KR20230112840A - 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 펠리클 성능 평가 시스템에 관한 것으로서, 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 비율를 분석하는 사중극자 질량분석기; 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기; 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 극자외선(EUV: Extreme Ultra Violet) 노광공정에서 포토마스크에 부착되는 펠리클이 플라즈마 환경에서 보호 기능과 아웃포커스 기능이 얼마나 오랫동안 유지될 수 있는지 그 성능을 평가하기 위한 것이다.
본 발명은 과학기술정보통신부 (Ministry of Science and ICT)로부터 연구 자금을 지원받는 한국연구재단 (NRF: National Research Foundation of Korea)의 소재혁신선도 프로젝트 (1711133537/2020M3H4A3081882), 한국 국가과학기술연구회 (NST: National Research Council of Science & Technology)의 2020년도 미래선도형 융합연구단사업 (1711151477/CRC-20-01-NFRI), 한국표준과학연구원 (KRISS: Korea Research Institute of Standards and Science) 연구운영비지원 (22011099/ GP2022-0011-04, 22011100/ GP2022-0011-05)에 의해서 지원받았다.
반도체 생산 공정에 도입된 극자외선(EUV: Extreme Ultra Violet) 노광장치는 대부분의 물질에서 흡수되는 13.5nm의 파장을 갖는 빛을 사용하기 때문에 투과형 광학계를 사용할 수 없고 반사형 광학계를 사용해야 한다.
EUV 노광장치가 고가의 장비일 뿐만 아니라 EUV 노광장치에 사용되는 마스크 역시 고가의 소모성 부품이므로, 상기 마스크를 오염물질로부터 보호하기 위하여 펠리클이라는 보호막을 상기 마스크에 부착하여 사용하는데, 상기 펠리클은 그 표면에 오염입자가 부착되더라도 상기 마스크로부터의 반사광은 반도체 기판에서 초점이 맞추어 진행되지만 상기 펠리클로부터의 반사광은 반도체 기판에서 초점이 벗어나도록 하여 오염입자가 반도체 기판에 전사되는 것을 방지하는 기능을 가지므로 더욱 더 그 필요성이 높아진다.
특히, 기존의 노광장치와 달리 EUV 노광장치에서는 고에너지의 EUV 광에 의하여 진공챔버 내의 가스가 이온화되어 플라즈마가 생성되는데, 이러한 플라즈마 내의 이온과 활성종이 EUV 노광장치에서 사용되는 펠리클에 물리적 및 화학적 반응을 통하여 결함을 발생시킬 수 있으므로, EUV 펠리클을 개발하기 위해서는 플라즈마 환경에서 EUV 펠리클의 성능을 평가할 수 있어야 하지만, 이러한 평가를 위하여 고가의 EUV 노장장치를 도입하게 되면 EUV 펠리클의 성능 평가에 고비용이 소요된다는 문제점이 있다.
그래서, EUV 노광장치에서 사용하는 펠리클이 실제 EUV 노광공정에서 사용되는 경우 어느 정도의 결함이 발생하는지 펠리클 성능을 평가할 수 있는 저비용의 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법이 필요하다.
Journal of Physics D: Applied Physics 49 (2016) 145203 (8pp), Exploring the electron density in plasma induced by EUV radiation: I. Experimental study in hydrogen 에서는 EUV 노광장치에서 EUV에 의하여 생성되는 플라즈마 전자 밀도를 측정하고 있으나, 이러한 EUV 노광장치는 고가의 장비이기 때문에 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법에 적용하게 되면 높은 비용이 소요된다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2018-0101515호는 수소 확산 장벽을 갖는 EUV 요소에 관한 것으로서, EUV 노광공정에서 수소 기체를 진공챔버로 주입하여 플라즈마에 의한 증착 손상 및 스퍼터링을 방지하거나 세정을 용이하게 하고 있으나, EUV 광에 의하여 수소 분자가 해리되어 수소 이온과 수소 활성종이 생성되고 수소 이온과 수소 활성종이 다층 미러, EUV 요소 등에 흡수되고 확산되어 부정적인 영향을 줄 수 있으므로, 헬륨과 같은 비-수소 기체를 배킹 층 내에 주입하여 배킹 층 및 기판의 비정질 실리콘 물질 내로 수소 확산을 방지하기 위하여 수소 확산 장벽을 형성하고 있다. 그러나, EUV 노광공정에 사용되는 펠리클의 성능을 사전에 평가하는 것이 필요한데 이러한 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법을 저비용으로 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2021-0022001호는 EUV 펠리클에 관한 것으로서, EUV 리소그래피 장치의 작동 조건을 견딜 수 있고 시간당 노출 웨이퍼 수를 허용하기에 충분한 EUV 투과율을 갖는 펠리클을 제공하기 위하여 펠리클 코어, 실리콘 카바이드 접착 층, 루테늄 캡핑 층을 포함하고 상기 루테늄 캡핑이 상기 실리콘 카바이드 접착 층과 접촉하도록 하고 있으나, EUV 노광공정에 사용되는 펠리클의 성능을 사전에 평가하는 것이 필요한데 이러한 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법을 저비용으로 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2021-0079296호는 검사 장치에 관한 것으로서, 패터닝된 레티클을 오염으로부터 차폐하기 위해 EUV 리소그래피 장치에서 사용되는 펠리클을 검사하기 위하여 검사 또는 품질 평가 공정을 수행하고 있는데, 펠리클을 검사하기 위한 방사선 빔을 생성하도록 구성된 방사선 빔 소스와 검출기를 구비하고 있으나, EUV 노광공정에 사용되는 방사선 빔 소스는 펠리클의 광학적 특성을 검사하기 위해서 사용되고 있을 뿐이고 진공챔버 내의 가스가 이온화되어 생성되는 플라즈마에 의하여 펠리클에 결함을 발생시키는지는 검사하기 위한 환경을 제공하지 못하고 있고 방사선 빔 소스는 고가의 장비이므로 이러한 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법을 저비용으로 적용하기 어렵다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2310124호는 극자외선 노광용 펠리클의 제조 방법에 관한 것으로서, 극자외선 노광 환경에서 수소 플라즈마에 대하여 장시간 장시간 사용 가능한 극자외선 노광용 펠리클을 제공하기 위하여, 수소 플라즈마에 내성을 갖는 물질층인 화학적 강화층을 구비하고, 수소 플라즈마 처리를 수행하기 전과 후에 대하여 투과 전자 현미경 분석 및 라만 분광 분석을 수행하여 검사하고 있으나, 상기 수소 플라즈마 처리가 정밀하게 수행되지 못하여 극자외선 노광용 펠리클의 성능 평가가 정밀하게 이루어지지 못한다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-0835379호는 사중극자 질량 분석기를 이용한 챔버 상태 모니터링 방법에 관한 것으로서, 사중극자 질량 분석기를 이용하여 챔버 내의 반응 종의 양을 측정하고 전자와의 충돌로 해리된 이온이나 라디칼의 밀도, 질량 및 에너지 분포를 측정하여 플라즈마 챔버의 상태를 모니터링하고 있으나, 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으므로, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다는 문제점이 있다.
등록특허공보 제10-2162826호는 평면형 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단장치를 제공하기 위한 것이다.
등록특허공보 제10-2193678호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단 장치를 원형 부재에 매립하여 형성한 웨이퍼형 플라즈마 진단 장치를 제공하기 위한 것이다.
등록특허공보 제10-2193694호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단 장치를 정전척에 매립하여 형성한 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 정전척을 제공하기 위한 것이다.
등록특허공보 제10-2318600호는 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치에 관한 것으로서, 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성하여 컷오프 주파수로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있는 평면형 플라즈마 진단 장치를 플라즈마 공정 장치에 매립하여 형성한 평면형 플라즈마 진단 장치가 매립된 플라즈마 공정 장치를 제공하기 위한 것이다.
특허출원 제10-2021-0022899호는 플라즈마 이온 밀도 측정 장치와 이를 이용한 플라즈마 진단 장치에 관한 것으로서, 초고주파 송수신 안테나에 의하여 측정한 이온 플라즈마 컷오프 주파수로부터 플라즈마 이온 밀도를 구하고 이로부터 플라즈마 밀도를 구할 수 있으나, 이온의 종류와 활성종을 구분하여 절대적인 측정값을 얻는데 한계가 있을 수 있다.
Journal of Physics D: Applied Physics 49 (2016) 145203 (8pp), Exploring the electron density in plasma induced by EUV radiation: I. Experimental study in hydrogen
본 발명은 극자외선(EUV: Extreme Ultra Violet) 노광공정에서 포토마스크에 부착되는 펠리클의 성능을 평가하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, EUV 노광장치에서 사용하는 펠리클이 실제 EUV 노광공정에서 사용되는 경우 손상을 어느 정도 입는지, 손상을 어느 정도 견디는지 등의 펠리클 성능을 저비용으로 평가하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, EUV 노광장치에서 사용하는 펠리클의 성능을 저비용으로 평가하여 EUV 노광공정의 수율을 높이고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 목적으로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 기술적 과제는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이하의 구성을 포함한다.
본 발명은 펠리클 성능 평가 시스템에 관한 것으로서, 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 비율를 분석하는 사중극자 질량분석기; 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기; 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 결함 평가부를 더 포함하고, 상기 결함 평가부는 열적 특성, 기계적 특성, 광학적 특성 중 적어도 어느 하나를 평가하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 플라즈마 밀도 분석기는 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플라즈마로부터 발생되는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기를 더 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 플라즈마 밀도 분석기에서 분석하는 플라즈마 밀도에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 플라즈마 밀도 분석기에서 분석하는 플라즈마 밀도에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 진공챔버 내의 온도를 분석하는 온도 분석기;를 더 포함하고, 상기 온도 분석기에 의하여 진공챔버 또는 기판 지지부의 온도가 사전 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에 상기 플라즈마 공정 분석부는 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력 또는 가스 압력를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 펠리클 성능 평가 시스템에 관한 것으로서, 진공챔버 내의 플라즈마로부터 발생되는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기; 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기; 상기 광방출 분광기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온과 활성종의 밀도를 종합적으로 분석하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 극자외선 노광공정에서 극자외선 광에 의해서 생성되는 플라즈마를 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 사중극자 질량분석기를 더 포함하고, 상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기, 상기 플라즈마 밀도 분석기, 상기 사중극자 질량분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온과 활성종의 밀도를 종합적으로 분석하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 펠리클 성능 평가 시스템에 관한 것으로서, 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 비율를 분석하는 사중극자 질량분석기; 상기 진공 챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기; 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 플라즈마 공정 분석부; 상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 결함 평가부;를 포함하고, 상기 결함 평가부는 열적 특성, 기계적 특성, 광학적 특성 중 적어도 어느 하나를 평가하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 펠리클 성능 평가 방법에 관한 것으로서, 사중극자 질량분석기에서 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 단계; 플라즈마 밀도 분석기에서 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 단계; 광방출 분광기에서 플라즈마로부터 발생하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계; 플라즈마 공정 분석부에서 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 펠리클 성능 평가 방법에 관한 것으로서, 진공챔버 내에 펠리클을 위치시키고 플라즈마를 생성하는 단계; 사중극자 질량분석기에서 상기 플라즈마 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 단계; 플라즈마 밀도 분석기에서 상기 진공챔버 내의 상기 플라즈마 밀도를 측정하는 단계; 광방출 분광기에서 상기 플라즈마로부터 발생하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계; 플라즈마 공정 분석부에서 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 상기 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 단계; 상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 펠리클 성능 평가 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램일 수 있다.
본 발명의 효과는 극자외선(EUV: Extreme Ultra Violet) 노광공정에서 포토마스크에 부착되는 펠리클의 성능을 평가하는 것을 가능하게 하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 효과는, EUV 노광장치에서 사용하는 펠리클이 실제 EUV 노광공정에서 사용되는 경우 손상을 어느 정도 입는지, 손상을 어느 정도 견디는지 등의 펠리클 성능을 저비용으로 평가하는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 효과는, EUV 노광장치에서 사용하는 펠리클의 성능을 저비용으로 평가하여 EUV 노광공정의 수율을 높이는 것을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 의한 효과는 상기 효과로만 제한하지 아니하고, 위에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 효과는 이하 본 발명의 구성 및 작용을 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 극자외선 노광장치의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 2는 일반적인 극자외선 노광공정에서 마스크에 펠리클이 부착되어 있지 않은 경우의 동작을 도시한다.
도 3은 일반적인 극자외선 노광공정에서 마스크에 펠리클이 부착되어 있는 경우의 동작을 도시한다.
도 4는 일반적인 극자외선 광원부의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 5는 일반적인 극자외선 노광장치의 구성도를 도시한다.
도 6은 일반적인 극자외선 노광공정에서 극자외선 펄스 발생시 가스 압력에 따라 생성되는 전자밀도의 시간에 따른 변화를 도시한다.
도 7은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 일실시예의 전체적인 구성도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 일실시예의 일부 구성도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 다른 일실시예의 전체적인 구성도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 다른 일실시예의 일부 구성도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다른 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2는 일반적인 극자외선 노광공정에서 마스크에 펠리클이 부착되어 있지 않은 경우의 동작을 도시한다.
도 3은 일반적인 극자외선 노광공정에서 마스크에 펠리클이 부착되어 있는 경우의 동작을 도시한다.
도 4는 일반적인 극자외선 광원부의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 5는 일반적인 극자외선 노광장치의 구성도를 도시한다.
도 6은 일반적인 극자외선 노광공정에서 극자외선 펄스 발생시 가스 압력에 따라 생성되는 전자밀도의 시간에 따른 변화를 도시한다.
도 7은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 일실시예의 전체적인 구성도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 일실시예의 일부 구성도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 다른 일실시예의 전체적인 구성도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 다른 일실시예의 일부 구성도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 다른 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성 및 작용에 대해 설명하기로 한다. 이러한 실시예는 예시적인 것으로서 본 발명의 구성 및 작용을 제한하지는 아니하고, 실시예에서 명시적으로 나타내지 아니한 다른 구성 및 작용도 이하 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있는 경우는 본 발명의 기술적 사상으로 볼 수 있을 것이다.
일반적으로 극자외선(EUV: Extreme Ultraviolet) 노광장치(Lithographic Apparatus)는 종래의 불화 크립톤(KrF) 또는 불화 아르곤(ArF) 노광공정과는 달리 13.5 nm의 짧은 파장을 갖는 광원인 극자외선을 사용하여 노광을 수행하는 장치로서, 짧은 파장의 광원을 사용하여 해상도를 극대화함으로써 패터닝 횟수 등 공정 횟수를 대폭 저감할 수 있다.
EUV 노광장치에 사용되는 마스크는 고가의 소모성 부품이므로, 상기 마스크를 오염물질로부터 보호하기 위하여 펠리클이라는 보호막을 상기 마스크에 부착하여 사용하는데, 본 발명은 EUV 노광장치에서 사용하는 펠리클이 실제 EUV 노광공정에서 사용되는 경우 손상을 어느 정도 입는지, 손상을 어느 정도 견디는지 등의 펠리클 성능을 저비용으로 평가하기 위하여 EUV 노광장치에서 EUV에 의하여 가스가 이온화되어 생성되는 플라즈마와 동일한 환경을 저비용으로 조성하기 위한 것이다.
도 1은 일반적인 극자외선 노광장치의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 일반적인 극자외선 노광장치는 EUV 광원부(10), 조명 광학부(20), 투영 광학부(30)를 구비하고, 상기 EUV 광원부(10)는 극자외선을 발생시키고, 상기 조명 광학부(20)는 극자외선을 마스크 또는 레티클이라고 불리는 마스크(40)로 유도하고, 상기 마스크(40)는 상기 극자외선을 반사하고, 상기 투영 광학부(30)는 상기 마스크(40)에서 반사된 극자외선을 포토 레지스트(51)가 코팅된 기판(50)의 특정 영역으로 유도하여 노광 공정을 수행하게 된다. 상기 마스크(40)에는 오염 물질이 흡착되어 패터닝 오류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 펠리클(41)을 부착하여 상기 마스크(40)를 보호하게 된다.
도 2는 일반적인 극자외선 노광공정에서 마스크에 펠리클이 부착되어 있지 않은 경우의 동작을 도시하고, 도 3은 일반적인 극자외선 노광공정에서 마스크에 펠리클이 부착되어 있는 경우의 동작을 도시한다.
도 2를 참조하면, 마스크(40)에 펠리클이 부착되어 있지 않은 경우 극자외선 노광공정에서 마스크(40)에 오염 물질(42)이 흡착되면 상기 오염 물질(42)에서 반사되는 극자외선 빛(14)이 기판에 전사되어 패터닝 오류를 발생시키게 될 뿐만 아니라 상기 오염 물질(42)이 마스크(40)에 흡수 및 확산되어 상기 마스크(40)가 손상되어 역시 패터닝 오류를 발생시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 마스크(40)에 펠리클(41)이 부착되어 있는 경우 극자외선 노광공정에서 펠리클(41)에 오염 물질(42)이 흡착되더라도 상기 오염 물질(42)에서 반사되는 극자외선 빛(14)은 기판(50)에서 초점이 맞지 않으므로 패터닝 오류를 방지할 뿐만 아니라 상기 오염 물질(42)이 상기 펠리클(41)에 의하여 차단되어 마스크(40)에 흡수 및 확산되는 것을 방지할 수 있다.
마스크(40)에 부착되는 펠리클(41)은 다층막으로 형성될 수 있고, 상기 다층막으로는 일반적으로 캐핑층, EUV 투과층, 열방출층을 포함할 수 있으며, 이외에도 상기 층들을 교대로 복수개 적층하여 형성할 수도 있다.
상기 캐핑층은 열방출과 내화학성이 우수한 물질로서 티타늄(Ti), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 몰리브데넘(Mo), 크롬(Cr), 코발트(Co), 붕소(B), 탄 소(C), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 또는 탄소 나노 구조체 등을 포함할 수 있고, 상기 EUV 투과층은 극자외선에 대한 투과도가 높은 물질로서 베릴륨(Be), 붕소(B), 탄소(C), 실리콘/규소(Si), 인(P), 황(S), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 브로민(Br), 루비듐(Rb), 스트론튬(Sr), 이트륨(Y), 지르코늄(Zr), 나이오븀(Nb), 몰리브데넘(Mo), 바륨(Ba), 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 우라늄(U) 등을 포함할 수 있으며, 상기 열방출층은 펠리클의 냉각효과를 높일 수 있는 물질로서 금속 또는 탄소 나노 구조체 등을 포함할 수 있다.
상기 다층막으로 형성되는 펠리클(41)은 마스크(40)에 부착되어 오염 물질이 상기 마스크(40)에 흡착되어 패터닝 오류가 발생하는 것을 방지하게 되지만, 상기 펠리클(41)에 흡착되는 오염 입자의 크기가 10 ~ 20 마이크로미터 정도 이상이 되면 역시 패터닝 오류를 일으키게 되므로, 상기 펠리클(41)에도 음(-)의 전압(Vp3)을 인가하여 상기 펠리클(41)에 오염 입자가 흡착되는 것을 방지함으로써 패터닝 오류를 일으키는 것을 더욱 더 방지할 수 있게 된다.
특히 다층막으로 형성되는 펠리클(41)에 음(-)의 전압(Vp3)을 인가하는 경우 적어도 하나의 도전성을 갖는 층에 음(-)의 전압(Vp3)을 인가할 수 있고, 상기 캐핑층 또는 열방출층에 음(-)의 전압(Vp3)을 인가하는 것이 바람직하다.
도 4는 일반적인 극자외선 광원부의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 4를 참조하면, 일반적인 극자외선(EUV: Extreme Ultraviolet) 광원부(10)는 레이저 생성 플라즈마(LPP: Laser Produced Plasma) 소스로서 레이저 광원(11), 타겟 공급부(12), 집광부(13)를 구비하고 있다.
상기 레이저 광원(11)은 고출력 레이저 펄스를 출력하고 상기 타겟 공급부(12)는 주석, 리튬, 크세논 등 또는 이들의 화합물의 방울 입자를 떨어뜨리며, 상기 고출력 레이저 펄스와 상기 방울 입자가 충돌하면 상기 방울 입자의 원자가 이온화되어 플라즈마가 생성된다.
상기 생성된 플라즈마에서는 극자외선(EUV: Extreme Ultraviolet)이 방사되고 이러한 방사되는 극자외선을 상기 집광부(13)에서 집광하여 조명 광학부(20)로 방출하게 된다.
한편, 상기 플라즈마를 생성하는 과정에서 방울 입자에서 비산하는 입자가 발생하게 되고 이러한 비산하는 입자가 오염 입자가 되어 노광장치의 렌즈 등 광학부와 마스크에 흡착되어 오염을 일으킬 수 있으므로, 극자외선을 사용하는 노광 장치에서는 상기 극자외선 광원부(10)에 발생하는 오염 입자가 각종 광학부와 마스크를 오염시키는 것을 방지할 필요가 있다.
상기 오염 입자는 플라즈마를 생성하는 과정에서 발생한다는 점에서 음(-)의 전하를 띄게 되는데, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
플라즈마 내에 플로팅(floating) 기판을 놓게 되면 상기 플로팅 기판에 전자, 이온, 중성원자가 충돌하게 되며, 전자가 상기 플로팅 기판에 충돌하여 축적되면 상기 플로팅 기판이 음(-) 전하를 띄게 되고, 이온이 상기 플로팅 기판에 충돌하여 축적되면 상기 플로팅 기판이 양(+) 전하를 띄게 된다.
그런데 플라즈마 내 이온의 밀도는 전자의 밀도와 유사하지만, 전자의 평균속도는 이온의 평균속도에 비하여 아주 크므로, 일반적으로 상기 플로팅 기판에 도달하는 전자의 수가 이온의 수보다 아주 많아지게 되어 상기 플로팅 기판에는 이온보다는 전자가 더 많이 축적되어 음(-) 전하를 띄게 된다.
또한 플라즈마 내에는 중성원자 또는 중성원자가 응집되어 형성되는 입자도 존재하게 되는데, 이와 같은 입자가 상기 플로팅 기판과 같은 역할을 하게 되어 이러한 입자도 음(-) 전하를 띄게 되며, 이러한 입자가 오염 입자로 작용하게 된다.
또한 방사되는 극자외선 빛을 상기 집광부(13)에서 집광하여 조명 광학부(20)로부터 방출되어 진공챔버 내의 가스를 이온화하여 플라즈마가 생성되고, 상기 플라즈마 내의 이온과 활성종이 펠리클 또는 마스크에 물리적 및 화학적 반응을 통하여 손상을 미치게 된다.
도 5는 일반적인 극자외선 노광장치의 구성도를 도시한다.
도 5를 참조하면, 일반적인 극자외선 노광장치는 EUV 광원부(10), 조명 광학부(20), 투영 광학부(30)를 구비하고, 상기 EUV 광원부(10)는 극자외선을 발생시키고, 상기 조명 광학부(20)는 극자외선을 마스크 또는 레티클이라고 불리는 패터닝 디바이스(40)로 유도하고, 상기 마스크(40)는 상기 극자외선을 반사하고, 상기 투영 광학부(30)는 상기 마스크(40)에서 반사된 극자외선을 포토 레지스트(51)가 코팅된 기판(50)의 특정 영역으로 유도하여 노광 공정을 수행하게 된다. 상기 마스크(40)에는 오염 물질이 흡착되어 패터닝 오류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 펠리클(41)을 부착하여 상기 마스크(40)를 보호하게 된다.
또한 종래의 극자외선 노광장치는 EUV 광원부(10)에서 발생하는 오염 입자가 상기 조명 광학부(20)로 유입되거나 마스크(40)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 필터부를 구비하고 있으나, 상기 필터부는 상기 오염 입자가 빠져나가지 못하도록 밀폐하기 위한 수단으로서 상기 극자외선의 광경로에도 영향을 미치게 된다.
한편, 극자외선 노광장치는 진공챔버 내에 수소 가스와 같은 세정 또는 환원을 위한 가스를 일정 압력으로 주입하여 진행되는데, 극자외선 빛에 노출되는 수소가 해리되어 플라즈마가 생성되고 이러한 플라즈마 내에 포함되는 수소 이온 또는 수소 활성종이 펠리클에 물리적 및 화학적 반응을 통하여 상기 펠리클의 성능을 저하시키게 된다.
도 6은 일반적인 극자외선 노광공정에서 극자외선 펄스 발생시 가스 압력에 따라 생성되는 전자밀도의 시간에 따른 변화를 도시한다.
도 6을 참조하면, 시간축 상의 0에서 극자외선 펄스가 발생하는 경우 진공챔버 내의 가스가 이온화되어 플라즈마가 생성되는데, 가스 압력이 0.5 Pa, 1 Pa, 2 Pa, 5 Pa, 10 Pa, 15 Pa 인 경우에 각각의 생성되는 플라즈마 전자 밀도가 가스 압력이 상승함에 따라 증가하는 상황을 도시하고 있다.
따라서 본 발명은 이러한 공지된 플라즈마 전자 밀도를 바탕으로 고가의 극자외선 노광장치를 사용하지 않고도 종래의 플라즈마 발생장치에 의하여 플라즈마를 생성하고 극자외선 노광장치에 의해서 생성되는 플라즈마 환경과 동일한 상황을 조성하여 펠리클의 성능을 평가하고자 한다.
도 7은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 일실시예의 전체적인 구성도를 도시한다.
도 7을 참조하면, 펠리클 성능 평가 시스템의 플라즈마 공정 분석부(500)는 플라즈마 밀도 분석기(110), 사중극자 질량분석기(210), 광방출 분광기(310), 온도 분석기(410)를 통하여 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 포함하는 송수신안테나 내장 센서(100), 사중극자 센서(200), 광방출 감지 센서(300), 온도 센서(400)에서 감지되는 신호를 복합적으로 분석하여 플라즈마 공정의 정밀한 진단을 수행한다.
펠리클 성능 평가 시스템은 진공챔버(1) 내의 기판 지지부(2) 상에 펠리클(41)을 위치시키고 플라즈마 생성 가스를 주입한 후 전원공급부(4)와 매칭 회로(5)를 통하여 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.
송수신안테나 내장 센서(100), 사중극자 센서(200), 광방출 감지 센서(300), 온도 센서(400)는 플라즈마를 생성하여 펠리클 성능 평가가 진행되는 동안 실시간으로 플라즈마의 상태를 측정하고 플라즈마 밀도 분석기(110), 사중극자 질량분석기(210), 광방출 분광기(310), 온도 분석기(410)를 통하여 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 분석한다.
플라즈마 공정 분석부(400)는 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 복합적으로 분석하여 극자외선 노광장치에서 발생되는 플라즈마 환경과 동일한 환경을 조성하여 상기 펠리클(41)이 손상을 입도록 한 후, 공지된 결함 평가부에 의하여 열적 특성, 기계적 특성, 광학적 특성 중 적어도 어느 하나를 평가하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하게 된다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하거나, 반사하는 마이크로웨이브를 수신할 수 있다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마의 컷오프 주파수를 측정하여 플라즈마 밀도를 알 수 있으나, 진공챔버 내에 매립되는 위치에 따라서 매립시 많은 비용이 소모될 수 있고, 매립되는 깊이에 따라 측정된 수치에 변화가 발생하므로 측정된 수치의 보정이 필요하므로, 광방출 감지 센서(200)가 설치되는 투광창(6)에 매립하거나 투광창(6) 주변에 설치하는 것이 바람직하다.
송수신안테나 내장 센서(100)는 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 포함하고, 송신안테나(101)와 수신안테나(102)는 광방출 감지 센서(300)를 중심으로 하여 그 주변에 각각 설치될 수 있다.
또한 송수신안테나 내장 센서(100)는 정전척과 같은 기판 지지부(2) 또는 에지링(3)에도 매립될 수 있으며, 매립되는 깊이에 따라 측정되는 컷오프 주파수의 값이 변화되지 않도록 소정의 깊이 이내로 매립되도록 하는 것이 바람직하다.
송수신안테나 내장 센서(100)를 진공챔버(1)의 벽면에 매립하는 경우는 높은 비용이 소모될 수 있으나, 진공챔버(1) 내의 소모성 부품 또는 투광창(6)에 매립하는 경우 설치 비용이 저감될 수 있다.
상기 송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성할 수 있으며, 상기 송수신안테나 내장 센서(100) 외에도 랭뮤어 탐침기, 루프 형상 프로브, 평면형 원뿔 형상 프로브 등의 구성을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)로서 평면형으로 형성한 초고주파 송수신 안테나를 사용하고 이를 상기 플라즈마 밀도 분석기(110)와 연결하여 측정된 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도의 절대치를 더욱 더 정밀하게 측정할 수 있다.
사중극자 센서(200)는 4개의 극자를 평행하게 형성하고 각 극자에 직류 및 교류를 인가하여 생성되는 플라즈마 내에 분포하는 이온 및 활성종의 질량에 따라 각각의 분포를 감지할 수 있다. 전기적으로 중성인 활성종의 경우에도 열전자를 충돌시켜 이온화한 후 이를 감지할 수 있다.
광방출 감지 센서(300)는 광섬유(320)를 통하여 광방출 분광기(310)와 연결되어 플라즈마로부터 방출되는 빛을 분광하여 빛의 파장을 분석함으로써 플라즈마 내에 포함되어 있는 입자의 종류와 그 에너지 세기를 파악할 수 있으나, 입자 성분의 상대적인 양을 측정할 있을 뿐이고 절대적인 양을 측정할 수 없으며, 플라즈마 발생시 진공챔버 내의 벽면에 증착되는 물질들에 의하여 측정 오차가 누적된다.
광방출 감지 센서(300)에 의해서 측정되는 빛의 세기가 감소하고, 광방출 감지 센서(200) 주변에 설치된 송수신안테나 내장 센서(100)에 의해서 측정되는 마이크로웨이브의 컷오프 주파수에 변화가 없는 경우에 진공챔버(1)의 벽면과 투광창(6)에 증착되는 물질에 의하여 측정 오차가 누적된다고 판단할 수 있다.
결국, 플라즈마 공정 분석부(500)는 광방출 분광기(310)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 플라즈마 밀도 분석기(110)에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 없는 경우 또는 플라즈마 밀도에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상할 수 있다.
플라즈마 공정 분석부(500)는 광방출 분광기(310)에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 플라즈마 밀도 분석기(110)에서 분석하는 마이크로웨이브에 변화가 발생하는 경우 또는 플라즈마 밀도에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하게 된다.
온도 센서(400)에서 측정되는 진공챔버(1) 내의 특정 온도를 기초로 플라즈마 생성을 위한 외부변수를 결정할 수 있다.
온도 분석기(410)에 의하여 진공챔버(1), 기판 지지부(2), 에지링(3) 중 적어도 하나의 온도가 사전 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에 플라즈마 공정 분석부(500)는 플라즈마 생성을 위한 외부변수인 인가 전력 또는 가스 압력을 제어할 수 있다.
이에 따라, 플라즈마 생성을 중단하지 않고 플라즈마 생성 중에 실시간 진단이 가능하고, 생성되는 플라즈마의 정밀한 진단을 통하여 펠리클이 극자외선 노광공정에서 손상되는 환경과 동일하게 플라즈마 밀도와 그 내부의 생성되는 이온 및 활성종의 밀도를 조성할 수 있다.
또한, 생성되는 플라즈마 내에는 전자 뿐만 아니라 여러가지 이온과 여러가지 활성종이 포함되어 있고, 이온과 활성종이 펠리클에 손상을 가하는 주요 입자라는 점에서 본 발명은 펠리클이 극자외선 노광공정에서 손상되는 환경과 동일한 환경을 더욱 더 정밀하게 조성할 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 플라즈마 밀도 분석기(110)에서 절대적인 측정값인 플라즈마 밀도를 측정하고, 사중극자 질량분석기(210), 광방출 분광기(310), 온도 분석기(410) 등에서 상대적인 측정값인 플라즈마 내에 포함되는 이온, 활성종 등의 성분비를 측정하므로, 플라즈마 내의 이온, 활성종 등의 각각의 입자의 절대적인 측정값을 계산할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 일실시예의 일부 구성도를 도시한다.
도 8을 참조하면, 진공챔버(1)의 벽면 일부에 형성되는 투광창(6) 또는 투광창(6) 주변에 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(300), 온도 센서(400)가 설치되는 구성을 확대하여 도시하고 있는데, 송수신안테나 내장 센서(100)의 송신안테나(101)와 수신안테나(102)는 광방출 감지 센서(300)를 중심으로 하여 투광창(6)에 매립되거나 투광창(6)에 인접하도록 센서 내장부(61)를 설치하고 송수신안테나 내장 센서(100)의 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 센서 내장부(61)에 내장할 수 있고, 투광창(6)과 센서 내장부(61)는 내플라즈마 소재인 알루미나(Al2O3) 또는 이트리아(Y2O3)를 포함하는 소재로 이루어진다.
송수신안테나 내장 센서(100)의 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 투광창(6) 또는 센서 내장부(61)에 매립하는 경우 진공챔버(10)의 내부 표면으로부터 소정의 깊이(dx) 이내로 매립되어 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
상기 송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성할 수 있으며, 상기 송수신안테나 내장 센서(100) 외에도 랭뮤어 탐침기, 루프 형상 프로브, 평면형 원뿔 형상 프로브 등의 구성을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)로서 평면형으로 형성한 초고주파 송수신 안테나를 사용하고 이를 상기 플라즈마 밀도 분석기(110)와 연결하여 측정된 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도의 절대치를 더욱 더 정밀하게 측정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 다른 일실시예의 전체적인 구성도를 도시한다.
도 9를 참조하면, 펠리클 성능 평가 시스템의 플라즈마 공정 분석부(500)는 플라즈마 밀도 분석기(110), 사중극자 질량분석기(210), 광방출 분광기(310), 온도 분석기(410)를 통하여 송신안테나(101)와 수신안테나(102)를 포함하는 송수신안테나 내장 센서(100), 사중극자 센서(200), 광방출 감지 센서(300), 온도 센서(400)에서 감지되는 신호를 복합적으로 분석하여 펠리클이 극자외선 노광공정에서 손상되는 환경과 동일한 환경을 정밀하게 조성할 수 있다.
펠리클 성능 평가 시스템은 진공챔버(1) 내의 기판 지지부(2) 상에 펠리클(41)을 위치시키고 플라즈마 생성 가스를 주입한 후 전원공급부(4)와 매칭 회로(5)를 통하여 고주파 전원을 인가하여 플라즈마를 생성한다.
송수신안테나 내장 센서(100), 사중극자 센서(200), 광방출 감지 센서(300), 온도 센서(400)는 플라즈마를 생성하는 동안 실시간으로 플라즈마의 상태를 측정하고 플라즈마 밀도 분석기(110), 사중극자 질량분석기(210), 광방출 분광기(310), 온도 분석기(410)를 통하여 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 분석한다.
상기 송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성할 수 있으며, 상기 송수신안테나 내장 센서(100) 외에도 랭뮤어 탐침기, 루프 형상 프로브, 평면형 원뿔 형상 프로브 등의 구성을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)로서 평면형으로 형성한 초고주파 송수신 안테나를 사용하고 이를 상기 플라즈마 밀도 분석기(110)와 연결하여 측정된 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도의 절대치를 더욱 더 정밀하게 측정할 수 있다.
플라즈마 공정 분석부(500)는 플라즈마 밀도, 플라즈마 내의 입자 성분, 온도를 복합적으로 분석하여 펠리클이 극자외선 노광공정에서 손상되는 환경과 동일한 환경을 정밀하게 조성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 펠리클 성능 평가 시스템의 다른 일실시예의 일부 구성도를 도시한다.
도 10을 참조하면, 진공챔버(1)의 벽면 일부에 형성되는 투광창(6)에 송수신안테나 내장 센서(100), 광방출 감지 센서(300), 온도 센서(400)가 설치되는 구성을 확대하여 도시하고 있는데, 송수신안테나 내장 센서(100)는 광방출 감지 센서(300)를 중심으로 하여 투광창(6)에 매립되어 설치하고, 투광창(6)은 내플라즈마 소재인 알루미나(Al2O3)또는 이트리아(Y2O3)를 포함하는 소재로 이루어진다.
송수신안테나 내장 센서(100)를 투광창(60)에 매립하는 경우 진공챔버(1)의 내부 표면으로부터 소정의 깊이(dx) 이내로 매립되어 플라즈마 환경으로부터 보호될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법은 진공챔버 내에 펠리클을 위치시키고 플라즈마를 생성하는 단계(S100)를 수행하고, 사중극자 질량분석기에서 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 단계(S200), 플라즈마 밀도 분석기에서 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 단계(S300), 광방출 분광기에서 플라즈마로부터 발생하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계(S400)를 수행한다.
상기 플라즈마 밀도 분석기는 송수신안테나 내장 센서(100)의 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도를 측정할 수 있고, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성할 수 있으며, 상기 송수신안테나 내장 센서(100) 외에도 랭뮤어 탐침기, 루프 형상 프로브, 평면형 원뿔 형상 프로브 등의 구성을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)로서 평면형으로 형성한 초고주파 송수신 안테나를 사용하고 이를 상기 플라즈마 밀도 분석기(110)와 연결하여 측정된 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도의 절대치를 더욱 더 정밀하게 측정할 수 있다.
다음은, 플라즈마 공정 분석부에서 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 단계(S500)를 수행하여 펠리클이 극자외선 노광공정에서 손상되는 환경과 동일한 환경을 정밀하게 조성할 수 있다.
도 12는 본 발명의 다른 일실시예인 펠리클 성능 평가 방법의 흐름도를 도시한다.
도 12를 참조하면, 진공챔버 내에 펠리클을 위치시키고 플라즈마를 생성하는 단계(S100)를 수행하고, 사중극자 질량분석기에서 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 단계(S200), 플라즈마 밀도 분석기에서 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 단계(S300), 광방출 분광기에서 플라즈마로부터 발생하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계(S400)를 수행한다.
상기 플라즈마 밀도 분석기는 송수신안테나 내장 센서(100)의 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도를 측정할 수 있고, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)는 플라즈마 컷오프 주파수를 측정하기 위한 초고주파 송수신 안테나를 평면형으로 형성할 수 있으며, 상기 송수신안테나 내장 센서(100) 외에도 랭뮤어 탐침기, 루프 형상 프로브, 평면형 원뿔 형상 프로브 등의 구성을 사용할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 송수신안테나 내장 센서(100)로서 평면형으로 형성한 초고주파 송수신 안테나를 사용하고 이를 상기 플라즈마 밀도 분석기(110)와 연결하여 측정된 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도의 절대치를 더욱 더 정밀하게 측정할 수 있다.
다음은, 플라즈마 공정 분석부에서 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 단계(S500)를 수행하여 펠리클이 극자외선 노광공정에서 손상되는 환경과 동일한 환경을 정밀하게 조성할 수 있다.
극자외선 노광공정과 동일한 플라즈마 환경에서 펠리클이 손상을 입는 상황을 조성한 후, 상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 단계(S600)를 수행하는데, 공지된 결함 평가부에 의하여 열적 특성, 기계적 특성, 광학적 특성 중 적어도 어느 하나를 평가하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하게 된다.
1: 진공챔버
2: 기판지지부
4: 전원공급부
5: 매칭 회로
6: 투광부
10: EUV 광원부
11: 레이저 광원
12: 타겟 공급부
13: 집광부
14: 극자외선 광
20: 조명 광학부
30: 투영 광학부
40: 마스크
41: 펠리클
42: 오염 물질
50: 기판
51: 포토 레지스트
100: 송수신안테나 내장 센서
110: 플라즈마 밀도 분석기
200: 사중극자 센서
210: 사중극자 질량분석기
300: 광방출 감지 센서
310: 광방출 분광기
320: 광파이버
400: 온도 센서
410: 온도 분석기
500: 플라즈마 공정 분석부
2: 기판지지부
4: 전원공급부
5: 매칭 회로
6: 투광부
10: EUV 광원부
11: 레이저 광원
12: 타겟 공급부
13: 집광부
14: 극자외선 광
20: 조명 광학부
30: 투영 광학부
40: 마스크
41: 펠리클
42: 오염 물질
50: 기판
51: 포토 레지스트
100: 송수신안테나 내장 센서
110: 플라즈마 밀도 분석기
200: 사중극자 센서
210: 사중극자 질량분석기
300: 광방출 감지 센서
310: 광방출 분광기
320: 광파이버
400: 온도 센서
410: 온도 분석기
500: 플라즈마 공정 분석부
Claims (14)
- 펠리클 성능 평가 시스템에 있어서,
진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 비율를 분석하는 사중극자 질량분석기;
상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기;
상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 결함 평가부를 더 포함하고,
상기 결함 평가부는 열적 특성, 기계적 특성, 광학적 특성 중 적어도 어느 하나를 평가하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 밀도 분석기는 송수신안테나 내장 센서의 마이크로웨이브를 분석하여 플라즈마 밀도를 측정하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
플라즈마로부터 발생되는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기를 더 포함하고,
상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 플라즈마 밀도 분석기에서 분석하는 플라즈마 밀도에 변화가 없는 경우에 광방출 감지 센서의 측정 오류를 보상하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 4 항에 있어서,
상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기에서 분석하는 광의 파장에 따른 세기가 감소하고, 상기 플라즈마 밀도 분석기에서 분석하는 플라즈마 밀도에 변화가 발생하는 경우에 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력, 가스 압력, 가스 유량비, 인가 전력 비율 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
진공챔버 내의 온도를 분석하는 온도 분석기;를 더 포함하고,
상기 온도 분석기에 의하여 진공챔버 또는 기판 지지부의 온도가 사전 설정된 온도 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 경우에 상기 플라즈마 공정 분석부는 플라즈마 공정의 외부변수인 플라즈마 발생을 위한 인가 전력 또는 가스 압력를 제어하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마를 투과하는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 송수신안테나 내장 센서는 가변 주파수의 마이크로웨이브를 송신하고 플라즈마로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 펠리클 성능 평가 시스템에 있어서,
진공챔버 내의 플라즈마로부터 발생되는 광의 파장 및 세기를 분석하는 광방출 분광기;
상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기;
상기 광방출 분광기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온과 활성종의 밀도를 종합적으로 분석하는 플라즈마 공정 분석부를 포함하고,
상기 플라즈마 공정 분석부는 극자외선 노광공정에서 극자외선 광에 의해서 생성되는 플라즈마를 진단하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 제 9 항에 있어서,
상기 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 사중극자 질량분석기를 더 포함하고,
상기 플라즈마 공정 분석부는 상기 광방출 분광기, 상기 플라즈마 밀도 분석기, 상기 사중극자 질량분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온과 활성종의 밀도를 종합적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 펠리클 성능 평가 시스템에 있어서,
진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 비율를 분석하는 사중극자 질량분석기;
상기 진공 챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 플라즈마 밀도 분석기;
상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 플라즈마 공정 분석부;
상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 결함 평가부;를 포함하고,
상기 결함 평가부는 열적 특성, 기계적 특성, 광학적 특성 중 적어도 어느 하나를 평가하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 시스템.
- 펠리클 성능 평가 방법에 있어서,
사중극자 질량분석기에서 진공챔버 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 단계;
플라즈마 밀도 분석기에서 상기 진공챔버 내의 플라즈마 밀도를 측정하는 단계;
광방출 분광기에서 플라즈마로부터 발생하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계;
플라즈마 공정 분석부에서 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 방법.
- 펠리클 성능 평가 방법에 있어서,
진공챔버 내에 펠리클을 위치시키고 플라즈마를 생성하는 단계;
사중극자 질량분석기에서 상기 플라즈마 내의 이온과 활성종의 밀도 분포를 분석하는 단계;
플라즈마 밀도 분석기에서 상기 진공챔버 내의 상기 플라즈마 밀도를 측정하는 단계;
광방출 분광기에서 상기 플라즈마로부터 발생하는 광의 파장 및 세기를 분석하는 단계;
플라즈마 공정 분석부에서 상기 사중극자 질량분석기 및 상기 플라즈마 밀도 분석기에 연결되어 상기 플라즈마 내에 포함되는 이온 밀도와 활성종의 밀도를 분석하는 단계;
상기 플라즈마에 의하여 상기 펠리클에 발생하는 결함을 평가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠리클 성능 평가 방법.
- 제 12 항 또는 제 13 항의 펠리클 성능 평가 방법을 실행시키기 위하여 저장매체에 기록되는 컴퓨터프로그램.
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| KR1020220008945A KR20230112840A (ko) | 2022-01-21 | 2022-01-21 | 펠리클 성능 평가 시스템 및 방법 |
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