40. High-NA APMI - LASERTEC ACTIS A300 Series (2)

 

 

지금도 Node shrinking을 통해 반도체 소자의 성능 향상이 이루어지고 있습니다.패터닝 공정에서 고해상도 EUV 리소그래피가 적용되고 있죠.

마스크 제조 시 각 공정마다 EUV 파장을 사용하는 마스크 계측(Mask Inspection) 및 검사 툴이 필요합니다.

그리고 기판, 반사 다층, 흡수체의 결함을 검출하기 위해 광학 검사 시스템과 EUV Actinic 검사 시스템이 사용되는데.패터닝 후 노광 전 마스크 검증을 위해 D2D 또는 DDB 검사 또한 필요합니다. 

 

그래서 여러 파운드리의 니즈를 반영한 레이저텍의 설비, ACTIS 시리즈가 계속 출시되고 있죠.

 

Actinic 광을 사용하는 EUV 마스크 검사는 다른 파장의 검사보다 노출 시 결함의 영향을 더 정확하게 예측할 수 있는 특징이 있습니다. 지난번에 이어 설명하는 이 ACTIS A1XX는 EUV 노광 공정 결함을 검출하기 위해 고안된 설비입니다.

그리고 EUV 광에 대한 투과율이 높은 EUV 펠리클로 마스크를 검사할 때 오직 APMI만이 안정적으로 노광 결함을 탐지할 수 있기때문에, 이 설비는 중요할 것으로 생각(잘 팔릴 것으로)됩니다. 

 

APMI FOR HIGH-NA EUV LITHOGRAPHY

Mask inspection for high-NA EUV lithography

Anamorphic high-NA EUV 노광의 개념은 2015년에 제안되었습니다. high-NA 시스템은 마스크에 X 방향과 Y 방향에 대해 서로 다른 배율을 가지죠. 웨이퍼 상에서 NA 값을 0.55까지 증가시키는 것은 가능하지만 마스크의 큰 입사각에 대해서는 반사 손실이 크기 때문에 마스크 상에서 NA 값을 동일하게 증가시키는 것은 근본적으로 불가능합니다. 이 과제를 해결하기 위해서는 X 방향과 Y 방향에 대해 서로 다른 배율의 도입이 시작되었습니다. high-NA 마스크의 X 방향의 배율은 1/4로 유지되지만 Y 방향의 배율은 1/8로 변경됩니다. 웨이퍼 인쇄의 면적은 16.5 mm x 26 mm 인 반면 마스크 필드는 132 mm x 104 mm입니다. 따라서 high-NA 마스크 검사가 가능하도록 X 방향과 Y 방향에 대해 서로 다른 요구 사항을 충족시킬 필요가 있습니다. 

 

. Projection optics design of the current ACTIS A1XX (좌측) the next generation ACTIS A3XX (우측).

 

현재 ACTIS 설계의 중요한 측면 중 하나는 민감도와 해상도를 극대화하기 위해 비대칭 NA와 해상도를 가진 Projection optics을 사용한다는 것입니다. 이 기능은 X 방향과 Y 방향의 민감도 요구사항이 다른 Anamorphic 패턴의 검사와 호환성이 높습니다. 그림에서 보는 바와 같이 차세대 ACTIS는 주로 Anamorphic 패턴에 대한 X 방향의 높은 민감도 요구사항을 충족시키기 위해 동일한 설계 개념을 따르되 높은 NA를 가질 것입니다. 이를 통해 Anamorphic 패턴에 대한 최적의 검사를 제공하는 동시에 미래 기술 Node에서 추가적인 패턴 너비 감소를 가능하게 할 것입니다.

 

Resolution simulation of high-NA ACTIS A3XX

 

Circular illumination 조건의 광학 시뮬레이션과 70nm 두께의 표준 TaBn 기반 Absorber을 사용을 이용한 이미징 시뮬레이션 결과인데요, 현재 ACTIS A1XX와 비교하여 High-NA Objective mirror 을 사용한 ACTIS A3XX의 패턴 Contrast 시뮬레이션 결과를 보면 A3XX는 Half-pitch line & Space 및 64nm Contact holes에 대해 30% 이상 향상되는 등 Contrast가 크게 향상된것을 알 수 있습니다. 

 

Pattern resolution comparison between high-NA ACTIS prototype and ACTIS current model

 

 

앞서 언급한 광학 시스템으로 실제 프로토타입 설비로 촬영한 이미지로부터 패턴 Contrast를 평가한 결과는 위 그림인데요, A3XX와 현재 ACTIS A1XX의 패턴 대비를 비교한 것입니다. 사용된 패턴은 30 nm Half-pitch line & Space 및 64nm Contact holes으로 시뮬레이션 조건을 위와 동일합니다. 자 이제 살펴봅시다.

우선 알아둬야할 것은 여기서 Contrast는 동일한 조명 조건을 사용하여 관찰했을 때 패턴의 최대값과 최소값 사이의 그레이 스케일 차이로 정의됩니다. 시뮬레이션에서 예측된 결과와 거의 동일하게 A3XX 프로토타입이 현재 시스템과 비교하여 Half-pitch line & Space 의 경우 32%, 64nm Contact holes의 경우 36%의 평균 대비 향상을 달성했음을 입증했죠.

 

 

Defect SNR comparison between high-NA ACTIS prototype and current ACTIS model

 

 

이 그림은 64nm Contact holes  검사결과의 SNR (신호대비잡음비)를 비교한 것입니다. A1XX로 검출할 수 없었던 결함 크기에서도 A3XX 프로토타입의 SNR이 평균 약 30% 향상되었으며 검출 가능한 결함 크기를 더 작은 크기로 확장할 수 있음을 확인했습니다.