KR20210031841A

KR20210031841A - 오브젝트 구조를 검출하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치

Info

Publication number: KR20210031841A
Application number: KR1020200116830A
Authority: KR
Inventors: 베아트 마르코 모우트; 디르크 사이델; 크리스토프 후세만; 울리히 마테예카
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2021-03-23
Also published as: US20210081693A1; US11892769B2; TW202125112A; DE102019213904A1; TWI783267B; CN112484658A

Abstract

오브젝트 구조를 검출할 때, 오브젝트의 적어도 일부는 먼저 적어도 하나의 바람직한 조명 방향으로부터 적어도 부분적으로 코히어런트 광원의 조명 광으로 조명된다(15). 조명된 부분의 적어도 하나의 회절 이미지는 검출면에서 조명된 부분에 의해 회절된 조명 광의 회절 강도의 공간 분해식 검출에 의해 기록된다. 반복 방법을 사용하여 적어도 하나의 기록된 회절 이미지로부터 오브젝트 구조의 적어도 한 부분이 재구성된다(16a). 여기서, 로 오브젝트 구조(17)의 반복 회절 이미지는 반복 시작 값(16)으로부터 시작하여 계산되고 상기 로 오브젝트 구조는 각 반복 단계에서 기록된 회절 이미지와 비교된다. 반복 시작 값(16)은 다른 감지 방법과는 무관한 반복 시작 값 확인 방법에 의해 얻어지는 검출될 오브젝트 구조의 로 오브젝트 구조에서 취해진다. 이것은 오브젝트 구조의 감지가 주어진 정확도에서 둔감하도록 설계되는 방법을 생성한다.

Description

오브젝트 구조를 검출하는 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 장치{METHOD FOR DETECTING AN OBJECT STRUCTURE AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THE METHOD}

본 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2019 213 904.3의 우선권을 주장하며, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.

본 발명은 오브젝트 구조를 검출하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

리소그래피 마스크의 구조를 검출하는 방법과 장치 각각은 WO 2016/012426 A1으로부터 알려졌다. 이러한 국제출원에서, 3D 에어리얼 이미지 측정이, 오브젝트 평면에 배치되는 리소그래피 마스크의 이미징 동안 이미지 평면 주위의 영역에서 발생한다.

본 발명의 목적은 특히 주어진 정확도에서 둔감하고 그리고/또는 강인하도록 되어 있는, 오브젝트 구조, 특히 리소그래피 마스크의 구조를 검출하기 위한 방법 및 장치를 설계하는 것이다.

상기 방법과 관련하여, 상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 명시된 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 반복 시작 값이 취해지는 독립적으로 획득된 로(raw) 오브젝트 구조가 반복 재구성의 수렴을 촉진, 개선 또는 가속화할 수 있음이 확인되었다. 이 방법으로 구조를 감지해야 하는 오브젝트는 리소그래피 마스크 또는 포토 마스크일 수 있다. 검출될 리소그래피 마스크의 구조는 투영 노광 동안 이미징될 마스크 구조 자체일 수 있다. 그런 다음 구조 검출 방법은 예를 들어 WO 2016/012426 A1의 계측 시스템 스타일에서 마스크를 검증하기 위해 사용된다. 대안으로서 또는 그에 추가하여, 검출될 구조는 리소그래피 마스크 상의 위치 마커일 수 있다. 구조 검출 방법은 예를 들어 리소그래피 마스크의 구조 위치를 매우 정확하게 측정하는 레지스트레이션 도구(registration tool)에서 사용될 수 있다. 이 방법에서, 리소그래피 마스크와 검출면 사이에 광학 유닛을 개재하지 않고 회절 이미지를 전체적으로 구현할 수 있다. 대안적으로, 주어진 요건이 이미징 구조 검출 방법에서 이미징 광학 유닛에 주어진 요건보다 규칙적으로 덜 요구되는 광학 유닛이 사용될 수 있다. 반복 방법은 프타이코그래픽(ptychographic) 방법일 수 있다. 로 오브젝트 구조를 사용하여 재구성된 오브젝트 구조 부분은 예를 들어 충분히 조명될 수 없는 구조 부분일 수 있다. 검출 방법은 또한 현안의 오브젝트 구조의 전체적인 재구성에 부정적인 영향을 미치는 불충분한 조명 오브젝트 구조 부분의 영향을 줄이거나 제거하는 데 사용할 수 있다. 검출 방법을 수행할 때 알려진 CDI (코히어런트 회절 이미징) 기술을 사용하여 조명 및 기록을 구현할 수 있다. 검출 방법과 무관한 반복 시작 값 확인 방법은, 예를 들어 회절 이미지를 기록하지 않고 수행할 수 있거나 적어도 단면 오브젝트 조명 없이 수행할 수 있거나 감지 방법의 재구성 단계없이 수행할 수 있다.

반복 시작 값은 시뮬레이션에 의해, 측정에 의해 또는 시뮬레이션과 측정의 조합에 의해 생성할 수 있다. 반복 시작 값은 오브젝트 디자인을 기반으로 한 오브젝트의 에어리얼 이미지 시뮬레이션을 통해 생성할 수 있다. 이 에어리얼 이미지 시뮬레이션은 특히 회절 이미지 기록과 같이 측정과 동일한 이미징 파라미터를 사용할 수 있다. 오브젝트 구조에 대한 생산 공정의 정보는 에어리얼 이미지 시뮬레이션에 사용될 수 있다. 대안으로 또는 그에 추가하여, 반복 시작 값은 시작 측정이라고도 하는 오브젝트 측정에 의해 생성될 수 있다. 시작 측정은 직접 사용하거나 처리할 수 있다. 측정 시작의 측정 결과의 이러한 처리의 목표는 시작 측정의 이미징 파라미터를 회절 이미지 기록의 이미징 파라미터와 일치시키는 것일 수 있다. 측정 시작의 결과는 후속 시뮬레이션의 입력으로도 사용할 수 있다. 시작 측정은 신경망의 입력 변수로도 사용할 수 있다. 이러한 신경망은 시작 측정을 회절 이미지 기록 결과, 특히 CDI 결과에 매핑하도록 훈련될 수 있다. 시작 측정은 전자 현미경, 원자력 현미경 또는 기타 알려진 방법을 사용하여 광학적 방법으로 생성될 수 있다.

검출 방법은 반복 방법을 통해 오브젝트 구조에 대한 재구성 결과에 도달하기 위해 적어도 하나의 기록된 회절 이미지로부터 오브젝트 구조를 재구성하기 위해 문헌에서 알려진 알고리즘을 사용할 수 있도록 하고, 상기 재구성 결과는 회절 이미지 검출의 픽셀 해상도보다 더 나은 정확도 또는 해상도를 갖는다. 검출 방법을 사용하면 구조 위치, 구조 높이 또는 강도 및 구조 대비를 높은 정확도로 측정할 수 있을 정도로 재구성 품질을 높일 수 있다. 이것은 포토마스크 검사 및/또는 포토마스크 계측의 범위 내에서 특히 유리하다.

청구항 2에 따른 시뮬레이션 방법의 결과는 이상적으로 설계된 오브젝트의 시뮬레이션된 에어리얼 이미지일 수 있다. 또는 반복 시작 값은 독립적인 측정 방법 또는 다른 독립적인 확인 방법으로 획득할 수 있다. 반복 시작 값을 얻기 위해 로(raw) 오브젝트 구조를 수정할 수도 있다. 여기서, 예를 들어 중간 결과의 단계별 근사 버전, 예를 들어 이진 버전(binary version)을 사용할 수 있다.

청구항 3에 따른 오브젝트 이미징의 시뮬레이션은 반복 시작 값을 지정하는 데 그 가치가 입증되었다.

청구항 4에 따른 이미징 파라미터를 사용하면 확인 방법의 안정성을 높일 수 있다. 대안으로서 또는 그에 추가하여, 이미징 파라미터는 측정, 즉 특히 회절 이미지 기록으로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 조명 및/또는 회절 이미지 기록 중에 사용되는 오브젝트 조명 및 조명 측 및/또는 검출 측 개구수를 위한 광원의 파장은 시뮬레이션 중에 사용될 수 있다. 동일한 이미징 파라미터는 첫 번째로 재구성 동안 사용될 수 있고 두 번째로 회절 이미지를 기록하는 동안 사용할 수 있다.

청구항 5에 따른 측정 방법은 반복 시작 값의 정제된 지정을 용이하게 한다. 측정 방법은 광학적 측정 방법일 수 있다. 대안적으로, 측정 방법은 비 광학적인 방법, 예를 들어 프로빙 방법 또는 임의의 다른 기계적 또는 비 기계적 측정 방법 일 수 있다. 반복 시작 값은 전자 현미경에 의해, 원자 힘 현미경 또는 기타 알려진 방법에 의해 얻을 수도 있다. 측정 방법에는 좌표 측정기에서 알려진 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어 측정 절차와 후속 시뮬레이션을 결합하여 반복 시작 값을 얻을 수 있다. 여기에서, 예를 들어 광학 이미징의 장애와 같은 추가 장애 효과를 시뮬레이션할 수 있다.

청구항 6에 따른 오브젝트 생성 시뮬레이션은 실행 지향적이다. 여기에서, 예를 들어 오브젝트 에지 라운딩(object edge rounding)을 지정하기 위한 에칭 및/또는 현상 프로세스의 시뮬레이션과 다른 구조에 영향을 미치는 에칭 및/또는 현상 효과의 시뮬레이션이 구현될 수 있다. 오브젝트 생산 시뮬레이션의 대안으로 오브젝트 생산에 대한 지식, 예를 들어, 오브젝트 구조의 특정 에지가 날카롭지 않고 실제로 둥글다는 경험적 판단을 시뮬레이션 방법에 포함시킬 수 있다.

청구항 7에 따른 장치의 장점은 구조 검출 방법을 참조하여 상기 설명된 것들에 대응한다. 이 장치는 마스크 검증을 위한 측정 시스템 또는 레지스트레이션 도구로 사용될 수 있다.

장치의 광원은 정확히 하나의 조명 방향으로부터의 조명을 보장할 수 있다. 광원은 예컨대 아크 램프, 레이저(특히 엑시머 레이저), 싱크로트론(synchrotron), HHG(High Harmonic Generation) 또는 FEL(Free Electron Lasor)로서 구현될 수 있다. 대안적으로, EUV 또는 UV 파장 범위에서의 다른 광원도 가능하다. 리소그래피 마스크의 구조 검출은, 반도체 소자의 제조를 위해 리소그래피 마스크의 리소그래픽 투영 노광 동안 또한 사용되는 파장에 대응하는 조명 광 파장으로 실현될 수 있다. 이것은 또한 화학선 구조 검출로 지칭된다. 그러나 이 파장 대응관계는 필수적인 것은 아니며, 따라서 구조 검출 방법은 투영 노광과 비교하여 상이한 조명 광 파장으로 실현될 수 있다. 펠리클(pellicle)이 리소그래피 마스크를 보호하도록 리소그래피 마스크 상에 적용될 수 있다. 장치는, 조명 광의 빔의 구조를 생성하기 위한 구조 생성기를 포함할 수 있다. 그러한 구조는, 특히 공간 분해식 검출기의 사용 가능한 동적 범위를 활용하기 위해 기록된 조명 이미지에 걸쳐서 조명 강도의 분포를 최적화하도록 선택될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은, 검출될 오브젝트 구조 - 상기 오브젝트는 투과에서 측정되는 오브젝트 구조를 가짐 - 반사 리소그래피 마스크를 측정하기 위해, 적어도 하나의 회절 패턴의 검출에 의해 리소그래피 마스크의 구조를 검출하기 위한 측정 시스템을, 입사 평면에 수직인 시청 방향의 평면도로 매우 개략적으로 도시한다.
도 2는 선택적 방법 단계가 빈 화살표로 표시되는, 기존의 검출 방법과 무관한, 로(raw) 오브젝트 구조 확인 방법, 예를 들어 시뮬레이션 방법에 의해 획득되는, 검출될 오브젝트 구조의 로 오브젝트 구조로부터 시작하는 반복 시작 값을 사용하여 오브젝트 구조를 검출하기 위한 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 3은 2차원 x 및 y로 플롯된 예시적인 반복 시작 값의 진폭 표현이며, 각각의 진폭 값을 설명하기 위한 스케일은 우측에 재현되며, 반복 시작 값은 메쉬형 로 오브젝트 구조로부터 시작되어 사용된다.
도 4는 도 3에 따른 반복 시작 값으로부터 시작하여 검출 방법을 사용하여 재구성된 오브젝트 구조의 일부의 진폭을 도 3과 유사한 예시로 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 재구성된 오브젝트 구조 부분의 강도와 재구성된 부분에서 오브젝트 구조의 실제 강도 사이의 차이로서 강도 오차를 도 3과 유사한 예시로 도시한다.
도 6 내지 도 8은 반복 시작 값(도 6), 재구성된 오브젝트 부분(도 7) 및 강도 오류(도 8)를 도 3 내지 도 5와 유사한 예시로 도시하고, 상이한 경계 조건, 특히, 재구성된 오브젝트 구조 부분의 영역의 증가가 검출 방법에서 사용된다.
도 9는 반사 시 오브젝트를 측정하도록 구성된 대안적인 측정 시스템을 도 1과 유사한 예시로 도시한다.

도 1은, EUV 조명 광(1)에 의해, 레티클 또는 리소그래피 마스크 형태로 된 오브젝트 평면(4)의 오브젝트 필드(3)에 배치되는 오브젝트(5)를 검사 또는 검출하기 위한 계측 시스템(2)에서의 EUV 조명 광 또는 이미징 광(1)의 빔 경로를 자오 단면에 대응하는 시야에서 도시한다.

계측 시스템(2)은 회절 패턴의 분석에 사용되며, 반도체 소자의 제조를 위한 EUV 투영 노광 동안 이제 사용되는 리소그래피 마스크의 구조를 검출하기 위한 장치이다. 계측 시스템(2)은 리소그래피 마스크의 에어리어 부분 상에서 오브젝트 필드(3)의 구조를 검출한다. 계측 시스템(2)에 의해 검출되는 마스크 구조는 이후 예컨대, 투영 노광 장치 내의 투영 광학 유닛에 의한 광학 이미징에 대한 리소그래피 마스크의 속성의 영향을 결정하는데 사용될 수 있다.

계측 시스템(2)은, WO 2016/012426 A1으로부터 알려진 시스템과 유사한 방식으로, 마스크 검증을 위한 시스템일 수 있다. 이 경우, 리소그래피 마스크(5)의 검출될 구조는 이미징될 마스크 구조 자체이다.

대안적으로 또는 추가로, 리소그래피 마스크(5)의 검출될 구조는 리소그래피 마스크(5) 상의 위치 마커 또는 사용된 구조일 수 있다. 그러한 위치 마커 또는 사용된 구조의 검출은 리소그래피 마스크(5) 상에서 다수의 위치 마커의 서로에 대한 또는 다수의 사용된 구조의 서로에 대한 또는 사용된 구조(들)의 위치 마커(들)에 대한 정확한 위치를 검출하거나 측정하는데 사용될 수 있다. 계측 시스템(2)은 이후 레지스트레이션 도구(registration tool)로서 적용된다. 대안적으로, 레지스트레이션 도구는 사용된 구조를 측정하고 그의 레지스트레이션 오류를 판정하도록 사용될 수 있다. 하나의 레지스트레이션 도구가 상품명, PROVE^®로 알려졌다. 조명 광(1)의 측정 파장은 실제 투영 노광 파장에 대응할 수 있다.

위치 관계의 표시를 용이하게 하기 위해, 직교 xyz-좌표계가 이후 사용된다. 도 1에서, x-축은 도면의 평면에 수직으로 및 그 외부로 진행한다. 도 1에서, y-축은 상방으로 진행한다. 도 1에서, z-축은 좌측으로 진행한다.

오브젝트 평면(4)은 xy-평면에 평행하다.

조명 광(1)은 오브젝트(5)에서 반사되어 회절한다. 조명 광(1)의 입사 평면은 yz-평면에 평행하게 놓인다.

계측 시스템(2)의 실시예에 따라, 이 계측 시스템은 반사성 또는 투과성 오브젝트(5)에 사용될 수 있다. 투과성 오브젝트의 일 예가 위상 마스크이다.

EUV 조명 광(1)은 광원(6)에 의해 생성된다. 이것은 가시광 범위, 근, 중간 또는 원 UV 범위 또는 EUV 범위에서의 광원일 수 있다. 광원(6)은 레이저 플라스마 소스(LPP: Laser Produced Plasma) 또는 방출 소스(DPP: Discharge Produced Plasma)일 수 있다. 또한 싱크로트론-기반 광원 또는 자유 전자 레이저(FEL)를 사용할 수 있다. 광원(6)은 기본 파장의 고 고조파(High Harmonic Generation: HHG)를 생성하기 위한 디바이스를 포함할 수 있다. EUV 광원의 사용 파장은 예컨대 5nm와 30nm 사이의 범위에 있을 수 있다. 그러나 더 장 또는 더 단 파장도 가능하다. 원칙적으로, 계측 시스템(2)의 변형의 경우에, 다른 사용된 광 파장에 대한 광원이 광원(6) 대신 사용될 수 있고, 예컨대 193nm의 UV 또는 DUV 사용 파장에 대한 광원이 사용될 수 있다.

광원(6)은 적어도 부분적으로 코히어런트(coherent) 광원이다.

계측 시스템(2)의 조명 광학 유닛(7) - 상세히 설명되지 않음 - 은 광원(6)과 오브젝트(5) 사이에 배치된다. 도 1에서 개략적으로 도시된 조명 광학 유닛(7)은 스탑(7a)을 포함한다. 조명 광학 유닛(7)은, 오브젝트 필드(3) 위에서 규정된 조명 강도 분포로 및 동시에 오브젝트 필드(3)의 필드 점이 조명되는 규정된 조명각 또는 규정된 조명각 분포로 검사되는 오브젝트(5)의 조명 역할을 한다. 리소그래피 마스크(5)가 오브젝트 필드(3)에 배치되며, 오브젝트 필드(3)는 동시에 리소그래피 마스크(5)의 조명된 부분을 구성한다.

오브젝트(5)를 통한 투과(도 1에 따른 계측 시스템(2)의 변형) 또는 오브젝트(5)에서의 반사(도 9에 따른 계측 시스템(2)의 변형)에 따라, 회절 조명 또는 이미징 광(1)은 계측 시스템(2)의 검출 장치(8) 또는 공간 분해식 검출 유닛에 충돌한다. 오브젝트(5)로 가이드된 조명 광은 도 1에서 1a로 표시되고 투과시 오브젝트(5)에 의해 회절된 조명 광은 도 1에서 1b로 표시된다.

도 1 및 도 9에서 ZF로 표시된 중간 초점은 스탑(7a)과 오브젝트 필드(3) 사이의 조명 광의 빔 경로에 위치할 수 있다.

검출 디바이스(8)는 예를 들어 CCD 또는 CMOS 검출기로서 설계된다. 센서 또는 검출기의 공간 분해는 상응하는 픽셀 분할에 의해 일어난다. 검출 디바이스(8)의 공간 분해 검출기는 정사각형 또는 직사각형 방식으로 경계가 정해질 수 있다. CCD 또는 CMOS 검출기는 검출면(8a)에 배치된다. 검출 디바이스(8)는, 리소그래피 마스크(5)의 회절 패턴의 기록 동안 회절 강도를 검출한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 편향 및/또는 빔-영향 광학 유닛(9)이 오브젝트(5)와 검출 디바이스(8) 사이에 배치될 수 있다. 이것은 그러나 필수적인 것은 아니다. 다시 말해, 또한, 광학 요소 및/또는 빔-영향 요소는 오브젝트(5)와 검출 디바이스(8) 사이에 배치되지 않을 수 도 있다.

검출 디바이스(8)는 디지털 이미지 처리 디바이스(10a)에 신호-연결된다.

오브젝트(5)는 마스크 또는 오브젝트 홀더(10)에 의해 운반된다. 이러한 홀더는 한편으로는 xy-평면에 평행하며 다른 한편으로는 이 평면에 수직으로, 즉 z-방향으로 변위 드라이브(11)에 의해 예컨대 Δ_z 증분으로 변위될 수 있다. 마스크 홀더(10)는 리소그래피 마스크(5)의 조명될 위치 사이를 스위칭하기 위해 x- 및/또는 y-방향으로 변위될 수 있다. 마스크 홀더(10)는 또한 x-축 주위로 및/또는 y-축 주위로 틸팅 가능한 것으로서 구현될 수 있다. 변위 드라이브(11)는, 또한 계측 시스템(2)의 전체 동작으로서, 중앙 제어 디바이스(16)에 의해 제어되며, 이러한 디바이스는, 더욱 구체적으로 예시되지는 않는 방식으로 제어될 구성요소에 신호-연결된다.

조명광(1)은 조명측 주광선과 오브젝트(4)에 대한 법선 사이에서 주광선 각도(CRA)로 오브젝트 필드(3)에 충돌한다. 오브젝트 필드(3)는 조명 광(1)의 조명 스팟으로서 얻어진다.

특히 3°와 9°사이의 주광선 각도(CRA)도 가능하다. 더 작은 주광선 각도도 가능하고, 예를 들어, 도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이 0°의 주광선 각도도 가능하다. 예시로서, 0°의 주광선 각도는 특히 부분적으로 투과성 미러에 의해 달성될 수 있다. 조명광(1)의 0차 회절은 이미지 측 주광선과 법선 사이의 이미지 측 주광선 각도로 오브젝트 필드(3)로부터 시작하여 전파되며, 이는 다시 입사 측 주광선 각도(CRA)의 값을 갖는다.

이미지 측에서, 검출 디바이스(8)는 법선(N)으로부터 가장 멀리 이격된 2개의 외부 주변 광선 사이에서 감지 각을 갖는다. 조명 광(1)의 광선은 수직 방식으로 오브젝트 평면(3)에 입사하지 않을 경우, 검출 각은 법선에 가장 가까운 내부 주변 광선과 법선으로부터 가장 먼 외부 주변 광선 사이에서 일어난다.

오브젝트(5)의 적어도 하나의 부분은 적어도 하나의 선호되는 조명 방향으로부터 조명 광(1)에 의해 각 경우에 조명되는 상이한 조명 상황들이 구별되어야 한다. 예시로서, 오브젝트 필드(3)는 예를 들어 정확히 하나의 정의된 조명 각도, 예를 들어 오브젝트측 주광선(CRAO)을 따라 정확하게 조명될 수 있다. 이 경우, 오브젝트측 주광선의 교차점에서 조명 동공의 중심에서만, 즉, 오브젝트 필드(3)에 걸친 조명 광(1)의 조명 각의 분포에서의 조명 강도가 존재한다. 대안적으로, 조명 동공 내에 존재하는 상이한 조명 각도의 분포로 오브젝트 필드를 조명하는 것이 가능하다. 이러한 상이한 조명 각도는 오브젝트 필드(3)의 조명에 동시에 또는 순차적으로 사용될 수 있다.

조명 동공 및 검출 동공, 즉 오브젝트 필드(3)에 의해 회절된 조명 광(1)의 검출 각 범위는, 각각 원형으로 제한되며 동일한 직경을 갖는다. 대안적으로, 조명 동공 및/또는 검출 동공의 경계는 원형으로부터 벗어날 수 있고, 예를 들어 타원형일 수 있다. 타원의 주축은 x-방향 또는 y-방향을 따라 연장될 수 있다. 조명 동공(15)과 검출 동공(16)은 상이한 크기일 수 있다.

오브젝트 필드에 의해 회절된 조명 광의 검출의, 검출 동공으로부터 생성된 개구수는 0.0825이다.

검출 디바이스(8)의 구성에 따라, 특히 개재된 광학 유닛(9)의 사용을 통해, 이 검출측 개구수는 0.05에서 0.8 사이의 범위에 있을 수 있다. 검출측 개구수 는, EUV 조명 파장에 대해 0.0625에서 0.21 사이의 범위에 있을 수 있고, 이는 DUV 파장을 사용할 때 더 클 수 있고, 0.8보다 더 클 수도 있다.

리소그래피 마스크(5)의 구조를 검출하는 방법은 도 2를 참조하여 설명된다. 도 2는 반복 푸리에 변환 알고리즘(IFTA)의 실행에서 주요 단계를 도시한다.

제 1 단계(15)에서, 리소그래피 마스크(5)의 일부분, 즉 오브젝트 필드(3)와 일치하는 일부분이 상기 기재된 바와 같이 규정된 조명 방향 또는 규정된 조명 방향 분포로 광원(6)의 조명 광(1)으로 조명된다. 조명(15)은 프타이코그래픽 측정의 형태로 구현될 수 있다.

검출 디바이스(8)를 이용하여, 조명된 부분의 회절 패턴이, 각각의 검출면(8a)에서 리소그래피 마스크(5)의 조명된 부분에 의해 회절된 조명 광(1)의 회절 강도의 공간 분해식 검출에 의해 기록된다.

특히, 원거리 이미징은 광학 유닛(9)을 이용하여 실현된다. 회절 패턴을 나타내기 위해, 광학 유닛(9)은 그에 따라 이미징 동공의 이미지를 생성할 수 있다. 광학 유닛(9)은 적어도 하나의 베르트랑(Bertrand) 렌즈 요소나 적어도 하나의 베르트랑 미러로서 구현될 수 있다. 그러나 광학 유닛은 또한 간단히 생략될 수 있으며, 원거리 이미징은 조명된 리소그래피 마스크와 센서 사이의 특정 거리에 의해 실현될 수 있다.

리소그래피 마스크(5)의 조명은 그 후 리소그래피 마스크(5)의 추가 부분에 대해 실행된다. 이를 위해, 리소그래피 마스크(5)는 xy-평면에서 조명 광(1)의 조명 스폿에 대해 변위되며, 이러한 변위는 마스크 홀더(10)를 이용하여 실현된다. 이점은 그러므로 오브젝트 필드(3)의 리소그래피 마스크(5) 상의 대응한 상대적인 변위를 야기한다. 리소그래피 마스크(5) 상의 이웃한 조명된 부분은 각 경우에 중첩 영역에서 중첩한다. 이 중첩 영역의 에어리어 범위(area extent)는 리소그래피 마스크(5)의 2개의 조명된 부분 중 더 적은 부분의 적어도 5%에 이른다. 조명된 부분이, 기재된 예시적인 실시 예에서처럼, 각각 동일한 크기이며 오브젝트 필드(3)의 범위를 갖는다면, 중첩된 영역은 오브젝트 필드(3)의 에어리어의 적어도 5%에 이른다. 구조 검출 방법의 변형에서, 중첩 영역은 오브젝트 필드(3)의 에어리어의 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 40%, 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80% 또는 적어도 90%에 이를 수 있다.

기록된 회절 패턴으로부터 리소그래피 마스크(5)의 구조의 재구성(16a)은 반복 방법에 의해 구현된다. 이를 위해, 초기에는 반복 시작 값(16) 형태의 리소그래피 마스크 구조에 대한 근사치가 사용된다. 이 반복 시작 값(16)은 검출될 오브젝트(5)의 구조의 로(raw) 오브젝트 구조(17)로부터 시작된다. 반복 시작 값(16)은 시뮬레이션 방법에 의해, 예를 들어 에어리얼 이미지 시뮬레이션(18)에 의해 로 오브젝트 구조(17)로부터 획득된다. 이것은 그 구조에 대한 이상적인 오브젝트의 시뮬레이션된 에어리얼 이미지 일 수 있다. 대안적으로, 반복 시작 값은 독립적인 확인 또는 측정 방법을 통해 로 오브젝트 구조에서 얻을 수도 있다. 에어리얼 이미지 시뮬레이션(18)을 얻기 위한 목적으로 로 오브젝트 구조(17)의 수정도 가능하다. 그러한 선택적인 수정 단계는 도 2의 19에 도시되어 있다. 에어리얼 이미지 시뮬레이션(18)의 결과로서 에어리얼 이미지의 수정(modification)도 가능하다. 이러한 에어리얼 이미지 수정 단계는 도 2의 20에 예시되어 있다. 오브젝트 생성 측면은 에어리얼 이미지 시뮬레이션(18) 및/또는 수정 단계(19, 20), 예를 들어 오브젝트 에지 라운딩 또는 다른 구조에 영향을 주는 에칭 및/또는 현상 효과를 특정하기 위한 에칭 및/또는 현상 프로세스의 시뮬레이션에 포함될 수 있다. 반복 시작 값(16)을 얻기 위한 측정 절차 및 후속 시뮬레이션의 조합, 예를 들어 오브젝트 이미징의 범위 내에서 추가 방해 효과를 가진 시뮬레이션도 가능하다.

예를 들어 반복 시작 값의 이진 변형을 생성하기 위해 지정된 래스터화(rasterization) 또는 중간 결과의 단계적 표현도 가능하다. 따라서, 에어리얼 이미지 수정 단계(20)는 강도의 이진화 형태로 구현될 수 있다.

에어리얼 이미지 시뮬레이션(18)의 범위 내에서, 조명(15) 및/또는 선택적으로 재구성(16a) 시 사용되는 것에 대응하는 이미징 파라미터를 사용하는 것이 가능하다.

재구성(16a)에서, 반복 시작 값(16)이 한 부분에서 조명되고 회절 이미지가 시뮬레이션에 의해 계산된다. 이 경우 조명의 시뮬레이션은 이전에 실제로 수행한 조명에 해당하다. 간단한 경우에, 회절 패턴은 일부분 단위로 조명되는 근사치의 푸리에 변환에 의해 계산될 수 있다. 계산된 회절 패턴은 진폭과 위상 정보로 구성된다. 진폭은 (리소그래피 마스크의 동일한 조명된 부분의) 측정된 회절 패턴의 근(root)으로 교체되며, 위상은 유지된다. 리소그래피 마스크의 구조의 새로운 추정은 푸리에 역변환(또는 역 시뮬레이션)에 의해 획득된다.

이 추정치는 리소그래피 마스크(5)의 전체 에어리어 위에서 연장하며, 이 추정치의 단지 일부분이나 일부분의 구조가 조명된 일부분 또는 조명된 일부분의 구조에 대응한다. 리소그래피 마스크의 구조에 대한 초기에 가정한 근사치는 진폭 및 위상 면에서 새롭게 획득한 추정에 의해 업데이트되는 곳이 오직 이 영역에서이다. 이 새롭게 획득된 추정치는 상이한 부분에서 그 후 조명되며, 방금 기재한 절차는 반복되며, 결국, 모든 측정된 회절 패턴은 점진적으로 리소그래피 마스크의 구조의 전체 추정(21)에 기여한다. 보통, 각각의 조명된 부분이 기재한 절차를 반복 방법에서 다수 회 겪게 될 필요가 있으며, 이는 리소그래피 마스크의 구조의 전체 추정은 여전히 변화하며, 시뮬레이션된 회절 패턴도 그에 따라 진폭 및 위상 면에서 여전히 변화하기 때문이다. 이것은 전체 근사치(21), 즉 리소그래피 마스크(5)의 검출될 영역이 수렴될 때까지, 즉 미리 규정된 공차 값 이상으로 변경되지 않을 때까지 반복된다. 따라서 수렴된 전체 근사치(21)로 인한 리소그래피 마스크(5)의 구조는 검출 방법의 결과이다.

기재한 방법에서, 위상은 측정에 의해 바로 정정될 수 있기 보다는, 점진적으로만 정확한 값으로 세팅된다.

전체 추정치(21)는, 리소그래피 마스크(5)에 할당되는 각각의 공간 좌표(x, y)에서의 모든 계산된 부분 구조에 대한 값 쌍 "진폭/위상"으로 구성된다. 이 경우, 진폭 값은, 리소그래피 마스크의 대역-제한된 근거리에서의 광의 강도의 제곱근에 대응한다. 이 경우, 위상 값은 리소그래피 마스크(5)의 대역-제한된 근거리에서의 광의 위상에 대응한다. 이들 값은 리소그래피 마스크(5)의 구조 정보를 산출한다.

전체 근사치(21)를 형성하는 각각의 부분의 오브젝트 구조의 계산과 조합은 코히어런트 회절 이미징(CDI)의 방법을 사용하여 실현된다. 그러한 방법은 D.F. Gardner 등에 의한 전문가 논문 "High numerical aperture reflection mode coherent diffraction microscopy using off-axis apertured illumination"(옵틱스 익스프레스, 20권, 17호, 2012)으로부터 알려져 있다.

반복 푸리에 변환 알고리즘(IFTA)의 기본 원리는 A. Maiden 등에 의한 전문가 논문 "Further improvements to the ptychographical iterative engine"(옵티카, 4권, 7호, 2017) 및 H.M.L Faulkner 등에 의한 전문가 논문 "Movable Aperture Lensless Transmission Microscopy: A Novel Phase Retrieval Algorithm"(RevLett, 93권, 2호, 2004)에서 볼 수 있다.

구조 검출의 회절 이미지 기록의 사용을 위한 추가 참고문헌은 B. Zhang 등에 의한 전문가 논문 "Full field tabletop EUV coherent diffractive imaging in a transmission geometry"(옵틱스 익스프레스, 21권, 19호, 2013)이다.

재구성(16a)은 프타이코그래픽 재구성일 수 있다.

도 3은 예시적인 방식으로 정규 메시 형태의 반복 시작 값(16)을 도시하며, 진폭은 메시의 행과 열을 따라 1이고 이에 의해 범위가 정해진 메시 필드의 영역에서 0이다. 인접한 선이나 칼럼(column) 사이의 거리는 1㎛ 미만이다.

오브젝트 필드(3)는 1.5㎛ × 1.5㎛의 영역으로 조명된다.

도 4는 재구성(16a)의 중간 단계로서 재구성된 부분 구조(22)의 진폭 값을 도시한다.

도 5는 재구성된 이미지(21)와 오브젝트 구조의 실제 이미지 표현 사이의 차이로서 재구성(16a)에서의 강도 오류를 도시한다. 이 강도 오류는 최대 조명 강도의 +/- 1% 범위에 있다. 재구성된 부분 구조(22)를 살펴보면 이 강도 오차는 거의 모든 곳에서 3 × 10^-3이며 1 × 10^-3보다 훨씬 작다.

도 3 내지 도 5의 x/y 스케일링은 서로 축적에 맞게 도시되었다.

로 오브젝트 구조로부터 나오는 반복 시작 값(16)은 재구성(16a)의 반복 동안 수렴을 촉진, 개선 또는 가속화할 수 있다. 로 오브젝트 구조(17)를 사용하여 재구성된 부분 구조(22 및/또는 23)는 예를 들어 충분히 조명될 수 없는 구조 부분 일 수 있다.

도 6 내지 도 8은, 도 3 내지 도 5와 상이한 시작 값의 경우, 반복 시작 값(도 6), 재구성된 부분 구조(23)(도 7) 및 재구성의 강도 오류(도 8)를 다시 한 번 도시한다.

도 3 내지 도 5와 대조적으로, 스탑(7a)은 도 6 내지 도 8에서 상이한 설정을 갖는다. 여기서, 오브젝트 필드(3)는 2.5㎛ × 2.5㎛ 범위로 조명된다.

x-/y-평면에서의 직경 측면에서, 도 7에 따른 재구성된 부분 구조(23)는 도 4에 따른 재구성된 부분 구조(22)보다 크다.

재구성이 크게 개선되고 재구성 오류가 10^-3 영역의 값, 즉 0.1% 이하로 감소될 수 있다.

도 1과 달리, 도 9는 반사된 오브젝트(5)를 측정하도록 설계된 계측 시스템(2)을 도시한다. 도 1 내지 도 8을 참조하여, 특히 도 1을 참조하여 상기 기재된 것들에 대응하는 구성 요소 및 기능은 동일한 참조 부호를 가지며 다시 상세히 논의되지 않을 것이다.

이 경우, 검출 디바이스(8)는 조명광(1)의 통과를 위한 통로 개구(8b)를 가지며, 따라서 여기서 오브젝트(5)의 수직 조명도 가능하다. 중간 초점(ZF)은 통로 개구(8b)의 영역에 위치할 수 있다.

오브젝트(5)로 가이드된 조명 광은 도 9에서 1a로 표시되고, 오브젝트에 의해 반사되고 회절된 조명광은 도 9에서 1b로 표시된다. 검출 디바이스(8)의 통로 개구(8b)로 인해 제외된 회절 이미지의 중앙 쉐도잉은, 오브젝트 구조 검출 방법의 범위 내에서 재구성될 수 있다.

Claims

오브젝트 구조를 검출하는 방법으로서,
- 적어도 하나의 선호되는 조명 방향으로부터 적어도 부분적으로 간섭성인 광원(6)의 조명 광(1)으로 오브젝트(5)의 적어도 하나의 부분(3)을 조명하는 단계(15),
- 검출면(8a)에서, 조명된 부분(3)에 의해 회절된 조명광(1)의 회절 강도의 공간 분해식 검출에 의해 조명된 부분(3)의 적어도 하나의 회절 이미지를 기록하는 단계, 및
- 반복 방법에 의해 적어도 하나의 기록된 회절 이미지로부터 오브젝트 구조의 적어도 하나의 부분(22; 23)을 재구성하는 단계(16a) - 상기 반복 방법에서, 반복 시작 값(16)으로부터 시작하여, 로(raw) 오브젝트 구조(17)의 반복 회절 이미지가 계산되며 반복 회절 이미지는 각각의 반복 단계에서 기록된 회절 이미지에 비교됨 - 를 포함하고,
- 반복 시작 값(16)은, 다른 검출 방법과는 무관한 반복 시작 값 확인 방법에 의해 획득되는, 검출될 오브젝트 구조의 로 오브젝트 구조로부터 시작함으로써 취해지는, 오브젝트 구조를 검출하는 방법.
청구항 1에 있어서, 반복 시작 값(16)은 시뮬레이션 방법에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 구조를 검출하는 방법.
청구항 2에 있어서, 오브젝트 이미징의 시뮬레이션(18)은 시뮬레이션 방법을 수행할 때 사용되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 구조를 검출하는 방법.
청구항 3에 있어서, 오브젝트-이미징 이미징 파라미터(object-imaging imaging parameter)가 시뮬레이션(18)동안 사용되고, 상기 오브젝트-이미징 이미징 파라미터는 조명하는 단계(16) 및/또는 재구성하는 단계(16a) 동안 사용되는 파라미터에 상응하는 것을 특징으로 하는 오브젝트 구조를 검출하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 반복 시작 값(16)이 측정 방법으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 오브젝트 구조를 검출하는 방법.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 오브젝트 생산의 시뮬레이션이 시뮬레이션 방법에 포함되는 것을 특징으로 하는 오브젝트 구조를 검출하는 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하는 장치(2)로서,
- 조명 광(1)을 제공하기 위한 광원(6),
- 회절 이미지를 기록할 때 회절 강도를 검출하기 위한, 검출면(8a)에 배열되는, 공간 분해적 검출기(8),
- 리소그래피 마스크(5)의 조명될 부분들 간의 변경을 위하여 변위가능한 마스크 홀더(10)를 포함하는, 장치(2).