 포함하되, 상기 제2 검출기는 상기 제2 EUV 광이 상기 타겟을 투과한 제3-1 EUV 광을 제1 위치에서 수집하고, 상기 제2 EUV 광이 상기 타겟으로부터 반사된 제3-2 EUV 광을 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에서 수집하도록 위치 변경이 가능한 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 타겟과 상기 제2 검출기 사이에 배치되어 상기 검출기에 수집되는 상기 제3 EUV 광의 일부를 차단하는 필터를 더 포함하는, EUV 플레어 측정 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 필터는 EUV 광을 투과시키는 투과 영역과 EUV 광을 차단하는 차단 영역을 포함하되, 상기 차단 영역의 중심과 상기 제3 EUV 광의 중심이 중첩되도록 배치되는 것을 포함하는, EUV 플레어 측정 장치.

Description

EUV 플레어 측정 장치, 측정 방법, 및 측정 시스템, 그리고 이에 사용되는 필터 구조체 {EUV flare measurement device, measurement method, and measurement system, and filter structure used therein} 본 발명은 EUV 공정에 사용되는 소재들로부터 발생되는 EUV 플레어(flare)를 측정하는 장치, 방법, 및 시스템, 그리고 이에 사용되는 필터 구조체에 관련된 것이다. 집적 반도체 소자를 구현하고 기존 노광 공정의 해상력 한계를 극복하기 위해 더 짧은 파장의 광원을 사용하는 EUV 노광 공정이 도입되었다. EUV 광은 높은 광자 에너지를 가지는 특성으로 모든 물질에 쉽게 흡수되기에, 광 경로를 조절하기 위해서 다층 박막 기반의 반사형 광학계를 사용하며, 이에 따라 사입사 조건을 갖게 된다. 또한, EUV 노광 공정 중 발생하는 입자(particle)은 무시할 수 없는 확률로 노광기의 챔버 내부 또는 광학 부품에 흡착될 수 있으며, 이는 EUV 마스크에 새겨진 회로 패턴을 구성하는 광의 국부적인 소실로 이어져 최종적인 웨이퍼 이미지에 결함을 유발한다. 이에, EUV 펠리클을 EUV 마스크 위 특정 위치에 도입하여 EUV 마스크 particle issue를 완화하기 위한 수단으로 활발히 개발하고 있다. 광의 산란은 파장의 제곱에 반비례하여 발생하기 때문에, 기존 노광 공정에 사용된 광원의 파장보다 매우 짧은 13.5 nm의 EUV는 반사 및 투과형 광학 부품의 소재나 구조에 의해 산란의 정도가 크게 나타난다. 산란된 광은 노광 공정 중 EUV 플레어(flare)를 유발하고 웨이퍼 상의 원하지 않은 영역에 EUV를 노출시킴에 따라 이미지 contrast 저하, critical dimension(CD) 변화, 회로패턴의 이동 등 패터닝 정확도가 떨어질 수 있으며, 노광 불균일성에 의한 선폭 거칠기가 증가하여, 최종적으로 process window를 제한한다. 이러한 EUV 플레어(flare)는 광학 부품을 구성하는 소재에 따라, 그리고 구조에 따라 다르게 나타날 수 있다. 특히, 표면 거칠기(roughness) 등을 포함하는 광학 부품의 불완전성이 주된 요인으로 작용한다. EUV 반사경을 구성하는 80 층 이상의 다층 박막 구조에 기인되는 거칠기(roughness)는 표면뿐만 아니라 박막 사이에 존재할 수 있으며, 박막 사이에 존재하는 거칠기(roughness)에 의해 광의 산란이 작용하는 정도를 측정하는 데는 한계가 존재한다. 또한 EUV에 대한 고투과율을 목적으로 개발되고 있는 EUV 펠리클의 소재와 구조에 의해 EUV 광은 강하게 산란될 수 있으며, 수십 nm 수준의 얇은 membrane 형태로 제작되는 펠리클은 산란을 유발하는 그 표면의 거칠기를 측정하는데 역시 한계가 존재한다. 이에, EUV 노광 공정 분야에서 마스크 패턴 이미지 전사 특성 및 패턴 이미지 해상도를 높이기 위해 활발히 개발되고 있는 차세대 EUV 마스크와 이를 보호하기 위한 수단으로 연구 개발되고 있는 EUV 펠리클 분야에서 각 소재 및 구조에 의해 발생하는 EUV 플레어(flare)의 측정은 필수적이다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템을 이용하여 투과형 타겟으로부터 발생되는 EUV 플레어를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템을 이용하여 반사형 타겟으로부터 발생되는 EUV 플레어를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템이 포함하는 필터 구조체를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템이 포함하는 빔 스탑이 적용되지 않은 상태에서 획득된 이미지를 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템이 포함하는 빔 스탑이 적용된 상태에서 획득된 이미지를 나타내는 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 방법 중 S300 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 방법 중 S600 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다. 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 플레어 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템을 이용하여 투과형 타겟으로부터 발생되는 EUV 플레어를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템을 이용하여 반사형 타겟으로부터 발생되는 EUV 플레어를 측정하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템이 포함하는 필터 구조체를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템이 포함하는 빔 스탑이 적용되지 않은 상태에서 획득된 이미지를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템이 포함하는 빔 스탑이 적용된 상태에서 획득된 이미지를 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 EUV 플레어 측정 시스템은, 광원(100), 스플리터(200), 광학계(300), 제1 검출기(410), 제2 검출기(420), 및 필터 구조체(500)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 광원(100), 스플리터(200), 광학계(300), 제1 검출기(410), 제2 검출기(420), 및 필터 구조체(500)를 포함하는 장치는 EUV 플레어 측정 장치로도 정의될 수 있다. 이하, 각 구성에 대해 설명된다. 상기 광원(100)은 EUV 광(L0)을 생성하고 방사할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 광원(100)은 고차조화파 방식으로 생성된 13.56 nm의 결맞음성(coherent) EUV 광을 방사할 수 있다. 상기 광원(100)으로부터 생성된 상기 EUV 광(L0)은 상기 스플리터(200)로 제공될 수 있다. 상기 스플리터(200)는 상기 EUV 광(L0)을 제1 EUV 광(L1)과 제2 EUV 광(L2)으로 분리시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 스플리터(200)는 상기 EUV 광(L0) 중 일부는 반사시키고 다른 일부는 투과시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 스플리터(200)로부터 반사된 상기 EUV 광(L0)은 상기 제1 EUV 광(L1)으로 정의될 수 있다. 이와 달리, 상기 스플리터(200)를 투과한 상기 EUV 광(L0)은 상기 제2 EUV 광(L2)으로 정의될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 광원(100)과 상기 스플리터(200) 사이에는 사전 필터(SF)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 사전 필터(SF)는 스펙트랄 필터(spectral filter)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 광원(100)으로부터 생성된 상기 EUV 광(L0)은 상기 사전 필터(SF)를 거쳐 필터링된 이후 상기 스플리터(200)로 제공될 수 있다. 상기 스플리터(200)로부터 분리된 상기 제1 EUV 광(L1)은 상기 제1 검출기(410)로 제공될 수 있다. 상기 제1 검출기(410)는 상기 제1 EUV 광(L1)을 수집하여, 상기 제1 EUV 광(L1)에 대한 세기(intensity) 및 형상을 검출할 수 있다. 이와 달리, 상기 스플리터(200)로부터 분리된 상기 제2 EUV 광(L2)은 상기 광학계(300)로 제공될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 광학계(300)는 반사 미러(mirror)를 포함할 수 있다. 상기 광학계(300)는 상기 제2 EUV 광(L2)의 경로를 제어하여,