JP2015524554A - 近接場計測 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は2012年6月26日に出願の米国特許出願第61/664,477号の優先権を主張し、当該出願の全内容は引用することにより本明細書に組み込まれている。
以下では、回折格子ターゲットについて非限定的で代表的に言及している。このようなターゲットでは、各ターゲット層に少なくとも一つの回折格子がある。回折格子位置に関する情報を得るために、少なくとも2つの回折次数、例えばゼロ次回折及び1次回折の1つを使用しなければならない。これは回折格子のピッチを、Ρ>λ/[ΝA・(1+σ)]によって与えられるシステムの解像度に制限する。ここで、λは光の波長であり、NAはシステム開口数、σは部分的コヒーレンスファクターである。例えば、標準NA=0.7、σ=0.5のピッチの可視スペクトルでは、ピッチ限界は、P>400nmである。実際のウェーハの測定では、ピッチP>800nmを有するターゲットが使用される。更に、解像度の限界は、最小のターゲットサイズ及びOVL測定の全体的な性能とを定義する。後者は、指定のサイズのOVLターゲットに印刷することができる周期の数に直接関連している。
散乱計測技術上の制限されたNAの効果は2倍である。出力パラメータ(OVL、CD)に対する測定された信号の感度は瞳の位置に依存している。シミュレーションで示されるように、瞳NAが2〜3倍増加すると感度は4〜5倍増加する。それに応じて性能(正確度、精密度)は同程度改善する。更に、ターゲットサイズは、主に照明スポットサイズによって定義される。所定の照明スペクトルのスポットサイズは照明NAに反比例する。従って、照明NAが2〜3倍増加すると、ターゲットサイズは1/2〜1/3に減少する。
有利なことに、高NAを提供する光学素子110を使用するシステム100は、以下の点で散乱計測オーバレイ(SCOL)計測を改善する。システム100及び光学素子110は、以下の利点のいずれかを向上するように構成される。第1に、システム100は、ピッチの小さい方の値を探測する能力に関係する基本的な性能を向上させ、設計ルール(DR)に近づける。第2に、システム100は、より柔軟に波長及びピッチを選択することができる。1次次数の角度分解散乱計測を使用する場合、測定瞳内で1次次数を維持しながらより高いNAを使用することにより、ターゲットピッチ又は測定波長の増加を低減することができる。
好都合には、より高いNAを与える光学素子110を使用して、システム100は以下の点で限界寸法(CD)を向上させる。システム100及び光学素子110は、以下の利点のいずれかを向上させるように構成される。第1に、より大きな照明NAがウェーハ80上に、より小さなターゲット82の測定を可能にするより小さなスポットを生成する。第2に、より大きな照明NAは、つまりNA>1、CD及びフォーカス及び線量測定に特に関心のあるエバネッセント波91の照明と集光を可能にする(以下で更に詳細を参照のこと)。第3に、システム100による測定は、固体液浸半球体85の平面部分から生じる全反射(「全反射」DC)によって引き起こされる系統的な誤差に対抗するように特殊な照明及び集光分極と結合する。例えば、システム100は半径方向及び接線方向のリターダ又は偏光子又は他のリターダ又は変数若しくは定常偏光子(図示せず)を更に備え、これらは感度/信号比を改善するように照明パス及び集光パスに配置される。もちろん様々な照明及び集光偏光(定数又は体系的(例えば、半径方向及び接線方向)又はピクセル当たり(例えば偏光子/照明リターダ/アナライザ/集光リターダの任意のピクセルは一定又は可変のいずれかの独自の特性を有している)は、本発明の他のいずれの部分無しにそれら自身の測定を改善するように使用される。このためシステム100は、このような追加の光学素子を組み込むことによりシグナル比に対して非常に高い感度を有するように設計することができる。このような照明/集光パスの拡張は、異なる計測システム、例えば、角度測定(角度分解散乱計測)及び分光法(例えば、照明及び集光のための異なる対物レンズを用いる)で使用することができる。
実施形態では、システム100は、システム100の空間分解能を改善するために光学素子110としてモアレ回折格子又はモアレレンズを備える。
実施形態では、メタマテリアルはターゲット82によって散乱された放射光のエバネッセントモード91を高めるにも用いられる。一般に、メタマテリアルは負の誘電率(ε<0)及び負の透磁率(μ<0)の両方を有する人工的な材料であり、標準物質の任意のエバネッセントモードを高める。更に、エバネッセントTM(横磁気)波の挙動が主に誘電率εによって強く支配されるのに対して、エバネッセントTE(横電気)波の挙動が主に透磁率μによって強く支配されるため、モードの1つだけを強化するように、光学素子110は負のε、μの1つのみを有するように設計される。TM波の場合、負の誘電率は要求される増強に対して十分であり、このため光学素子110はエバネッセント波を高めるための本当のメタマテリアルとしてε<0を有する適切な金属(銀、金、銅など)を用いる。この目的のために一般的に用いられる構成は2つの誘電体層(誘電率εDを有する)及び金属層(誘電率εMを有する)からなる構成のようなεM〜−εDを有するサンドイッチ構成である。図4Aは、先行技術に係る誘電体−金属−誘電体スタック90の概略図である。エバネッセントモード91は、図示の場合はTM波である。
そしてマッチング条件は
ここで、MC0は傾きのないマッチング条件の値である。導出の結果、光学素子110は、傾斜角θ95を調整することによりMCの虚部が完全にマッチングするように、及び適切に材料を選択することによりMCの実部をマッチングするように設計されている。本発明者らは、材料及び傾斜角を適切に選択することにより、振幅増強を4桁まで増大できることを見出した。
誘電体90Cでは、
また、最適な倍率は
ここで
θが小さいと仮定すると、誘電率は
共振照明光学素子
折格子を用いることにより(ステージ242)、及び/又はターゲットによって散乱された放射光のエバネッセントモードを高めるために光学素子を構成することにより(ステージ250)、散乱放射光の空間分解能を向上する工程を備える(ステージ240)。
Claims (19)
- ターゲットのための計測システムであって、
対物レンズと、
該対物レンズとターゲットの間に、前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように機能的に配置されている光学素子とを具備する
前記計測システム。 - 前記光学素子はエバネッセントモードを伝播モードに変換するように更に配置されている、請求項1記載の計測システム。
- 前記計測システムは前記ターゲットのイメージを生成するように配置され、前記光学素子は前記計測システムの分解能を高めるように配置される固体液浸レンズを備える、請求項1記載の計測システム。
- 前記計測システムは前記ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも1次回折次数を測定するように配置される、請求項1記載の計測システム。
- 前記光学素子は、前記ターゲット上で放射光の入射角の範囲を広げるように機能的に配置された固体液浸レンズを備え、前記計測システムによって測定された前記少なくとも1次回折次数が高められる、請求項4記載の計測システム。
- 前記光学素子は、前記システムの空間分解能を向上するように機能的に配置されたモアレ回折格子を備える、請求項4記載の計測システム。
- 前記光学素子は、前記ターゲットにより散乱された放射光のエバネッセントモードを高めるように配置された傾斜した誘電体−金属−誘電体スタックを備える、請求項4記載の計測システム。
- 前記光学素子は、前記対物レンズ及び前記ターゲットに対して上下する波状表面を有する周期的な誘電体−金属−誘電体スタックを備え、前記誘電体−金属−誘電体スタックは前記ターゲットによって散乱される放射光のエバネッセントモードを高めるように配置されている、請求項4記載の計測システム。
- 前記光学素子は2つの回折格子と一体にした誘電体−金属−誘電体スタックを備え、前記誘電体−金属−誘電体スタックは照明放射光のエバネッセントモードを増幅するように機能的に配置される、請求項1記載の計測システム。
- 計測方法であって、
対物レンズとターゲットとの間に光学素子を配置することと、
前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを高めるように前記光学素子を配置することと、
を備える、前記計測方法。 - 前記ターゲットと相互作用する放射光のエバネッセントモードを伝播モードに変換する工程を更に備える、請求項10記載の方法。
- 前記ターゲットのイメージを生成する工程を更に備え、前記光学素子は前記イメージの解像度を向上させるように配置された固体液浸レンズを備える、請求項10記載の計測方法。
- 前記ターゲットによって散乱された放射光の少なくとも1次回折次数を測定することをさらに備える、請求項10記載の計測方法。
- 前記光学素子として固体液浸レンズを用いて前記ターゲット上での前記放射光の入射角の範囲を広げることにより前記ターゲットによって散乱された放射光の前記少なくとも1次回折次数を高める工程を更に備える、請求項13の計測方法。
- 前記光学素子としてモアレ回折格子を用いて散乱放射光の空間分解能を向上させる工程を更に備える、請求項13の計測方法。
- 前記ターゲットによって散乱された放射光のエバネッセントモードを高める前記光学素子を構成する工程を更に備える、請求項13記載の計測方法。
- 前記エバネッセントモードの増強は、前記光学素子として傾斜した誘電体−金属−誘電体スタックを使用することにより実施される、請求項16記載の計測方法。
- 前記エバネッセントモードの増強は、前記光学素子として前記対物レンズ及び前記ターゲットに対して上下する波状表面を有する周期的な誘電体−金属−誘電体スタックを使用することにより実施される、請求項16記載の計測方法。
- 前記光学素子は2つの回折格子と一体にした誘電体−金属−誘電体スタックを備え、前記誘電体−金属−誘電体スタックは照明放射光のエバネッセントモードを増幅するように機能的に配列されている、請求項13記載の計測方法。
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