JP2019164339A - リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニットの結像収差寄与を決定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニットの結像収差寄与を決定する方法に関する。さらに本発明は、この種の決定方法を含む、リソグラフィマスクを測定するための計測システム(metrology system)の結像光学ユニットの結像収差を修正する方法、およびこの種の方法を実施することができる計測システムに関する。
スペックル(speckle)測定を用いて光学ユニットの結像収差寄与を決定する方法が、以下の技術文献、“Off−axis Aberration Estimation in an EUV Microscope Using Natural Speckle” by Shanker et al., Imaging and Applied Optics Congress, USA 2016、“Quantitative phase retrieval with arbitrary pupil and illumination” by R.A. Claus et al., Optics Express Vol. 23, No. 20, published on 02.10.2015、および、“Aberration estimation using EUV mask roughness” by R.A. Claus, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography VI, ed. O.R. Wood II et al. proc. of SPIE Vol. 9422, 942214から知られている。
測定されるリソグラフィマスクの照明中の知られている照明角度分布(照明設定)、および結像光学ユニットの同じく知られている透過関数から、デフォーカス収差(defocus aberration)を計算することができる。透過関数は、瞳透過関数とすることができる。瞳透過関数は、2変数関数とすることができ、結像光学ユニットの開口数の範囲内の空間周波数に対しては値1を有し、前記開口数の範囲外の空間周波数に対しては0を有する。
請求項3に記載の表現の作成は、測定された異なる結像収差をこの手段によって体系的に表すことができるので、実際に価値のあるものであると証明されている。この場合、例えばゼルニケ(Zernike)多項式であるがそれ自体は直交関数のセットを構成しない直交多項式のセット、から計算される展開関数のセットを使用することが可能である。
請求項4に記載の表現は明らかである。
請求項5によるゼルニケ関数は、有利なことに、結像光学ユニットの対称条件に適合される。
請求項7に記載の方法は、結像収差寄与の決定を使用して結像収差を修正する。計測システムの動作中に、再調整を実施することができる。再調整は、開ループまたは閉ループの制御下で実施することができる。
請求項8に記載の計測システムの利点は、本発明による方法に関してすでに上で説明した利点に対応する。
請求項9に記載の変位アクチュエータは、再現可能な再調整を可能にする。
請求項10の結果としての信号接続によって、結像収差寄与の決定に関連した自動プロセスという状況において、再調整を実施することが可能になる。この自動プロセスは、開ループまたは閉ループの制御下で進めることができる。
本発明の例示的な一実施形態が、図面を参照しながらより詳細に以下で説明される。
照明光1は、物体5で反射される。照明光1の入射平面は、yz平面に平行である。
計測システム2の実施形態に応じて、計測システムは、反射性物体5に使われても透過性物体5に使われてもよい。透過性物体の一例は、位相マスク(phase mask)である。
計測システム2の照明および結像光1の開口数は、レチクル側で0.0825である。物体平面4の物体視野3は、x方向に8μm、y方向に8μmの範囲、すなわち正方形を有する。
検知デバイス9は、デジタル像処理デバイス10に信号接続される。
物体5は、物体ホルダ(図示せず)によって担持される。前記物体ホルダは、変位ドライブによって、一方ではxy平面に平行に、他方ではこの平面に垂直に、すなわちz方向に変位することができる。変位ドライブ、および同じく計測システム2の全体的な動作は、中央制御デバイス11によって制御され、中央制御デバイス11は、これ以上詳細には示さないやり方で、制御される構成要素に信号接続される。
結像光学ユニット8の拡大係数は500よりも大きく、図1による例示的な実施形態では850である。物体5の3D空間像が生じる像平面14の領域において結果として生じる像側の開口数は、1・10-4の範囲にある。
検知デバイス9の下に、測定平面(例えばz=0)における2D強度分布15の平面図が、図1に例として表されている。レチクル5の構造16は、x方向に通る強度最大値17として表される。
この場合、σは照明強度であり、κは、瞳座標において前記照明強度が存在する箇所を記述している。
λ:照明光の波長
h:物体の粗さ(z方向のサジタル高さ(sagittal height))
ν:周波数座標(frequency coordinates)νx,νyを有する、周波数に比例した波数1/λ
H:粗さスペクトル、すなわち物体粗さ(object roughness)hのフーリエ変換
σ:瞳平面における照明設定の強度分布
P:光学ユニットの瞳透過関数(pupil transmission function)、すなわち、例えば開口(aperture:アパーチャ)および/またはあいまい化絞り(obscuration stop)によって制限する瞳の効果
結像光学ユニット8の結像収差寄与を決定する方法を、図3以降の図を参照しながら以下で説明する。図3、図4、および図6に示されたグレースケール値は、それぞれの事例で、それぞれに考慮された箇所に存在する光強度の測定(measure)である。
H:物体の粗さの寄与
Θd:結像光学ユニットのデフォーカス収差
Θopt:結像光学ユニットのその他の結像収差寄与
特に実部RSおよび虚部ISのプロファイル25、26間の交点のz位置を、この分離のために使用することができる。
図6は、分離された結像収差寄与
図7は、ゼルニケ関数Z4〜Z18に対しての上記の展開公式の一連の係数ziを示す。予想される通り、主要な寄与は、ゼルニケ関数Z5に対する係数z5において発現する。
結像収差寄与をゼルニケ関数Ziによってこのように展開することは、直交関数のセットの線形結合に対して結像収差寄与を展開することの一例となる。
計測システム2の光学設定は、半導体構成要素の投影リソグラフィ生産中に物体5を投影露光する過程で、照明および結像の最も正確な実行可能なエミュレーションとして機能する。
2D空間像23の焦点依存性の測定に関する詳細ついては、WO2016/012426A1が参照される。フーリエ変換に関連する詳細に対しても、WO2016/012426A1が参照され、その参照は本明細書において言及される。
2 計測システム
3 物体視野
5 物体
6 光源
7 照明光学ユニット
8 結像光学ユニット
9 検知デバイス
10 デジタル像処理デバイス
11 中央制御デバイス
12 結像構成要素
13 変位アクチュエータ
14 像平面
15 2D強度分布
16 構造
17 強度最大値
18 瞳平面
19 瞳強度分布
20 入射瞳
21 結像構成要素
22 射出瞳
23 空間像
24 スペックルスペクトル
25 実部の線形近似されたプロファイル
26 虚部の線形近似されたプロファイル
Claims (10)
- リソグラフィマスクを測定するための結像光学ユニット(8)の結像収差寄与を決定する方法であって、
a)前記結像光学ユニット(8)を用いて、物体(5)の結像の像平面(14)の、そしてそれに平行な領域内の異なる測定平面(z1〜z7)における一連の2D強度分布(15z1,15z7)として、前記結像光学ユニット(8)の3D空間像(23)を焦点依存的に測定するステップと、
b)スペックルパターンを有する前記測定された2D強度分布(15zi)のフーリエ変換によって、前記3D空間像(23)のスペックルパターン(24)のスペクトル
c)周波数領域内の複数のスペクトル成分S(νxi,νyi)に対して、前記スペクトル成分の実部RS(z)および虚部IS(z)の焦点依存を決定するステップと、
d)
bb)前記結像光学ユニット(8)による前記スペックルパターンスペクトルに作られる結像収差寄与(Θ)からの、
aa)マスク構造による前記スペックルパターンスペクトル
前記焦点依存の決定された値から分離するステップと、
e)前記結像収差寄与(Θ)を表すステップと
を含む方法。 - 分離するステップが、前記2D強度分布(15zi)の前記測定中にデフォーカス収差(Θd)によって作られるさらなる寄与を除去するステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記結像収差寄与(Θ)の前記表現を作成するために、直交関数(Zi)のセットの線形結合を用いて前記結像収差寄与(Θ)が近似されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 前記近似の過程で生じる関数展開の係数(zn)が表される、請求項3に記載の方法。
- 前記表現の前記作成中に、関数のセットとしてゼルニケ関数が使用されることを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。
- リソグラフィマスクの構造化されていないセクションについて実施されることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- リソグラフィマスクを測定するための計測システム(2)の結像光学ユニット(8)の結像収差(Θ)を修正する方法であって、
a)請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法によって、前記結像光学ユニット(8)の結像収差寄与(Θ)を決定するステップと、
b)決定された前記結像収差寄与(Θ)を基礎として、前記結像光学ユニット(8)の光学構成要素(12)を再調整することによって、前記結像収差寄与(Θ)を修正するステップと
を含む方法。 - 請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法を実施するための計測システム(2)であって、検査される前記リソグラフィマスクを照明するための照明光学ユニット(7)と、空間分解検知デバイス(9)に対して前記物体を結像するための結像光学ユニット(8)とを備える、計測システム。
- 前記結像光学ユニット(8)の結像構成要素(12)を変位させるための少なくとも1つの変位アクチュエータ(13)を特徴とする、請求項8に記載の計測システム。
- 前記変位アクチュエータ(13)が、前記計測システム(2)の中央開ループ/閉ループ制御デバイス(11)に信号接続されることを特徴とする、請求項9に記載の計測システム。
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