JP6438157B2 - Lithographic in-situ high speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device and measuring method - Google Patents
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Description
本発明はリソグラフィ、特に一種のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス、及びその測定方法に関する。 The present invention relates to an in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography, and more particularly to a method for measuring the same.
リソグラフィは、大規模な集積回路製造において、中核な設備の一つである。投影レンズはリソグラフィの中で最も重要なサブシステムの一つである。投影レンズの波面収差はリソグラフィが生成した画像の品質に影響を与え、画像のコントラストが低下させられ、プロセスウィンドウが縮小させられることに繋がる。リソグラフィの技術がドライ式から浸液方式に進んだことに伴い、リソグラフィ投影レンズにおける波面収差の許容範囲が狭くなり、波面収差の測定精度も厳しく求められるようになった。 Lithography is one of the core facilities in large scale integrated circuit manufacturing. Projection lenses are one of the most important subsystems in lithography. The wavefront aberration of the projection lens affects the quality of the image produced by lithography, leading to a reduction in image contrast and a reduction in the process window. As the lithography technology has progressed from the dry method to the immersion method, the allowable range of wavefront aberration in the lithographic projection lens has been narrowed, and the measurement accuracy of the wavefront aberration has been strictly demanded.
Van De Kerkhofたちが、リソグラフィのマスクステージとウェハーステージにシャーリング干渉原理に基づいた波面収差測定デバイスの設置を提案したことにより、リソグラフィのin-situ投影レンズ波面収差の測定が実現された（非特許文献１）。このin-situ測定デバイスの空間分解能力は、測定デバイスのピクセル数による。リソグラフィのウェハーステージに設置されている波面収差の干渉図測定デバイスが稼働する際に発熱し、リソグラフィのウェハーステージに大きな熱負荷をもたらす。リソグラフィのウェハーステージの長期的な安定性に影響を及ぼす。測定デバイスのピクセル数が多いほど、測定空間の解像度が高くなる一方、より多く発熱することが非常に矛盾することになる。それと同時に測定デバイスのピクセル数が多ければ、測定時間と計算時間も長くなることが測定速度に影響をもたらす。リソグラフィのノードが１Ｘｎｍ以下になると、リソグラフィ投影レンズは波面収差を６４項のZernike係数まで測定する必要がある。即ち、より高い測定空間の解像度が求められる。熱収差を制御するために、より速い測定速度も求められる。 Van De Kerkhof and colleagues proposed the installation of wavefront aberration measurement devices based on the principle of shearing interference on the lithography mask stage and wafer stage, thereby realizing in-situ projection lens wavefront aberration measurement in lithography (non-patented). Reference 1). The spatial resolution capability of this in-situ measurement device depends on the number of pixels of the measurement device. When the wavefront aberration interferometric measurement device installed on the lithography wafer stage is operated, heat is generated, which causes a large heat load on the lithography wafer stage. It affects the long-term stability of the lithography wafer stage. The greater the number of pixels in the measurement device, the higher the resolution of the measurement space, while the more heat is generated is very contradictory. At the same time, if the number of pixels of the measurement device is large, the measurement time and calculation time are also long, which affects the measurement speed. When the lithography node is 1X nm or less, the lithographic projection lens needs to measure the wavefront aberration up to the 64th term Zernike coefficient. That is, a higher measurement space resolution is required. Faster measurement speeds are also required to control thermal aberrations.
干渉図測定デバイスのピクセルの個数を抑えて、高空間解像度で波面収差を測定することが可能であれば、ウェハーステージの熱負荷制御と測定速度の向上とが実現され、ハイエンドリソグラフィのin-situ波面収差測定の要件を満たす。 If it is possible to measure wavefront aberration with high spatial resolution by reducing the number of pixels in the interferometric measurement device, it is possible to control the thermal load of the wafer stage and increase the measurement speed, and to achieve in-situ high-end lithography. Meet the requirements of wavefront aberration measurement.
本発明は、リソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイスおよび測定方法を提供することによって、リソグラフィ投影レンズのin-situ波面収差の測定を実現させると同時に測定の解像度を向上させることが目的である。 The present invention provides an in-situ high-speed high spatial resolution wavefront aberration measurement device and measurement method for lithography, thereby achieving in-situ wavefront aberration measurement of a lithographic projection lens and at the same time improving measurement resolution. Is the purpose.
本発明の技術的な解決案は下記である。
一種のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイスは、レーザビームを生成する光源、照明システム、物面回折格子パネル、物面回折格子パネルを支持する精密な位置決めの機能を持つマスクステージ、リソグラフィの投影レンズ、波面収差センサ、波面収差センサを支持するＸＹＺ三次元スキャン機能及び精密な位置決めの機能を持つウェハーステージ、及びコンピュータより構成される。
The technical solution of the present invention is as follows.
A kind of in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measurement device for lithography, a light source that generates laser beams, an illumination system, an object diffraction grating panel, and a mask with precise positioning function that supports the object diffraction grating panel It comprises a stage, a projection lens for lithography, a wavefront aberration sensor, a wafer stage having an XYZ three-dimensional scanning function and a precise positioning function for supporting the wavefront aberration sensor, and a computer.
前述のパーツの接続関係は下記となる。
ビームの伝搬方向に沿って順番に、照明システム、物面回折格子パネル、リソグラフィの投影レンズ、及び波面収差センサが備えられる。
The connection relationship of the aforementioned parts is as follows.
In order along the beam propagation direction, an illumination system, an object surface diffraction grating panel, a lithographic projection lens, and a wavefront aberration sensor are provided.
前述の物面回折格子パネルがマスクステージに、前述の波面収差センサがウェハーステージに配置され、前述の波面収差センサがコンピュータに接続される。 The object surface diffraction grating panel is disposed on the mask stage, the wavefront aberration sensor is disposed on the wafer stage, and the wavefront aberration sensor is connected to the computer.
前述の物面回折格子パネルは周期がＰ０で、デューティサイクルが５０％である二つの物面回折格子より構成される。二つの物面回折格子はＹ方向に沿う第一回折格子とＸ方向に沿う第二回折格子である。 In the above-mentioned object plane diffraction grating panels period P 0, composed of two object plane diffraction grating duty cycle is 50%. The two object surface diffraction gratings are a first diffraction grating along the Y direction and a second diffraction grating along the X direction.
前述の波面収差センサは、ビームの伝搬方向に沿って順番に配置される像面回折格子、穴配列と二次元光電センサである。 The wavefront aberration sensor described above is an image plane diffraction grating, a hole array, and a two-dimensional photoelectric sensor arranged in order along the beam propagation direction.
前述の第一回折格子と第二回折格子の周期Ｐ０と像面回折格子の周期Ｐｉとは下記の関係を満たす。
Ｐ０＝Ｐｉ・Ｍ
上記のＭはリソグラフィの投影レンズが生成した画像の倍率である。
The period P 0 of the first diffraction grating and the second diffraction grating and the period P i of the image plane diffraction grating satisfy the following relationship.
P 0 = P i · M
M is the magnification of the image generated by the lithographic projection lens.
前述の第一回折格子と第二回折格子とは位相回折格子である、或いは振幅回折格子である、或いは振幅と位相とを組み合わせたその他の種類の一次元回折格子である。 The first diffraction grating and the second diffraction grating are phase diffraction gratings, amplitude diffraction gratings, or other types of one-dimensional diffraction gratings in which amplitude and phase are combined.
前述の像面回折格子はデューティサイクルが５０％であるチェス盤回折格子などのような二次元の透過型回折格子である。 The aforementioned image plane diffraction grating is a two-dimensional transmission diffraction grating such as a chessboard diffraction grating having a duty cycle of 50%.
前述の像面回折格子は位相回折格子である、或いは振幅回折格子である、或いは振幅と位相とを組み合わせたその他の回折格子である。 The image plane diffraction grating described above is a phase diffraction grating, an amplitude diffraction grating, or another diffraction grating that combines amplitude and phase.
前述の穴配列は周期が光電二次元センサのピクセルの周期と同じであり、穴の位置を光電二次元センサのピクセルの位置に一つずつ合わせる。穴の直径は光電二次元センサのピクセルの大きさの１／Ｎになり、Ｎはサンプリングした周波数である。 The above-described hole arrangement has the same period as the pixel period of the photoelectric two-dimensional sensor, and the hole positions are aligned with the pixel positions of the photoelectric two-dimensional sensor one by one. The diameter of the hole is 1 / N of the size of the pixel of the photoelectric two-dimensional sensor, where N is the sampled frequency.
マスクステージは、物面回折格子パネルをリソグラフィの投影レンズの物面光路に移動させる移動台である。 The mask stage is a moving table that moves the object surface diffraction grating panel to the object surface optical path of the projection lens for lithography.
前述のウェハーステージは、波面収差センサをリソグラフィの投影レンズの像面光路にあわせて、波面収差センサをドライブさせる移動台である。 The wafer stage described above is a moving table that drives the wavefront aberration sensor by aligning the wavefront aberration sensor with the image plane optical path of the projection lens for lithography.
前述の二次元光電センサは、カメラ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ画像センサ、ＰＥＥＭ、或いは二次元光電測定デバイスが配列される。その測定面は、像面回折格子が生成した穴配列がサンプリングしたシャーリング干渉縞を受け取る。 In the two-dimensional photoelectric sensor, a camera, a CCD, a CMOS image sensor, a PEEM, or a two-dimensional photoelectric measurement device is arranged. The measurement surface receives the shearing interference fringes sampled by the hole array generated by the image plane diffraction grating.
前述のコンピュータは、波面収差の測定過程をコントロールして、測定したデータを保存して、その干渉図に対して処理と解析を行う。 The aforementioned computer controls the wavefront aberration measurement process, stores the measured data, and processes and analyzes the interference diagram.
一種のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイスにおけるin-situ波面収差の測定方法であり、下記のステップとなる。
（１）物面回折格子パネルをマスクステージに配置する。マスクステージを調整し、第一回折格子をリソグラフィの投影レンズの必要な測定位置に合わせる。
（２）光源が発した光は照明システムに調整され、均一に物面回折格子パネルの第一回折格子に照射する。
（３）波面収差センサをウェハーステージに配置する。像面回折格子がリソグラフィの投影レンズの像面に入るようにウェハーステージを調整する。
（４）従来の技術を使用してウェハーステージを調整し、像面回折格子をリソグラフィの投影レンズによって生成された第一回折格子の画像に合わせる。
（５）従来の位相シフト技術を使用し、Ｘ方向に沿ってウェハーステージを移動させ、複数に測定を行う。移動する度に波面収差センサがシャーリング干渉図を採集する。採集した干渉図に基づき、位相データを計算する。
（６）従来の技術を使用し、マスクステージを調整し、物面回折格子パネルの第二回折格子を第一回折格子の位置に移動させ、第二回折格子がリソグラフィの投影レンズによって生成された画像を像面回折格子に合わせる。
（７）従来の位相シフト技術を使用し、Ｙ方向に沿ってウェハーステージを移動させ、複数の測定を行う。移動する度に波面収差センサがシャーリング干渉図を採集する。採集した干渉図に基づき、位相データを計算する。
（８）ステップ（５）と（７）より得られた位相データを従来の技術によって解析すると、リソグラフィの投影レンズのそれぞれＸ方向とＹ方向での差分波面のΔＷｘとΔＷｙを得る。得られた差分波面を従来の波面の再構成技術によって再構成し、リソグラフィの投影レンズの波面収差を得る。
This is a method for measuring in-situ wavefront aberration in an in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device of lithography, and includes the following steps.
(1) An object surface diffraction grating panel is arranged on a mask stage. The mask stage is adjusted and the first diffraction grating is aligned with the required measurement position of the lithographic projection lens.
(2) The light emitted from the light source is adjusted by the illumination system and uniformly irradiated to the first diffraction grating of the object surface diffraction grating panel.
(3) The wavefront aberration sensor is disposed on the wafer stage. The wafer stage is adjusted so that the image plane diffraction grating enters the image plane of the lithography projection lens.
(4) Adjust the wafer stage using conventional techniques to match the image plane diffraction grating to the image of the first diffraction grating generated by the lithographic projection lens.
(5) Using a conventional phase shift technique, the wafer stage is moved along the X direction, and a plurality of measurements are performed. Each time it moves, the wavefront aberration sensor collects a shearing interferogram. Based on the collected interference diagram, phase data is calculated.
(6) Using conventional techniques, adjusting the mask stage, moving the second diffraction grating of the object surface diffraction grating panel to the position of the first diffraction grating, and the second diffraction grating was generated by the lithographic projection lens Match the image to the image plane diffraction grating.
(7) Using a conventional phase shift technique, the wafer stage is moved along the Y direction to perform a plurality of measurements. Each time it moves, the wavefront aberration sensor collects a shearing interferogram. Based on the collected interference diagram, phase data is calculated.
(8) When the phase data obtained in steps (5) and (7) is analyzed by the conventional technique, ΔW x and ΔW y of the difference wavefronts in the X direction and Y direction of the projection lens of lithography are obtained. The obtained differential wavefront is reconstructed by a conventional wavefront reconstruction technique to obtain the wavefront aberration of the lithographic projection lens.
本発明は従来の技術と比べ、下記のメリットがある。
（１）穴配列を使用し、リソグラフィの波面収差を採集することによって、in-situの測定空間解像度がＮ２倍に高まった。
（２）画像のピクセルが低い光電二次元センサで波面収差を測定することによって、作動中に発せられる熱が削減され、測定速度が速まった。
The present invention has the following merits as compared with the prior art.
(1) The in-situ measurement spatial resolution was increased N 2 times by using a hole array and collecting wavefront aberrations of lithography.
(2) By measuring wavefront aberration with a photoelectric two-dimensional sensor with low image pixels, the heat generated during operation is reduced and the measurement speed is increased.
シミュレーションの結果と実施例及び添付図によって、更に本発明を説明するが、下記の実施例は本発明の保護範囲を制限するものではない。 The present invention will be further explained with simulation results, examples, and attached drawings. However, the following examples do not limit the protection scope of the present invention.
図３は本発明が採用した測定の構造図である。レーザービームを生成した光源１、照明システム２、物面回折格子パネル３、物面回折格子パネル３を支持する精密な位置決めの機能を持つマスクステージ４、物面回折格子をウェハーに画像をイメージングするリソグラフィの投影レンズ５、波面収差センサ６、波面収差センサ６を支持するＸＹＺ三次元スキャン機能と精密な位置決めの機能を持つウェハーステージ７及び、波面収差センサ６に接続するデータを処理するコンピュータ８、光源１の波長が１９３ｎｍで、物面回折格子が一次元振幅回折格子で、周期が４１．５２μｍ、リソグラフィの投影レンズ５の開口数が０．９３である。リソグラフィの投影レンズ５の画像の拡大倍率が１／４である。像面回折格子がチェス盤二次元回折格子で、その周期が１０．３８μｍである。波面収差センサ６はビームの伝搬方向に沿って設置される画像表面回折格子６０１、穴配列６０２、及び二次元光電センサ６０３を備える。二次元光電センサ６０３は、ＣＭＯＳカメラを採用し、画像のピクセルのサイズが７．４μｍ×７．４μｍで、個数が６４０×４８０である。穴配列６０２の穴の直径は１．８５μｍ、サンプリングの周波数がＮ＝４、穴配列６０２の周期が光電二次元センサ６０３の画像ピクセルの周期と同じで７．４μｍである。
FIG. 3 is a structural diagram of the measurement employed by the present invention. A light source 1 that has generated a laser beam, an
前述の物面回折格子パネル３は二つのそれぞれの周期がＰ０で、デューティサイクルが５０％である物面回折格子から構成される。二つの物面回折格子はそれぞれ回折格子がＹ方向に沿う第一回折格子３０１とＸ方向に沿う第二回折格子３０２である。
Object plane diffraction
前述の第一回折格子３０１と第二回折格子３０２とは位相回折格子であるか、或いは振幅回折格子であるか、あるいは振幅と位相を組み合わせたその他の一次元回折格子である。
The first diffraction grating 301 and the
波面収差センサ６は、ビームの伝搬方向に沿って順番に設置される像面回折格子６０１、穴配列６０２、及び二次元光電センサ６０３を備える。
The
前述の物面回折格子の周期Ｐ０と像面回折格子６０１の周期Ｐｉは下記の関係を満たす。
Ｐ０＝Ｐｉ・Ｍ
上記のＭはリソグラフィの投影レンズ５の倍率である。
The period P 0 of the object plane diffraction grating and the period P i of the image plane diffraction grating 601 satisfy the following relationship.
P 0 = P i · M
M is the magnification of the
像面回折格子６０１は、デューティサイクルが５０％であるチェス盤の回折格子などのような二次元の透過型回折格子である。 The image plane diffraction grating 601 is a two-dimensional transmission diffraction grating such as a chessboard diffraction grating having a duty cycle of 50%.
像面回折格子６０１は、位相回折格子、或いは振幅回折格子、或いは位相と振幅を組み合わせたその他の回折格子である。 The image plane diffraction grating 601 is a phase diffraction grating, an amplitude diffraction grating, or another diffraction grating in which phase and amplitude are combined.
穴配列６０２の周期は、光電二次元センサ６０３のピクセルの周期と同等である。穴の位置は、光電二次元センサのピクセルの位置に一つずつ合わせる。
The period of the hole array 602 is equivalent to the period of the pixels of the photoelectric two-
前述のマスクステージ４は、物面回折格子パネル３をリソグラフィ投影レンズ５に移動させる物面光路の移動台である。
The
前述のウェハーステージ７は前述の波面収差センサ６をリソグラフィの投影レンズ５に搬入する像面光路で、波面収差センサ６をドライブする移動台である。
The
前述の二次元光電センサ６０３は、カメラ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ画像センサ、ＰＥＥＭ、或いは二次元光電測定器の配列である。その測定面は、像面回折格子６０１が生成した穴配列６０２がサンプリングしたシャーリング干渉縞を受け取る。
The aforementioned two-dimensional
前述のコンピュータ８は、波面収差測定の過程をコントロールし、測定したデータを保存する。そして干渉図に対して処理し分析を行う。
The
一種のリソグラフィin-situ高速高空間解像度波面収差測定デバイスにおける波面収差in-situ測定方法は、次のステップを含む。
（１）物面回折格子パネル３をマスクステージ４に配置し、マスクステージ４を調整し、第一回折格子３０１をリソグラフィ投影レンズ５の必要な測定の視野位置に合わせる。
（２）光源１が発した光が照明システム２に調整され、均一に物面回折格子パネル３の第一回折格子３０１を照射する。
（３）波面収差センサ６をウェハーステージ７に配置し、ウェハーステージ７を調整し、像面回折格子６０１をリソグラフィ投影レンズ５の像面に合わせる。
（４）従来の技術を使用しウェハーステージ７を調整し、像面回折格子６０１と第一回折格子３０１がリソグラフィ投影レンズ５によって生成した画像を合わせる。
（５）従来の位相シフト技術を使用し、Ｘ方向に沿ってウェハーステージ７を移動し、複数の測定を行う。移動する度に、波面収差センサがシャーリング干渉図を採集する。採集した干渉図を計算し、位相情報を得る。
（６）従来の技術を使用しマスクステージ４を調整し、物面回折格子パネル３の第二回折格子３０２を第一回折格子位置にドライブさせる。第二回折格子のリソグラフィ投影レンズ５によって生成した画像を像面回折格子６０１に合わせる。
（７）従来の位相シフト技術を使用し、Ｙ方向に沿って、ウェハーステージ７をドライブし、複数測定を行う。ドライブする度に波面収差センサ６がシャーリング干渉図を採集する。採集した干渉図を計算し、位相データを得る。
（８）ステップ（５）と（７）で得た位相データを従来の技術で分析し、リソグラフィ投影レンズ５がＸ方向とＹ方向での差分波面ΔＷｘとΔＷｙを得る。従来の波面再構成技術を使用し、差分波面を再構成し、リソグラフィ投影レンズ５の波面収差を得る。
A wavefront aberration in-situ measurement method in a kind of lithography in-situ high-speed high spatial resolution wavefront aberration measurement device includes the following steps.
(1) The object surface diffraction
(2) The light emitted from the light source 1 is adjusted by the
(3) The
(4) The
(5) Using a conventional phase shift technique, the
(6) The
(7) Using a conventional phase shift technique, the
(8) The phase data obtained in steps (5) and (7) is analyzed by conventional techniques, and the
本発明は穴配列を使用し波面収差を採集することによって、in-situ空間測定解像率をＮ２倍に高めた。２５６ピクセル×２５６ピクセルの波面収差（二乗平均平方根の値０．０９９５λ）を使用し、シミュレーションを行う。差分波面のうちに４個ごとにピクセルの平均値をとり、穴配列を使用しない場合と同様である。得られた６４ピクセル×６４ピクセルの差分波面を従来の技術で再構成する。図１が示すように、平均平行値が０．０１４１λである。それに対して、波面収差の差分波面を採集し、測定器に穴配列を加えたと同様にピクセル４個ごとに１個のピクセルをとって、得られた６４ピクセル×６４ピクセルの差分波面を従来の技術で再構成した。図２が示すように、平均平方根の値の誤差は０．０００１λである。 In the present invention, the in-situ space measurement resolution was increased N 2 times by collecting the wavefront aberration using the hole arrangement. The simulation is performed using a wavefront aberration of 256 pixels × 256 pixels (root mean square value 0.0995λ). This is the same as the case where the average value of the pixels is taken for every four differential wavefronts and the hole arrangement is not used. The resulting 64 pixel × 64 pixel differential wavefront is reconstructed using conventional techniques. As shown in FIG. 1, the average parallel value is 0.0141λ. On the other hand, the difference wavefront of the wavefront aberration is collected, one pixel is taken for every four pixels in the same manner as the hole array is added to the measuring instrument, and the obtained difference wavefront of 64 × 64 pixels is obtained by the conventional method. Reconstructed with technology. As shown in FIG. 2, the error of the mean square root value is 0.0001λ.
実験で検証された通り、本発明のデバイス及び測定方法は、投影レンズの波面収差の解像度を１６倍上げた。或いは同様の条件で、ピクセルの個数が１／１６に下げられた。即ち、測定速度が１６倍上昇した。 As verified experimentally, the device and measurement method of the present invention increased the resolution of the wavefront aberration of the projection lens by 16 times. Alternatively, the number of pixels was reduced to 1/16 under the same conditions. That is, the measurement speed increased 16 times.
（付記）
（付記１）
一種のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイスであって、
レーザビームを生成する光源（１）、照明システム（２）、物面回折格子パネル（３）、物面回折格子パネル（３）を支持する精密な位置決めの機能を持つマスクステージ（４）、リソグラフィ投影レンズ（５）、波面収差センサ（６）、波面収差センサ（６）を支持するＸＹＺ三次元スキャン機能と精密な位置決めの機能を持つウェハーステージ（７）、及びコンピュータ（８）を備え、
ビームの伝搬方向に沿って、前記照明システム（２）、物面回折格子パネル（３）、リソグラフィ投影レンズ（５）、及び波面収差センサ（６）が順次に配置され、
前記物面回折格子パネル（３）がマスクステージ（４）の上に、前記波面収差センサ（６）がウェハーステージ（７）の上に備えられ、前記波面収差センサ（６）がコンピュータ（８）と接続され、
前記物面回折格子パネル（３）は、周期がＰ０で、デューティサイクルが５０％である二つの物面回折格子から構成され、Ｙ方向に沿う第一回折格子（３０１）とＸ方向に沿う第二回折格子（３０２）であり、
前記波面収差センサ（６）は、ビームの伝搬方向に沿って配置された像面回折格子（６０１）、穴配列（６０２）及び二次元光電センサ（６０３）から構成され、
前記第一回折格子（３０１）と第二回折格子（３０２）の周期Ｐ０と前記像面回折格子（６０１）の周期Ｐｉとは下記の関係となり、
Ｐ０＝Ｐｉ・Ｍ
上記のＭはリソグラフィの投影レンズが生成した画像の倍率である、
ことを特徴とするリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix)
(Appendix 1)
A kind of in-situ high-speed high spatial resolution wavefront aberration measurement device for lithography,
A light source (1) for generating a laser beam, an illumination system (2), an object surface diffraction grating panel (3), a mask stage (4) having a precise positioning function for supporting the object surface diffraction grating panel (3), lithography A projection lens (5), a wavefront aberration sensor (6), a wafer stage (7) having a XYZ three-dimensional scanning function and a precise positioning function for supporting the wavefront aberration sensor (6), and a computer (8);
Along the beam propagation direction, the illumination system (2), the object surface diffraction grating panel (3), the lithographic projection lens (5), and the wavefront aberration sensor (6) are sequentially disposed,
The object surface diffraction grating panel (3) is provided on a mask stage (4), the wavefront aberration sensor (6) is provided on a wafer stage (7), and the wavefront aberration sensor (6) is provided on a computer (8). Connected with
The object-surface diffraction grating panel (3) is composed of two object-surface diffraction gratings having a period of P 0 and a duty cycle of 50%, and includes a first diffraction grating (301) along the Y direction and an X direction. A second diffraction grating (302),
The wavefront aberration sensor (6) includes an image plane diffraction grating (601), a hole array (602), and a two-dimensional photoelectric sensor (603) arranged along the beam propagation direction.
The period P 0 of the first diffraction grating (301) and the second diffraction grating (302) and the period P i of the image plane diffraction grating (601) have the following relationship:
P 0 = P i · M
M above is the magnification of the image produced by the lithographic projection lens,
In-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography.
（付記２）
前記第一回折格子（３０１）と第二回折格子（３０２）が位相回折格子と振幅回折格子、或いは振幅と位相とを合わせた一次元の回折格子である、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 2)
The first diffraction grating (301) and the second diffraction grating (302) are a phase diffraction grating and an amplitude diffraction grating, or a one-dimensional diffraction grating in which amplitude and phase are combined.
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記３）
前記像面回折格子（６０１）は、デューティサイクルが５０％である位相回折格子、振幅回折格子、振幅と位相とを合わせた回折格子、或いはチェス盤回折格子などのような二次元の透過型回折格子である、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 3)
The image plane diffraction grating (601) is a two-dimensional transmission diffraction such as a phase diffraction grating having a duty cycle of 50%, an amplitude diffraction grating, a diffraction grating having a combined amplitude and phase, or a chessboard diffraction grating. Is a lattice,
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記４）
前記穴配列（６０２）の周期が光電二次元センサ（６０３）の画像周期と同じであり、穴の位置が光電二次元センサのピクセルの位置と一対一の関係であり、穴の直径が光電二次元センサ（６０３）のピクセルの大きさの１／Ｎであり、Ｎはサンプリングの周波数である、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 4)
The period of the hole array (602) is the same as the image period of the photoelectric two-dimensional sensor (603), the position of the hole has a one-to-one relationship with the position of the pixel of the photoelectric two-dimensional sensor, and the diameter of the hole is photoelectric. 1 / N of the pixel size of the dimensional sensor (603), where N is the sampling frequency,
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記５）
前記マスクステージ（４）が、物面回折格子パネル（３）をリソグラフィの投影レンズ（５）の物面光路に移動させる移動台である、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 5)
The mask stage (4) is a moving table that moves the object diffraction grating panel (3) to the object optical path of the lithography projection lens (5).
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記６）
前記ウェハーステージ（７）が、前記波面収差センサ（６）をリソグラフィ投影レンズ（５）の像面光路に移動させると同時に、波面収差センサ（６）を連動させる移動台である、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 6)
The wafer stage (7) is a moving table for moving the wavefront aberration sensor (6) to the image plane optical path of the lithographic projection lens (5) and at the same time interlocking the wavefront aberration sensor (6).
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記７）
前記コンピュータ（８）が波面収差測定の過程をコントロールし、測定したデータを保存し、干渉図のデータを処理し分析を行う、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 7)
The computer (8) controls the process of wavefront aberration measurement, stores the measured data, processes and analyzes the data of the interference diagram,
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記８）
前記二次元光電センサ（６０３）がカメラ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ画像センサ、ＰＥＥＭ、或いは二次元光電測定デバイスから配列され、
測定面は、像面回折格子（６０１）が生成した穴配列（６０２）がサンプリングして得たシャーリング干渉縞を受け取る、
ことを特徴とする付記１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。
(Appendix 8)
The two-dimensional photoelectric sensor (603) is arranged from a camera, CCD, CMOS image sensor, PEEM, or two-dimensional photoelectric measurement device;
The measurement surface receives shearing interference fringes obtained by sampling the hole array (602) generated by the image plane diffraction grating (601).
The in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to Supplementary Note 1, wherein
（付記９）
付記１乃至８のいずれか１つに記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイスにおける測定方法であって、
該測定方法は、下記の
（ａ）物面回折格子パネル（３）をマスクステージ（４）の上に配置され、マスクステージ（４）を調整し、第一回折格子（３０１）をリソグラフィ投影レンズ（５）の測定に必要な視野位置に合わせる、
（ｂ）光源（１）が発したレーザビームが照明システム（２）により調整され、均一に物面回折格子（３）の第一回折格子（３０１）を照射する、
（ｃ）波面収差センサ（６）がウェハーステージ（７）の上に設置され、ウェハーステージ（７）を調整し、像面回折格子（６０１）をリソグラフィ投影レンズ（５）の像面に合わせる、
（ｄ）従来の技術を使用しウェハーステージ（７）を調整し、像面回折格子（６０１）を第一回折格子（３０１）がリソグラフィ投影レンズ（５）で生成した画像に合わせる、
（ｅ）従来の位相シフト技術を使用し、Ｘ方向にウェハーステージ（７）を移動させ、複数的に測定を行い、移動する度に波面収差センサ（６）がシャーリング干渉図をサンプリングし、サンプリングした干渉図から位相データを計算する、
（ｆ）マスクステージ（４）を調整し、物面回折格子パネル（３）の第二回折格子（３０２）を第一回折格子（３０１）の位置にドライブさせ、第二回折格子（３０２）がリソグラフィ投影レンズ（５）で生成した画像を像面回折格子（６０１）に合わせる、
（ｇ）従来の位相シフト技術を使用し、Ｙ方向に沿ってウェハーステージ（７）を移動させ複数的に測定を行い、移動する度に波面収差センサ（６）がシャーリング干渉図をサンプリングし、サンプリングした干渉図より位相データを計算する、
（ｈ）ステップ（ｅ）と（ｇ）から得られたそれぞれの位相データを分析することによって、リソグラフィ投影レンズ（５）がＸ方向とＹ方向での差分波面ΔＷｘとΔＷｙを得て、従来の波面再構成アルゴリズムに基づき差分波面を再構成して、リソグラフィ投影レンズ（５）の波面収差を得る、
ステップを備える、
ことを特徴とする測定方法。
(Appendix 9)
An in-situ high-speed high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to any one of appendices 1 to 8,
The measurement method is as follows: (a) an object surface diffraction grating panel (3) is placed on a mask stage (4), the mask stage (4) is adjusted, and the first diffraction grating (301) is placed in a lithographic projection lens. Match the field of view necessary for the measurement in (5),
(B) The laser beam emitted from the light source (1) is adjusted by the illumination system (2) and uniformly irradiates the first diffraction grating (301) of the object surface diffraction grating (3).
(C) A wavefront aberration sensor (6) is installed on the wafer stage (7), adjusts the wafer stage (7), and aligns the image plane diffraction grating (601) with the image plane of the lithographic projection lens (5).
(D) adjusting the wafer stage (7) using conventional techniques and aligning the image plane diffraction grating (601) with the image produced by the first projection grating (301) with the lithographic projection lens (5);
(E) Using a conventional phase shift technique, the wafer stage (7) is moved in the X direction, a plurality of measurements are performed, and each time the wavefront aberration sensor (6) moves, the shearing interference diagram is sampled and sampled. Calculating phase data from the interferogram
(F) The mask stage (4) is adjusted, the second diffraction grating (302) of the object surface diffraction grating panel (3) is driven to the position of the first diffraction grating (301), and the second diffraction grating (302) Aligning the image produced by the lithographic projection lens (5) with the image plane diffraction grating (601),
(G) Using a conventional phase shift technique, move the wafer stage (7) along the Y direction to make a plurality of measurements, and each time the wavefront aberration sensor (6) samples the shearing interferogram, Calculate phase data from the sampled interferogram,
(H) By analyzing the respective phase data obtained from steps (e) and (g), the lithographic projection lens (5) obtains the differential wavefronts ΔWx and ΔWy in the X and Y directions, Reconstructing the differential wavefront based on the wavefront reconstruction algorithm to obtain the wavefront aberration of the lithographic projection lens (5),
Comprising steps,
A measuring method characterized by the above.
Claims (9)
レーザビームを生成する光源（１）、照明システム（２）、物面回折格子パネル（３）、物面回折格子パネル（３）を支持する精密な位置決めの機能を持つマスクステージ（４）、リソグラフィ投影レンズ（５）、波面収差センサ（６）、波面収差センサ（６）を支持するＸＹＺ三次元スキャン機能と精密な位置決めの機能を持つウェハーステージ（７）、及びコンピュータ（８）を備え、
ビームの伝搬方向に沿って、前記照明システム（２）、物面回折格子パネル（３）、リソグラフィ投影レンズ（５）、及び波面収差センサ（６）が順次に配置され、
前記物面回折格子パネル（３）がマスクステージ（４）の上に、前記波面収差センサ（６）がウェハーステージ（７）の上に備えられ、前記波面収差センサ（６）がコンピュータ（８）と接続され、
前記物面回折格子パネル（３）は、周期がＰ０で、デューティサイクルが５０％である二つの物面回折格子から構成され、Ｙ方向に沿う第一回折格子（３０１）とＸ方向に沿う第二回折格子（３０２）であり、
前記波面収差センサ（６）は、ビームの伝搬方向に沿って配置された像面回折格子（６０１）、穴配列（６０２）及び二次元光電センサ（６０３）から構成され、
前記第一回折格子（３０１）と第二回折格子（３０２）の周期Ｐ０と前記像面回折格子（６０１）の周期Ｐｉとは下記の関係となり、
Ｐ０＝Ｐｉ・Ｍ
上記のＭはリソグラフィの投影レンズが生成した画像の倍率である、
ことを特徴とするリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 A kind of in-situ high-speed high spatial resolution wavefront aberration measurement device for lithography,
A light source (1) for generating a laser beam, an illumination system (2), an object surface diffraction grating panel (3), a mask stage (4) having a precise positioning function for supporting the object surface diffraction grating panel (3), lithography A projection lens (5), a wavefront aberration sensor (6), a wafer stage (7) having a XYZ three-dimensional scanning function and a precise positioning function for supporting the wavefront aberration sensor (6), and a computer (8);
Along the beam propagation direction, the illumination system (2), the object surface diffraction grating panel (3), the lithographic projection lens (5), and the wavefront aberration sensor (6) are sequentially disposed,
The object surface diffraction grating panel (3) is provided on a mask stage (4), the wavefront aberration sensor (6) is provided on a wafer stage (7), and the wavefront aberration sensor (6) is provided on a computer (8). Connected with
The object-surface diffraction grating panel (3) is composed of two object-surface diffraction gratings having a period of P 0 and a duty cycle of 50%, and includes a first diffraction grating (301) along the Y direction and an X direction. A second diffraction grating (302),
The wavefront aberration sensor (6) includes an image plane diffraction grating (601), a hole array (602), and a two-dimensional photoelectric sensor (603) arranged along the beam propagation direction.
The period P 0 of the first diffraction grating (301) and the second diffraction grating (302) and the period P i of the image plane diffraction grating (601) have the following relationship:
P 0 = P i · M
M above is the magnification of the image produced by the lithographic projection lens,
In-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography.
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The first diffraction grating (301) and the second diffraction grating (302) are a phase diffraction grating and an amplitude diffraction grating, or a one-dimensional diffraction grating in which amplitude and phase are combined.
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The image plane diffraction grating (601) is a two-dimensional transmission diffraction such as a phase diffraction grating having a duty cycle of 50%, an amplitude diffraction grating, a diffraction grating having a combined amplitude and phase, or a chessboard diffraction grating. Is a lattice,
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The period of the hole array (602) is the same as the image period of the photoelectric two-dimensional sensor (603), the position of the hole has a one-to-one relationship with the position of the pixel of the photoelectric two-dimensional sensor, and the diameter of the hole is photoelectric. 1 / N of the pixel size of the dimensional sensor (603), where N is the sampling frequency,
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The mask stage (4) is a moving table that moves the object diffraction grating panel (3) to the object optical path of the lithography projection lens (5).
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The wafer stage (7) is a moving table for moving the wavefront aberration sensor (6) to the image plane optical path of the lithographic projection lens (5) and at the same time interlocking the wavefront aberration sensor (6).
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The computer (8) controls the process of wavefront aberration measurement, stores the measured data, processes and analyzes the data of the interference diagram,
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
測定面は、像面回折格子（６０１）が生成した穴配列（６０２）がサンプリングして得たシャーリング干渉縞を受け取る、
ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィのin-situ高速高空間解像度の波面収差測定デバイス。 The two-dimensional photoelectric sensor (603) is arranged from a camera, CCD, CMOS image sensor, PEEM, or two-dimensional photoelectric measurement device;
The measurement surface receives shearing interference fringes obtained by sampling the hole array (602) generated by the image plane diffraction grating (601).
The in-situ high-speed and high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to claim 1.
該測定方法は、下記の
（ａ）物面回折格子パネル（３）をマスクステージ（４）の上に配置され、マスクステージ（４）を調整し、第一回折格子（３０１）をリソグラフィ投影レンズ（５）の測定に必要な視野位置に合わせる、
（ｂ）光源（１）が発したレーザビームが照明システム（２）により調整され、均一に物面回折格子パネル（３）の第一回折格子（３０１）を照射する、
（ｃ）波面収差センサ（６）がウェハーステージ（７）の上に設置され、ウェハーステージ（７）を調整し、像面回折格子（６０１）をリソグラフィ投影レンズ（５）の像面に合わせる、
（ｄ）ウェハーステージ（７）を調整し、像面回折格子（６０１）を第一回折格子（３０１）がリソグラフィ投影レンズ（５）で生成した画像に合わせる、
（ｅ）位相シフト技術を使用し、Ｘ方向にウェハーステージ（７）を移動させ、複数的に測定を行い、移動する度に波面収差センサ（６）がシャーリング干渉図をサンプリングし、サンプリングした干渉図から位相データを計算する、
（ｆ）マスクステージ（４）を調整し、物面回折格子パネル（３）の第二回折格子（３０２）を第一回折格子（３０１）の位置にドライブさせ、第二回折格子（３０２）がリソグラフィ投影レンズ（５）で生成した画像を像面回折格子（６０１）に合わせる、
（ｇ）位相シフト技術を使用し、Ｙ方向に沿ってウェハーステージ（７）を移動させ複数的に測定を行い、移動する度に波面収差センサ（６）がシャーリング干渉図をサンプリングし、サンプリングした干渉図より位相データを計算する、
（ｈ）ステップ（ｅ）と（ｇ）から得られたそれぞれの位相データを分析することによって、リソグラフィ投影レンズ（５）がＸ方向とＹ方向での差分波面ΔＷｘとΔＷｙを得て、波面再構成アルゴリズムに基づき差分波面を再構成して、リソグラフィ投影レンズ（５）の波面収差を得る、
ステップを備える、
ことを特徴とする測定方法。 A measurement method in an in-situ high-speed, high spatial resolution wavefront aberration measuring device for lithography according to any one of claims 1 to 8,
The measurement method is as follows: (a) an object surface diffraction grating panel (3) is placed on a mask stage (4), the mask stage (4) is adjusted, and the first diffraction grating (301) is placed in a lithographic projection lens. Match the field of view necessary for the measurement in (5),
(B) The laser beam emitted from the light source (1) is adjusted by the illumination system (2) and uniformly irradiates the first diffraction grating (301) of the object surface diffraction grating panel (3).
(C) A wavefront aberration sensor (6) is installed on the wafer stage (7), adjusts the wafer stage (7), and aligns the image plane diffraction grating (601) with the image plane of the lithographic projection lens (5).
(D) c Adjust E hard stage (7), fit the image first diffraction grating image plane diffraction grating (601) (301) was formed in a lithographic projection lens (5),
(E) of phase shifting techniques using, by moving the wafer stage (7) in the X direction, a plurality to perform the measurement, wavefront aberration sensor (6) samples the shearing interferogram every move was sampled Calculating phase data from the interferogram,
(F) The mask stage (4) is adjusted, the second diffraction grating (302) of the object surface diffraction grating panel (3) is driven to the position of the first diffraction grating (301), and the second diffraction grating (302) Aligning the image produced by the lithographic projection lens (5) with the image plane diffraction grating (601),
(G) using the position phase shifting techniques, make several measured by moving the wafer stage (7) along the Y-direction wavefront aberration sensor (6) samples the shearing interferogram every move, sampling Calculate phase data from the interferogram
(H) By analyzing step (e) and the respective phase data obtained from (g), the lithographic projection lens (5) to obtain a difference wavefront ΔWx and ΔWy in the X and Y directions, the wavefront Reconstructing the differential wavefront based on the reconstruction algorithm to obtain the wavefront aberration of the lithographic projection lens (5),
Comprising steps,
A measuring method characterized by the above.
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