KR20220083774A - Method for determining the optical phase difference of the measurement light wavelength with respect to the surface of the structured object - Google Patents

Method for determining the optical phase difference of the measurement light wavelength with respect to the surface of the structured object Download PDF

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KR20220083774A
KR20220083774A KR1020227016208A KR20227016208A KR20220083774A KR 20220083774 A KR20220083774 A KR 20220083774A KR 1020227016208 A KR1020227016208 A KR 1020227016208A KR 20227016208 A KR20227016208 A KR 20227016208A KR 20220083774 A KR20220083774 A KR 20220083774A
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마르쿠스 코흐
디르크 헬베그
크리스토프 후세만
렌조 카펠리
랄프 게르케
그리젤다 케르스틴
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칼 짜이스 에스엠티 게엠베하
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Abstract

구조화된 오브젝트(8)의 표면에 대한 측정광 파장의 측정광(1i, 1j)의 광학적 위상차(|φabs - φML|)를 결정하기 위하여, 이하가 수행된다, 먼저, 오브젝트(8)의 3D 에어리얼 이미지를 기록하기 위해 각각의 다른 초점면에서 오브젝트(8)의 일련의 2D 이미지가 측정된다. 다음으로, 3D 에어리얼 이미지의 전기장의 진폭 및 위상을 포함하는 이미지 측 필드 분포가 3D 에어리얼 이미지로부터 재구성된다. 그 후, 위상 보정의 도움으로 재구성된 필드 분포로부터 위상차(|φabs - φML|)가 결정된다. 이 경우, 위상차(|φabs - φML|)는 오브젝트(8)의 상부 구조(9)에 의해 반사된 측정광(1i)의 흡수체 구조 위상(φabs)과 오브젝트(8)의 하부 반사체 구조(10)에 의해 반사된 측정광(1j)의 하부 반사체 구조 위상(φML) 사이의 차이다. 위상차(|φabs - φML|)는 측정된 오브젝트 구조 전체에 걸쳐 적용 가능한 특성으로 결정된다. 이 결정 방법을 수행하기 위해 광학 측정 시스템을 갖는 계측 시스템이 사용된다. 결과는 구조화된 오브젝트를 반사 리소그래피 마스크로 사용할 때 이미지 콘트라스트를 최적화하는 동안 매우 유용한 값을 산출하는 위상차 결정 방법이다.In order to determine the optical phase difference (|φ abs - φ ML |) of the measurement light 1 i , 1 j of the measurement light wavelength with respect to the surface of the structured object 8 , the following is performed, first, the object 8 ), a series of 2D images of the object 8 are measured at each different focal plane to record a 3D aerial image. Next, the image-side field distribution including the amplitude and phase of the electric field of the 3D aerial image is reconstructed from the 3D aerial image. Then, the phase difference (|φ abs - φ ML |) is determined from the reconstructed field distribution with the aid of phase correction. In this case, the phase difference (|φ abs - φ ML |) is the absorber structure phase (φ abs ) of the measurement light 1 i reflected by the upper structure 9 of the object 8 and the lower reflector of the object 8 . is the difference between the lower reflector structure phase φ ML of the measurement light 1 j reflected by the structure 10 . The phase difference (|ϕ abs - ϕ ML |) is determined as an applicable characteristic over the entire measured object structure. A metrology system with an optical measuring system is used to perform this determination method. The result is a phase difference determination method that yields very useful values while optimizing image contrast when using a structured object as a reflective lithography mask.

Figure P1020227016208
Figure P1020227016208

Description

구조화된 오브젝트의 표면에 대한 측정광 파장의 측정광의 광학적 위상차를 결정하는 방법Method for determining the optical phase difference of the measurement light wavelength with respect to the surface of the structured object

본 특허 출원은 독일 특허 출원 DE 10 2019 215 800.5의 우선권을 주장하며, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.This patent application claims priority to the German patent application DE 10 2019 215 800.5, the content of which is hereby incorporated by reference.

본 발명은 구조화된 오브젝트의 표면에 걸쳐 측정광 파장의 측정광의 광학 위상차를 결정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining the optical phase difference of a measurement light of a measurement light wavelength across the surface of a structured object.

위상 측정 시스템 및 이를 통해 수행할 수 있는 측정 방법은 포토마스크와 차세대 리소그래피 마스크 기술 XVI, SPIE Vol. 7379, 737925에서 Nozawa 등의 "MPM193EX를 사용한 마이크로 패턴의 위상 변이/투과율 측정" 및 SPIE의 절차, 2007년 3월, Art. 65184 R.에서 S. Perlitz 등의 "PhameTM: 스캐너 관련 광학 설정에서 인다이 위상 측정을 위한 Carl Zeiss의 새로운 위상 계측 도구”와 같은 논문에서 알려져 있다.Phase measurement systems and measurement methods that can be performed through them are described in Photomasks and Next-Generation Lithography Mask Technology XVI, SPIE Vol. 7379, 737925, Nozawa et al. "Measurement of phase shift/transmittance of micropatterns using MPM193EX" and the procedure of SPIE, March 2007, Art. 65184 R. to S. Perlitz et al., in papers such as "PhameTM: A new phase metrology tool by Carl Zeiss for in-die phase measurement in scanner-related optical settings".

EUV 포토마스크의 위상 측정과 관련하여 본 출원의 우선일 이후에 공개된 Proc.의 SPIE Vol. 11147 111471F-1 ~ 1114721F-11에서 Sherwin 등의 "Measuring Phase of EUV Photomasks" 논문이 추가로 참조된다.SPIE Vol. 11147 111471F-1 to 1114721F-11, the paper "Measuring Phase of EUV Photomasks" by Sherwin et al. is further referenced.

J. Micro/ Nanolith. MEMS MOEMS 18(1), 011005(2018)에서 Erdmann 등의 "극자외선용 감쇠 위상 시프트 마스크: 3차원 마스크 효과를 완화할 수 있을까?" 라는 논문에서 알려져 있다.J. Micro/ Nanolith. In MEMS MOEMS 18(1), 011005 (2018), Erdmann et al., "Attenuated phase shift masks for extreme ultraviolet radiation: Can the 3-D mask effect be mitigated?" It is known in a paper called

EUV 리소그래피용 위상 시프트 마스크는 Proc. SPIE 6151, Emerging Lithographic Technologies X, 61511W(2006년 3월 23일)에서 Constancias 등의 논문에서 논의된다.Phase shift masks for EUV lithography are Proc. It is discussed in a paper by Constancias et al. in SPIE 6151, Emerging Lithographic Technologies X, 61511W (23 Mar 2006).

주어진 형상을 인쇄하기 위한 최적의 마스크와 소스 패턴은 Rosenbluth 등의 Proc. SPIE 4346, 광학 마이크로리소그래피 XIV, (2001년 9월 14일)에서 논의된다.The optimal mask and source pattern for printing a given feature is described in Rosenbluth et al., Proc. SPIE 4346, Optical Microlithography XIV, (September 14, 2001).

7nm 노드 이상에 대한 EUV 소스-마스크 최적화는 Liu 등의 Proc. SPIE 9048, 극자외선(EUV) 리소그래피 V, 90480Q(2014년 4월 17일)에서 논의된다.EUV source-mask optimization for the 7nm node and beyond is described in Liu et al., Proc. It is discussed in SPIE 9048, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography V, 90480Q (17 Apr 2014).

본 발명의 목적은 구조화된 오브젝트를 반사 리소그래피 마스크로서 사용할 때 이미지 콘트라스트의 최적화 동안 매우 유용한 값을 산출하는 위상차 결정 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for determining the phase difference which yields very useful values during the optimization of image contrast when using a structured object as a reflective lithography mask.

이 목적은 청구항 1에 명시된 특징을 갖는 결정 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.This object is achieved according to the invention by a determination method having the features specified in claim 1 .

본 발명에 따르면, 위상 값만을 규칙적으로 고려하고 관련 진폭 값은 고려하지 않는 종래 기술의 위상 결정 방법과 비교하여 특히 작은 진폭의 경우 위상 값이 덜 가중될 수 있기 때문에 전계의 진폭과 위상이 모두 포함된 재구성된 전계 분포로부터의 위상차 결정은 의미 있는 결과를 생성한다는 것이 밝혀졌다. 결과적인 위상차는 측정된 구조화된 오브젝트의 이미지 콘트라스트 자격을 위해 전반적으로 사용될 수 있는 파라미터이다. 따라서 각각 측정된 위상차를 기반으로 오브젝트 구조의 설계를 최적화할 수 있어 가능한 한 강한 이미지 콘트라스트를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 결정 방법은 오브젝트 구조물의 임의로 결정된 표면적에 걸친 위상 값의 통신에 의존하지 않는다. 이것 역시 결정된 광학 위상차의 신뢰성과 재현성을 증가시킨다.According to the present invention, both the amplitude and the phase of the electric field are included because the phase value can be less weighted, especially for small amplitudes, compared to the prior art phasing method, which regularly considers only the phase value and not the relevant amplitude value. It was found that the phase difference determination from the reconstructed electric field distribution produced meaningful results. The resulting phase difference is a parameter that can be used overall for image contrast qualification of the measured structured object. Therefore, it is possible to optimize the design of the object structure based on each measured phase difference, so that image contrast as strong as possible can be obtained. The determination method according to the invention does not rely on the communication of phase values over an arbitrarily determined surface area of the object structure. This also increases the reliability and reproducibility of the determined optical retardation.

위상 보정은 컴퓨팅 알고리즘으로 변환될 수 있으며, 이는 위상 보정이 자동으로 수행될 수 있음을 의미한다.The phase correction can be converted to a computing algorithm, which means that the phase correction can be performed automatically.

위상차가 결정될 수 있는 오브젝트 구조는 라인 구조, 접촉 구멍 또는 접촉 핀 구조 및 2차원으로 확장되는 일반적인 구조 형태, 특히 주기적 구조 형태이다. 이러한 오브젝트 구조를 갖는 오브젝트는 리소그래피 마스크로 사용될 수 있다.The object structures in which the phase difference can be determined are a line structure, a contact hole or a contact pin structure, and a general structure form extending in two dimensions, particularly a periodic structure form. An object having such an object structure can be used as a lithography mask.

오브젝트의 상부 구조는 예를 들어 하부 반사체 구조 상에 코팅된 흡수체 재료의 흡수체 구조로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 오브젝트의 상부 구조는 상부 반사체 구조로서 구현될 수 있다. 그 경우에, 한편으로는 상부 반사체 구조들 및 다른 한편으로는 하부 반사체 구조들은 각각의 반사체 구조, 특히 다층 반사체 구조를 에칭함으로써 생성될 수 있다.The superstructure of the object can be embodied as an absorber structure, for example of an absorber material coated on the lower reflector structure. Alternatively or additionally, the superstructure of the object may be embodied as an upper reflector structure. In that case, the upper reflector structures on the one hand and the lower reflector structures on the other hand can be produced by etching the respective reflector structure, in particular the multilayer reflector structure.

구조화된 오브젝트는 특히 EUV 리소그래피에 적합한 리소그래피 마스크일 수 있다. 특히, 구조화된 오브젝트는 위상 마스크, 특히 위상 시프트 마스크(PSM), 예를 들어 경질 PSM으로서 구현될 수 있다. 이러한 위상 마스크는 에칭된 하부 구조와 에칭되지 않은 상부 구조 사이에 180°의 광학 위상차를 요구할 수 있다.The structured object may be a lithographic mask particularly suitable for EUV lithography. In particular, the structured object may be implemented as a phase mask, in particular a phase shift mask (PSM), for example a hard PSM. Such a phase mask may require an optical retardation of 180° between the etched substructure and the unetched superstructure.

이러한 위상 마스크는 에칭된 하부 구조와 에칭되지 않은 상부 구조 사이에 ESL(etch stop layer)을 포함할 수 있다. 이러한 위상 마스크의 에칭된 영역과 에칭되지 않은 영역 간의 위상차는 ESL의 에칭 깊이와 두께에 따라 달라진다. ESL에 의해 유도된 광학 위상 시프트의 ESL 두께에 대한 의존성은 비선형이므로 신중하게 결정해야 한다.Such a phase mask may include an etch stop layer (ESL) between the etched substructure and the unetched superstructure. The phase difference between the etched and unetched regions of this phase mask depends on the etch depth and thickness of the ESL. The dependence of the ESL-induced optical phase shift on the ESL thickness is non-linear and must be carefully determined.

광학 위상차 결정 방법은 위상 마스크 제조 시 준비 방법으로 사용될 수 있다. 이러한 방법 동안 보정 구조를 갖는 원시 위상(raw phase) 마스크가 생성된다. 이러한 보정 구조는 요구되는 높이를 갖는, 즉 예를 들어 180°의 원하는 광학 위상차를 생성하는 ESL 위의 상부 구조를 포함한다. 또한, 이러한 원시 위상 마스크는 주어진 두께를 갖는 ESL을 포함한다.The optical phase difference determination method may be used as a preparation method when manufacturing a phase mask. During this method a raw phase mask with a correction structure is created. This correction structure comprises a superstructure above the ESL which has the required height, ie produces the desired optical retardation of, for example, 180°. Also, this raw phase mask contains an ESL with a given thickness.

이러한 원시 위상 마스크의 제조 후, 위상 마스크의 상부 구조와 하부 구조 사이의 광학 위상차를 결정하기 위해 광학 위상차 결정이 수행된다. 그 후, 한편으로는 상부 구조 위상과 다른 한편으로는 하부 반사체 구조 위상 사이에 원하는 광학 위상차가 존재하도록 ESL의 두께 및/또는 상부(보정) 구조의 에칭 깊이가 변경된다.After fabrication of this raw phase mask, optical phase difference determination is performed to determine the optical phase difference between the upper and lower structures of the phase mask. Thereafter, the thickness of the ESL and/or the etch depth of the top (correction) structure is changed so that there is a desired optical retardation between the superstructure phase on the one hand and the bottom reflector structure phase on the other hand.

위상차가 결정되어야 하는 구조화된 오브젝트가 리소그래피 마스크로 사용되는 경우, 이러한 구조화된 오브젝트는 리소그래피 제조 공정에 사용되는 투영 노광 장치의 이미지 평면 내 또는 그 근처에서 마스크 구조의 3D 이미지를 생성하기 위해 이미징된다. 이러한 투영 노광 장치에서 3D 이미징 효과는 콘트라스트 감소, 즉 낮은 이미지 품질을 초래할 수 있다. 초점면의 변위, 이미징 텔레센트릭성(tele centricity)에 영향을 미치는 효과 및 이미지 평면에서 구조의 측면 변위에 영향을 미치는 추가 효과가 이러한 낮은 이미지 품질에 기여할 수 있다. 이러한 기여는 모두 3D 효과로 볼 수 있다 즉, 리소그래피 생산 프로세스 동안 이미징될 마스크의 구조에 의해 적어도 부분적으로 생성된다. 이러한 3D 효과는 원하는 이미지 품질을 얻기 위해 최소화되어야 한다.When a structured object whose phase difference is to be determined is used as a lithographic mask, this structured object is imaged to produce a 3D image of the mask structure in or near the image plane of a projection exposure apparatus used in a lithographic manufacturing process. The 3D imaging effect in such a projection exposure apparatus can lead to a decrease in contrast, i.e. low image quality. Additional effects affecting the displacement of the focal plane, effects affecting imaging telecentricity, and lateral displacement of structures in the image plane may contribute to this poor image quality. All of these contributions can be viewed as 3D effects, ie they are created, at least in part, by the structure of the mask to be imaged during the lithographic production process. These 3D effects should be minimized to achieve the desired image quality.

위에서 언급한 참조 Erdmann 등 으로부터, 이러한 3D 효과를 최소화하는 주어진 흡수체 재료에 대한 이상적인 흡수체 위상과 흡수체 반사율을 결정하는 것으로 알려져 있다. 그 후, 본 발명에 따른 광학 위상차 결정 방법을 사용하는 위상 계측이 특히 흡수체 재료의 복소 반사율(complex reflectivity)을 결정하는데 사용된다. 그 후, 최소화된 3D 효과를 얻기 위해 흡수체 재료의 원하는 위상 및 반사율을 조정하도록 구조화된 오브젝트의 흡수체 구조의 두께가 변경된다.From the reference mentioned above, Erdmann et al., it is known to determine the ideal absorber phase and absorber reflectance for a given absorber material that minimizes this 3D effect. Then, phase metrology using the optical retardation determination method according to the invention is used to determine the complex reflectivity of the absorber material in particular. The thickness of the absorber structure of the structured object is then changed to adjust the desired phase and reflectivity of the absorber material to obtain a minimized 3D effect.

광학 위상차를 결정하는 방법은 결함을 수리하는 방법의 일부로 사용될 수 있다. 이러한 보정 방법 동안, 특히 위상 계측을 포함하는 본 발명에 따른 광학 위상차 결정 방법은 수리 흡수체 재료의 두께 및 조성에 따라 수리 흡수체 재료의 복소 반사율을 결정하는 데 사용된다. 특히 위상 계측을 포함하는 이러한 광학 위상차 결정 방법을 사용하여, 수리될 마스크의 흡수체 구조의 흡수체 재료의 복소 반사율도 결정된다. 한편으로는 수리 흡수체 재료의 다른 한편으로는 수리될 마스크의 흡수체 재료의 복소 반사율을 결정한 후, 각각의 흡수체 재료 조성 및 흡수체 재료 두께는 수리 재료의 복소 반사율이 수리될 마스크의 흡수체 재료의 복소 반사율과 일치하도록 수리 단계에 대해 선택된다.A method of determining the optical retardation may be used as part of a method for repairing a defect. During this correction method, in particular the method for determining the optical retardation according to the invention comprising phase metrology is used to determine the complex reflectivity of the hydraulic absorber material according to the thickness and composition of the hydraulic absorber material. Using this optical retardation determination method, in particular including phase measurement, the complex reflectance of the absorber material of the absorber structure of the mask to be repaired is also determined. After determining the complex reflectivity of the absorber material of the mask to be repaired on the one hand and the complex reflectance of the absorber material of the mask to be repaired on the one hand, each absorber material composition and the absorber material thickness are determined such that the complex reflectance of the repair material is equal to the complex reflectance of the absorber material of the mask to be repaired are chosen for the repair phase to match.

또한, 본 발명에 따른 광학 위상차를 결정하는 방법은 한편으로는 주어진 마스크 레이아웃을 갖는 웨이퍼 상의 소망된 구조의 생성을 보장하고 다른 한편으로는 주어진 조명 설정 특히 부분적 코히런트 조명 분포를 이용하여 가능한 큰 프로세스 창을 보장하는 최적화 프로세스이 일부로서 사용될 수 있다. 이러한 소스 마스크 최적화(SMO)와 관련하여 상술한 Rosenbluth et al. 및 Liu et al.이 참조된다.Furthermore, the method for determining the optical phase difference according to the present invention ensures, on the one hand, the creation of the desired structure on the wafer with a given mask layout and on the other hand, a large process possible using a given illumination setup in particular a partial coherent illumination distribution. An optimization process that guarantees a window can be used as part of it. Regarding this source mask optimization (SMO), Rosenbluth et al. and Liu et al.

소스 마스크 최적화는 마스크에 있는 흡수체 구조의 흡수체 재료의 복소 반사율을 입력 파라미터로 요구한다. SMO의 결과는 이러한 복소 반사율에 따라 달라진다. 본 발명에 따른 광학 위상차를 결정하는 방법을 사용하는 것은 소스 마스크 최적화를 위한 리소그래피 마스크의 파라미터를 최적화하기 위한 보정 프로세스의 일부일 수 있다. 이러한 보정 프로세스에서, 특히 위상 계측을 포함하는 광학 위상차를 결정하는 방법은 보정될 리소그래피 마스크의 흡수체 구조에 사용되는 주어진 흡수체 재료의 복소 반사율을 결정하는 데 사용된다. 그런 다음 이러한 결정 방법에 의해 결정된 복소 반사율은 마스크 레이아웃을 결정하고 조명 설정을 결정하기 위해 소스 마스크 최적화를 위한 입력 파라미터로 사용된다.Source mask optimization requires as an input parameter the complex reflectance of the absorber material of the absorber structure in the mask. The result of SMO depends on this complex reflectivity. Using the method for determining the optical phase difference according to the present invention may be part of a calibration process for optimizing parameters of a lithography mask for source mask optimization. In this correction process, in particular a method of determining optical retardation, including phase metrology, is used to determine the complex reflectivity of a given absorber material used in the absorber structure of the lithographic mask to be corrected. The complex reflectance determined by this determination method is then used as an input parameter for source mask optimization to determine the mask layout and to determine lighting settings.

피팅 방법 동안 초기에 비선형이었던 출력 함수를 선형화할 수 있다.During the fitting method, an output function that was initially non-linear can be linearized.

청구항 3에 따른 모델링은 이미지 측 필드 분포의 실수부 및 허수부에 대해 서로 다른 모델링 파라미터의 사용을 허용한다. 이는 컴퓨팅 방법의 안정성을 높일 수 있다.Modeling according to claim 3 allows the use of different modeling parameters for the real and imaginary parts of the image-side field distribution. This may increase the stability of the computing method.

청구항 4에 따른 반복적 피팅 방법의 도움으로, 각 반복 단계에서 선형 피팅을 통해 비선형 기능 종속성을 추적하는 것이 가능하게 된다.With the help of the iterative fitting method according to claim 4, it becomes possible to trace the non-linear functional dependency via linear fitting at each iteration step.

청구항 5에 따른 이미지 측 필드 분포의 실수부와 허수부의 독립 피팅은 피팅 방법의 정확도를 증가시킬 수 있다.Independent fitting of the real part and the imaginary part of the image-side field distribution according to claim 5 can increase the accuracy of the fitting method.

청구항 6에 따른 푸리에 변환은 피팅 방법을 단순화할 수 있다.The Fourier transform according to claim 6 can simplify the fitting method.

청구항 7에 따른 측정은 위상차의 정확한 결정을 허용한다. 2차 이상, 예를 들어 3차, 4차 또는 그 이상의 회절 차수의 회절도 투영 광학 유닛에 의해 오브젝트로부터 이미지 측으로 안내될 수 있다.The measurement according to claim 7 allows an accurate determination of the phase difference. Diffraction of a second or higher order, for example a third, fourth or higher diffraction order, can also be guided from the object to the image side by the projection optical unit.

청구항 8 또는 청구항 9에 따른 계측 시스템의 장점은 본 발명에 따른 결정 방법을 참조로 이미 상술한 것에 대응한다.The advantages of the metrology system according to claim 8 or 9 correspond to those already described above with reference to the determination method according to the invention.

청구항 10에 따른 계측 시스템은 매우 높은 분해능으로 측정을 허용한다. EUV 광원에 의해 제공되는 측정광 파장은 5nm 내지 30nm 사이의 파장 범위에 있을 수 있다. 따라서 측정광 파장은 투영 노광 장치의 일반적인 조명 파장에 적응되며, 여기서 리소그래피 마스크의 형태로 측정될 구조화된 오브젝트는 반도체 칩 생산에 사용될 수 있다.The metrology system according to claim 10 allows measurements with very high resolution. The measurement light wavelength provided by the EUV light source may be in a wavelength range between 5 nm and 30 nm. The measuring light wavelength is thus adapted to the general illumination wavelength of the projection exposure apparatus, wherein the structured object to be measured in the form of a lithographic mask can be used in semiconductor chip production.

본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다. 해당 도면에서:
도 1은 조명 시스템, 이미징 광학 유닛 및 공간 분해 검출 장치를 갖는 리소그래피 마스크의 형태로 측정될 대상의 에어리얼 이미지를 확인하기 위한 계측 시스템을 개략적으로 도시하며, 여기서 추가로 측정될 오브젝트의 및 또한 예를 들어 3D 에어리얼 이미지의 부분 데이터 세트로서 오브젝트의, 예로서 생성된, 2D 이미지의 평면도가 도시되고;
도 2는 도 1에 비해 크게 확대된 것으로, 오브젝트의 흡수체 표면 상부 구조 부분 및 반사체 표면 하부 구조 부분을 포함하는 측정될 오브젝트의 일부분의 단면을 도시하며, 여기서 반사되는 두 개의 조명 또는 측정 광선 중 하나는 흡수체 표면 부분의 층에 의해, 다른 하나는 반사체 표면 부분의 층에 의해 예시적으로 도시되고;
도 3은 오브젝트의 흡수체 표면 부분에 의해 반사되는 조명 또는 측정광의 흡수체 구조 위상과 흡수체 표면 부분의 흡수체 구조의 두께 또는 높이 정도(Habs) 상에서의 오브젝트의 반사체 표면 부분에 의해 반사되는 측정 광의 반사체 구조 위상 사이의 위상차(Δφ)의 의존성의 다이어그램을 도시하되, 이 의존성은 2개의 상이한 흡수체 재료 조성(AM1 및 AM2)에 대해 도시되고;
도 4는 광학 위상차(Δφ)를 결정하고 구조화된 오브젝트가 투영 리소그래피에서 사용될 때 이미지 콘트라스트가 최적화되도록 측정될 구조화된 오브젝트의 오브젝트 구조를 최적화하기 위한 흐름도를 도시하고;
도 5는 도 1에 따른 선 구조를 갖는 오브젝트의 예를 사용하여 도 4에 따른 방법의 일부로 이미지 측 필드 분포를 재구성한 결과로 흡수체 표면 위상과 반사체 표면 위상의 위상 값을 도시하고;
도 6은 오브젝트 주기, 오브젝트의 임계 치수, 흡수체 표면 부분의 복소 반사율 및 반사체 표면 부분의 복소 반사율에 의존하는 결정된 오브젝트 분포를 기반으로 하는 모델의 도움으로 이미지 측 필드 분포의 계산의 예를 도시하고;
도 7은 도 2와 유사한 단면도로, 측정될 오브젝트의 추가 실시예로서, 오브젝트는 반사체 표면 상부 구조 부분 및 반사체 표면 하부 구조 부분을 포함하는 EUV 위상 시프트 마스크로서 구현되고;
도 8은 도 7에 따른 도면으로, 반사체 표면 상부 구조 부분들과 반사체 표면 하부 구조 부분들 사이에 위치된 에칭 정지층이 있는 위상 시프트 마스크로서 구현된 구조화된 오브젝트의 다른 실시예로서, 여기서 에칭 정지층은 반사체 표면 하부 구조를 덮고;
도 9는 도 8과 유사한 도면으로, 위상 시프트 마스크로서 다시 구현된 구조화된 오브젝트의 일 실시예이며, 여기서 에칭 정지층이 반사체 표면 하부 구조 부분으로부터 제거되며; 또한
도 10은 도 2 및 도 7 내지 도 9의 것과 유사한 도면으로, 흡수체 표면 상부 구조 부분 및 반사체 표면 하부 구조 부분을 포함하는 측정될 오브젝트의 추가 실시예이며, 여기서 흡수체 표면 상부 구조 부분 중 하나는 결함 수리 구조이다.
Exemplary embodiments of the present invention are described in more detail below with reference to the drawings. In that drawing:
1 schematically shows a metrology system for confirming an aerial image of an object to be measured in the form of a lithographic mask having an illumination system, an imaging optical unit and a spatial resolution detection device, wherein further examples of and also examples of the object to be measured A top view of a 2D image, eg created as an example, of an object as a partial data set of a 3D aerial image is shown;
FIG. 2 is a greatly enlarged view compared to FIG. 1 and shows a cross-section of a portion of an object to be measured comprising an absorber surface superstructure part and a reflector surface substructure part of the object, wherein one of the two illuminating or measuring rays being reflected is exemplarily shown by a layer of an absorber surface part, the other by a layer of a reflector surface part;
3 shows the reflector structure of the absorber structure phase of illumination or measurement light reflected by the absorber surface portion of the object and the reflector structure of measurement light reflected by the reflector surface portion of the object on the thickness or height degree H abs of the absorber structure of the absorber surface portion; A diagram of the dependence of the phase difference Δφ between phases is shown, wherein this dependence is plotted for two different absorber material compositions AM1 and AM2;
4 shows a flowchart for determining the optical phase difference Δφ and optimizing the object structure of the structured object to be measured such that the image contrast is optimized when the structured object is used in projection lithography;
5 shows the phase values of the absorber surface phase and the reflector surface phase as a result of reconstructing the image-side field distribution as part of the method according to FIG. 4 using the example of an object having a line structure according to FIG. 1 ;
6 shows an example of the calculation of the image-side field distribution with the aid of a model based on a determined object distribution which depends on the object period, the critical dimensions of the object, the complex reflectance of the absorber surface part and the complex reflectance of the reflector surface part;
Fig. 7 is a cross-sectional view similar to Fig. 2, a further embodiment of an object to be measured, the object being implemented as an EUV phase shift mask comprising a reflector surface superstructure part and a reflector surface substructure part;
FIG. 8 is a view according to FIG. 7 , in another embodiment of a structured object implemented as a phase shift mask with an etch stop layer positioned between the reflector surface superstructure parts and the reflector surface substructure parts, wherein the etch stop the layer covers the reflector surface substructure;
Fig. 9 is a view similar to Fig. 8, wherein one embodiment of a structured object re-implemented as a phase shift mask, wherein the etch stop layer is removed from the reflector surface substructure portion; In addition
FIG. 10 is a view similar to that of FIGS. 2 and 7 to 9 , a further embodiment of an object to be measured comprising an absorber surface superstructure portion and a reflector surface substructure portion, wherein one of the absorber surface superstructure portions is defective; It is a repair structure.

도 1은 계측 시스템(2)에서 EUV 조명 광 또는 EUV 이미징 광(1)의 빔 경로를 자오선 섹션에 대응하는 단면도로 도시한다. 조명광(1)은 EUV 광원(3)에 의해 생성된다.1 shows the beam path of EUV illumination light or EUV imaging light 1 in metrology system 2 in a cross-sectional view corresponding to a meridian section. Illumination light 1 is generated by EUV light source 3 .

위치 관계의 표현을 용이하게 하기 위해, 이하 데카르트 xyz 좌표계를 사용한다. 도 1의 x축은 도면의 평면에 수직으로 그리고 도면의 평면 밖으로 확장된다. 도 1의 y축은 오른쪽으로 확장된다. 도 1의 z축은 위쪽으로 확장된다.To facilitate the expression of positional relationships, the Cartesian xyz coordinate system is used below. The x-axis of Figure 1 extends perpendicular to the plane of the figure and out of the plane of the figure. The y-axis of FIG. 1 extends to the right. The z-axis of FIG. 1 extends upward.

광원(3)은 레이저 플라즈마 소스(LPP; 레이저 생성 플라즈마) 또는 방전 소스(DPP; 방전 생성 플라즈마)일 수 있다. 원칙적으로, 예를 들어 자유 전자 레이저(FEL)와 같은 싱크로트론 기반 광원도 사용할 수 있다. 조명광(1)의 사용된 파장은 5 nm와 30 nm 사이의 범위에 있을 수 있다. 원칙적으로, 투영 노광 장치(2)의 변형의 경우, 다른 사용 광 파장, 예를 들어 193 nm의 사용 파장에 대한 광원을 사용하는 것도 가능하다.The light source 3 may be a laser plasma source (LPP; laser generated plasma) or a discharge source (DPP; discharge generated plasma). In principle, synchrotron-based light sources, such as free electron lasers (FELs), for example, can also be used. The used wavelength of the illumination light 1 may be in the range between 5 nm and 30 nm. In principle, in the case of a modification of the projection exposure apparatus 2, it is also possible to use a light source for a different wavelength of use light, for example, a wavelength of 193 nm.

조명광(1)은 조명의 특정 조명 설정, 즉 특정 조명 각도 분포가 제공되도록 계측 시스템(2)의 조명 시스템의 조명 광학 유닛(4)에서 조절된다. 조명 광학 유닛(4)의 조명 동공에서 조명광(1)의 특정 강도 분포는 상기 조명 설정에 대응한다. 조명 설정을 지정하기 위해, 조명 광학 유닛(4)은 도면에 도시되지 않은 설정 스톱을 가질 수 있다.The illumination light 1 is conditioned in the illumination optical unit 4 of the illumination system of the metrology system 2 such that a specific illumination setting of the illumination, ie a specific illumination angle distribution is provided. A specific intensity distribution of the illumination light 1 in the illumination pupil of the illumination optical unit 4 corresponds to said illumination setting. For specifying the lighting settings, the lighting optical unit 4 may have a setting stop not shown in the figure.

이미징 광학 유닛 또는 투영 광학 유닛(8)과 함께, 조명 광학 유닛(4)은 계측 시스템(2)의 광학 측정 시스템을 구성한다. 레티클이라고도 하는 리소그래피 마스크(8)는 오브젝트 평면(7)에서 반사 오브젝트로서 배열된다. 레티클(8)은 광학 위상차가 이후에 설명될 방법에 의해 결정되는 구조화된 오브젝트의 예이다. 오브젝트 평면(7)은 xy 평면에 평행하게 연장된다.Together with the imaging optical unit or the projection optical unit 8 , the illumination optical unit 4 constitutes an optical measurement system of the metrology system 2 . A lithographic mask 8 , also called a reticle, is arranged as a reflective object in the object plane 7 . The reticle 8 is an example of a structured object in which the optical retardation is determined by a method to be described later. The object plane 7 extends parallel to the xy plane.

오브젝트(8)는 서로 평행하고 x 방향에 평행하게 연장되는 라인형 흡수체 상부 구조(9)를 갖는 라인 구조를 갖는다. 반사체 하부 구조(10)는 각각의 경우에 2개의 인접한 흡수체 구조(9) 사이에 위치된다.The object 8 has a line structure with a line-shaped absorber superstructure 9 extending parallel to each other and parallel to the x direction. The reflector substructure 10 is located in each case between two adjacent absorber structures 9 .

설명을 위해, 도 1은 오브젝트 평면(7) 위에, 측정 위치에 있는 레티클(8)과 비교하여 도시된 평면도 위치로 y축에 대해 90°만큼 기울어진 측정될 레티클(8)의 평면도를 도시한다. 흡수체 구조(9) 및 각각의 경우 흡수체 구조 사이에 놓이는 반사체 구조(10)는 이 평면도에서 z-방향에 평행하게 연장되는 라인 구조로 볼 수 있다.For the sake of illustration, FIG. 1 shows a top view of the reticle 8 to be measured, tilted by 90° with respect to the y-axis into the top view position shown in comparison to the reticle 8 in the measuring position, on the object plane 7 . . The absorber structure 9 and in each case the reflector structure 10 lying between the absorber structures can be seen in this plan view as a line structure extending parallel to the z-direction.

반사체 구조(10)와 비교하여, 흡수체 구조(9)는 z-방향으로 높이 정도(habs)를 갖는다(도 2 참조). 흡수체 구조(9)는 각각 비교적 적은 수의 개별 층(91, 92)을 갖는 다층 구성을 가질 수 있다.Compared to the reflector structure 10 , the absorber structure 9 has a height degree habs in the z-direction (see FIG. 2 ). The absorber structure 9 may have a multilayer configuration, each with a relatively small number of individual layers 9 1 , 9 2 .

반사체 구조(10)는 다수의 개별 층(10i)을 갖는 고반사성 다층 구조가 되도록 설계된다. 그 부분을 위한 흡수체 구조(9)는 상기 다층 구조 상에 위치된다.The reflector structure 10 is designed to be a highly reflective multilayer structure having a plurality of individual layers 10i. The absorber structure 9 for that part is placed on said multilayer structure.

도 1은 오브젝트 필드(6)에서 조명광(1)의 전기장에 대한 공식에 따른 예시를 추가로 보여준다:1 further shows an example according to the formula for the electric field of the illuminating light 1 in the object field 6 :

Figure pct00001
(1)
Figure pct00001
(One)

E ret 는 조명광의 전계 강도를 나타내고, φ ret 는 조명광(1)의 전계 위상을 나타낸다.E ret represents the electric field intensity of the illumination light, and phi ret represents the electric field phase of the illumination light 1 .

조명광(1)의 2개의 광선(1i, 1j)에 대해, 도 2는 광선(1i, 1j)의 각각 반사된 비율에 대한 흡수체 구조(9) 및 반사체 구조(10)의 각각의 층 구성의 효과를 예시 한다. 이 경우 광선 1i 도 2에 도시된 바와 같이 흡수체 구조(9)에 입사하고, 광선 1j는 반사체 구조(10)에 입사한다. 공식에 따라, 도 2는 흡수체 구조(9)에 대한 반사율(rabs) 및 반사체 구조(10)에 대한 반사율(rML)을 나타낸다. 이하가 참이다:For two rays 1 i , 1 j of illuminating light 1 , FIG. 2 shows each of the absorber structure 9 and the reflector structure 10 for the respectively reflected ratios of the rays 1 i , 1 j . The effect of layer composition is illustrated. In this case ray 1 i is As shown in FIG. 2 , the ray 1 j is incident on the absorber structure 9 , and the ray 1 j is incident on the reflector structure 10 . According to the formula, FIG. 2 shows the reflectance r abs for the absorber structure 9 and the reflectance r ML for the reflector structure 10 . The following is true:

Figure pct00002
(2)
Figure pct00002
(2)

Figure pct00003
(3)
Figure pct00003
(3)

φabs 및 φML은 반사된 광선 1i, 1j의 위상을 나타낸다. 이하에서는 위상차

Figure pct00004
는 Δφ라고도 한다.φ abs and φ ML represent the phases of the reflected rays 1 i , 1 j . In the following, the phase difference
Figure pct00004
is also called Δφ.

도 3은 AM1 및 AM2로 표시된 두 개의 흡수체 재료 변형의 예를 사용하여 흡수체 구조(9)의 높이(habs)에 대한 위상차(Δφ)의 함수를 보여준다. 흡수체 구조(9)의 높이(habs)가 증가함에 따라 위상차(Δφ)도 증가한다. 이 성장은 단조롭지 않고 주기적이다. 또한, 상이한 흡수체 재료 변형은 흡수체 구조(9)의 높이(habs)의 함수로서 위상차(Δφ)의 상기 성장의 상이한 기울기를 유도한다.3 shows the function of the phase difference (Δφ) with respect to the height (h abs ) of the absorber structure 9 using two examples of absorber material variants denoted AM1 and AM2. As the height h abs of the absorber structure 9 increases, the phase difference Δφ also increases. This growth is not monotonous, but periodic. In addition, different absorber material deformations lead to different slopes of the growth of the phase difference Δφ as a function of the height h abs of the absorber structure 9 .

위상차(Δφ)는 투영 광학 유닛(5)을 사용하여 오브젝트(8)의 구조를 이미징하는 동안 우수한 이미지 콘트라스트가 얻어지도록 180°의 영역에 있어야 한다. 180°의 영역에 있는 그러한 위상차(Δφ)를 갖는 흡수체 구조 높이(habs)는 도 3에서 각각 별표로 표시되어 있다. 흡수체 구조(9)에 대한 이러한 구조 높이(habs)는 각각의 흡수체 재료 변형에 크게 의존한다는 것을 알 수 있다. 이러한 이유로 계측 시스템(2)을 사용하여 위상차(Δφ)를 정확하게 결정할 필요가 있으며, 여기서 상기 위상차 값(Δφ)은 오브젝트 평면(7)에서 흡수체 구조(9)의 구조 확장과 무관하며, 즉 특히 피치(pitch), 즉 오브젝트 필드(6)에 대한 흡수체 구조(9)의 주기성과 무관하다. 이 결정 방법은 아래에서 더 자세히 설명된다.The phase difference Δφ should be in the region of 180° so that excellent image contrast is obtained while imaging the structure of the object 8 using the projection optical unit 5 . The absorber structure height h abs with such a phase difference Δφ in the region of 180° is marked with an asterisk, respectively, in FIG. 3 . It can be seen that this structure height h abs for the absorber structure 9 is highly dependent on the respective absorber material deformation. For this reason, it is necessary to accurately determine the phase difference Δφ using the metrology system 2 , wherein the phase difference value Δφ is independent of the structural extension of the absorber structure 9 in the object plane 7 , i.e. in particular the pitch (pitch), ie the periodicity of the absorber structure 9 with respect to the object field 6 is independent. This determination method is described in more detail below.

조명광(1)은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 리소그래피 마스크(8)에 의해 반사되어, 입사 동공 평면에서 이미징 광학 유닛(5)의 입사 동공에 입사한다. 이미징 광학 유닛(5)의 사용된 입사 동공은 원형 또는 타원형 경계를 가질 수 있다.The illumination light 1 is reflected by the lithography mask 8 as schematically shown in FIG. 1 and is incident on the entrance pupil of the imaging optical unit 5 in the plane of the incidence pupil. The used entrance pupil of the imaging optical unit 5 may have a circular or elliptical boundary.

이미징 광학 유닛(5) 내에서, 조명 또는 이미징 광(1)은 입사 동공 평면과 사출 동공 평면 사이에서 전파된다. 이미징 광학 유닛(5)의 원형 사출 동공은 사출 동공 평면에 놓여 있다.Within the imaging optical unit 5 , illumination or imaging light 1 propagates between the incident pupil plane and the exit pupil plane. The circular exit pupil of the imaging optical unit 5 lies in the exit pupil plane.

이미징 광학 유닛(5)은 오브젝트 필드(6)를 계측 시스템(2)의 이미지 평면(12)의 이미지 필드(11)로 이미징한다. 이미지 평면(12)은 측정 평면으로도 지칭된다. 투영 광학 유닛(5)을 사용한 이미징 동안의 이미징 스케일은 500보다 크다. 투영 광학 유닛(5)의 실시예에 따라, 확대 이미징 스케일은 100보다 클 수 있고, 200보다 클 수 있고, 250보다 클 수 있고, 300보다 클 수 있고 400보다 클 수 있으며 500보다 훨씬 클 수도 있다. 투영 광학 유닛(8)의 이미징 스케일은 규칙적으로 2000보다 작다.The imaging optical unit 5 images the object field 6 into the image field 11 of the image plane 12 of the metrology system 2 . The image plane 12 is also referred to as the measurement plane. The imaging scale during imaging using the projection optical unit 5 is greater than 500. Depending on the embodiment of the projection optical unit 5 , the magnification imaging scale may be greater than 100, greater than 200, greater than 250, greater than 300, greater than 400, and even greater than 500. . The imaging scale of the projection optical unit 8 is regularly smaller than 2000.

투영 광학 유닛(5)은 오브젝트(8)의 일부를 이미지 평면(12)으로 이미징하는 역할을 한다.The projection optical unit 5 serves to image a part of the object 8 into the image plane 12 .

도 1의 오브젝트(8)의 평면도의 예시와 유사하게, 오브젝트(8)의 이미징의 에어리얼 이미지(13)의 평면도가 도면의 평면에 수직인 이미지 평면(12) 아래에 예시되어 있다. 이 에어리얼 이미지(13)는 전체 3D 에어리얼 이미지의 부분 데이터 세트이며, 이에 대한 측정은 후술한다.Similar to the example of the top view of the object 8 in FIG. 1 , a top view of the aerial image 13 of the imaging of the object 8 is illustrated below the image plane 12 perpendicular to the plane of the drawing. This aerial image 13 is a partial data set of the entire 3D aerial image, and its measurement will be described later.

이미지 필드(11)에서 조명광(1)의 전기장은 다음과 같이 설명될 수 있다.The electric field of the illumination light 1 in the image field 11 can be described as follows.

Figure pct00005
(4)
Figure pct00005
(4)

조명광(1)의 전기장이 오브젝트 필드(6)로부터 이미지 필드(11)로 전달되는 동안, 투영 광학 유닛(5)의 수차 및 디포커스가 전기장의 형태에 영향을 미친다.While the electric field of the illumination light 1 is transmitted from the object field 6 to the image field 11 , the aberration and defocus of the projection optical unit 5 influence the shape of the electric field.

계측 시스템(2)의 공간 분해 검출 장치(14)는 이미지 평면(12)에 배열된다. 이 검출 장치는 CCD 카메라일 수 있다. 검출 장치(14)는 강도 I을 측정하는 데 사용되며, 이에 대해:The spatial resolution detection device 14 of the metrology system 2 is arranged in the image plane 12 . This detection device may be a CCD camera. A detection device 14 is used to measure the intensity I, for:

Figure pct00006
(5)
Figure pct00006
(5)

검출 장치(14)는 z-방향으로 변위 가능하고 도 1에서는 이미지 평면(12)으로부터 거리를 두고 오목한 위치에 도시되어 있다. 측정 동작 동안, 검출 장치(14)는 이미지 평면(12) 내부 또는 근처에 배열된다. 따라서, 검출 장치(14)의 검출 평면(15)은 이미지 평면(12)과 일치하거나 그로부터 정의된 거리를 가질 수 있다.The detection device 14 is displaceable in the z-direction and is shown in FIG. 1 in a concave position at a distance from the image plane 12 . During the measurement operation, the detection device 14 is arranged in or near the image plane 12 . Accordingly, the detection plane 15 of the detection device 14 may coincide with or have a defined distance from the image plane 12 .

계측 시스템(2)은 측정될 오브젝트 구조 전체에 걸쳐 적용 가능한 특성으로서 광학 위상차(Δφ)를 결정하는 방법을 수행하는 데 사용된다. 이 특성은 투영 노광 장치를 통해 오브젝트(8)를 이미징하는 동안 오브젝트(8)의 콘트라스트 특성과 관련하여 오브젝트(8)를 한정하는 데 사용될 수 있다.The metrology system 2 is used to carry out a method for determining the optical phase difference Δφ as a property applicable over the entire object structure to be measured. This property can be used to define the object 8 with respect to the contrast property of the object 8 while imaging the object 8 through the projection exposure apparatus.

결정 방법의 주요 단계는 도 4와 관련하여 추가로 설명될 것이다.The main steps of the determination method will be described further with reference to FIG. 4 .

측정 단계(16)에서, 오브젝트(8)의 일련의 2차원 이미지 I(x,y)는 투영 광학 유닛(5)을 사용하여 오브젝트(8)의 3차원 에어리얼 이미지를 기록하기 위한 상이한 초점 평면에서 각각의 경우에 측정된다. 2D 이미지 강도 값 I(x,y)가 기록되는 동안인 각각의 2D 이미지 측정 후에, 검출 장치(14)는 검출 변위 장치(미도시)의 도움으로 지정된 증분 Δz 만큼 변위된다. 예를 들어 5, 7, 9, 11 또는 13의 이러한 2D 이미지 I(x,y)는 3D 에어리얼 이미지의 완전한 측정을 위해 다른 z-값에 기록된다. 이 측정 동안, 오브젝트(8)에 의해 회절된 조명 광 또는 측정광(1)의 적어도 2차 회절은 투영 광학 유닛(5)에 의해 이미지 필드(11), 즉 계측 시스템(2)의 이미지 측으로 안내된다.In a measuring step 16 , a series of two-dimensional images I(x,y) of the object 8 are taken at different focal planes for recording a three-dimensional aerial image of the object 8 using the projection optical unit 5 . measured in each case. After each 2D image measurement during which the 2D image intensity value I(x,y) is recorded, the detection device 14 is displaced by the specified increment Δz with the aid of a detection displacement device (not shown). These 2D images I(x,y) of eg 5, 7, 9, 11 or 13 are recorded at different z-values for a complete measurement of the 3D aerial image. During this measurement, at least the second diffraction of the illumination light or measurement light 1 diffracted by the object 8 is guided by the projection optical unit 5 to the image field 11 , ie to the image side of the metrology system 2 . do.

이어지는 재구성 단계(17)에서, 3차원 에어리얼 이미지의 전계(E)의 진폭 및 위상을 포함하는 이미지 측 전계 분포 frec(x,y)가 재구성된다.In the subsequent reconstruction step 17, the image-side electric field distribution f rec (x,y) including the amplitude and phase of the electric field E of the three-dimensional aerial image is reconstructed.

도 5는 예로서 라인 구조를 갖는 오브젝트(8)에 대한 재구성 단계(17)의 결과로서 이미지 필드(11)에 걸친 위상 분포를 도시한다. 흡수체 구조(9)는 210°의 영역에 있는 절대 위상을 갖는 반사체 구조(10)와는 상이한 30°의 영역에 있는 절대 위상(φ)을 갖는다.5 shows as an example the phase distribution over the image field 11 as a result of the reconstruction step 17 for an object 8 having a line structure. The absorber structure 9 has an absolute phase ? in the region of 30° different from the reflector structure 10, which has an absolute phase in the region of 210°.

재구성 단계(17)는 WO 2017/207 297 A1에 공지된 방법의 도움으로 작업할 수 있다.The reconstitution step 17 can work with the aid of the method known from WO 2017/207 297 A1.

다음으로, 위상 보정 단계(18)에 의해 재구성된 필드 분포(frec)에서 위상차가 결정된다. 위상 보정 동안, 이미지 측 필드 분포(fim)는 오브젝트(8)의 오브젝트 주기 또는 피치(p), 오브젝트(8)의 임계 치수(CD), 흡수체 구조(9)의 복소 반사율(rabs) 및 반사체 구조(10)의 복소 반사율(rML)에 의존하는 오브젝트 필드 분포에 기반한 모델을 도입하여 계산된다. 이미지 측 필드 분포(fim)는 투영 광학 유닛(5)의 간섭성 점 확산 함수(PSF)와 오브젝트 필드 분포의 컨볼루션의 결과이다. 간섭성 점 확산 함수는 간섭성 광학 전달 함수의 푸리에 변환이다.Next, the phase difference is determined in the field distribution f rec reconstructed by the phase correction step 18 . During phase correction, the image-side field distribution (f im ) is the object period or pitch (p) of the object (8), the critical dimension (CD) of the object (8), the complex reflectance (r abs ) of the absorber structure (9) and It is calculated by introducing a model based on the object field distribution that depends on the complex reflectance r ML of the reflector structure 10 . The image-side field distribution f im is the result of the convolution of the object field distribution with the coherent point spread function PSF of the projection optical unit 5 . The coherent point spread function is the Fourier transform of the coherent optical transfer function.

이것은 도 6에 설명되어 있다. 도 6은 왼쪽에 공간 좌표(x), 반사체 구조(10)의 반사율(rML), 흡수체 구조(9)의 반사율(rabs), 듀티 사이클(d) 및 주기(피치)(p)에 의존하는 오브젝트 필드 분포 f(obj)를 도시한다. 듀티 사이클(d)에 대해: d = CD/p.This is illustrated in FIG. 6 . 6 shows the spatial coordinate (x) on the left, the reflectance (r ML ) of the reflector structure (10), the reflectance (r abs ) of the absorber structure (9), the duty cycle (d) and the period (pitch) (p) dependent shows the object field distribution f( obj ). For duty cycle (d): d = CD/p.

실수부(index r)와 허수부(index i)로 분할된 이 오브젝트 구조(fobj)에 기초하여, 오브젝트 필드 분포의 이미징의 생성에서 투영 광학 유닛(5)의 영향이 이제 투영 광학 유닛(5)의 점 확산 함수(PSFcoh)를 이용한 컨볼루션에 의해 고려된다. 이는 도 6의 중앙에 도시되며, 여기서 실수부 및 허수부는 각각의 경우에 상이한 파라미터(r, d)에 대해 규정된다. 점 확산 함수(PSF)를 이용한 오브젝트 필드 분포의 컨볼류션의 결과는 이미지측 필드 분포(fim)의 실수부(fr im) 및 허수부(fi im)이며, 이는 도 6의 우측에 개략적으로 도시된다. 이 이미지 측 필드 분포(fim)는 차례로 공간 좌표(x), 반사체 구조(10) 및 흡수체 구조(9)의 반사율(rML, rabs), 듀티 사이클의 허수부(di) 및 실수부(dr), 및 피치(p)에 의존한다.Based on this object structure f obj divided into a real part (index r) and an imaginary part (index i), the influence of the projection optical unit 5 on the generation of imaging of the object field distribution is now ) is considered by convolution using the point spread function (PSF coh ). This is shown in the center of figure 6, where the real and imaginary parts are defined for different parameters r, d in each case. The result of the convolution of the object field distribution using the point spread function (PSF) is the real part (f r im ) and the imaginary part ( fi im ) of the image-side field distribution ( f im ), which are shown on the right side of FIG. 6 . schematically shown. This image-side field distribution (f im ) is, in turn, the spatial coordinate (x), the reflectance (r ML , r abs ) of the reflector structure (10) and the absorber structure (9), the imaginary part (di) and the real part (di) of the duty cycle ( dr), and the pitch p.

이어서, 모델 방식으로 계산된 이미지 측 필드 분포(fim)를 재구성된 이미지 측 필드 분포(frec)와 비교한다. 이를 위해, 모델 파라미터 오브젝트 주기(피치 p), 임계 치수(CD) 및 복소 반사율(rML, rabs) 중 적어도 하나의 변화에 의한 피팅 방법의 도움으로 상기 필드 분포 간의 차이가 최소화된다. 이것은 xy 필드 범위에 걸쳐 통합되고 최소화되는 것으로 간주되는 메리트 함수(merit function)의 도움으로 수행된다. 이 메리트 함수(M)는 다음과 같이 쓸 수 있다.Then, the image-side field distribution (fim) calculated in the model way is compared with the reconstructed image-side field distribution (f rec ). To this end, the difference between the field distributions is minimized with the help of a fitting method by changing at least one of the model parameters object period (pitch p), critical dimension (CD) and complex reflectance (r ML , r abs ). This is done with the help of a merit function which is considered to be integrated and minimized over the xy field range. This merit function (M) can be written as

Figure pct00007
(6)
Figure pct00007
(6)

실수부와 허수부에 대해 독립적으로 위의 수학식 6에 따라 구현되는 이 메리트 함수를 최소화하기 위해, 재구성된 이미지 측 필드 분포(frec) 및 계산된 이미지 측 필드 분포(fim)는 푸리에 변환된다. 이러한 푸리에 변환 F rec, F im 은 공간 주파수(νx, νy)에 따라 달라진다.In order to minimize this merit function implemented according to Equation 6 above independently for the real and imaginary parts, the reconstructed image-side field distribution (f rec ) and the computed image-side field distribution (f im ) is Fourier transformed. These Fourier transforms F rec, F im depend on the spatial frequency (ν x , ν y ).

푸리에 변환 F rec, F im 의 도움으로 실수부와 허수부로 차례로 분할되어, 메리트 함수(M)는 다음과 같이 쓸 수 있다.

Figure pct00008
With the help of Fourier transforms F rec and F im , it is sequentially partitioned into a real part and an imaginary part, so that the merit function (M) can be written as
Figure pct00008

Figure pct00009
(7)
Figure pct00009
(7)

주파수 영역의 적분은 주기적 구조에 대한 각 인수가 0에서 벗어나는 이러한 주파수들에 대한 합산으로 대체될 수 있으며, 여기서 오브젝트(8)의 고려된 라인 구조는 j = - jmax ... jmax에 대한 주파수 νx = j/p이다.The integral in the frequency domain can be replaced by the summation over these frequencies where each factor for the periodic structure deviates from zero, where the considered line structure of the object 8 is for j = - j max ... j max . The frequency ν x = j/p.

jmax는 이 경우 투영 광학 유닛(5)에 의해 투과되는 최대 회절 차수이다.j max is the maximum diffraction order transmitted by the projection optical unit 5 in this case.

투영 광학 유닛(5)이 조건 |jmax | ≥ 2을 만족하기 위해서, 오브젝트(8)의 피치(p)에 대해 다음이 성립해야 한다: p ≥ 2λ/NA.The projection optical unit 5 sets the condition |j max | In order to satisfy ≥ 2, the following must hold for the pitch p of the object 8: p ≥ 2λ/NA.

여기서 λ는 조명광(1)의 파장이고 NA는 투영 광학 유닛(5)의 오브젝트측 개구수이다.where λ is the wavelength of the illumination light 1 and NA is the object-side numerical aperture of the projection optical unit 5 .

메리트 함수의 실수부와 허수부에 대한 이 합은 반사율(rML, rabs)의 실수부와 허수부에 선형적으로 종속된다.This sum of the real and imaginary parts of the merit function is linearly dependent on the real and imaginary parts of the reflectances (r ML , r abs ).

Figure pct00010
(8)
Figure pct00010
(8)

이러한 선형 표기의 계수는 듀티 사이클(d)의 실수부 및 허수부(dr, di)에 추가로 비선형적으로 종속된다. 이러한 비선형 듀티 사이클 출력 함수는 아래에 설명된 대로 선형화될 수 있다.The coefficients of this linear notation are further non-linearly dependent on the real and imaginary parts d r, d i of the duty cycle d. This non-linear duty cycle output function can be linearized as described below.

메리트 함수를 최소화하기 위한 듀티 사이클 및 반사율(rML, rabs)의 실수부 및 허수부(dr, di)의 최적화는 반복 피팅 방법에 의해 영향을 받을 수 있으며, 여기서 듀티 사이클(d)의 실수 및 허수부에 대한 초기 시작 값(d0 r,i)이 취해지고 다음으로 반사율에 대한 대응하는 시작 값 rr,i ML,0 및 rr,i abs,0 이 계산된다.Optimization of the real and imaginary parts (d r , d i ) of the duty cycle and reflectance (r ML , r abs ) to minimize the merit function can be influenced by an iterative fitting method, where the duty cycle (d) Initial starting values for the real and imaginary parts of d 0 r,i are taken and then the corresponding starting values for reflectivity r r,i ML,0 and r r,i abs,0 are calculated.

이를 위해 초기 반복 단계에서 메리트 함수를 다음과 같이 작성할 수 있다:To do this, we can write the merit function in the initial iteration step like this:

Figure pct00011
(9)
Figure pct00011
(9)

여기서,

Figure pct00012
는 반사율 r에 대한 계수를 나타내며, 이는 차례로 듀티 사이클 d의 실수부와 허수부에 종속된다.
Figure pct00013
는 이 경우 jmax 행 및 두 반사율(rML, rabs)에 대한 행렬의 영향으로 인한 2개의 행을 갖는 행렬이다. 반사율(rML, rabs)의 시작 값 rr,i ML,0 및 rr,i abs,0은 선형 최적화에 의해 듀티 사이클 d0 r,i 의 시작 값을 기반으로 결정된다.here,
Figure pct00012
denotes the coefficient for the reflectance r, which in turn depends on the real and imaginary parts of the duty cycle d.
Figure pct00013
is in this case a matrix with j max rows and 2 rows due to the effect of the matrix on both reflectances (r ML , r abs ). The starting values r r,i ML,0 and r r,i abs,0 of the reflectance r ML , r abs , are determined based on the starting value of the duty cycle d 0 r,i by linear optimization.

Figure pct00014
의 개별 행렬 요소는 이제 Taylor 급수에서 듀티 사이클의 시작 값 주위로 확장될 수 있다. 이 Taylor 급수의 두 번째 항은 Δd0 r,i 값에서 선형이다 즉, 듀티 사이클(d)의 시작 값에 대한 실수부와 허수부의 수정 값이다. 상기 수정 값은 반복 방법의 다음 단계를 위해 시작 값을 변경해야 하는 값이다.
Figure pct00014
The individual matrix elements of can now be extended around the starting value of the duty cycle in the Taylor series. The second term of this Taylor series is linear at the value of Δd 0 r,i , i.e. it is the correction of the real and imaginary parts of the starting value of the duty cycle (d). The correction value is a value at which the starting value should be changed for the next step of the iterative method.

Δd 차수까지 Taylor 확장을 수식 (8)에 삽입하면 반사율과 듀티 사이클에 대한 보정 값에 대한 선형 종속성이 발생한다.Inserting the Taylor extension up to the Δd order into Equation (8) gives rise to a linear dependence on the correction values for reflectance and duty cycle.

Figure pct00015
(10)
Figure pct00015
(10)

수정된 행렬

Figure pct00016
2 는 듀티 사이클에 대해 알려진 시작 값과 반사율의 이미 계산된 시작 값에만 종속된다.modified matrix
Figure pct00016
2 depends only on the known starting value for the duty cycle and the already calculated starting value of the reflectance.

Δd0 r,i 는 이제 선형 최적화에 의해 다시 결정될 수 있으며, 그 결과 시작 값을 기반으로 반복에 대한 다음 값 d1 r,i 는 다음 수식에 따라 결정할 수 있다:Δd 0 r,i can now be determined again by linear optimization, so that, based on the starting value, the next value d 1 r,i for the iteration can be determined according to the formula:

Figure pct00017
(11)
Figure pct00017
(11)

위의 수식(9)에서 행렬

Figure pct00018
은 이제 듀티 사이클에 대한 새로운 값으로 업데이트되고 반사율의 새로운 선형 최적화가 수행된다.In the above equation (9), the matrix
Figure pct00018
is now updated with the new value for the duty cycle and a new linear optimization of the reflectance is performed.

이 반복 방법은, 반복 단계 m에서, 반복된 수정Δdm r,i가 지정된 임계값 아래에 놓일 때까지 반복된다.This iterative method is repeated until, in iteration step m, the repeated correction Δd m r,i falls below the specified threshold.

이 반복적 피팅 방법의 수렴 후에, 메리트 함수 M이 최소화되는 반사율 값(rML, rabs)을 알 수 있다.After convergence of this iterative fitting method, the reflectance values r ML, r abs at which the merit function M is minimized can be found.

위상차(Δφ)에 대한 원하는 값은 다음 수식에 따라 얻은 반사율 값(rML, rabs)으로부터 얻어진다.A desired value for the phase difference (Δφ) is obtained from the reflectance values (r ML, r abs ) obtained according to the following equation.

Figure pct00019
(12)
Figure pct00019
(12)

따라서 오브젝트 구조 모델링을 기반으로 특정 마스크 구조에 대한 위상차 값을 계산할 수 있으므로 특정 구조 설계가 이미지 콘트라스트에 대해 최적의 위상차를 제공하는지 확인할 수 있다.Therefore, it is possible to calculate the phase difference value for a specific mask structure based on the object structure modeling, so that it is possible to check whether a specific structure design provides an optimal phase difference for image contrast.

도 7은 전술한 방법 실시예를 사용하여 광학 위상차가 결정되는 오브젝트(20)의 다른 예를 도시한다. 이러한 오브젝트(20)는 특히 도 2와 관련하여 위에서 논의된 오브젝트(8) 대신에 사용될 수 있다.7 shows another example of an object 20 for which an optical phase difference is determined using the method embodiment described above. Such an object 20 may be used in place of the object 8 discussed above in particular in relation to FIG. 2 .

오브젝트(20)는 공통 베이스 층(23)에 의해 지지되는 상부 구조(21) 및 에칭된 하부 구조(22)를 갖는 경질 위상 시프트 마스크(PSM)이다. 상부 구조(21)는 반사율(R1)을 갖는 반사체 표면 상부 구조 부분으로서 구현된다. 하부 구조(22)는 상부 및 하부 구조 모두를 설정하는 다층으로부터 에칭되는 반사체 표면 하부 구조로서 구현된다. 하부 구조(22)는 반사율(R2)을 갖는다. 반사율(R1, R2)에 대해 다음과 같은 대체 관계가 성립할 수 있다: R1 > R2, R1 = R2.The object 20 is a hard phase shift mask (PSM) having an etched substructure 22 and a superstructure 21 supported by a common base layer 23 . The superstructure 21 is embodied as a reflective surface superstructure part having a reflectance R1 . Substructure 22 is embodied as a reflector surface substructure etched from multiple layers establishing both the top and bottom structures. Substructure 22 has a reflectance R2. For the reflectance (R1, R2), the following substitution relationship can be established: R1 > R2, R1 = R2.

상부/하부 구조(21,22)는 한편으로는 상부 구조(21) 및 다른 한편으로는 하부 구조(22)에 의해 반사되는 측정광(1)에 광학 위상차(Δφ)를 생성한다. 상부 구조(21)에 대한 하부 구조(22)의 에칭 깊이는 도 7에서 h로 도시된다.The upper/lower structures 21 , 22 create an optical retardation Δφ in the measurement light 1 reflected by the superstructure 21 on the one hand and the lower structure 22 on the other hand. The etch depth of the substructure 22 relative to the superstructure 21 is shown as h in FIG. 7 .

상부 구조(21)에 의해 반사된 측정광(1)의 상부 구조 위상과 하부 구조(22)에 의해 반사된 측정광(1)의 하부 반사 구조 위상 사이의 오브젝트(20) 표면 위의 측정광(1)의 위상차(Δφ)는 위에서 논의된 방법 실시예에 따라 결정될 수 있다.The measurement light ( The phase difference Δφ of 1) may be determined according to the method embodiment discussed above.

오브젝트(8)와 달리, 오브젝트(20)에서 상부 구조(21)도 다층 재료로 이루어진다. 특히, 오브젝트(20)는 다층 기판을 에칭함으로써 제조된다.Unlike the object 8 , the superstructure 21 in the object 20 is also made of a multi-layered material. In particular, the object 20 is manufactured by etching the multilayer substrate.

도 8은 전술한 오브젝트(8 또는 20) 대신에 사용될 수 있는 오브젝트(25)의 다른 실시예를 도시한다. 특히 도 2 및 도 7과 관련하여 위에서 논의된 구성요소 및 기능에는 동일한 용어 및 참조 번호가 부여되고 다시 상세하게 설명되지 않는다.8 shows another embodiment of an object 25 that may be used in place of the objects 8 or 20 described above. Components and functions discussed above, particularly with reference to FIGS. 2 and 7 , are given the same terms and reference numbers and are not described in detail again.

오브젝트(25)는 상부 구조(21)와 하부 구조(22) 사이에 상부 및 하부 구조(21, 22)의 다층 조성의 층 재료와 다른 재료로 된 에칭 정지층(26)을 갖는다. 이러한 에칭 정지층은 에칭 정지층(26)에 도달할 때까지 에칭이 수행될 때 상부 구조 부분과 하부 구조 부분 사이에서의 오브젝트(25)의 에칭 생산 프로세스에서 구별하기 위해서 사용된다.The object 25 has, between the superstructure 21 and the substructure 22 , an etch stop layer 26 of a material different from the layer material of the multilayer composition of the top and bottom structures 21 , 22 . This etch stop layer is used to differentiate in the etch production process of the object 25 between the superstructure part and the substructure part when etching is performed until reaching the etch stop layer 26 .

물론, 오브젝트(25)의 에칭 정지층(26)의 반사율, 재료 및 두께는 한편으로는 상부 구조 위상과 다른 한편으로는 하부 반사체 구조 위상 사이의 측정광(1)의 광학 위상차에 영향을 미친다. 이것은 경질 위상 시프트 마스크를 생성하기 위한 최적화 프로세스에서 사용할 수 있다. 이러한 보정 프로세스 동안, 오브젝트(25)에 따른 보정 원시 위상 시프트 마스크가 생성된다. 그런 다음, 그러한 원시 보정 마스크의 상부 구조 위상과 하부 반사체 구조 위상 사이의 광학 위상차(Δφ)가 결정된다. 그 후, 에칭 정지층(26)의 두께 및/또는 에칭 깊이(h)는 원하는 위상차(Δφ), 예를 들어 180°(=π)의 위상차를 달성하도록 변경된다.Of course, the reflectivity, material and thickness of the etch stop layer 26 of the object 25 affects the optical retardation of the measurement light 1 between the top structure phase on the one hand and the bottom reflector structure phase on the other hand. This can be used in the optimization process to create a hard phase shift mask. During this correction process, a corrected raw phase shift mask according to the object 25 is created. Then, the optical phase difference (Δφ) between the upper and lower reflector structure phases of such a primitive correction mask is determined. Thereafter, the thickness and/or the etching depth h of the etch stop layer 26 is changed to achieve a desired retardation Δφ, for example, a retardation of 180° (= π).

도 9는 위상 시프트 마스크로도 사용될 수 있고 위에서 설명된 오브젝트(8, 20, 25)를 대체할 수 있는 오브젝트(27)의 다른 실시예를 도시한다. 특히 도 2 및 도 8과 관련하여 위에서 논의된 구성요소 및 기능에는 동일한 용어 및 참조 번호가 부여되고 다시 상세하게 설명되지 않는다.Figure 9 shows another embodiment of an object 27 that can also be used as a phase shift mask and can replace the objects 8, 20, 25 described above. Components and functions discussed above particularly with respect to FIGS. 2 and 8 are given the same terms and reference numerals and are not described in detail again.

오브젝트(27)는 또한 에칭 정지층(26)을 포함한다. 오브젝트(25)의 레이아웃과 달리, 오브젝트(27)의 에칭 정지층(26)은 하부 구조(22)의 하부 구조 부분에서 제거된다.Object 27 also includes an etch stop layer 26 . Unlike the layout of the object 25 , the etch stop layer 26 of the object 27 is removed from the substructure portion of the substructure 22 .

도 10은 위에서 설명된 오브젝트(8, 20, 25, 27) 대신에 사용될 수 있는 오브젝트(30)의 다른 실시예를 도시한다. 특히 도 2 및 도 9와 관련하여 위에서 논의된 구성요소 및 기능에는 동일한 용어 및 참조 번호가 부여되고 다시 상세하게 설명되지 않는다.FIG. 10 shows another embodiment of an object 30 that may be used in place of the objects 8, 20, 25, 27 described above. Components and functions discussed above, particularly with respect to FIGS. 2 and 9, are given the same terms and reference numerals and are not described in detail again.

오브젝트(30)는 특히 도 2와 관련하여 전술한 것에 따른 상부 흡수체 구조(9) 및 하부 반사체 구조(10)를 포함한다.The object 30 comprises in particular an upper absorber structure 9 and a lower reflector structure 10 according to what has been described above with respect to FIG. 2 .

예로서, 도 10에서 9D 로 표시된 그러한 흡수체 구조(9) 중 하나는 결함을 포함한다. 이러한 결함은 흡수체 구조(9D)의 x-방향으로의 감소된 확장에 의해 존재한다.By way of example, one of such absorber structures 9, denoted 9D in FIG. 10, contains a defect. This defect is present by a reduced extension in the x-direction of the absorber structure 9 D .

이러한 결함의 수리로서, 오브젝트(30)는 수리 흡수체 재료로 만들어진 구조 보충물(31)을 보유한다. 이러한 수리 흡수체 재료는 일반적으로 오브젝트(30)의 원래 흡수체 구조(9)의 흡수체 재료와 상이하다. 공칭 흡수체 구조(9)의 높이(h)와 비교하여, 수리 구조 보충물(31)은 일반적으로 다른 h인 높이(hD)를 갖는다.As a repair of this defect, the object 30 retains a structural supplement 31 made of repair absorber material. This repair absorber material is generally different from the absorber material of the original absorber structure 9 of the object 30 . Compared to the height h of the nominal absorber structure 9 , the hydraulic structure supplement 31 has a height h D which is generally another h.

수리 프로세스 동안, 위에서 논의된 결정 방법의 위상 계측의 적어도 하나의 실시예는 구조 보충에 사용되는 수리 흡수체 재료에 따라 복소 반사율을 결정하는 데 사용된다. 또한, 상술한 바와 같이, 수리될 오브젝트(30)의 흡수체 재료의 복소 반사율이 결정된다. 한편으로는 수리 흡수체 재료의 복소 반사율을 결정하고 다른 한편으로는 수리될 오브젝트의 흡수체 재료에 대해 결정한 후, 수리 흡수체 재료 및 높이(hD)는 수리 흡수체 재료의 복소 반사율이 수리할 마스크의 흡수체 재료의 복소 반사율과 일치하도록 선택된다.During the repair process, at least one embodiment of the phase metrology of the determination method discussed above is used to determine the complex reflectance according to the repair absorber material used for structural replenishment. Also, as described above, the complex reflectivity of the absorber material of the object 30 to be repaired is determined. After determining the complex reflectance of the repair absorber material on the one hand and the absorber material of the object to be repaired on the other hand, the repair absorber material and the height h D are determined such that the complex reflectance of the repair absorber material is the absorber material of the mask to be repaired. is chosen to match the complex reflectance of

광학 위상차 결정 방법 및 특히 위상 계측은 생산 투영 노광 장치에서 이미징에 대한 오브젝트 3D 효과를 최소화하기 위해 위상차(Δφ)를 최적화하는 데 추가로 사용될 수 있다. 또한, 이러한 결정 방법, 특히 위상 계측은 오브젝트 파라미터 및 특히 한편으로는 마스크 레이아웃의 및 다른 한편으로는 생산 투영 노광 장치의 조명 설정의 동시 최적화를 위한 리소그래피 마스크 파라미터를 보정하는 데 사용될 수 있다.Optical phase difference determination methods and in particular phase metrology can further be used to optimize the phase difference Δφ to minimize the object 3D effect on imaging in a production projection exposure apparatus. Furthermore, this determination method, in particular phase metrology, can be used to correct object parameters and in particular lithographic mask parameters for simultaneous optimization of the illumination settings of the mask layout on the one hand and of the production projection exposure apparatus on the other hand.

특히, 각 오브젝트의 상부 구조의 배열은 위상차(Δφ)에 영향을 미치므로 생산 투영 노광 장치의 이미징 결과에 영향을 미칠 수 있음이 인식되었다.In particular, it has been recognized that the arrangement of the superstructure of each object affects the phase difference (Δφ) and thus may affect the imaging results of the production projection exposure apparatus.

이러한 상부 구조 효과는 광학 위상차(Δφ)를 결정하기 위한 방법의 전술한 실시예를 사용하여 측정 될 수 있고, 리소그래피 마스크의 최적화와 관련하여 나중에 사용하기 위해 위상차 라이브러리에 상이한 상부 구조 배열에 대해 저장될 수 있다.These superstructure effects can be measured using the above-described embodiment of a method for determining optical retardation (Δφ) and stored for different superstructure arrays in a retardation library for later use in connection with optimization of lithographic masks. can

광학 위상차(Δφ)와 관련하여, 다층 구조의 각 층의 두께 및 복소 굴절률, 즉 특히 굴절률의 흡수 영향은 영향을 미치는 파라미터이다.Regarding the optical retardation Δφ, the thickness of each layer of the multilayer structure and the complex refractive index, ie, the absorption effect of the refractive index in particular, are influencing parameters.

Claims (10)

구조화된 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 표면에 대한 측정광 파장(λ)의 측정광(1)의 광학적 위상차(Δφ)를 결정하는 방법으로서,
- 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 상부 구조(9; 21)에 의해 반사된 측정광(1)의 상부 구조 위상(φabs)과
- 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 하부 반사체 구조(10; 22)에 의해 반사된 측정광(1)의 하부 반사체 구조 위상(φML)
사이의 위상차(Δφ)가 측정될 오브젝트 구조 전체에 걸쳐 적용 가능한 특성으로 결정되며,
이하 단계들:
- 투영 광학 유닛(5)을 사용하여 오브젝트(8)의 3D 에어리얼 이미지를 기록하기 위해 각각의 경우에 있어서 다른 초점면에서 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 일련의 2D 이미지를 측정하는 단계(16),
- 3D 에어리얼 이미지로부터 3D 에어리얼 이미지의 전기장의 진폭 및 위상을 포함하는 이미지 측 필드 분포(frec)를 재구성하는 단계(17),
- 위상 보정(18)의 도움으로 재구성된 필드 분포(frec)로부터 위상차(Δφ)를 결정하는 단계를 포함하고,
여기서, 위상 보정(18)에서 이하 단계들
-- 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 오브젝트 주기(p) 및/또는
-- 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 임계 치수(CD) 및/또는
-- 상부 구조(9; 21)의 복소 반사율(rr,i abs) 및/또는
-- 반사체 구조(10, 22)의 복소 반사율(rr,i ML)
- 에 의존하는 오브젝트 필드 분포(fobj)에 기반한 모델을 도입하여 이미지 측 필드 분포(fim)를 계산하는 단계 - 여기서 이미지 측 필드 분포(fim)는 투영 광학 유닛(5)의 간섭성 점 확산 함수(PSF)와 오브젝트 필드 분포(fobj)의 컨볼루션의 결과임 - ;
- 계산된 이미지 측 필드 분포(fim)를 재구성된 이미지 측 필드 분포(frec)와 비교하는 단계,
- 모델 파라미터들 오브젝트 주기(p) 및/또는 임계 치수(CD) 및/또는 복소 반사율(rr,i abs,ML)의 변화에 의한 피팅 방법에 의해 계산된 이미지 측 필드 분포(fim)와 재구성된 이미지 측 필드 분포(frec) 사이의 차이를 최소화하는 단계,
- 상기 모델 파라미터들로부터 위상차(Δφ)를 계산하여 복소 반사율(rr,i abs 및 rr,i ML)에 대한 최소화를 초래하는 단계
가 수행되는 방법.
A method for determining the optical phase difference (Δφ) of a measurement light (1) of a measurement light wavelength (λ) with respect to a surface of a structured object (8; 20; 25; 27; 30), the method comprising:
- the superstructure phase φ abs of the measurement light 1 reflected by the superstructure 9; 21 of the object 8; 20; 25; 27; 30;
- the lower reflector structure phase (φ ML ) of the measurement light 1 reflected by the lower reflector structure 10; 22 of the object 8; 20; 25; 27; 30
The phase difference (Δφ) between
The following steps:
- measure a series of 2D images of the object 8 ; 20 ; 25 ; 27 ; 30 in each case in a different focal plane in order to record a 3D aerial image of the object 8 using the projection optical unit 5 . step (16),
- reconstructing (17) the image-side field distribution (f rec ) comprising the amplitude and phase of the electric field of the 3D aerial image from the 3D aerial image;
- determining the phase difference (Δφ) from the reconstructed field distribution (f rec ) with the aid of a phase correction ( 18 ),
Here, the following steps in phase correction 18
-- the object period (p) of the object (8; 20; 25; 27; 30) and/or
-- the critical dimension (CD) of the object (8; 20; 25; 27; 30) and/or
-- the complex reflectance r r,i abs of the superstructure 9; 21 and/or
-- complex reflectance (r r,i ML ) of the reflector structure (10, 22)
- calculating the image-side field distribution (f im ) by introducing a model based on the object field distribution (f obj ) dependent on is the result of the convolution of the coherent point spread function PSF of the projection optical unit 5 and the object field distribution f obj ;
- comparing the calculated image-side field distribution (f im ) with the reconstructed image-side field distribution (f rec );
- the image-side field distribution (f im ) calculated by the fitting method by changing the model parameters object period (p) and/or critical dimension (CD) and/or complex reflectance (r r,i abs,ML ) and minimizing the difference between the reconstructed image-side field distributions (f rec );
- calculating the phase difference Δφ from the model parameters resulting in a minimization for the complex reflectance r r,i abs and r r,i ML .
how it is done.
청구항 1에 있어서, 피팅 방법에서, 계산된 이미지 측 필드 분포(fim)와 재구성된 이미지 측 필드 분포(frec) 사이의 차이를 최소화함으로써 초기 비선형 출력 함수의 선형화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1, characterized in that in the fitting method, linearization of the initial nonlinear output function is achieved by minimizing the difference between the calculated image-side field distribution (f im ) and the reconstructed image-side field distribution (f rec ). 청구항 2에 있어서, 이미지 측 필드 분포(fim)의 계산에서, 실수부(fr im) 및 허수부(fi im)가 서로 독립적인 파라미터들로 모델링되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 2, wherein in the calculation of the image-side field distribution (f im ), the real part (f r im ) and the imaginary part (f i im ) are modeled with parameters independent of each other. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 반복적 피팅 방법을 특징으로 하는 방법.4. The method according to claim 2 or 3, characterized by an iterative fitting method. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 이미지 측 필드 분포(fim)의 실수부(fr im) 및 허수부(fi im)가 서로 독립적으로 피팅되는 것을 특징으로 하는 방법.Method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the real part (f r im ) and the imaginary part (f i im ) of the image-side field distribution (f im ) are fitted independently of each other. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 피팅 방법의 구성 부분으로서의 적어도 하나의 푸리에 변환을 특징으로 하는 방법.Method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that at least one Fourier transform as a constituent part of the fitting method. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 측정 단계(16) 동안, 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)에 의해 회절되는 측정광(1)의 적어도 2차의 회절(j)이 투영 광학 유닛(5)에 의해 이미지 측으로 안내되는 것을 특징으로 하는 방법.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein during the measuring step (16), at least a second diffraction (j) of the measuring light (1) diffracted by the object (8; 20; 25; 27; 30) is Method, characterized in that it is guided towards the image side by the projection optical unit (5). 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 광학 측정 시스템을 갖는 계측 시스템(2)으로서,
- 특정 조명 설정으로 검사될 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)를 조명하기 위한 조명 광학 유닛(4)을 갖고,
- 오브젝트(8; 20; 25; 27; 30)의 일부를 측정 평면(12)으로 이미징하기 위한 이미징 광학 유닛(5)을 갖고, 또한
- 측정 평면(12)에 배열된 공간 분해 검출 장치(14)를 갖는 계측 시스템.
A metrology system (2) having an optical measuring system for carrying out the method according to any one of claims 1 to 7, comprising:
- having an illumination optical unit 4 for illuminating the object to be inspected (8; 20; 25; 27; 30) with a specific illumination setting;
- an imaging optical unit 5 for imaging a part of the object 8; 20; 25; 27; 30 into the measuring plane 12;
- metrology system with spatial resolution detection device (14) arranged in measuring plane (12).
청구항 8에 있어서, 상기 이미징 광학 유닛(5)의 설계가, 측정 단계(16) 동안에 오브젝트(8)에 의해 회절되는 측정광(1)의 적어도 2차의 회절(j)이 이미징 광학 유닛(5)에 의해 이미징 광학 유닛(5)의 이미지 측으로 안내되도록 된 것을 특징으로 하는 계측 시스템.9. The imaging optical unit (5) according to claim 8, wherein the design of the imaging optical unit (5) is such that at least second-order diffraction (j) of the measurement light (1) diffracted by the object (8) during the measuring step (16) ) to be guided to the image side of the imaging optical unit (5). 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, EUV 광원(3)을 특징으로 하는 계측 시스템.10. Metrology system according to claim 8 or 9, characterized by an EUV light source (3).
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