공간 필터를 갖는 홀로그래픽 마스크 검사 시스템

공간 필터를 갖는 홀로그래픽 마스크 검사 시스템{HOLOGRAPHIC MASK INSPECTION SYSTEM WITH SPATIAL FILTER}

본 출원은 2010년 1월 27일에 출원된 미국 가출원 61/298,792의 이익을 주장하며, 본 명세서에서 그 전문이 인용 참조된다.

본 발명의 실시예들은 일반적으로 리소그래피에 관한 것이며, 더 상세하게는 공간 필터를 갖는 홀로그래픽 마스크 검사 시스템에 관한 것이다.

리소그래피는 집적 회로(IC) 그리고 다른 디바이스 및/또는 구조체들을 제조하는데 있어서 핵심 단계로서 널리 인식되어 있다. 리소그래피 장치는 기판 상으로, 예컨대 기판의 타겟부 상으로 원하는 패턴을 적용시키는, 리소그래피 동안 사용되는 기계이다. 리소그래피 장치로 IC의 제조 시, (대안적으로, 마스크 또는 레티클이라 칭하는) 패터닝 디바이스가 IC의 개별층에 형성될 회로 패턴을 생성한다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼)의 (예를 들어, 다이의 일부분, 한 개 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판에 제공된 방사선-감응재(예를 들어, 레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함한다. IC의 상이한 층들을 제조하는 것은 흔히 상이한 마스크들을 이용하여 상이한 층들의 상이한 패턴들을 이미징할 것을 요구한다.

IC의 치수가 감소하고 마스크로부터 기판으로 전사되는 패턴들이 더 복잡해짐에 따라, 마스크에 형성된 피처들의 결함들이 점점더 중요해지고 있다. 그 결과, 마스크에 형성된 피처들의 결함들이 기판에 형성된 패턴 결함들 내로 옮겨진다(translate). 마스크 결함들은, 예를 들어 마스크 블랭크의 코팅(defects in coatings on mask blanks), 마스크 샵의 마스크 패턴 공정(mask patterning process in a mask shop), 및 마스크 핸들링에서의 결함 그리고 웨이퍼 제조 설비에서 오염 결함들과 같은 다양한 원인들로부터 비롯된다. 그러므로, 기판 상으로 마스크 패턴의 전사에 영향을 주지 않도록, 결함들에 대한 마스크들의 검사는 원하지 않는 입자들 및 오염물들을 최소화하거나 제거하는 것이 중요하다.

홀로그래픽는 마스크 결함들을 모니터링하는데 사용될 수 있는 방법이다. 예를 들어, 홀로그램은 기준 빔(reference beam)으로 물체 빔(object beam)을 간섭시킴으로써 생성될 수 있어, 예를 들어 센서들의 어레이를 갖는 실리콘 전하 결합 소자(charge-coupled device: CCD)와 같은 이미지 센서에 결과적인 필드(resultant field)가 기록될 수 있다. 나중에, 물체는 재구성(reconstruct)될 수 있으며, 재구성된 물체로부터의 위상 및 진폭 정보는 결함들의 존재를 판단하기 위해 조사될 수 있다.

마스크의 작은 입자들(예를 들어, 마스크 결함들)이 이미지 센서에 의해 기록된 결과적인 필드들의 작은 신호-대-잡음 비(signal-to-noise ratio)를 유도할 수 있기 때문에, 마스크의 타겟부들의 홀로그래픽 이미징이 어렵다. 다시 말해, 작은 입자들로부터 이미지 센서로 다시 반사된 에너지의 양은 때때로 (예를 들어, 작은 입자들을 둘러싸는 마스크 영역으로부터의) 배경 DC 신호의 변동(fluctuation in the background DC signal)보다 훨씬 더 작으며, 이 또한 이미지 센서로 다시 반사된다.

마스크 결함들과 같은 작은 입자들의 홀로그래픽 이미징이 갖는 또 다른 문제는, 2 개의 이미지들 간의 차이를 결정하기 위해 결과적인 필드에 대응하는 홀로그래픽 이미지로부터 기준 이미지를 뺄 때 레지스트레이션 오차(registration errors)와 관계가 있다. 기준 이미지와 결과적인 이미지 간의 차이는 마스크 결함들의 존재를 나타낼 수 있다. 하지만, 기준 이미지 및 결과적인 이미지가 2 개의 이미지 간에 어느 정도 비정합된(offset by some random amount) 패턴을 포함하는 경우, 이러한 이미지들 간의 차이의 잔여물은 근처 입자로부터의 신호보다 상당히 클 수 있다.

마스크 결함들의 홀로그래픽 모니터링이 갖는 앞서 언급된 문제들을 극복할 수 있는 장치들, 방법들 및 시스템들이 요구된다.

앞서 언급된 내용을 고려하여, 기판 상으로 전사된 마스크 패턴들로부터 결함들의 제거 또는 최소화를 지원하기 위해 개선된 홀로그래픽 마스크 검사 시스템이 요구된다. 이 요구를 충족하기 위해, 본 발명의 실시예들은 공간 필터를 갖는 홀로그래픽 마스크 검사 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 실시예들은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템을 포함한다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템은 마스크의 타겟부 상으로 방사선 빔을 조명하도록 구성된 조명 소스를 포함한다. 또한, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템은 광학 시스템의 퓨필 평면에 배치된 공간 필터를 포함한다. 공간 필터는 마스크의 타겟부로부터 반사된 방사선 빔의 적어도 일부분을 수용한다. 광학 시스템은 기준 방사선 빔과 반사된 방사선 빔의 일부분을 조합하여, 조합된 방사선 빔을 생성한다. 또한, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템은 조합된 방사선 빔의 이미지를 캡처하도록 구성된 이미지 센서를 포함한다.

추가적으로, 본 발명의 실시예들은 마스크 결함을 검사하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 마스크의 타겟부 상으로 방사선 빔을 조명하는 단계; 상기 마스크의 타겟부로부터 반사된 방사선 빔의 적어도 일부분을 수용하는 단계 - 상기 반사된 방사선 빔의 일부분은 광학 시스템의 퓨필 평면에 배치된 공간 필터를 통과함 -; 기준 방사선 빔과 상기 공간 필터로부터 반사된 방사선 빔의 일부분을 조합하여, 조합된 방사선 빔을 생성하는 단계; 및 상기 조합된 방사선 빔에 대응하는 이미지를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템을 갖는 리소그래피 시스템을 더 포함한다. 리소그래피 시스템은 다음의 구성요소들: 제 1 조명 시스템; 지지체; 기판 테이블; 투영 시스템; 및 홀로그래픽 마스크 검사 시스템을 포함한다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템은 제 2 조명 소스, 광학 시스템의 퓨필 평면에 배치된 공간 필터 및 이미지 센서를 포함한다. 공간 필터는 패터닝 디바이스의 타겟부로부터 반사된 방사선 빔의 적어도 일부분을 수용한다. 광학 시스템은 기준 방사선 빔과 상기 반사된 방사선 빔의 일부분을 조합하여, 조합된 방사선 빔을 생성한다. 이미지 센서는 상기 조합된 방사선 빔에 대응하는 이미지를 검출하도록 구성된다.

첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 다양한 실시예들의 구조 및 작동뿐만 아니라, 본 발명의 실시예의 또 다른 특징들 및 장점들이 아래에 자세히 설명된다. 본 발명은 여기에 설명된 특정 실시예들로 제한되지 않음을 유의한다. 이러한 실시예들은 본 명세서에서 단지 예시의 목적으로만 제시된다. 관련 기술(들) 분야의 당업자라면, 본 명세서에 담긴 기술적 내용에 기초하여 추가 실시예들이 행해질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

본 명세서에 통합되며 명세서의 일부분을 형성하는 첨부된 도면들은 본 발명을 예시하며, 또한 설명과 함께 본 발명의 실시예들의 원리들을 설명하고, 관련 기술(들) 분야의 당업자가 본 발명을 실시 및 이용할 수 있게 하는 역할을 한다.
도 1a는 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 반사 리소그래피 장치의 개략도;
도 1b는 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 투과 리소그래피 장치의 개략도;
도 2는 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 EUV 리소그래피 장치의 개략도;
도 3은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템의 일 실시예의 개략도;
도 4는 예시적인 주기적 레티클 패턴이 배치된 예시적인 레티클의 개략도;
도 5는 푸리에 변환 평면(Fourier transform plane)에 공간 필터를 배치한 이전 및 이후에 홀로그래픽 마스크 검사 시스템의 광학 시스템의 푸리에 변환 평면의 이미지들을 갖는 예시적인 공간 필터의 개략도;
도 6은 또 다른 홀로그래픽 마스크 검사 시스템의 또 다른 실시예의 개략도;
도 7은 또 다른 홀로그래픽 마스크 검사 시스템의 일 실시예의 개략도; 및
도 8은 홀로그래픽 마스크 검사 방법의 일 실시예의 개략도이다.
본 발명의 실시예들의 특징들 및 장점들은 도면들과 연계될 때 아래에 설명된 상세한 설명을 더 잘 이해할 수 있을 것이며, 동일한 참조 부호들은 전반에 걸쳐 대응하는 요소들과 동일하게 취급된다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 요소들을 나타낸다. 요소가 가장 먼저 나타난 도면은 대응하는 참조 번호의 맨 앞자리 수(들)에 의해 나타내어진다.

I. 개요

본 명세서의 실시예들은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템에 관한 것이다. 본 명세서는 본 발명의 실시예들의 특징들을 통합한 1 이상의 실시예들을 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시할 뿐이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구항들에 의해 정의된다.

설명된 실시예(들), 및 본 명세서에서 "하나의 실시예", "일 실시예", "예시적인 실시예" 등의 언급은, 설명된 실시예(들)가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 특정한 특징, 구조 또는 특성을 반드시 포함하는 것은 아닐 수 있음을 나타낸다. 또한, 이러한 어구들이 반드시 동일한 실시예를 칭하는 것은 아니다. 또한, 특정한 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 설명될 때, 이는 명시적으로 설명되는지 여부에 관계없이 다른 실시예들과 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 달성(effect)하기 위해 당업자의 지식 내에 있음을 이해한다.

본 발명의 실시예들은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템에 관한 것이다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템은, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 레지스트레이션 오차들 및 홀로그래픽 이미지를 생성하는데 사용되는 결과적인 필드들의 작은 신호-대-잡음 비들과 같이, 통상적인 홀로그래픽 마스크 검사 시스템들의 문제들을 해결하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 문제들은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템의 광학 시스템의 퓨필 평면 또는 푸리에 변환 평면에 공간 필터를 배치함으로써 해결될 수 있다. 공간 필터는 마스크 결함으로부터 반사된 광의 회절 패턴과 연계된 스펙트럼 성분들을 제거할 수 있으며, 따라서 레지스트레이션 오차들 및 결과적인 필드들의 신호-대-잡음 비를 개선할 수 있다.

하지만, 이러한 실시예들을 더 자세히 설명하기 이전에, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 예시적인 환경을 제시하는 것이 유익하다.

II. 예시적인 리소그래피 환경

A. 예시적인 반사 및 투과 리소그래피 시스템들

도 1a 및 도 1b는 각각 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치(100) 및 리소그래피 장치(100')는 각각, 방사선 빔(B)(예를 들어, DUV 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL); 패터닝 디바이스[예를 들어, 마스크, 레티클, 또는 동적 패터닝 디바이스(dynamic patterning device)](MA)를 지지하도록 구성되고, 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT); 및 기판(예를 들어, 레지스트 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT)을 포함한다. 또한, 리소그래피 장치(100 및 100')는 기판(W)의 타겟부(1 이상의 다이를 포함)(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(PS)을 갖는다. 리소그래피 장치(100)에서 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 반사형이고, 리소그래피 장치(100')에서 패터닝 디바이스(MA) 및 투영 시스템(PS)은 투과형이다.

조명 시스템(IL)은 방사선(B)을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 여타의 타입의 광학 구성요소들, 또는 이들의 여하한의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소를 포함할 수 있다.

지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치(100 및 100')의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다.

"패터닝 디바이스(MA)"라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔(B)의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 수 있다.

패터닝 디바이스(MA)는 [도 1b의 리소그래피 장치(100')에서와 같이] 투과형 또는 [도 1a의 리소그래피 장치(100)에서와 같이] 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스(MA)의 예로는 레티클, 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 이용하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔(B)에 패턴을 부여한다.

"투영 시스템(PS)"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 그 여하한의 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 포괄할 수 있다. 여타의 가스들이 너무 많은 방사선 또는 전자들을 흡수할 수 있기 때문에, EUV 또는 전자 빔 방사선에 대해 진공 환경이 사용될 수 있다. 그러므로, 진공 벽 및 진공 펌프들의 도움으로 전체 빔 경로에 대해 진공 환경이 제공될 수 있다.

리소그래피 장치(100) 및/또는 리소그래피 장치(100')는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2 이상의 마스크 테이블)(WT)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 기판 테이블들(WT)이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블들 상에서 준비작업 단계들이 수행되는 동안에, 1 이상의 다른 기판 테이블들(WT)이 노광에 사용될 수 있다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스(SO)가 엑시머 레이저인 경우, 상기 소스(SO) 및 리소그래피 장치들(100, 100')은 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치들(100 또는 100')의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)(도 1b)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 상기 소스(SO)는 리소그래피 장치들(100 및 100')의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.

상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)(도 1b)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측- 및 내측- 라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들(도 1b)을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 단면이 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.

도 1a를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 리소그래피 장치(100)에서, 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 방사선 빔(B)을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF2)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(IF1)는 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다.

도 1b를 참조하면, 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 마스크(MA)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상으로 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)[예를 들어, 간섭계 디바이스(interferometric device), 리니어 인코더(linear encoder), 또는 용량성 센서(capacitive sensor)]의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1b에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다.

일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 달리) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 이들은 타겟부들 사이의 공간들에 위치될 수도 있다[스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 마스크(MA)에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.

리소그래피 장치들(100 및 100')은 다음의 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 본질적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(B)에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다.

2. 스캔 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.

3. 또 다른 모드에서, 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 본질적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source: SO)가 이용될 수 있으며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 설명된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 이용될 수도 있다.

본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.

또 다른 실시예에서, 리소그래피 장치(100)는 EUV 리소그래피에 대해 EUV 방사선 빔을 생성하도록 구성된 극자외(EUV) 소스를 포함한다. 일반적으로, EUV 소스는 방사선 시스템(이하 참조)에서 구성되며, 대응하는 조명 시스템은 EUV 소스의 EUV 방사선 빔을 컨디셔닝하도록 구성된다.

B. 예시적인 EUV 리소그래피 장치

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 EUV 리소그래피 장치(200)를 개략적으로 도시한다. 도 2에서, EUV 리소그래피 장치(200)는 방사선 시스템(42), 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 방사선 시스템(42)은 방사선 빔이 방전 플라즈마에 의해 형성될 수 있는 방사선 소스(SO)를 포함한다. 일 실시예에서, EUV 방사선은 전자기 스펙트럼의 EUV 범위의 방사선을 방출시키기 위해 매우 고온의 플라즈마(very hot plasma)가 생성되는 가스 또는 증기, 예를 들어 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기에 의해 생성될 수 있다. 매우 고온의 플라즈마는, 예를 들어 전기 방전에 의해 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 발생시킴으로써 생성된다. 방사선의 효율적인 생성을 위해, Xe, Li, Sn 증기 또는 여하한의 다른 적절한 가스 또는 증기의, 예를 들어 10 Pa의 분압이 요구될 수 있다. 방사선 소스(SO)에 의해 방출된 방사선은, 소스 챔버(47)의 개구부 내에 또는 이 뒤에 위치된 가스 방벽 또는 오염물 트랩(contaminant trap: 49)을 통해 소스 챔버(47)로부터 컬렉터 챔버(48)로 통과된다. 일 실시예에서, 가스 방벽(49)은 채널 구조체를 포함할 수 있다.

컬렉터 챔버(48)는 스침 입사 컬렉터(grazing incidence collector)로부터 형성될 수 있는 방사선 컬렉터(50: 컬렉터 거울 또는 컬렉터라고도 함)를 포함한다. 방사선 컬렉터(50)는 상류 방사선 컬렉터 측(upstream radiation collector side: 50a) 및 하류 방사선 컬렉터 측(downstream radiation collector side: 50b)을 가지며, 컬렉터(50)에 의해 통과된 방사선은 컬렉터 챔버(48)의 어퍼처(aperture)에서 가상 소스 지점(virtual source point: 52)에 포커스될 격자 스펙트럼 필터(grating spectral filter: 51)로부터 반사될 수 있다. 방사선 컬렉터들(50)은 당업자들에게 잘 알려져 있다.

컬렉터 챔버(48)로부터, 방사선 빔(56)은 조명 광학 유닛(44)에서 수직 입사 반사기들(53 및 54)을 통해 레티클 또는 마스크 테이블(MT)에 위치된 레티클 또는 마스크(도시되지 않음) 상으로 반사된다. 투영 시스템(PS)에서 반사 요소들(58 및 59)을 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 지지된 기판(도시되지 않음) 상으로 패터닝된 빔(57)이 형성된다. 다양한 실시예들에서, 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)은 도 2에 도시된 것보다 더 많은(적은) 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 격자 스펙트럼 필터(51)는 리소그래피 장치의 형태에 따라 선택적으로 존재할 수 있다. 또한, 일 실시예에서, 조명 광학 유닛(44) 및 투영 시스템(PS)은 도 2에 도시된 것보다 더 많은 거울들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(PS)은 반사 요소들(58 및 59) 이외에도 1 개 내지 4 개의 반사 요소를 통합할 수 있다. 도 2에서, 도면 번호(180)는 2 개의 반사기들 사이의 공간, 예를 들어 반사기들(142 및 143) 사이의 공간을 나타낸다.

일 실시예에서, 컬렉터 거울(50)은 스침 입사 거울 대신에 또한 이에 추가하여, 수직 입사 컬렉터를 포함할 수도 있다. 또한, 컬렉터 거울(50)은, 반사기들(142, 143 및 146)을 갖는 네스티드 컬렉터(nested collector)를 참조하여 설명되었지만, 여기서 컬렉터의 예시로서 더욱 사용된다.

또한, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 격자(51) 대신에, 투과 광학 필터가 적용될 수도 있다. EUV에 대해 투과적인 그리고 덜 투과적인, 또는 UV 방사선을 실질적으로 흡수하는 광학 필터들이 당업자들에게 알려져 있다. 따라서, "격자 스펙트럼 퓨리티 필터(grating spectral purity filter)"의 사용은 본 명세서에서 격자들 또는 투과 필터들을 포함하는 "스펙트럼 퓨리티 필터"로도 교환가능하게 나타내어진다. 도 2에 도시되지 않았지만, 추가 광학 요소로서, 예를 들어 컬렉터 거울(50)의 상류에 구성된 EUV 투과 광학 필터들, 또는 조명 유닛(44) 및/또는 투영 시스템(PS)의 광학 EUV 투과 필터들이 포함될 수 있다.

광학 요소들에 대해 "상류" 및 "하류"라는 용어는 각각 1 이상의 추가 광학 요소들의 "광학적 상류" 및 "광학적 하류"에 있는 1 이상의 광학 요소들의 위치들을 나타낸다. 방사선 빔이 리소그래피 장치(200)를 통해 가로지르는 광 경로를 따라, 제 2 광학 요소보다 소스(SO)에 더 가까운 제 1 광학 요소들은 제 2 광학 요소의 상류에 구성되고, 제 2 광학 요소는 제 1 광학 요소의 하류에 구성된다. 예를 들어, 컬렉터 거울(50)은 스펙트럼 필터(51)의 상류에 구성되는 반면, 광학 요소(53)는 스펙트럼 필터(51)의 하류에 구성된다.

도 2에 도시된 모든 광학 요소들(및 이 실시예의 개략적인 도면에 도시되지 않은 추가 광학 요소들)은 소스(SO)에 의해 생성된 오염물들, 예를 들어 Sn이 침착되기 쉽다. 이는 방사선 컬렉터(50) 및, 만약 존재한다면, 스펙트럼 퓨리티 필터(51)에 대한 경우일 수 있다. 따라서, 이러한 광학 요소들 중 1 이상을 세정하기 위해 세정 디바이스가 이용될 수 있으며, 이러한 광학 요소들에 그리고 수직 입사 반사기들(53 및 54) 및 반사 요소들(58 및 59) 또는 다른 광학 요소들, 예를 들어 추가 거울들, 격자들 등에 세정 방법이 적용될 수 있다.

방사선 컬렉터(50)는 스침 입사 컬렉터일 수 있으며, 이러한 실시예에서 컬렉터(50)는 광축(O)을 따라 정렬된다. 또한, 소스(SO) 또는 이의 이미지가 광축(O)을 따라 위치될 수 있다. 방사선 컬렉터(50)는 ["쉘(shell)" 또는 수 개의 볼터-형 반사기들(Wolter-type reflections)을 포함하는 볼터-형 반사기로도 알려진] 반사기들(142, 143 및 146)을 포함할 수 있다. 반사기들(142, 143 및 146)은 네스트(nest)될 수 있으며, 광축(O)을 중심으로 회전 대칭(rotationally symmetric)일 수 있다. 도 2에서, 내측 반사기는 도면번호 142로 표시되고, 중간 반사기는 도면번호 143으로 표시되며, 외측 반사기는 도면번호 146으로 표시된다. 방사선 컬렉터(50)는 소정 볼륨(volume), 즉 외측 반사기(들)(146) 내의 볼륨을 둘러싼다. 통상적으로, 외측 반사기(들)(146) 내의 볼륨은 원주방향으로(circumferentially) 패쇄되지만, 작은 개구부들이 존재할 수 있다.

반사기들(142, 143 및 146)은 각각 적어도 일부분이 반사 층 또는 다수의 반사 층들을 나타내는 표면들을 포함할 수 있다. 따라서, 반사기들(142, 143 및 146)[또는, 3 개 이상의 반사기들 또는 쉘들을 갖는 방사선 컬렉터들(50)의 실시예들에서 추가 반사기들]은 적어도 부분적으로 소스(SO)로부터 EUV 방사선을 반사하고 수집하도록 설계되며, 반사기들(142, 143 및 146)의 적어도 일부분은 EUV 방사선을 반사하고 수집하도록 설계되지 않을 수 있다. 예를 들어, 반사기들의 후방면의 적어도 일부분이 EUV 방사선을 반사하고 수집하도록 설계되지 않을 수 있다. 추가적으로, 이러한 반사 층들의 표면에, 보호를 위해 또는 반사 층들 표면의 적어도 일부분에 제공된 광학 필터로서, 캡 층(cap layer)이 존재할 수 있다.

방사선 컬렉터(50)는 소스(SO)의 이미지 또는 소스(SO) 부근에 배치될 수 있다. 각각의 반사기(142, 143 및 146)는 적어도 2 개의 인접한 반사면들을 포함할 수 있으며, 소스(SO)로부터 더 먼 반사면들은 소스(SO)에 더 가까운 반사면보다 광축(O)에 대해 더 작은 각도로 배치된다. 이러한 방식으로, 스침 입사 컬렉터(50)는 광축(O)을 따라 전파되는 (E)UV 방사선 빔을 생성하도록 구성된다. 적어도 2 개의 반사기들이 실질적으로 동축으로(coaxially) 배치될 수 있으며, 광축(O)을 중심으로 실질적으로 회전 대칭으로 연장될 수 있다. 방사선 컬렉터(50)는 외측 반사기(146)의 외부 표면에 추가 피처들 또는 외측 반사기(146) 주위에 추가 피처들, 예를 들어 보호 홀더(protective holder), 히터 등을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 명세서에 설명된 실시예들에서, 본 명세서가 허용하는 "렌즈" 및 "렌즈 요소"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 지칭할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장 λ를 갖는) 자외(UV) 방사선, (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 파장, 예를 들어 13.5 nm의 파장을 갖는) 극자외[EUV 또는 소프트 X-레이(soft X- ray)]방사선, 또는 5 nm 미만에서 작동하는 하드 X-레이(hard X-ray), 그리고 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다. 일반적으로, 약 780 내지 3000 nm(또는 이보다 큰)의 파장을 갖는 방사선은 IR 방사선으로 간주된다. UV는 약 100 내지 400 nm의 파장을 갖는 방사선을 칭한다. 리소그래피 내에서, 이는 통상적으로 수은 방전 램프에 의해 생성될 수 있는 파장들: G-라인 436 nm; H-라인 405 nm; 및/또는 I-라인 365 nm에도 적용될 수 있다. 진공(Vacuum) UV, 또는 VUV(즉, 공기에 의해 흡수되는 UV)는 약 100 내지 200 nm의 파장을 갖는 방사선을 칭한다. 딥(Deep) UV(DUV)는 일반적으로 126 nm 내지 428 nm 범위의 파장들을 갖는 방사선을 칭하며, 일 실시예에서 엑시머 레이저는 리소그래피 장치 내에서 사용되는 DUV 방사선을 생성할 수 있다.예를 들어, 5 내지 20 nm 범위의 파장을 갖는 방사선은, 이 중 적어도 일부분이 5 내지 20 nm 범위에 있는 소정 파장 대역을 갖는 방사선에 관한 것임을 이해하여야 한다.

III. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템의 실시예들

도 3은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)의 일 실시예의 개략도이다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)은 거울(320), 조명 소스(330), 대물 렌즈(340), 공간 필터(350), 빔 조합기(360), 튜브 렌즈(370) 및 이미지 센서(380)를 포함한다. 또한, 대물 렌즈(340), 공간 필터(350), 빔 조합기(360) 및 튜브 렌즈(370)는 집합적으로 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)의 광학 시스템(390)이라고 칭해진다. "레티클" 및 "마스크"라는 용어는 본문에서 교환가능하게 사용된다.

소정 광학 시스템들[예를 들어, 도 3의 광학 시스템(390)]에 대해, 광학 시스템의 퓨필이 어떤 물체 패턴의 광학 푸리에 변환을 나타낸다는 것이 푸리에 광학기 분야에 잘 알려져 있다. 물체를 광학적으로 변환시키는 작용에서, 물체의 에너지의 공간 주파수들이 퓨필 내의 공간 위치들로 변환된다. 변환 작업의 결과로, 레티클로부터 회절된 에너지의 실질적인 부분(이를테면, 대부분의 에너지)이 퓨필 내의 특정 공간 위치들로 맵핑될(mapped) 것이다.

작은 입자들(예를 들어, 레티클의 결함들)이 모든 각도에 걸쳐 매우 균일하게 입사 에너지를 산란시킨다는 것 또한 푸리에 광학기 분야에 잘 알려져 있다. 그 결과, 광학 시스템[예를 들어, 도 3의 광학 시스템(390)]에 의해 수집된 입자로부터의 에너지는 광학 시스템의 퓨필에 걸쳐 매우 균일하게 분산될 것이다. 본 발명의 일 실시예에서는, 광학 시스템의 퓨필 평면(여기서는 광학 시스템의 푸리에 변환 평면이라고도 함) 내로 공간 필터를 도입함으로써, 이미지를 재형성하도록 입자의 에너지를 상당수 남기면서 이미지 배경으로부터의 에너지를 상당수 제거할 수 있다.

특히, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)의 한가지 사용은 도 3에 예시된 바와 같이 주어진 레티클(310)의 1 이상의 타겟부들의 홀로그램 이미지를 생성하는 것이다. 이후, 레티클(310)의 홀로그램 이미지들은 마스크 결함들의 존재를 판단하도록 기준 또는 이상적인 레티클 패턴의 1 이상의 대응하는 이미지들과 비교될 수 있다. 상기의 도입부에 언급된 바와 같이, 통상적인 홀로그래픽 마스크 검사 시스템들은, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 레지스트레이션 오차들 및 홀로그래픽 이미지를 생성하는데 사용되는 결과적인 필드들의 작은 신호-대-잡음 비들과 같은 문제들과 직면한다. 특히, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)의 목적은 통상적인 홀로그래픽 마스크 검사 시스템들의 상기 문제들 및 다른 문제들을 해결하는 것에 있다. 본 명세서의 설명에 기초하여, 당업자라면, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)이 레지스트레이션 오차들 및 결과적인 필드들의 작은 신호-대-잡음 비 이외의 홀로그래픽 문제들을 해결하는데 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

일 실시예에서, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)은 도 1a의 반사 리소그래피 장치, 도 1b의 투과 리소그래피 장치, 또는 도 2의 EUV 리소그래피 장치와 연계하여 작동하는 자립형 시스템(standalone system)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)은 도 1a의 반사 리소그래피 장치, 도 1b의 투과 리소그래피 장치, 또는 도 2의 EUV 리소그래피 장치 중 어느 하나에 통합될 수 있다. 또한, 예를 들어, 도 1의 반사 리소그래피 장치와 통합될 때, 도 1의 조명 소스(IL)는 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)에 조명 소스를 제공할 수 있다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)용 조명 소스[예를 들어, 조명 소스(330)]는 아래에 더 자세히 설명된다.

도 4는 주기적인 레티클 패턴(420)이 배치된 예시적인 레티클(410)의 개략도이다. 설명을 쉽게 하기 위해, 레티클(410) 및 그 주기적인 패턴(420)은 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)의 설명을 용이하게 하는데 사용될 것이다. 본 명세서의 설명에 기초하여, 관련 기술 분야의 당업자라면, 다른 레티클들 및 레티클 패턴들이 본 발명의 실시예들과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 다른 레티클들 및 레티클 패턴들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 있다.

다시 도 3을 참조하면, 조명 소스(330)는 거울(320)을 향해 방사선 빔(331)을 방출하도록 구성된다. 거울(320)은 방사선 빔(331)을 레티클(310)의 타겟부 상으로 지향시킨다. 방사선 빔의 파장은, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 266 nm일 수 있다. 관련 기술 분야의 당업자라면, 본 발명의 실시예들의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 파장들이 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

광학 시스템(390)은 레티클(310)의 타겟부로부터 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 수용한다. 일 실시예에서는, 대물 렌즈(340)가 광학 시스템(390) 내에 배치되어, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 수용한다. 이후, 공간 필터(350)는 본 발명의 일 실시예에 따라 대물 렌즈(340)로부터 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 수용한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분이 공간 필터(350)에 의해 필터링된 후, 빔 조합기(360)는 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 수용한다. 일 실시예에서, 빔 조합기(360)는 기준 방사선 빔(361)과 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 조합하도록 배치된다. 또한, 기준 방사선 빔(361)과 반사된 방사선 빔(311)의 일부분의 조합은 "조합된 방사선 빔"이라고도 칭해진다. 기준 방사선 빔(361)은, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 공간 필터(350)로부터 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 간섭하는데 사용되는 2차 광 소스일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기준 방사선 빔(361)은 조명 소스(330)로부터 생성될 수 있으며, 또한 방사선 빔(331)과 동일한 타입의 광일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기준 방사선 빔(361)은 도 1a의 반사 리소그래피 장치, 도 1b의 투과 리소그래피 장치, 또는 도 2의 EUV 리소그래피 장치의 조명 소스로부터 생성될 수 있다.

관련 기술 분야의 당업자라면, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분과 기준 방사선 빔(361) 사이의 간섭으로부터 생성된 결과적인 필드가 레티클(310)의 타겟부의 홀로그램 이미지를 생성하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조합된 방사선 빔[예를 들어, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분과 기준 방사선 빔(361) 사이의 간섭]은 빔 조합기(360)로부터 튜브 렌즈(370)로 지향된다.

일 실시예에서는, 이미지 센서(380)의 일부분이 튜브 렌즈(370)로부터 조합된 방사선 빔을 수용하고, 조합된 방사선 빔으로부터 결과적인 필드를 기록한다. 이미지 센서(380)는, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 센서들의 어레이를 갖는 실리콘 전하 결합 소자일 수 있다. 본 명세서의 설명에 기초하여, 관련 기술 분야의 당업자라면, 다른 타입의 이미지 센서들이 결과적인 필드를 수용하고 기록하는데 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 다른 타입의 이미지 센서들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 센서(380)로부터 기록된 결과적인 필드는 레티클(310)의 타겟부의 홀로그램 이미지를 생성하는데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 홀로그램 이미지는 마스크 결함들의 존재를 판단하도록 기준 이미지와 비교될 수 있다.

도 3을 참조하여, 광학 시스템(390)의 푸리에 변환 평면 또는 퓨필 평면에 공간 필터(350)의 배치는 앞서 언급된 신호-대-잡음 비 및 레지스트레이션 오차 문제들을 해결한다. 푸리에 변환 평면 또는 퓨필 평면은 도 3의 광학 시스템(390)에 공간 필터(350)의 배치에 의해 예시된 바와 같이, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 대물 렌즈(340)와 빔 조합기(360) 사이의 영역에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 공간 필터(350)는 광학 시스템(390)의 푸리에 변환 평면에 위치되어, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분에 대응하는 이미지의 1 이상의 공간 주파수 성분들이 필터링되거나 빔 조합기(360)로 전달되는 것으로부터 제거될 수 있다.

도 5는 예시적인 공간 필터(520), 도 3의 광학 시스템(390)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(520)를 배치하지 않은 푸리에 변환 평면의 이미지(510), 그리고 푸리에 변환 평면에 공간 필터(520)를 배치한 이미지(530)의 개략도이다. 이미지(510)는 레티클(310)의 타겟부로부터 반사된 광의 회절 패턴과 연계된 예시적인 스펙트럼 성분들(511)을 나타낸다. 광학 시스템(390)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(520)가 배치되지 않으면, 스펙트럼 성분들(511)은 이미지 센서(380)에 의해 수용될 수 있고 기록될 수 있다[예를 들어, 스펙트럼 성분들(511)은 반사된 방사선 빔(311)의 일부분에 내재되고, 그 방사선 빔이 빔 조합기(360)에 의해 수용되며, 빔 조합기(360)에 의해 기준 방사선 빔(361)과 조합되고, 튜브 렌즈(370)를 통해 이미지 센서(380)로 통과된다].

광학 시스템에 의해 형성된 이미지로부터 소정 스펙트럼 성분들(511)을 제거하면, 이미지 센서(380)에 의해 기록된 결과적인 필드의 신호-대-잡음 비의 개선을 유도할 수 있다. 이는, 이 특정 예시에서 가장 밝은 스펙트럼 성분들(511)이 레티클의 배경으로부터 반사된 에너지의 대부분을 포함하고 있는 반면, 레티클의 추정 입자(putative particle)로부터의 에너지는 스펙트럼 성분들(511)에 대해 동등하게 분포될 것이기 때문이다. 일 실시예에서, 도 5의 공간 필터(520)는 레티클의 배경과 관련된 가장 강한 스펙트럼 성분들(511)과 연계된 배경 광을 제거한다. 그 결과, 도 3의 이미지 센서(380)에 의한 광의 검출은, 레티클에 존재하는 어떠한 입자로부터 산란된 대부분의 에너지에 추가하여, 레티클(310)의 타겟부로부터 반사된 상당히 감소된 양의 광으로 제한된다. 다시 말해, 공간 필터(520)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 이미지 센서(380)에 의해 검출되는 것으로부터, 레티클 배경과 관련된 스펙트럼 성분들(511)과 연계된 광을 차단한다. 예를 들어, 스펙트럼 성분들(511)의 차단은 도 5의 이미지(530)에 나타나 있으며, 공간 필터(520)는 이미지(510)로부터 스펙트럼 성분들(511)을 필터링한다. 따라서, 도 3의 빔 조합기(360)에 형성된 결과적인 필드의 신호-대-잡음 비가 증가되며, 또한 이미지 센서(380)의 감도를 증대시켜 마스크 결함들을 검출한다.

특히, 공간 필터(520)의 또 다른 장점은 마스크 결함들의 검출 시 레지스트레이션 오차들에 대한 민감도의 감소이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 앞서 설명된 바와 같이 공간 필터(520)를 이용하여 배경 패턴으로 인한 스펙트럼 성분들(511)을 제거함으로써, 배경 패턴으로 인한 스펙트럼 성분(511)을 포함하지 않는 결과적인 필드[예를 들어, 도 3의 기준 방사선 빔(361)과 반사된 방사선 빔(311)의 일부분의 간섭]로부터 홀로그램 이미지가 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 레티클(310)의 타겟부의 이 홀로그램 이미지는 마스크 결함들의 존재를 판단하도록 기준 이미지와 비교될 수 있다. 하지만, 스펙트럼 성분들(511)이 공간 필터(520)에 의해 필터링되지 않은 경우, 스펙트럼 성분들(511)은 레티클(310)의 타겟부의 홀로그램 이미지의 일부분이 되며, 이는 기준 이미지와 비교될 때 1 이상의 마스크 결함들의 잘못된 표시(false indication)를 생성할 수 있다. 따라서, 스펙트럼 성분들(511)을 제거함으로써, 도 3의 광학 시스템(390)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(520)의 배치는 결과적인 필드의 신호-대-잡음 비를 개선할 뿐만 아니라, 마스크 결함들의 검출 시 레지스트레이션 오차들에 대한 민감도를 감소시킨다.

일 실시예에서, 공간 필터(520)의 패턴은 도 3의 레티클(310)의 타겟부에 의해 생성된 사전설정된 회절 패턴에 따라 달라진다. 관련 기술 분야의 당업자라면, 레티클(310)의 타겟부로부터 회절된 광의 패턴[예를 들어, 도 5의 스펙트럼 성분들(511)]이 레티클(310)에 배치된 패턴[예를 들어, 도 4의 주기적인 레티클 패턴(420)]에 따라 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자라면, 공간 필터[예를 들어, 도 5의 공간 필터(520)]의 패턴은 레티클의 상이한 타겟부들에 의해 회절된 광과 연계된 스펙트럼 성분들의 다양한 패턴들을 필터링하도록 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 하지만, 일 실시예에서, 공간 필터(520)의 패턴은 레티클의 다양한 패턴들과 연계된 스펙트럼 성분들의 다양한 패턴들을 최적으로 필터링하도록 선택될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(600)의 개략도이다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(600)은 거울(320), 조명 소스(330), 이미지 센서(380), 광학 시스템(610) 및 빔 분할기(620)를 포함한다. 주어진 레티클(310), 거울(320), 조명 소스(330) 및 이미지 센서(380)에 대한 설명은 앞서 설명된 도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)에 대한 각각의 설명과 유사하다. 일 실시예에서, 빔 분할기(620)는 거울(320)을 향해 방사선 빔(331)의 일부분을 지향시키고, 광학 시스템(610)을 향해 방사선 빔(331)의 또 다른 부분을 지향시킨다.

일 실시예에서, 광학 시스템(610)은 대물 렌즈(340), 공간 필터(350), 튜브 렌즈(630), 거울(640), 튜브 렌즈(650) 및 빔 조합기(660)를 포함한다. 대물 렌즈(340) 및 공간 필터(350)에 대한 설명은 앞서 설명된 도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)에 대한 각각의 설명과 유사하다. 일 실시예에서, 튜브 렌즈(650)는 공간 필터(350)로부터 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 수용하고, 빔 조합기(660)를 향해 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 투과시킨다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 빔 조합기(660)는 방사선 빔(331)과 반사된 방사선 빔(311)의 일부분을 조합하여 조합된 방사선 빔(670)[예를 들어, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분과 방사선 빔(331) 사이의 간섭]을 생성하도록 배치된다. 일 실시예에서, 빔 조합기(660)는 튜브 렌즈(630) 및 거울(640)을 통해 방사선 빔(331)을 수용한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지 센서(380)는 빔 조합기(660)로부터 조합된 방사선 빔(670)을 수용하고, 이미지 센서(380)는 조합된 방사선 빔(670)으로부터 결과적인 필드를 기록한다.

도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)과 유사하게, 도 6의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(600)은 광학 시스템(610)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(350)를 포함한다. 일 실시예에서, 광학 시스템(610)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(350)의 배치는 반사된 방사선 빔(311)의 일부분에 내재된 스펙트럼 성분들[예를 들어, 도 5의 스펙트럼 성분들(511)]을 제거한다. 따라서, 이는 빔 조합기(660)에 형성된 결과적인 필드의 신호-대-잡음 비를 개선하고, 기준 이미지 및 결과적인 필드로부터 생성된 홀로그램 이미지의 비교로 레지스트레이션 오차들을 감소시킨다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(700)의 개략도이다. 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(700)은 조명 소스(330), 광학 시스템(710) 및 이미지 센서(380)를 포함한다. 주어진 레티클(310), 거울(320), 조명 소스(330) 및 이미지 센서(380)에 대한 설명은 앞서 설명된 도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)에 대한 각각의 설명과 유사하다.

일 실시예에서, 광학 시스템(710)은 기준 거울(720), 대물 렌즈(730), 빔 분할기 및 조합기(740), 대물 렌즈(340), 릴레이 렌즈들(relay lenses: 750), 공간 필터(350) 및 튜브 렌즈(760)를 포함한다. 대물 렌즈(340) 및 공간 필터(350)에 대한 설명은 앞서 설명된 도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300)에 대한 각각의 설명과 유사하다. 일 실시예에서, 빔 분할기 및 조합기(740)는 거울(320)로부터 방사선 빔(331)을 수용하며, 대물 렌즈(730)를 향해 방사선 빔의 일부분을 지향시키고, 대물 렌즈(340)를 향해 방사선(331)의 또 다른 부분을 지향시킨다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대물 렌즈(340)를 향해 지향된 방사선 빔(331)의 일부분은 레티클(310)의 타겟부를 향해 지향되고, 반사된 빔(311)의 일부분은 대물 렌즈(340) 및 빔 분할기 및 조합기(740)를 향해 다시 지향된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대물 렌즈(730)를 향해 지향된 방사선 빔(331)의 일부분은 기준 거울(720)로부터 반사되고, 대물 렌즈(730) 및 빔 분할기 및 조합기(740)를 향해 다시 지향된다. 일 실시예에서, 기준 거울(720)은 공간 홀로그래픽 이미지가 대물 렌즈(340)로부터 반사된 방사선 빔(311)의 일부분과 대물 렌즈(730)로부터의 방사선 빔(331) 사이의 간섭의 결과적인 필드로부터 생성될 수 있도록 배치된다. 또 다른 실시예에서, 기준 거울(720)은 조정가능한 변위(adjustable displacement)를 가지며, 다양한 광학 경로 길이에서 방사선 빔(331)을 반사시켜, 위상-시프트된 홀로그래픽 이미지가 조합된 방사선 빔의 결과적인 필드로부터 생성될 수 있다. 공간 및 위상-시프트된 홀로그래픽 이미지들의 생성에 대한 방법들 및 기술들은 관련 기술 분야의 당업자들에게 잘 알려져 있다.

일 실시예에서, 빔 분할기 및 조합기(740)는 대물 렌즈(340)로부터 반사된 방사선 빔(311)의 일부분과 대물 렌즈(730)로부터 방사선 빔(331)을 조합하여, 조합된 방사선 빔[예를 들어, 반사된 방사선 빔(311)의 일부분과 방사선 빔(331) 사이의 간섭]을 생성하도록 배치된다. 일 실시예에서, 릴레이 렌즈들(750)은 빔 분할기 및 조합기(740)로부터 조합된 방사선 빔을 수용하고, 공간 필터(350)를 향해 조합된 방사선 빔을 지향시킨다. 공간 필터(350)에 의해 필터링된 후, 조합된 방사선 빔은 튜브 렌즈(760)에 의해 수용되고, 이는 이미지 센서(380)의 일부분을 향해 조합된 방사선 빔을 지향시킨다.

도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300) 및 도 6의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(600)과 유사하게, 도 7의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(700)은 광학 시스템(710)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(350)를 포함한다. 일 실시예에서, 광학 시스템(710)의 푸리에 변환 평면에 공간 필터(350)의 배치는 반사된 방사선 빔(311)의 일부분에 내재된 스펙트럼 성분들[예를 들어, 도 5의 스펙트럼 성분들(511)]을 제거한다. 따라서, 이는 빔 분할기 및 조합기(740)에 형성된 결과적인 필드의 신호-대-잡음 비를 개선하고, 기준 이미지 및 결과적인 필드로부터 생성된 홀로그램 이미지의 비교로 레지스트레이션 오차들을 감소시킨다.

본 명세서의 설명에 기초하여, 관련 기술의 당업자라면, 본 발명의 실시예들은 각각 도 3, 도 6 및 도 7의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템들(300, 600 및 700)로 제한되지 않으며, 광학 시스템들[예를 들어, 각각 도 3, 도 6 및 도 7의 광학 시스템들(390, 610 및 710)]의 다양한 구성들을 갖는 다른 홀로그래픽 마스크 검사 시스템들이 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 광학 시스템들의 다양한 구성들을 갖는 이러한 다른 홀로그래픽 마스크 검사 시스템들은 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에 있다.

도 8은 홀로그래픽 마스크 검사용 방법(800)의 일 실시예의 개략도이다. 방법(800)은, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300), 도 6의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(600), 또는 도 7의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(700)을 이용하여 행해질 수 있다. 단계 810에서, 마스크의 타겟부가 조명된다. 마스크의 타겟부는, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 도 3, 도 6 및 도 7의 조명 소스(330)로 조명될 수 있다.

단계 820에서, 마스크의 타겟부로부터 반사된 방사선 빔의 일부분이 수용되고, 반사된 방사선 빔의 일부분은 광학 시스템의 푸리에 변환 평면에 배치된 공간 필터를 통과한다. 도 3 내지 도 7을 참조하여 앞서 설명된 바와 같이, 공간 필터[예를 들어, 공간 필터(350)]는 광학 시스템의 푸리에 변환 평면에 배치될 수 있어, 반사된 방사선 빔의 회절된 광과 연계된 스펙트럼 성분들이 필터링되고, (단계 830에서) 조합된 방사선 빔의 일부분으로서 전달되는 것으로부터 제거될 수 있다.

단계 830에서, 공간 필터로부터 반사된 방사선 빔의 일부분이 기준 방사선 빔과 조합되어, 조합된 방사선 빔을 생성한다. 도 3의 빔 조합기(360), 도 6의 빔 조합기(660), 또는 도 7의 빔 분할기 및 조합기(740)는, 예를 들어(단, 이로 제한되지 않음) 기준 방사선 빔과 공간 필터로부터 반사된 방사선 빔의 일부분을 조합하기 위해 사용될 수 있다.

단계 840에서, 조합된 방사선 빔에 대응하는 이미지는 이미지 센서로 검출된다. 도 3에 대해 앞서 설명된 바와 같이, 이미지 센서는 센서들의 어레이를 갖는 실리콘 전하 결합 소자일 수 있다.

정리하면, 홀로그래픽 마스크 검사 시스템[예를 들어, 도 3의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(300), 도 6의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(600) 그리고 도 7의 홀로그래픽 마스크 검사 시스템(700)]의 광학 시스템의 푸리에 변환 평면에 공간 필터의 배치로, 마스크의 타겟부로부터 반사된 방사선 빔의 회절된 광과 연계된 스펙트럼 성분들이 제거될 수 있다. 따라서, 이러한 스펙트럼 성분들을 제거함에 따른 장점은, 특히 홀로그래픽 이미지의 결과적인 필드의 신호-대-잡음 비의 개선, 그리고 기준 이미지와 마스크의 타겟부의 홀로그래픽 이미지를 비교할 때 레지스트 오차들의 감소를 포함한다.

IV. 결론

요약 및 초록 부분(Summary and Abstract sectons)이 아닌, 발명의 상세한 설명 부분(Detailed Description section)이 청구항을 해석하는데 사용되도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 요약 및 초록 부분은 1 이상의 예시적인 실시예들을 설명할 수 있지만, 발명자(들)에 의해 의도된(contemplated) 본 발명의 모든 예시적인 실시예를 설명하지는 않으므로, 어떠한 방식으로도 본 발명 및 첨부된 청구항을 제한하지는 않는다.

이상, 본 발명의 실시예들은 특정화된 기능들 및 그 관계들의 구현을 예시하는 기능 구성 요소(functional building block)들의 도움으로 설명되었다. 본 명세서에서, 이 기능 구성 요소들의 경계들은 설명의 편의를 위해 임의로 정의되었다. 특정화된 기능들 및 그 관계들이 적절히 수행되는 한, 대안적인 경계들이 정의될 수 있다.

특정 실시예들의 앞선 설명은, 당업계의 지식을 적용함으로써, 다양한 적용들을 위해 본 발명의 일반적인 개념을 벗어나지 않고 지나친 실험 없이 이러한 특정 실시예들을 쉽게 변형하고, 및/또는 적합하게 할 수 있도록 본 발명의 일반적인 성질을 전부 드러낼 것이다. 그러므로, 이러한 응용예 및 변형예들은 본 명세서에 나타낸 기술내용 및 안내에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다. 본 명세서에서, 어구 또는 전문 용어는 설명을 위한 것이며 제한하려는 것이 아니므로, 당업자라면 본 명세서의 전문 용어 또는 어구가 기술내용 및 안내를 고려하여 해석되어야 한다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 범위와 폭은 상술된 예시적인 실시예들 중 어느 것에 의해서도 제한되지 않아야 하며, 다음의 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.