KR20190100876A - 리소그라피 마스크의 초점 위치를 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 계측 시스템 - Google Patents

리소그라피 마스크의 초점 위치를 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 계측 시스템 Download PDF

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Abstract

리소그래피 마스크(5)의 초점 위치를 결정하기 위하여, 이미지화될 구조체가 없는 측정 영역의 초점 스택이 기록되고 기록된 이미지의 스페클 패턴이 평가된다.

Description

리소그라피 마스크의 초점 위치를 결정하기 위한 방법 및 그 방법을 실행하기 위한 계측 시스템{Method for determining a focus position of a lithography mask and metrology system for carrying out such a method}
본 발명은 독일 특허 출원 DE 10 2018 202 637.8의 우선권을 주장하며, 그 내용이 여기에 참조로서 포함된다.
본 발명은 리소그라피 마스크의 초점 위치를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 방법을 수행하기 위한 계측 시스템에 관한 것이다.
리소그라피 마스크 또는 마스크 블랭크, 즉 리소그라피 마스크를 생산하기 위한 블랭크를 검사하기 위하여, 이들은 계측 시스템에서 그들의 초점 위치로 가져가야 한다. 마스크 상의 특정 테스트 구조의 초점 스택이 일반적으로 이 목적을 위해 기록된다. 그러나, 이는 항상 가능한 것은 아니다. 공지된 방법의 다른 단점으로는 그 결과가 종종 신뢰성 있게 재현 가능하지 않다는 점이다. 이들은 특히 테스트 구조, 조도 설정 및 다소간의 임의의 사전 지정 가능한 대비 기준에 달려있다. 더욱이, 마스크를 조명하는 데 동공 필링 계수가 낮은 코히런트 조명 설정을 사용하면 통상적 방법은 작동하지 않는다. 디포커스(defocus)에 의해 야기되는 파면 수차를 직접적으로 최소화하고 사용된 구조 및 조명 특성과는 독립적인 방법이 이상적이다.
본 발명의 목적은 리소그라피 마스크의 초점 위치를 결정하는 방법을 개선하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 이용하여 달성된다.
본 발명의 핵심은 이미징될 구조가 없는 측정 영역의 에어리얼 이미지(aerial image)의 강도 분포를 기록 및 평가하는 것으로 구성된다.
측정 영역은 특히 순수히 반사 영역이거나 또는 배타적 흡수성 영역이다.
리소그라피 마스크는 특히 마스크 블랭크 즉, 리소그라피 마스크를 생산하기 위한 기판일 수 있다. 이러한 유형의 블랭크는 이하에서 리소그라피 마스크로 칭할 수 있다.
본 발명에 따르면, 구조가 없는 측정 영역의 에어리얼 이미지를 평가하는 것이 리소그라피 마스크의 초점 위치가 특히 간단하고 강건하게 확인될 수 있게 한다.
초점 스택은 가변하는 디포커스에 따른 특히 상이한 측정 평면에서 적어도 하나의 측정 영역의 적어도 두 개의, 특히 적어도 3개의, 특히 적어도 4개의, 특히 적어도 5개의 기록을 포함한다.
본 발명에 따르면, 스페클 패턴(speckle pattern) 측정에 의해, 리소그라피 마스크 측정 동안 어떤 식으로든 정기적으로 수행되는 3D 에어리얼 이미지 측정의 관점에서, 스페클 패턴에 대한 마스크 구조 기여로부터 이미징 수차 기여를 분리하는 것이 가능하다는 것이 인식되어 왔다. 이미징 수차 기여가 제시될 수 있고, 이로부터 이미징 광학 유닛의 자격이 수행될 수 있으며, 또한 특히 이미징 수차 기여가 예를 들면 계측 시스템의 이미징 광학 유닛의 재조정을 이용하여 감소될 수 있는 정도에 관해 결론이 내려질 수 있다. 각 스펙트럼 구성 요소의 실수부와 허수부의 초점 의존성의 프로파일의 교차점의 z-위치를 결정함에 의해 분리가 수행될 수 있다. 상기 방법은 우함수에 의해 기술될 수 있는 특정 수차를 결정하는데 이용될 수 있다.
이미징 광학 유닛은 리소그라피 마스크의 미구조화된 마스크 기판, 소위 마스크 블랭크의 자격 부여를 위한 계측 시스템의 일부일 수 있다. 마스크 블랭크의 자격 부여 즉 여전히 미구조화된 마스크의 품질의 평가는 또한 결정 방법의 도움으로 수행될 수 있다.
디포커스 수차는 측정된 리소그라피 마스크의 조명 동안의 공지된 조명 각도 분포(조명 설정) 및 이미징 광학 유닛의 공지된 투과 함수로부터 계산될 수 있다. 투과 함수는 동공 투과 함수일 수 있다. 동공 투과 함수는 이진 함수(binary function)일 수 있으며, 이미징 광학 유닛의 개구수 내에서의 공간 주파수에 대해 값 1 및 상기 개구수 외부의 공간 주파수에 대해 값 0을 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 리소그라피 마스크의 최적 초점 위치는 마스크의 인히런트 광학 거칠기에 의해 초래되는 스페클 패턴의 평가로부터 단순한 방식으로 확인될 수 있음이 인식되었다.
본 발명이 일 측면에 따르면, 2D 세기 분포의 평가는 스페클 콘트라스트를 확인하는 단계를 포함한다. 스페클 콘트라스트(speckle contrast)라는 용어는 특히 에어리얼 이미지의 변이를 표시한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 2D 세기 분포의 평가는 스페클 콘트라스트가 최소인 초점 위치를 확인하는 단계를 포함한다. 특히, 보간법이 이 목적을 위해 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 스페클 콘트라스트는 최적 초점 위치에서 최소값을 갖는다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 2D 세기 분포의 평가는 이하 단계들을 포함한다:
2D 세기 분포의 푸리에 변환에 의해 2D 세기 분포의 스펙트럼 S(
Figure pat00001
)을 결정하는 단계;
주파수 도메인에서의 스펙트럼 S(
Figure pat00002
)의 복수개의 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)의 실수부 RS(z) 및 허수부 IS(z)의 초점 의존성을 결정하는 단계,
이미징 광학 유닛에 의해 스펙트럼 S(
Figure pat00003
)에 부여된 이미징 수차 기여(Θ)를 분리하는 단계,
이미징 수차 기여(Θ)를 제르니케 다항식의 선형 조합으로 나타내는 단계.
본 발명에 따르면, 이미징 광학 유닛에 의해 스펙트럼에 부여된 구조 독립적 이미징 수차 기여는 주파수 도메인에서의 2D 세기 분포의 스펙트럼의 스펙트럼 구성 요소의 실수부 및 허수부의 초점 의존성의 분석으로부터 분리될 수 있음이 인식되었다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이미징 수차 기여를 나타내는 것은 제르니케 계수(Zn)를 확인하는 단계를 포함한다.
특히, 거울 대칭적 제르니케 계수(Zn)를 확인하는데 선형 회귀법(regression method)(최소 제곱법; least square fit)이 이용될 수 있다.
디포커스는 특히 4차 제르니케 계수로부터 직접 확인될 수 있다.
유리하게는, 2D 세기 분포를 평가하는 단계는 푸리에 변환 및 선형 대수를 독점적으로 포함한다. 따라서, 특별히 단순한 방식으로 구현 가능하다. 이 방법은 특히 강건하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 측정 영역의 조명을 위하여 거울 대칭적 조명 설정이 이용된다. 이는 특히 투영 노광 장치에서의 마스크의 이미징을 위해 나중에 제공되는 조명 설정을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 측정 영역의 조명을 위하여 적어도 부분적 코히런트 조명 방사선이 이용된다.
특히, 측정 영역의 조명을 위하여 거울 대칭적 조명 설정이 이용된다. 조명 설정은 특히 개구수, 즉 σ≤1 내에서 거울 대칭적이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 측정 영역의 조명을 위하여 코히런트 조명 방사선이 이용된다. 이는 초점 위치 결정을 위하여 지금까지 공지된 많은 방법에서는 가능하지 않다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 방법을 수행하기 위한 계측 시스템을 제공하는 단계로 구성된다.
이 목적은 조명 방사선으로 측정 영역을 조명하기 위한 조명 광학 유닛을 포함하고, 측정 영역을 공간 분해 검출 장치에 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛을 포함하는 계측 시스템을 이용하여 달성된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기록된 초점 스택의 2D 세기 분포를 평가하기 위하여, 데이터 전달 방식으로 검출 장치에 연결된 연산 장치를 포함한다.
기록된 세기 분포의 평가는 특히 자동화된 방식으로 수행될 수 있다.
본 발명의 추가의 세부 사항 및 이점은 도면을 참조하여 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면에서:
도 1은 각각이 극도로 개략적으로 도시된 조명 광학 유닛 및 이미징 광학 유닛을 갖는 EUV 조명 및 이미징 광을 갖는 리소그라피 마스크의 형태로 물체를 검사하기 위한 계측 시스템을 입사면에 수직인 방향에서 본 평면도로 고도로 개략적으로 도시한다.
도 2는 이미징 광학 유닛의 이미지면의 영역에서의 조사 동공과 에어리얼 이미지 사이의 조명 및 이미징 광의 전파를 개략적으로 도시하며, 에어리얼 이미지에서 스페클 패턴의 스펙트럼으로의 변환이 또한 추가적으로 도시된다.
도 3은 이미지 평면(초점 스택)의 영역 내의 상이한 측정 평면에서의 2D 세기 분포의 시퀀스를 도시하며, 이 시퀀스는 계측 시스템에 의해 측정될 수 있는 3D 에어리얼 이미지를 나타낸다.
도 4는 도 3에 따른 시퀀스에 할당된 방식으로, 도 3에 따른 2D 세기 분포의 푸리에 변환에 의해 결정된 3D 에어리얼 이미지의 스페클 패턴의 스펙트럼의 시퀀스를 도시한다.
도 5는 초점 위치(이미지 평면에 수직인 z- 방향)의 함수로서 도 4에 따른 스페클 패턴 스펙트럼의 선택된 스페클 성분의 실수부 및 허수부에 대한 개략적인 프로파일을 도시한다.
도 6은 주파수 의존 수차 함수로서 표현되는 계측 시스템의 이미징 광학 유닛의 확인된 이미징 수차를 예시로서 도시하며, 이미징 수차는 도 5에 따른 스펙트럼 성분의 방식으로 스펙트럼 성분의 초점 의존성의 특정값으로부터의 분리의 결과로서 발생한다;
도 7은 제르니케 다항식들에 대한 확장의 형태로 도 6에 따른 이미징 수차 기여도의 표현을 도시한다.
위치 관계의 표현을 용이하게 하기 위해, 이하, 데카르트 xyz 좌표계가 사용된다. 도 1에서, x축은 도면의 평면에 수직으로 후자로 진행한다. y축은 도 1에서 오른쪽으로 진행한다. z축은 도 1에서 아래쪽으로 진행한다.
도 1은 물체면(4)의 물체 필드(3)에 배치되고, 레티클 또는 리소그라피 마스크 또는 마스크 블랭크의 형태인 물체(5)의 EUV 조명광을 이용한 검사를 위한 계측 시스템(2)의 EUV 조명광 및 이미징 광(1)의 빔 경로를 자오 섹션에 대응하는 관점에서 도시한다. 계측 시스템(2)은 3 차원(3D) 에어리얼 이미지를 분석하기 위하여 이용되며(에어리얼 이미지 계측 시스템), 투영 노광 장치 내의 투영 광학 유닛에 의한 광학 이미징 상에 반도체 부품을 제조하기 위한 투영 노광 중에 차례로 사용되는 레티클로 알려진 리소그라피 마스크의 특성의 영향을 시뮬레이트하고 분석하는 역할을 한다. 이러한 시스템은 WO 2016/012426 A1 (그것의 도 1 참조), US 2013/0063716 A1 (그것의 도 3 참조), DE 102 20 815 A1 (그것의 도 9 참조) 및 DE 102 20 816 A1 (그것의 도 2 참조) 및 US 2013/0083321 A1에 공지되어 있다.
조명광(1)은 물체(5)에서 반사된다. 조명광(1)의 입사 평면은 yz-평면에 평행하게 놓인다.
EUV 조명광(1)은 EUV 광원(6)에 의해 생성된다. 광원(6)은 레이저 플라즈마 소스(LPP; laser produced plasma)이거나 또는 방출 소스(DPP; discharge produced plasma)일 수 있다. 원칙적으로, 예를 들면 자유 전자 레이저(FEL)와 같은 싱크로트론(synchrotron) 기반 광원이 또한 이용될 수 있다. EUV 광원의 사용된 파장은 5nm와 30nm 사이의 범위에 있을 수 있다. 원칙적으로, 계측 시스템의 변형의 경우에, 광원(6) 대신에 다른 사용 광 파장을 위한 광원, 예를 들면 193nm 사용 파장을 위한 광원이 이용될 수 있다.
계측 시스템(2)의 실시예에 따라 반사성 또는 투과성 물체(5)를 위해 이용될 수 있다. 투과성 물체의 일 예는 위상 마스크이다.
계측 시스템(2)의 조명 광학 유닛(7)은 광원(6)과 물체(5) 사이에 배치된다. 조명 광학 유닛(7)은 물체 필드(3)에 걸쳐 규정된 조명 세기 분포와 동시에 물체 필드(3)의 필드 포인트가 조명되는 규정된 조명 각도 분포로 검사될 물체(5)를 조명하는 역할을 한다.
계측 시스템(2)의 조명 및 이미징 광(1)의 개구수는 레티클 측에서 0.0825 이다. 물체 평면(4)에서의 물체 필드(3)는 x 방향에서 8㎛ 및 y 방향에서 8㎛의 범위 즉, 정사각형을 갖는다.
물체(5)에서의 반사 이후에, 조명 및 이미징 광(1)은 계측 시스템(2)의 이미징 광학 유닛 또는 투영 광학 유닛(8)에 진입하며, 이는 도 1에 유사하게 개략적으로 표시된다. 이미징 광학 유닛(8)은 계측 시스템(2)의 공간 분해 검출 장치(9)를 향하여 물체(5)를 이미징하는 역할을 한다. 검출 장치(9)는 CCD 검출기 또는 CMOS 검출기로서 설계된다.
검출 장치(9)는 이미지 처리 장치(10)의 형태로 디지털 컴퓨팅 장치에 신호 연결된다.
물체(5)는 물체 홀더(도시 없음)에 의해 운반된다. 상기 물체 홀더는 한편으로는 xy 평면에 평행하게 다른 한편으로는 이 평면에 수직으로 즉, z 방향으로 변위 드라이브를 이용하여 변위될 수 있다. 변위 드라이브 및 유사하게 계측 시스템(2)의 전체 동작은, 보다 구체적으로 상세하게 도시되지는 않은, 제어될 구성 요소에 신호 연결되는 중앙 제어 장치(11)에 의해 제어된다.
예를 들어, 도 1은 미러 또는 EUV 파장 보다 더 긴 조명 광파장을 이용하는 렌즈 요소일 수 있는 이미징 광학 유닛(8)의 이미징 구성 요소(12)를 도시한다. 이미징 구성 요소(12)는 제어 장치(11)에 차례로 신호 연결되는 변위 액추에이터(13)에 동작적으로 연결된다. 변위 액추에이터(13)를 이용하여, 이미징 구성 요소(12)는 이미징 구성 요소(12)의 정확한 정렬을 위하여 x 방향 및/또는 y 방향 및/또는 z 방향으로 서로에 독립적으로 변위될 수 있다. 이 변위의 공간 분해능은 10㎛ 보다 우수하고, 특히 2㎛ 보다 더 우수할 수 있다.
이미징 광학 유닛(8)의 배율은 500 보다 크고, 도 1에 따른 예시적 실시예에서는 850 이다. 물체(5)의 3D 에어리얼 이미지가 발생하는 이미지 평면(14)의 영역에서의 결과적 이미지측 개구수는 1·10-4 영역 내에 있다.
검출 장치(9) 아래에, 측정 평면(예를 들면, z=0)에서의 2D 세기 분포(15)의 평면이 도 1에서 예로서 표시된다. 레티클(5) 상의 구조체(16)가 x 방향으로 진행하는 세기 최대치(17)로서 표시된다.
도 2는 조명 및 이미징 광(1)의 조명 광학 유닛(7)의 동공면(18)으로부터 우측으로 이미지면(14)의 영역으로의 전파를 개략적으로 도시한다. 각각 고려된 변수 또는 구성 요소는 xyz 좌표 시스템에서 원근법적으로 표시된다. 조명광(1)의 동공 세기 분포(19)는 동공면(18) 내에 나타나고, 상기 분포는 또한 조명 설정으로 칭해진다. 링 형상 또는 환형의 동공 세기 분포(19)가 예로서 도시된다. 동공 세기 분포(19)는 수학적으로 σ(k)로 표시된다.
이 경우에, σ는 조명 세기이고, k는 동공 좌표 내의 상기 조명 세기가 표시되는 위치를 설명한다.
조명광(1)은 동공면(18)으로부터 물체면(4)으로 전파하며, 조명광(1)은 물체(5)에 입사되며, 이는 도 2에서 과장된 방식으로 대략적으로 도시되었다. 이는 파면이
Figure pat00004
+
Figure pat00005
, 조명광(1)의 필드 분포는
Figure pat00006
Figure pat00007
로 기록될 수 있다.
여기서 기호들은 아래의 의미를 갖는다:
Figure pat00008
좌표 xy를 갖는 공간 좌표 벡터;
Figure pat00009
: 조명광의 파장;
Figure pat00010
: 물체의 거칠기 (z 방향에서의 시상 높이).
물체(5)에서 반사된 이후 또는 물체(5)를 통과한 이후에, 조명광(1)은 이미징 광학 유닛(8)의 입사 동공(20)을 통해 전파하고, 그 이미징 구성 요소는 도 2에 21로 표시되며, 이후에 사출동공(22)을 통과한다. 이후에, 물체(5)는 이미지면(14)의 영역 내의 에어리얼 이미지(23)에 이미지화된다. x 및 y 방향에서의 각각의 2D 세기 분포, 즉 에어리얼 이미지(23)의 "슬라이스"의 푸리에 변환은 스페클 스펙트럼(24) 즉, 에어리얼 이미지(23)의 스페클 패턴의 스펙트럼 S(
Figure pat00011
)을 야기한다. 이하는 상기 스페클 스펙트럼에 대해 유효하다:
Figure pat00012
여기서, 이하가 유효하다:
v: 주파수 좌표 v x, v y를 갖는 주파수-비례 파수 1/λ;
Figure pat00013
: 거칠기 스펙트럼, 즉 물체 거칠기 h의 푸리에 변환;
Figure pat00014
: 광학 유닛의 수차 함수, 이는 차례로 아래와 같이 규정된다:
Figure pat00015
.
여기서, 이하가 유효하다:
σ: 동공면에서의 조명 설정의 세기 분포;
P: 광학 유닛의 동공 투과 함수, 즉 예를 들면 어퍼츄어 및/또는 옵스큐레이션 스톱에 의한 동공 제한의 효과;
φe: 광학 유닛의 우수 파면 수차(even wavefront aberration), 즉 우함수에 의해 설명될 수 있는 수차.
이미지 광학 유닛(8)의 이미징 수차 기여를 결정하는 방법은 도 3을 참조로 이하에 설명된다. 도 3, 4 및 6에 표시된 그레이 스케일 값은 각 경우에 각각이 고려된 위치에서 나타나는 광 세기의 측정값이다.
먼저 수행되는 것은 이미징 광학 유닛(8)의 3D 에어리얼 이미지(23)의 물체((5)의 이미징의 이미지면(14)(z3=0)에 평행한 영역에서의 상이한 측정면(z1 내지 z7)에서의 2D 세기 분포(15z1 to 15z7)로서의 초점-의존 측정이다. 이 경우, 도 1에 따른 조명에 대조적으로, 이미지화되는 것은 구조화된 물체가 아니라, (still)비구조화된 마스크, 즉 마스크 블랭크 또는 마스크의 비구조화된 영역이다. 2D 세기 분포(15zi)의 순서에 걸쳐 기록되는 에어리얼 이미지는 스페클의 공간 분포를 도시하며, 이는 먼저 마스크(나머지) 구조 기여의 및 이미징 광학 유닛(8)의 이미징 수차 기여의 결과로서 이해될 수 있다.
이 다음으로 2D 세기 분포(15zi)의 푸리에 변환에 의한 이전 단계에서 검출된 3D 에어리얼 이미지의 상기 스페클 패턴의 스펙트럼 S(
Figure pat00016
)을 결정하는 단계가 따른다. 이는 주파수 좌표(v x 및 v y)의 함수로서 2D 스페클 스펙트럼(24z1 내지 24 z7)의 순서를 초래한다.
2D 세기 분포(15z1 to 15z7)의 순서는 또한 초점 스택으로 칭한다.
이후에, 주파수 도메인의 복수개의 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)에 대해, 스페클 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)의 실수부 RS(z) 및 허부수 IS(z)의 초점 의존성이 결정된다. 이는 도 4에서의 선택 포인트에 의해 하이라이트 표시된 하나의 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)에 대해 도시된다. 이 스펙트럼 구성 요소 S에 대해, 도 5는 z-좌표의 함수로서 즉 초점 위치의 함수로서, 이 스페클 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)의 실수부 RS(z)의 선형 근사화된 프로파일(25) 및 이 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)의 허수부 IS(z)의 유사하게 선형 근사화된 프로파일(26)을 개략적으로 도시한다.
이하는 스페클 스펙트럼 구성 요소의 이들 z 의존성에 대해 유효하다:
Figure pat00017
여기서, 이하가 유효하다:
Figure pat00018
: 물체의 거칠기의 기여;
Figure pat00019
: 이미징 광학 유닛의 디포커스 수차;
Figure pat00020
: 이미징 광학 유닛의 다른 이미징 수차 기여.
이미징 광학 유닛(8)의 디포커스 수차(
Figure pat00021
)는 광학 유닛의 공지된 조명 설정 및 공지된 투과 함수로부터 계산될 수 있다. 실수부(RS) 및 허수부(IS)의 프로파일(25 및 26)을 기초로, 상기 공식을 기초로, 거칠기 기여(H)로부터 이미징 수차 기여(Θ)를 분리하는 것이 가능하고, 다음으로 이미징 광학 유닛(8)의 다른 이미징 수차(Θopt)가 디포커스 수차의 독립적 결정 이후에 얻어진다.
특히, 실수부(RS)와 허수부(IS)의 프로파일들(25, 26) 사이의 교차점의 z 위치가 이 분리를 위해 이용될 수 있다.
이미징 수차 기여(Θopt)가 확장 계수(zn)를 갖는 제르니케 수차 함수(
Figure pat00022
)에 대한 확장으로서 주파수 의존 방식으로 기록될 수 있다.
Figure pat00023
여기서, 이하가 유효하다:
Figure pat00024
제르니케 다항식
Figure pat00025
를 이용함.
도 6은 예로서 분리된 이미징 수차 기여
Figure pat00026
를 도시한다. 선택된 조명 설정에 대해, 이 이미징 수차 기여는 제르니케 함수(Z5)와 상당한 유사성을 갖는다.
도 7은 제르니케 함수 Z4 내지 Z18에 대한 상기 확장 공식의 계수(z i )의 순서를 도시한다. 예측대로, 주요 기여는 제르니케 함수(Z5)에 대한 계수(z 5 )에서 나타난다.
따라서, 전체적으로, 이미징 광학 유닛(8)의 이미징 수차 기여는 어떤식으로든 계측에 있어서 규칙적으로 요구되는 마스크의 비구조화된 위치의 측정을 기초로 측정된다. 상기 이미징 수차 기여는 이미징 광학 유닛(8)의 광학 구성 요소를 재조정함에 의해 수정될 수 있다. 이 목적을 위하여, 제어 장치(11)는 이미징 구성 요소(12)의 대응하는 변위에 대한 변위 액추에이터(13)를 구동할 수 있다. 그러한 재조정은 계측 시스템(2)의 동작 중 일시 정지하여 또는 계측 시스템(2)의 동작 중에 수행될 수 있다. 재조정은 개방 루프 제어에 의해 또는 각각의 이미징 수차 기여의 설정값과 실제값 사이의 비교에 의한 폐루프 제어에 의해 수행될 수 있다.
제르니케 함수(Zi)에 의한 이미징 수차 기여의 이러한 확장은 직교 함수들의 세트의 선형 조합에 걸친 이미징 수차 기여의 확장의 일 예를 구성한다.
계측 시스템(2)의 광학 셋업(set-up)은 반도체 구성 요소의 투영-리소그라픽 생산 동안의 물체(5)의 투영 노광 과정에서의 조명 및 이미징의 가능한 가장 정확한 에뮬레이션을 제공한다.
2D 에어리얼 이미지(23)의 초점-의존 측정에 관한 상세에 있어, WO 2016/012426 A1을 참조로 한다. 푸리에 변환과 연관된 상세에 있어, 또한, WO 2016/012426 A1을 참조로 하고, 여기에 참조로 설명된다.
제르니케 함수(Zi)에 의한 이미징 수차 기여
Figure pat00027
의 확장은 리소그라피 마스크의 초점 위치를 확인하는데 직접적으로 이용될 수 있다. 초점 위치 또는 디포커스(z)는 특히 4차 제르니케 계수(Z4)의 함수이다:
Figure pat00028
이에 대한 대안으로서, 디포커스는 초점 스택의 상이한 에어리얼 이미지의 변화(variance)로부터 확인될 수 있다. 초점 스택의 에어리얼 이미지의 변화는 스페클 콘트라스트로도 칭한다.
스페클 콘트라스트가 최소인 위치를 확인함에 의해 최적 초점 위치가 발견될 수 있다. 이 목적을 위하여 보간법이 제공된다.
리소그라피 마스크의 초점 위치를 결정하기 위한 상술한 방법은 특히 순반사성 구조체에, 특히 다층 구조체에, 특히 마스크 블랭크에, 및 순흡수성 구조체에 적합하다. 방법은 특히 특정 측정 구조와는 독립적이다. 이러한 유형의 측정 구조는 필요하지 않다. 방법은 또한 단순한 방식으로 매우 강건하게 구현 가능하다. 이들은 특히 신뢰성 있게 재생산 가능하다. 이들은 마스크의 글로벌 초점 위치, 마스크의 벤딩(bending)의 결과로서의 초점 위치의 공간 변화 또는 초점 위치의 드리프트(drift)를 결정하고 수정하는데 이용될 수 있다.
원칙적으로, 마스크의 초점 위치를 결정하기 위한 상술한 방법은 웨이퍼 상에 마스크를 이미징하기 위한 투영 노광 시스템에 또한 이용될 수 있다. 이는 또한 그러한 투영 노광 시스템에서의 마스크 위치를 정렬하는데 이용될 수 있다. 마스크의 웨이퍼 상으로의 이미징 및 이에 따른 웨이퍼 상에서 생산 가능한 구조 및 이에 따른 웨이퍼 자체가 결과적으로 개선될 수 있다.

Claims (12)

  1. 리소그라피 마스크(5)의 초점 위치를 결정하기 위한 방법으로서, 이하의 단계들:
    1.1. 리소그라피 마스크(5)를 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛(8)을 갖는 광학 시스템(2)을 제공하는 단계,
    1.2. 이미징될 구조가 없는 적어도 하나의 측정 영역을 갖는 리소그라피 마스크(5)를 제공하는 단계,
    1.3. 리소그라피 마스크(5)의 적어도 하나의 측정 영역의 초점 스택을 기록하는 단계,
    1.4. 기록된 초점 스택의 2D 세기 분포(15zi)를 공간 분해 방식으로 평가하는 단계를 포함하되,
    1.5. 2D 세기 분포(15zi)를 평가하는 단계는 스페클 콘트라스트(speckle contrast)를 확인하는 단계를 포함하며,
    1.6. 2D 세기 분포(15zi)를 평가하는 단계는 스페클 콘트라스트가 최소인 초점 위치(z)를 확인하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 스페클 콘트라스트가 최소인 초점 위치를 확인하는 단계는 보간법(interpolation method)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 2D 세기 분포(15zi)를 평가하는 단계는 이하 단계들:
    3.1. 2D 세기 분포(15zi)의 푸리에 변환에 의해 2D 세기 분포(15zi)의 스펙트럼 S(
    Figure pat00029
    , z)을 결정하는 단계;
    3.2. 주파수 도메인에서의 스펙트럼 (
    Figure pat00030
    , z)의 복수개의 스펙트럼 구성 요소 S(v xi, v yi)의 실수부 RS(z) 및 허수부 IS(z)의 초점 의존성을 결정하는 단계,
    3.3. 이미징 광학 유닛(8)에 의해 스펙트럼 S(
    Figure pat00031
    , z)에 부여된 이미징 수차 기여 (
    Figure pat00032
    ) 를 분리하는 단계,
    3.4. 이미징 수차 기여 (
    Figure pat00033
    )를 제르니케 다항식
    Figure pat00034
    의 선형 조합으로 나타내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 이미징 수차 기여 (
    Figure pat00035
    )를 제르니케 다항식의 선형 조합으로 나타내는 단계는 제르니케 계수(Zn)를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 대칭적 제르니케 계수(Zn)를 확인하기 위하여 선형 회귀법(regression method)(최소 제곱법; least square fit)이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 초점 위치가 4차 제르니케 계수(Z4)로부터 직접 확인되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 평가는 푸리에 변환 및 선형 대수를 독점적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 측정 영역을 조명하기 위하여 거울 대칭 조명 설정이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 측정 영역을 조명하기 위하여 적어도 부분적 코히런트 조명 방사선(1)이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 측정 영역을 조명하기 위하여 코히런트 조명 방사선(1)이 이용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 계측 시스템(2)으로서, 조명 방사선(1)으로 측정 영역을 조명하기 위한 조명 광학 유닛(7)을 포함하고, 또한 공간 분해 검출 장치(9)에 측정 영역을 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛(8)을 포함하는 계측 시스템.
  12. 청구항 12에 있어서, 기록된 초점 스택의 2D 세기 분포(15zi)를 평가하기 위하여, 연산 장치(10)가 데이터 전달 방식으로 검출 장치(9)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 계측 시스템.
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