JP2020197715A - Euv光学ユニットを有する計測システム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EUV光学ユニットを有する計測システム(metrology system)に関する。
本発明によれば、EUVマスク用のペリクルに対して現在提案されている薄膜は、原理上、EUVグレースケールフィルタを構築する目的にも適していることが認識された。このようなペリクル構造体は、米国特許第9,195,130B2号から知られている。この先行技術では、EUVフィルタが絞り(stop)として知られている。別のタイプのEUVフィルタが、米国特許出願公開第2012/0069313号およびDE102012202057A1から知られている。
グレースケールフィルタの膜は、EUV光が相互作用なしで膜を通り抜けることができる開口または穿孔を持たない。この膜は、10nm〜100nmの間の範囲の層厚を有することができる。この膜は、それがEUV光のビームと相互作用する場所において支持されていない、すなわち膜キャリアに取り付けられていないという意味で、支持されていない膜とすることができる。あるいは、この膜を、担持用のメッシュに貼り付けることもできる。この担持用メッシュは、膜に接続された細いワイヤによって形成することができる。このメッシュは、織物(fabric)として構成することができる。
この膜は、以下の基本的材料のうちの少なくとも1つの材料から製造することができる:多結晶シリコン、単結晶シリコン、窒化シリコン、ジルコニウム、または炭素に基づく材料、例えばグラフェンもしくはカーボンナノチューブ。
EUV光学ユニットは、計測システムの照明(illumination)光学ユニットとして、または計測システムの投影光学ユニットとして具現化することができる。EUVグレースケールフィルタは、EUV光学ユニットのひとみ平面(pupil plane)内に、もしくはEUV光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができる。すなわち、EUVグレースケールフィルタは、照明光学ユニットのひとみ平面内に、もしくは照明光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができ、または投影光学ユニットのひとみ平面内に、もしくは投影光学ユニットのひとみ平面の近傍に配置することができる。照明光学ユニットは、光学ユニットのひとみ平面内の照明強度分布に細かな影響を与える少なくとも1つのMEMSミラーを有することができる。照明光学ユニットの範囲内の対応するMEMSまたはMOEMSの概念は、例えば国際公開第2015/028450A1号および国際公開第2013/167409A1号、ならびにそれらの文献の中で引用されている参照文献から知られている。
請求項2に基づく最大透過は、EUV光を減衰させる必要がない有利に低い透過損失につながる。この膜の最大透過は、65%超、70%超、75%超、80%超、85%超および90%超とすることができる。最大透過は通常、95%未満である。
例えば複数の領域における目標とする材料アブレーションによって、請求項3に基づく膜表面のパターニング(patterning)を達成することができる。このパターニングの結果は、変化する膜厚、特に、連続的に変化する膜厚でありうる。このパターニングの結果は、前記領域の膜厚の違いによって少なくとも2つの異なる透過レベルが実現された代替の膜領域または追加の膜領域でありうる。膜の表面は、膜の片側だけからまたは膜の両側からパターニングすることができる。
請求項5に基づく変化する層厚は、EUVグレースケールフィルタの対応する変化する吸収プロファイルまたは透過プロファイルの規定(prescription)を容易にする。
以下では、本発明の例示的な実施形態を、図面を参照してより詳細に説明する。
照明光1は物体5で反射される。照明光1の入射面はyz平面に対して平行である。
計測システム2は、その構成に応じて、反射性物体5に対して使用することもでき、または透過性物体5に対して使用することもできる。透過性物体の例は位相マスクである。
光源6と物体5の間に、計測システム2の照明光学ユニット7が配置されている。照明光学ユニット7は、物体フィールド3を横切る定められた照明強度分布で、同時に、物体フィールド3のフィールド点を照らす定められた照明角度分布で調査する物体5を、定められた照明設定(defined illumination setting)で照らすのに役立つ。
図2は、照明光学ユニット7のひとみ8を例示的に示す。ひとみ8は、ひとみ平面9(図1参照)内にある。ひとみ8は、定められた照明光強度分布を有する特定の照明設定を規定するように照明される。後に投影露光装置内で物体5を使用する際の条件と正確に同じ条件で計測システム2が物体5を照らすように、ここでは、投影露光時に実際に使用される照明設定が予め決められている。
計測システム2では、上で説明した投影露光装置の可能な照明設定が、EUVグレーフィルタを使用して再現される。このフィルタについては後にさらに説明する。
結像光学ユニット13は、ビーム経路上の物体5の下流に配置された、結像光ビームの縁の境界を画定するための結像開口絞り(imaging aperture stop)15を備える。結像開口絞り15は、結像光学ユニット13のひとみ平面15a内に配置されている。ひとみ平面9とひとみ平面15aとが一致していてもよいが、必ずそうでなければならないというわけではない。
計測システム2に結像開口絞り15を含めないことも可能である。
検出デバイス14は、信号のやり取りが可能な形でディジタル画像処理デバイス17に接続されている。
計測システム2のこの光学的構成は、投影リソグラフィによる半導体デバイスの生産中の物体5の投影露光の過程での照明および結像の可能な最も正確なエミュレーションに役立つ。
図1に基づいて上で説明した計測システム2の基本構造は、例えば国際公開第2016/012426A1号から知られている。
グレースケールフィルタ21は、ひとみ8のエリア全体にまたがる、支持されていないキャリア膜(carrier membrane)22(図5参照)を有する。キャリア膜22は、EUV照明光1をよく透過させ、EUV光に対して約90%の透過を有する。キャリア膜22の実施形態に応じて、EUV照明光に対する透過は、60%超、65%超、70%超、75%超、80%超または85%超である。EUV照明光1に対するキャリア膜22の透過は98%未満、概して95%未満である。
図6に基づくEUVグレースケールフィルタ25では、キャリア膜22上に、コーティング24の合計4つの部分層24a、24b、24cおよび24dが存在する。グレースケールフィルタ25では、部分層24a〜24dに比べてキャリア膜22が極端に厚く示されている。
図6の24eのところに破線を使用して示されているように、原理上は、キャリア膜22の両側にコーティング24を付着させることも可能である。
グレースケールフィルタ21の部分層24a、24bの形式の部分層、またはグレースケールフィルタ25の部分層24a〜24dの形式の部分層は、適切に設計された絞りをコーティング法中にキャリア膜22上で使用することによって実現することができる。
あるいは、スクリーン印刷法の助けを借りて対応する部分層24iを生成することもできる。この場合、コーティング点の密度を変化させることにより、部分層24iを、その部分層の透過に関して設定することができる。そうすることにより、部分層24iはそれぞれ、原理上、ひとみ照明スポット10(図3参照)に関して上で説明した分布に、配置の点で対応する、層スポットの分布を有することができる。その結果、最も低い透過を達成するこのようなフィルタスポットの最大配置密度は、フィルタ部分21cにあることになる。フィルタ部分21bでは、フィルタスポットの配置密度がこれに比べて低くなり、そのため、中間の透過が達成されることになる。フィルタスポットのそれぞれの配置密度は、スクリーン印刷法によって予め定めることができる。
図9に基づくグレースケールフィルタ30では、キャリア膜22の連続的な材料アブレーションが実現されており、そのため、図7に基づくグレースケールフィルタ26に関して上で説明した透過プロファイルに対応する連続透過プロファイルが得られている。
グレースケールフィルタ28、30を製作するためのキャリア膜の材料アブレーションは、研削法(abrasive method)、例えばイオンビーム法、例えばIBF(イオンビームフィギュアリング(ion beam figuring))装置を使用したイオンビーム法によって、または電子ビームアブレーションの助けを借りて得ることができる。フォトリソグラフィ法の助けを借りて、目標とする材料アブレーションを得ることもできる。
原理上、グレースケールフィルタの規定された透過プロファイルを生み出すための基本的な変形形態である上述の「コーティング」および「材料アブレーション」を、互いに組み合わせることもできる。すなわち、キャリア膜22上にフォトレジストを全面的に塗布し、次いで、そのフォトレジストを目標どおりにパターニングして、すなわちエッチングによって除去して、離散的層厚領域または連続層厚プロファイルを生み出す。
グレースケールフィルタの用途のさらなる選択肢は、特定の物体構造に対する結像の感度を増大させるための結像条件の設定である。この場合には、グレースケールフィルタをひとみフィルタとして使用することができる。このケースの可能な用途の例は、例えば均一な背景に対して欠陥を検出する目的に使用することができる暗視野結像(dark field imaging)である。
2 計測システム
3 物体フィールド
4 物体平面
5 物体
6 EUV光源
7 照明光学ユニット
8 ひとみ
9 ひとみ平面
10 ひとみ照明スポット
11 ひとみの一部分
11a ひとみセグメント
11b ひとみセグメント
11c ひとみセグメント
11d ひとみセグメント
13 結像光学ユニットまたは投影光学ユニット
14 空間分解検出デバイス
14a 像平面
15 結像開口絞り
15a ひとみ平面
17 ディジタル画像処理デバイス
18 物体ホルダ
19 変位駆動機構
20 中央制御デバイス
21 EUVグレースケールフィルタ
21a フィルタ部分
21b フィルタ部分
21c フィルタ部分
21d フィルタ部分
22 キャリア膜
23 キャリア枠
24 コーティング
24a 部分層
24b 部分層
24c 部分層
24d 部分層
24e 部分層
25 EUVグレースケールフィルタ
26 EUVグレースケールフィルタ
27 コーティング
28 EUVグレースケールフィルタ
29 パターニング
29a アブレーションレベル
29b アブレーションレベル
29c アブレーションレベル
29d アブレーションレベル
30 EUVグレースケールフィルタ
Claims (7)
- 5nm〜30nmの間の波長範囲のEUV光(1)に対して複数の領域で少なくとも部分的に透過性である膜(22)を含むEUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)を備えるEUV光学ユニット(7、13)を有する計測システム(2)であって、前記膜が、前記EUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)の動作位置において前記EUV光(1)のビーム全体と相互作用する、計測システム(2)において、変化する層厚を横切って、少なくとも2つの異なる透過レベルが実現されていることを特徴とする計測システム(2)。
- 前記EUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)の前記膜(22)が、膜最大透過表面領域において、前記EUV光(1)に対して60%を超える最大透過を有することを特徴とする、請求項1に記載の計測システム。
- 前記EUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)の前記膜(22)の表面のパターニング(29)であり、前記膜(22)の表面を横切って吸収または反射率を変化させるためのパターニング(29)を特徴とする、請求項1または2に記載の計測システム。
- 前記EUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)の前記膜(22)の表面のコーティング(24、27)であり、前記膜(22)の表面を横切って吸収または反射率を変化させるためのコーティング(24、27)を特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の計測システム。
- 前記コーティング(24、27)が、変化する層厚を有することを特徴とする、請求項4に記載の計測システム。
- 前記EUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)が、前記EUV光学ユニット(7、13)のひとみ平面(9、15a)内に配置されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の計測システム。
- 前記EUVグレースケールフィルタ(21、25、26、28、30)が、前記EUV光学ユニット(7、13)のフィールド平面(4、14a)内に配置されていることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項に記載の計測システム。
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