JP2006023303A - 大口径スキャナシステムのエミュレーションのための結像システム - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ・マスクが、小さくなり続ける構造および大きくなり続ける結像システムの結像側ＮＡにもかかわらず、大きい倍率を有する検査顕微鏡の助けにより欠陥を検査することが可能であり、スキャナシステムの実像が、現れるベクトル効果のエミュレーションによって作り出すことができる特に大口径スキャナシステムのエミュレーションによって、誤差を試験することのできる試験顕微鏡用光学結像システム
【解決手段】本発明の大口径スキャナシステムのエミュレーションのための結像システムは、結像光学系、検出器および評価ユニットから成り、少なくとも１つの偏光効果のある光学構成要素が結像光路内に結像放射のさまざまな偏光成分ｘ、ｙ、ｚを選び出すために選択に応じて配置されており、強度減衰機能を有する光学構成要素が結像光路内へ持ち込み可能であり、マスクおよび／または試料の像がさまざまに偏光した放射成分について検出器により撮像され、評価ユニットへさらに処理するためにさらに導かれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィ・マスクが、特に大口径スキャナシステムのエミュレーションによって、半導体リソグラフィについて誤差を試験することのできる試験顕微鏡用光学結像システムに関する。

小さくなり続ける物体構造サイズが、大きくなり続けるスキャンシステムの開口数を要求する。それと共にやはり大きくなり続ける入射角によってつまり、接線方向および半径方向に偏光された放射成分がさまざまな強度推移を示すいわゆるベクトル効果が起きる。入射方向と基板の面法線とによって張られる入射面に垂直に振動する（ｓ偏光された）放射成分が干渉され、それによってそれに平行に振動する放射成分（ｐ偏光された）より強いコントラストを作り出すことが示される。これらのいわゆるベクトル効果は放射のｐ偏光成分について減少するコントラストに導き、それによって大きい結像側の開口数を有するスキャンシステムでは減少する全コントラストに導く。

別の記述については以下の定義が基礎にある：
光は、伝播方向に垂直な場が振動する横方向の電磁波である。
場ベクトルＥが1つの方向にのみ振動する光は直線偏光と呼ぶ。
偏光方向は、この場合場ベクトルＥが振動する方向である。
入射するおよび反射する光線は、いわゆる、双方の媒質の境界に垂直となっている、入射平面を定義する。
偏光平面が入射平面に垂直である光はｓ偏光された光と呼び、偏光平面が入射平面に平行な光はｐ偏光された光と呼ぶ。

光が光学システムの瞳内で直線偏光され、偏光方向がそのとき瞳にわたって変化し、偏光方向が瞳のどの位置でも光学軸の接線方向（半径ベクトルに垂直）にあるようになっているならば、接線方向の（ｓ）偏光がある。これに対して、偏光方向が瞳のどの位置でも光軸に対し半径方向（半径ベクトルに平行）になっているならば、半径（ｐ）偏光がある。

現実の半導体のロードマップは、６５ｎｍより小さいウェハ構造を製造するために液浸システムを使用することを好む。液浸液をウェハの上に加えることによって結像側の開口数ＮＡ＞１が達成され、同じ波長の場合、より小さい構造が結像し、それゆえ作り出されることができるようになる。マスク構造は結像波長領域内にあるから、偏光効果もマスクによって支配的になり続ける。

これらのｐ偏光された放射成分はリソグラフィ・マスクを結像させるとき、検査顕微鏡以外のスキャンシステムによって結像する。ＣＣＤマトリクス上への拡大されたリソグラフィ・マスクの結像によって、結像側の開口数はこのとき極端に小さく、ベクトル効果が現れないようにする。顕微鏡が、リソグラフィ・マスクをスキャンシステムのエミュレーションによって検査するために使用されるなら、スキャンシステムの実像がそうでなければエミュレートできないから、現れるベクトル効果は、リソグラフィ・マスクを鑑定するために絶対に必要である。

背景技術に従い知られている検査顕微鏡の場合、使用される結像システムの開口数＜１でありそれゆえベクトル効果が導くのは副次的な誤差であるから、これまでベクトル効果を考慮することは行われなかった。

マスク製造工程における欠陥の解析はそれゆえ小さい構造のときほど重要になる。印刷可能性に関するマスク欠陥を解析するために、１０年来カール・ツァイス（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ）ＳＭＳ有限会社のＡＩＭＳ^ＴＭ（Ａｅｒｉａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が市場を確立している。この場合マスク（欠陥個所）の小さい領域がリソグラフィ・スキャナでのように同一の照明条件および結像条件（波長、ＮＡ、シグマ、偏光）により照明され、結像する。しかしスキャナと反対に、マスクにより作り出された幻像はＣＣＤカメラ上へ拡大される。カメラはウェハ上の絶縁塗料と同じ像を見る。それゆえ消費の多いテストプリントなしに幻像が解析できる。焦点列を撮像することによってリソグラフィ工程窓を解析するための付加情報が得られる。

リソグラフィ・スキャナが、マスク構造を縮小して露光すべき枠へ結像させる一方、反対にマスク検査の際には、構造は拡大され検出器へ結像する。両システムでマスク側の開口数は等しい。

背景技術に従えば、スキャナとエミュレーション顕微鏡との間の結像側の差異が演じるのは副次的な役割である。スキャナの結像側の開口数が大きくなるにつれてこの差異は大きくなり、もはや無視できなくなる。このスキャナ結像に現れる効果はベクトル効果と名づける。

本発明は基礎に、リソグラフィ・スキャナシステムの結像をも１より大きい結像側開口数によりエミュレートすることを可能とするスキャナ・エミュレーションのためのリソグラフィ・マスク検査顕微鏡について解決法を開発する課題がある。

本発明に従えば、課題は独立請求項の特徴によって解決される。優遇される別の形成および構成は従属請求項の対象である。

提案される解決法によりリソグラフィ・マスクが、小さくなり続ける構造および大きくなり続ける結像システムの結像側ＮＡにもかかわらず、大きい倍率を有する検査顕微鏡の助けにより欠陥を検査することが可能である。スキャナシステムの実像が、現れるベクトル効果のエミュレーションによって作り出すことができる。

提案される解決法は、高開口数の特性が低開口数の結像光学系によって、対応する効果を観察しおよび／または考慮するために、エミュレートされるべき他の光学システムにも使用可能である。

本発明は以下に実施例に基づきより詳しく記述される。そのため示す
図1：開口数１．２についての減衰器の透過並びに３構成要素の偏光子の方向づけ
図2：３構成要素の配置についての２つの可能な組み合わせ
図3：開口数１．２についての２つの同一構成要素を有する例についての透過および回転、および
図４：開口数１．２についての３つの同一構成要素を有する例についての透過および回転。

本発明に従う大口径結像システムのエミュレーションのための、特にマスク検査のための顕微鏡結像システムは、結像光学系、検出器および評価ユニットから成る。ここで偏光に効果のある、さまざまな結像放射の偏光成分を選ぶための照明光路内および／または結像光路内の照明放射のさまざまな偏光状態を作り出すための光学構成素子が選択配置される。偏光に依存する強度減衰機能を有する光学構成要素がここで結像光路内に持ち込み可能である。検出器によりマスクおよび／または試料の像がさまざまに偏光した放射成分について撮像される。続いて評価ユニットにより像がさまざまに偏光した放射成分について全画像へと合成される。これはたとえばそれらの強度分布を加算することによって行われる。

瞳内の２次元Ｅ場はスキャナの画像場における高開口数に基づきｘ、ｙおよびｚ方向成分による３次元Ｅ場分布を作り出す。スキャナ内ではｘ、ｙおよびｚ成分は、それぞれ直交しているから互いには干渉しない。

偏光光学構成要素は、この場合、表面にわたり変化する方向づけを有する偏光子と位置依存の減衰器と位置依存の回転子とからか、位置依存の回転子と位置依存の減衰器と直線偏光子とからのいずれかから成る。
偏光光学構成要素は、高開口システムの像において、ある決まった方向に方向づけられたＥ場を作り出すＥ場の成分を選択する。

ここに記述される解決法の場合、たとえば３つの偏光光学構成要素が、交替に、瞳近くもしくは検査顕微鏡の共役像平面の近くに取り付けられる。それらは瞳内の２次元Ｅ場から、スキャナの像平面内で、Ｅ場がｘ、ｙまたはｚ方向に作り出す成分を選ぶ。これらは相前後して検査顕微鏡の結像瞳の近くの平面内へ取り付けられる。有利なのは、Ｅ場の成分がその干渉能力のため像視野平面内部で、なお平行に方向づけられることである。
これらの３構成要素各々は、この場合、偏光方向が位置を通じて適合して変化する直線偏光子、位置依存で偏光に依存しない減衰器、およびさまざまに方向づけられた放射成分を平行に向ける位置依存の回転子から成る。

ここで偏光光学構成要素により選択されたＥ場成分のＥ場方向は、とりわけ平行で光軸に垂直にあり、またはこれらの方向の２つか３つの光軸への射影は同じ量を持つ。
この実施例では、回転子はそのとき偏光子の後ろに配置されておらねばならず、減衰器は２つの他の構成要素の前か間か後ろかにあってよい。

図１は、開口数１．２の例について、上の行では３構成要素について瞳を通じての減衰器の透過を、下の行ではｒａｄで表した偏光子の方向づけを示し、これは同時に回転子の回転をも表す。
ｘおよびｙ成分は、ｘもしくはｙ軸に沿って減衰するｘおよびｙ偏光子によって再現される。回転すなわち必要な回転角は非常に小さい。両方の要素はそれゆえ少なくともこれらのＮＡについて良い近似で、すでに灰色フィルタと組み合わされた直線偏光子によって実現することができる。

これらの３構成要素を実現するための他の配置において、位置依存の回転子とそれに続く直線偏光子が使用される。減衰器はここでも２つの他の構成要素の前か間か後ろかにあってよい。これのために図２は可能な３構成要素の配置について２つの組み合わせを示す。
ｚ成分は組み合わせ１において中央へ向かって減衰する半径偏光子から作り出される。後続の回転子は、瞳点がすべて互いに干渉できるよう、半径偏光を再び平行に回転させる。組み合わせ２においては偏光子はそれに反して単に外向きに減衰する直線偏光子から成る。

３構成要素の各々により少なくとも１つの像が撮像される。これら３つの像は続いて評価ユニットによりさらに処理され、たとえば加算される。それにより、ベクトル効果が正確にエミュレートできる。
単純化された配置においては、ｘおよびｙ成分について回転および非常に小さい偏光子の方向づけの変化が無視できる。この無視の結果起こる誤差は、追加して直交成分（１／ｓｑｒｔ（２）^＊（ｘ＋ｙ）および（１／ｓｑｒｔ（２）^＊（ｘ−ｙ））について像を撮像することによって最小化できる。

他の配置において偏光光学構成要素は、Ｅ場成分をｘ、ｙおよびｚでなくａ，ｂおよびｃ方向に選択するよう形成される。この場合ａ，ｂおよびｃは対ごとに互いに直交している。それらはｘ、ｙおよびｚから任意の３次元回転によってできあがる。
特に有利な構成法において、さまざまな角度設定で回転できる２つまたは３つの同一な偏光光学構成要素が使用される。

たとえばａ，ｂおよびｃは
または
と選ぶことができる。

図３および４はこのａ，ｂおよびｃの選択、および開口数１．２の例について透過および回転を示す。
第１および第２の場合、２つの構成部は同一である。最後の場合３つはすべて同一である。このように、回転可能に配置されている構成素子で十分である。

誤差が現れると、構成要素の作用が理想から逸脱するから、構成要素が３方向より多く使用されることによって、これらは減少させることができる。たとえば、ある構成部が３つより多いさまざまな角度で回転されることによって、これは最後のａ，ｂおよびｃの選択で単純に実施することができる。３つの結像より多く撮像し、および対応する選び出されたＥ場の方向を選択することによって、存在する誤差が減少できる。

大口径スキャンシステムのエミュレーションのための本発明に従う結像システムにより、ベクトル効果のエミュレーションのために光路内のさまざまな角度設定で位置決めされる光学構成要素のみ必要となる解決法が使用に供される。

開口数１．２についての減衰器の透過並びに３構成要素の偏光子の方向づけ ３構成要素の配置についての２つの可能な組み合わせ 開口数１．２についての２つの同一構成要素を有する例についての透過および回転 開口数１．２についての３つの同一構成要素を有する例についての透過および回転

Claims (10)

1. 結像光学系、検出器および評価ユニットから成る大開口スキャナシステムのエミュレーションのための結像システムであって、偏光作用性のあるおよび／または強度減衰性のある少なくとも１つ光学構成要素が、結像光線のさまざまな偏光成分の選出のために結像光路内に選択的に配置されており、マスクおよび／または試料の結像が異なった偏光成分ごとに検出器により撮像され、それが後続加工のため評価ユニットへ送り込まれる結像システム。
2. 偏光光学構成要素が空間可変的な方位性を有する偏光子、位置依存性の減衰器および位置依存性の回転子から成る、請求項１に記載の結像システム。
3. 偏光光学構成要素が位置依存性の回転子、位置依存性の減衰器および直線偏光器から成る、請求項１および２の少なくとも１つに記載の結像システム。
4. 偏光作用性のあるおよび／または強度減衰性のある光学構成要素が瞳の近く、もしくは共役な像平面の近傍に配置できる、先行請求項の少なくとも１つに記載の結像システム。
5. 偏光光学構成要素が、高開口システムの結像において一定方位の電界を作り出す電界成分を選び出す、先行請求項の少なくとも１つに記載の結像システム。
6. 複数の偏光光学構成要素が使用され、その選出電界方向が大開口システムの結像においてそれぞれ互いに直交しているという、ただし、その場合主として３つの偏光光学構成要素が使用される、先行請求項の少なくとも１つに記載の結像システム。
7. 偏光光学構成要素により選び出された電界成分の電界方向が、主として平行で光軸には垂直である、またはこれらの方向の２つまたは３つの光軸上への投射が同一量を有する、請求項５に記載の結像システム。
8. １つまたは異なった２つの偏光光学構成要素が使用され、そのうち少なくとも１つがさまざまな角度設定で回転する、先行請求項の少なくとも１つに記載の結像システム。
9. 偏光光学構成要素により選出される電界成分の電界方向が、これらの方向の少なくとも１つにおいて回転が無視できるように選択される、先行請求項の少なくとも１つに記載の結像システム。
10. ３つより多い像が撮像される場合に、偏光光学構成要素により選出される電界成分の電界方向が、存在する誤差が減少するように選択される、請求項８に記載の結像システム。