JP2021516796A - マスクを検査するための方法およびデバイス - Google Patents

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Abstract

本発明は、マスクを検査するための方法およびデバイスに関し、方法は、少なくとも1つの回折次数における回折の結果として、瞳面におけるマスク上に存在するマスク構造(11、21)の照明により生成された第1の強度分布(14、24)を測定するステップであって、前記回折次数が、+1次回折次数、−1次回折次数またはより高い回折次数である、第1の強度分布(14、24)を測定するステップと、前記回折次数における回折の結果として、瞳面における基準構造(10、20)の照明により生成された第2の強度分布(13、23)を測定するステップと、第1の強度分布と第2の強度分布との間の差に基づいて、マスク構造の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する、マスク上の少なくとも1つの領域を識別するステップとを含む。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2018年3月26日に出願したGerman Patent Application DE 10 2018 107 112.4の優先権を主張する。本出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれている。
本発明は、マスクを検査するための方法およびデバイスに関する。
特にリソグラフィに使用するためのマスクの検査は、マスク上に存在する起こり得る欠陥により、結果として構成部品の相対的に大きな生産収率が使用不可能となる場合がある限り、非常に重要である。
ここで特定の課題は、例えばフラットスクリーンの製造またはそのようなフラットスクリーンに必要とされる導体トラック、駆動システムなどのリソグラフィ生産に使用されるなど、比較的大きな寸法を有するマスクのマスク検査である。そのようなフラットスクリーンの寸法測定およびリソグラフィ生産に通常使用される「転写システム」(1:1の結像スケールによる)に関して、関連マスクは、例えば1平方メートル以上の規模の寸法を有する場合がある。
マスクを特徴付けるために、とりわけ、単色照明放射線(monochromatic illumination radiation)を用いてマスクを照明すること、およびマスク上に存在する構造の回折パターン−プロセスに記録される−において、隣接回折次数の最大の強度の強度指数を突き止めることが知られている。このようにして、例えば、図10aに概略図で示すように、均一な「ピッチ」と仮定してマスクにわたる線幅(CD)の変動を検出することが可能である。この場合、「ピッチ」は、慣習的用語に従って、マスク上に存在する周期的構造の周期性を意味すると理解される。
図10aは、試験されるマスク構造111および基準構造110の両方を、単に概略的なおよび大幅に簡略化された図で示す。図10aの下方部分に概略的に示す回折パターンにおいて、試験されるマスク構造111に対する強度比I1’/I0’は、基準構造110に対して取得された強度比I1/I0と異なる。この強度比の変化は、線幅の変化に比例する。
しかし、実際に起きる1つの問題は、検査される関連マスクが図10aを参照して上記に説明した方法を使用して検出可能でない不規則性または欠陥を有する場合もあることである。その1つの実施例は、マスク上に存在する構造の横方向オフセット(すなわちマスク平面内で起きるオフセット)であり、その場合、理想的な構造と比較して、図10bに単に概略的に示すように、ピッチおよび線幅(CD)の両方は変更されないままである。図10aを参照して説明した方法によって検出可能でないマスク欠陥の他の実施例は、理想的な欠陥のないマスクと再度比較して、図10cに示すなど、局所的ピッチ変動によって構成される。
しかし、同様に、図10bおよび10cを参照して上記に説明した欠陥の種類は、例えばフラットスクリーンなどの構成部品のリソグラフィ生産中に製造欠陥をもたらし、したがって、実際にはそのようなマスク欠陥の信頼性のある検出も必要とされる。これは、特に、シミュレーションにより、画素密度の増加またはマスク上に存在する構造のさらなる低減またはピッチの低減に伴い、リソグラフィ製造プロセスにおけるマスク欠陥の影響が顕著に増加することが分かっているので、画素密度に関して、例えばフラットスクリーンの場合に、要件を増加させる文脈で一層事実である。
先行技術に関して、単に実施例としてDE 10 2011 121 532 A1が参照される。
上記の背景に対して、例えばフラットスクリーンをリソグラフィにより生産するためのマスクなどの比較的大きな寸法を有するマスクの場合でも、耐えられる持続時間により信頼性のあるおよび再現可能な検査を可能にするマスクを検査するための方法およびデバイスを提供することが本発明の目的である。
この目的は、独立請求項1の特徴による方法および代替独立請求項12の特徴によるデバイスによって実現される。
電磁放射の、マスクにおけるその回折の後の強度の測定に基づいてマスクを検査するための本発明による方法が、
− 少なくとも1つの回折次数における回折の結果として、瞳面(pupil plane)におけるマスク上に存在するマスク構造の照明により生成された第1の強度分布を測定するステップであって、前記回折次数が、+1次回折次数、−1次回折次数またはより高い回折次数である、第1の強度分布を測定するステップと、
− 前記回折次数における回折の結果として、瞳面における基準構造の照明により生成された第2の強度分布を測定するステップと、
− 第1の強度分布と第2の強度分布との間の差に基づいて、マスク上の少なくとも1つの領域であって領域に対してマスク構造の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する領域を識別するステップとを含む。
本発明は、特に、マスク欠陥を決定するために、それぞれ試験されたマスク構造自体によって生じた回折パターンの強度差または指数を参照することだけでなく、+1次回折次数、−1次回折次数またはより高い回折次数で瞳面における試験されるマスク構造によって生成された強度分布と、同じ回折次数で瞳面における欠陥のない基準構造によって生成された強度分布との間の差(例えば、それが以下に説明するやり方で表されているとき)を考慮することの概念に基づく。
この場合、基準構造は、試験されるマスク自体上または別個の(基準)マスク上のいずれかに位置することができ、好ましくは、どんなものであれ横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動を有さないことによって区別される。
この場合、本発明は、導入部で説明した横方向オフセットおよび局所的ピッチ変動の形の欠陥であって、図10aを参照して説明した方法によって識別可能でない前記欠陥は、関連(±1次またはより高い)回折次数で瞳面における試験されるマスク構造によって生成された強度分布と、同じ回折次数で瞳面における欠陥のない基準構造によって生成された強度分布との差で表現され、識別可能であるとの洞察を利用する。
この場合、視野平面における強度測定の場合に必要とされる焦点位置および/または最適コントラストを設定するステップが、瞳面において実行される測定の場合に不必要であり、マスクの比較的大きな領域に関する所望の強度情報が単一の測定ステップでも提供されるので、瞳面におけるそれぞれのマスク構造および基準構造によって生成された強度分布の本発明による測定は、瞳面において実行されたそのような測定が、視野測定と比較して顕著に速く実施することができるという利点をさらに有する。
これから進めると、本発明は、試験されるマスク構造および基準構造に対して実行される上記に説明した瞳面における強度分布の測定に基づいて、横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動が実際に予測される、試験されるマスク上の領域をまず識別することの−言わば、定性的に−次いで、その後の視野平面測定において、関連欠陥(すなわち横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動)の定量的決定を実行するために−それは、ついで、前に識別された領域だけに対して実行される必要がある−さらなる概念を含む。
本発明は、結果として、耐えられる時間で、したがって、比較的大きな面積のマスクの場合でも、特に、論じられる横方向オフセットおよび局所的ピッチ変動を考慮にいれた総合的なマスク検査を可能にする。
一実施形態によれば、横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動がマスク構造に存在する、少なくとも1つの領域を識別するステップが、
− 第1の強度分布と第2の強度分布との間の差に基づいて差分布を計算するステップと、
− 前記差分布に基づいて、マスク上の少なくとも1つの領域であって領域に対してマスク構造の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する領域を識別するステップとを含む。
一実施形態によれば、前記領域を識別するステップが、差分布における最大値と最小値との間の差に基づいて実行される。
一実施形態によれば、少なくとも1つの領域であって領域に対してマスク構造に横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する領域を識別するステップが、
− 第1の強度分布と第2の強度分布との間の強度重心(intensity centroid)のシフトを突き止めるステップと、
− 前記シフトに基づいて、マスク構造の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する、少なくとも1つの領域を識別するステップとを含む。
一実施形態によれば、前記領域を識別するステップが、強度重心のシフトと所定の閾値との比較に基づいて実行される。
一実施形態によれば、方法は、
− 視野平面におけるマスク上に存在するマスク構造の照明により生成された第3の強度分布を測定するステップと、
− 前記第3の強度分布に基づいてマスク構造における少なくとも1つの横方向オフセットおよび/または少なくとも1つの局所的ピッチ変動を突き止めるステップとをさらに含む。
一実施形態によれば、方法は、
− 前記第3の強度分布に基づいて線縁部プロファイル(line edge profile)を決定するステップであって、マスク構造における少なくとも1つの横方向オフセットを突き止めるステップが、前記線縁部プロファイルの変化に基づいて実行される、線縁部プロファイルを決定するステップをさらに含む。
一実施形態によれば、方法は、
− 前記第3の強度分布に基づいて線幅分布を決定するステップであって、マスク構造における少なくとも1つの局所的ピッチ変動を突き止めるステップが、前記線幅分布と、基準マスクに対して突き止めた線幅分布との間の差に基づいて実行される、線幅分布を決定するステップをさらに含む。
一実施形態によれば、視野平面における生成された強度分布を測定するステップは、マスク構造に横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する、前に識別された領域だけに対して実行される。
本発明の実施形態において、マスクは、リソグラフィに使用するために、特にフラットスクリーンの生産に使用されるために設計される。
本発明は、さらに、マスクを検査するためのデバイスに関し、デバイスは、上記に説明した特徴を有する方法を実行するように設計される。デバイスの利点および好ましい構成に関して、本発明による方法に関連した説明が参照される。
本発明の他の構成は、明細書本文および従属請求項から推測することができる。
本発明は、添付の図に示す例示的な実施形態に基づいて以下により詳細に説明される。
瞳面における強度分布の測定に基づいて横方向オフセットを識別するための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 瞳面における強度分布の測定に基づいて横方向オフセットを識別するための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 瞳面における強度分布の測定に基づいて局所的ピッチ変動を識別するための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 瞳面における強度分布の測定に基づいて局所的ピッチ変動を識別するための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 視野平面における強度分布の測定に基づいて横方向オフセットを突き止めるための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 視野平面における強度分布の測定に基づいて局所的ピッチ変動を突き止めるための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 二次元マスク構造に対する横方向オフセットを突き止めるための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 二次元マスク構造に対する横方向オフセットを突き止めるための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 二次元マスク構造に対する局所的ピッチ変動を突き止めるための本発明の基礎となる原理を明瞭にするための概略図である。 本発明による方法の可能な順序を明瞭にするための流れ図である。 瞳面における強度分布の測定に基づいて図8からの方法において実行される横方向オフセットの識別を示すための概略図である。 瞳面における強度分布の測定に基づいて図8からの方法において実行される横方向オフセットの識別を示すための概略図である。 マスク欠陥を識別するための従来の方法を明瞭にするための概略図である。 この方法に対して存在する限界を明瞭にするための概略図である この方法に対して存在する限界を明瞭にするための概略図である。
図1〜9を参照して本発明の実施形態を以下に説明する。
本発明は、第1の段階において、まず、領域であって領域に対して横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動が予測される領域が、(比較的高速の)瞳孔測定に基づいて識別される限りにおいて、とりわけ、特に比較的大きな寸法を有するマスク(例えばフラットスクリーンをリソグラフィにより生産するためのなど)を2段階検査として試験するためのマスク検査を実行することの概念を含む。次いで、その後の第2の段階において、関連した横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動が、第1のフェーズで識別された関連領域において(比較的低速の)視野測定だけに基づいて定量的に突き止められる。
以下、まず、図1a〜1bおよび図2a〜2bにおける概略図を参照して、上述の瞳孔測定(すなわち瞳面におけるマスク構造の照明により生成された強度分布の測定)に対する実施形態の説明を行う。その後、図3および図4における概略図を参照して、上記に記述した視野測定(すなわち視野平面におけるマスク構造の照明により生成された強度分布の測定)を同様に実行するための実施形態の説明を行う。ここで、それぞれの場合の図1〜4の図において−本発明がそれに制限されることなく−一次元構造(1D構造)が基礎とみなされ、その後、図5〜7を参照して二次元マスク構造(2D構造)への拡大を説明する。
図1aは、まず、本発明に従って試験されるマスク構造11および基準構造10の両方を単に概略的なおよび大幅に簡略化された図で示す。試験されるマスク構造11および基準構造10は、周期的におよび均一なピッチ(すなわち一定の周期性)を有して、示される周期システムに対してy方向に延び、試験されるマスク構造11は、図1aに示すように横方向オフセット(すなわちx−y平面に存在するオフセット)を有する。対照的に、基準構造10は、どんなものであれ欠陥を何も有さない(横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動を含む)完全な構造である。
図1aの下方部分に概略的に示すように、マスク構造11における上記に説明した横方向オフセットを識別するために、次いで、本発明には、瞳面において生成されたそれぞれの回折パターンを記録するステップまたは前記瞳面において生成された強度分布を測定するステップが関与する。DE 10 2011 121 532 A1から知られる(および前記DE 10 2011 121 532 A1の図1および図2に説明され、例示される)測定セットアップをこれらの回折パターンを記録するために使用することができる。この場合、これらの回折パターンの記録または瞳面における強度分布の測定は、+1次回折次数および/または−1次回折次数および/またはより高い回折次数で実行され、結果として、図1aに概略的に示す強度分布13(基準構造10に対する)および14(試験されるマスク構造11に対する)となる。
図1aから明らかなように、試験されるマスク構造11に存在する横方向オフセットは、±1次回折次数に対して取得された強度分布の変化で表される。本発明によれば、次いで、まず、マスク構造11に対して取得された(第1の)強度分布14と、基準構造10に対して取得された(第2の)強度分布13との間の差として差分布を決定することが、方程式(1)により可能である。
ΔI=Itarget−Iref (1)
この場合、Itargetは、マスク構造11に対して実行された強度測定において取得された値を表し、Irefは、基準構造10に対して実行された強度測定において取得された値を表す。結果として得られた差分布は、同様に概略的に示され、図1aに「15」で表される。
図1bの下方部分に示すように、次いで、横方向オフセットの存在に対する基準として、方程式(2)による前記差分布(PV値、PV=「山部から谷部までの(Peak to Valley)」)内の最大値と最小値との間の差を使用することが可能である。
PV=ΔI1MAX−ΔI1MIN (2)
他の実施形態において、図1bの上方部分に概略的に示すように、横方向オフセットの存在に対する基準として、強度分布13および14におけるそれぞれの強度重心のシフトを使用することも可能である。この場合、x方向への強度重心(COG=「重心(Centre of Gravity)」)の前記シフトを計算することが特に方程式(3)によりさらに可能であり、横方向オフセットは、この差が所定の閾値を超える場合と仮定する。
ΔCOG1x=COG1x−COG1’x (3)
図2aおよび図2bは、瞳面における±1次回折次数で取得された強度分布の上記に説明した測定から同様に可能である局所的ピッチ変動の識別を明瞭にするのに役立つ。そのような局所的ピッチ変動は、試験されるマスク構造21において起き、それは次いで図2aに概略的に示し、このマスク構造21に対して瞳面における取得された強度分布24の測定および基準構造20に対して取得された強度分布23との比較によって図1a〜1bに類似したやり方で識別することができ、それは、次いで、方程式(2)に基づいてまたは方程式(4)によるy方向へのそれぞれの強度重心のシフトに基づいて差分布25を計算することによって実行することができる。
ΔCOG1y=COG1y−COG1’y (4)
図3および図4は、横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動の上記に説明した識別の後に実行することができるこれらの欠陥のより徹底した(特にやはり定量的な)突き止めを明瞭にするための概略図を示す。図1および図2を参照して説明した実施形態と対照的に、前記突き止めは、瞳孔測定に基づいてではなく、むしろ視野測定に基づいて、すなわちそれぞれ視野平面において取得された強度分布を決定することによって実行される。さらに、定量的決定は、好ましくは、横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動がそれぞれ試験されるマスク構造において前に識別された領域だけに対して実行される。
図3によれば、視野平面において測定された強度分布に対してマスク構造31における横方向オフセットを定量的に決定するために、線縁部プロファイルの変化を計算することが可能であり、前記変化は、次いで、所定の閾値と比較することができる。
図4によれば、試験されるマスク構造41に存在する局所的ピッチ変動を突き止めるために、線幅分布は、突き止めることができ、欠陥のない基準構造40に対して取得された線幅分布と比較することができ、特に、両方の線幅分布の間の差を計算することができる。この場合、任意選択で、マスク構造の暗領域(=「線(lines)」)または明領域(=「間隔(spaces)」)を評価のために使用することができる。
簡単にするために、それぞれの場合に上記の一次元(1D)マスク構造を参照してきたが、本発明は、類似したやり方で二次元(2D)マスク構造にも適用可能である。図5〜7は、それぞれ、欠陥のない基準構造50、60および70と比較して、それぞれ、それぞれの場合に試験される二次元マスク構造51、61および71に対して対応する概略図を示し、ここで関連マスク構造は、コンタクトホールによって形成される。図5は、異なるコンタクトホールの間に横方向オフセットを有する、試験されるマスク構造51の実施例を示し、図6は、それぞれの場合にまったく同一のコンタクトホール内に起きる横方向オフセットを有する、試験されるマスク構造61を示す。図7は、局所的ピッチ変動を有する、試験されるマスク構造71を示す。
図8は、本発明によるマスク検査方法の可能な順序を明瞭にするための流れ図を示す。
図8によれば、第1のステップS81には、例えば図1a〜1bおよび図2a〜2bを参照して説明した実施形態による、試験されるマスク構造および欠陥のない基準構造の両方に対して瞳面における強度測定に基づいて横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動を有する領域を識別するステップが関与する。ステップS81において実行される瞳面における強度測定は、ここで関連マスクの試験される表面の全域走査により実施され、図9aは、対応する測定点分布91の概略図を示す。この場合、測定点の密度は、結像視野の利用可能サイズおよび隣接結像視野によって対応される重なり領域のサイズに依存し、前記重なり領域は、図9aの下方部分に概略的に示す。
図8を再度参照すると、次いで、ステップS82には、測定点または測定領域を画定するステップが関与し、それに対して、横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動の定量的決定が、その後の視野測定に基づいて実行されることが意図される。図9bは、試験されるマスク上の部分領域91aを概略図で示し、それに対して、ステップS81において実行される瞳孔測定に基づいて、横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動の形の欠陥が予測され、および、それに対して、これらの影響を定量的にまとめるために、その後の視野測定が実行される。
その後のステップS83には、例えば図3および図4を参照して説明した実施形態により、横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動を定量的に突き止めるために、これらの視野測定(すなわち視野平面における強度測定)を実行するステップが関与する。ステップS84は、その後、検出された横方向オフセットおよび/または局所的ピッチ変動を有する、対応するマップを出力するステップが関与する。
本発明を具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、例えば、個々の実施形態の特徴の組合せおよび/または交換によって、数多くの変形形態および代替実施形態が当業者には明らかである。したがって、そのような変形形態および代替実施形態がそれに付随して本発明によって包含され、本発明の範囲が添付の特許請求の範囲の意図およびその同等のもの内だけに制限されることは、当業者には言うまでもない。

Claims (12)

  1. 電磁放射の、マスクにおけるそれの回折の後の強度の測定に基づいて前記マスクを検査するための方法であって、
    a) 少なくとも1つの回折次数における回折の結果として、瞳面における前記マスク上に存在するマスク構造(11、21)の照明により生成された第1の強度分布(14、24)を測定するステップであって、前記回折次数が、+1次回折次数、−1次回折次数またはより高い回折次数である、第1の強度分布(14、24)を測定するステップと、
    b) 前記回折次数における回折の結果として、前記瞳面における基準構造(10、20)の照明により生成された第2の強度分布(13、23)を測定するステップと、
    c) 前記第1の強度分布(14、24)と前記第2の強度分布(13、23)との間の差に基づいて、前記マスク上の少なくとも1つの領域であって該領域に対して前記マスク構造(11、21)の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する該領域を識別するステップとを含む、方法。
  2. ステップc)が、
    前記第1の強度分布(14、24)と前記第2の強度分布(13、23)との間の前記差に基づいて差分布(15、25)を計算するステップと、
    前記差分布(15、25)に基づいて、少なくとも1つの領域であって該領域に対して前記マスク構造(11、21)の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する該領域を識別するステップとを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記領域を識別するステップが、前記差分布(15、25)における最大値と最小値との間の差に基づいて実行されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. ステップc)が、
    前記第1の強度分布(14、24)と前記第2の強度分布(13、23)との間の強度重心のシフトを突き止めるステップと、
    前記シフトに基づいて、前記マスク上の少なくとも1つの領域であって該領域に対して前記マスク構造(11、21)の横方向オフセットまたは局所的ピッチ変動が存在する該領域を識別するステップとを含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記領域を識別するステップが、強度重心の前記シフトと所定の閾値との比較に基づいて実行されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  6. d) 視野平面における前記マスク上に存在するマスク構造(31、41)の照明により生成された第3の強度分布を測定するステップと、
    e) 前記第3の強度分布に基づいて前記マスク構造(31、41)における少なくとも1つの横方向オフセットおよび/または少なくとも1つの局所的ピッチ変動を突き止めるステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. f) 前記第3の強度分布に基づいて線縁部プロファイルを決定するステップであって、少なくとも1つの横方向オフセットを突き止めるステップが、前記線縁部プロファイルの変化に基づいて実行される、線縁部プロファイルを決定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項6に記載の方法。
  8. g) 前記第3の強度分布に基づいて線幅分布を決定するステップであって、前記マスク構造(31、41)における少なくとも1つの局所的ピッチ変動を突き止めるステップが、前記線幅分布と、前記基準マスクに対して突き止めた線幅分布との間の差に基づいて実行される、線幅分布を決定するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項6または7に記載の方法。
  9. 前記視野平面における生成された前記強度分布を測定するステップが、ステップc)において識別された前記領域だけに対して実行されることを特徴とする、請求項6〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記マスクが、リソグラフィに使用するために設計されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記マスクが、フラットスクリーンの生産に使用するために設計されることを特徴とする、請求項10に記載の方法。
  12. マスクを検査するためのデバイスであって、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法を実行するように設計されることを特徴とするデバイス。
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