【誤訳訂正書】
【提出日】令和2年10月13日(2020.10.13)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】リソグラフィマスクのフォーカス位置を決定する方法及びそのような方法を実行するための計測系
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、引用によって本明細書にその内容が組み込まれているドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２０１８  ２０２  ６３７．８の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、リソグラフィマスクのフォーカス位置(focus position)を決定する方法に関する。本発明は、これに加えて、そのような方法を実行するための計測系に関する。
【背景技術】
【０００３】
リソグラフィマスク、又はマスクブランク、すなわち、リソグラフィマスクを作製するためのブランクを検査するために、これらを計測系内でフォーカス位置に運ばなければならない。この目的のために、通常はマスク上の特定の検査構造のフォーカススタック(focus stack)が記録される。しかし、この記録は常に可能であるわけではない。公知の方法の更に別の欠点は、多くの場合に、結果が確実に再現可能というわけではない点である。これらの結果は、特に検査構造、照明設定、及び幾分任意的に事前定義可能なコントラスト基準に依存する可能性がある。更に、常套的な方法は、マスクを照明するのに低い瞳充填係数を有するコヒーレントな照明設定が使用される場合には機能しない。デフォーカスによって引き起こされる波面収差を直接最小化し、したがって用いる構造及び照明特性に依存しない方法が理想的であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ  ２０１６／０１２４２６  Ａ１
【特許文献２】ＵＳ  ２０１３／００６３７１６  Ａ１
【特許文献３】ＤＥ  １０２  ２０  ８１５  Ａ１
【特許文献４】ＤＥ  １０２  ２０  ８１６  Ａ１
【特許文献５】ＵＳ  ２０１３／００８３３２１  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の１つの目的は、リソグラフィマスクのフォーカス位置を決定する方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的は、請求項１に記載の特徴を用いて達成される。
【０００７】
本発明の核心は、結像される構造(structures to be imaged)が不在の測定領域の空間像(aerial image)の強度分布を記録して評価することにある。
【０００８】
測定領域は、特に、純粋に反射性の領域又は専ら吸収性の領域である。
【０００９】
リソグラフィマスクは、特にマスクブランク、すなわち、リソグラフィマスクを作製するための基板とすることができる。以下では、このタイプのブランクをリソグラフィマスクとも呼ぶ。
【００１０】
本発明により、構造不在の測定領域の空間像を評価することによって、リソグラフィマスクのフォーカス位置を特に簡単かつ確実に確認することが可能になることが判明した。
【００１１】
フォーカススタックは、異なる測定平面での、すなわち、様々なデフォーカスを用いた少なくとも１つの測定領域の特に少なくとも２つ、特に少なくとも３つ、特に少なくとも４つ、特に少なくとも５つの記録を含む。
【００１２】
本発明により、通常、リソグラフィマスク測定中にいずれにせよ実行される３Ｄ空間像測定の状況下で、スペックルパターンへのマスク構造寄与から結像収差寄与(imaging aberration contribution)をスペックルパターン測定によって分離することができることが認められた。この場合、結像収差寄与を表すことができ、その結果、この寄与から結像光学ユニットの品質評価を実行することができ、特に、例えば計測系の結像光学ユニットの再調節によってこの結像収差寄与を低減することができる限度に関する結論を引き出すことができる。分離は、それぞれのスペクトル成分の実数部のフォーカス依存性プロファイルと虚数部のフォーカス依存性プロファイルとの交点のｚ位置を決定することによって実行することができる。この方法は、特に、偶数関数を用いて表すことができる収差を決定するために用いることができる。
【００１３】
結像光学ユニットは、特に、リソグラフィマスク及びまだ構造化されていないマスク基板、いわゆるマスクブランクの品質評価に向けた計測系の一部とすることができる。上記の決定法を用いて、マスクブランクの品質評価、すなわち、まだ構造化されていないマスクの品質の評価を実行することもできる。
【００１４】
測定対象のリソグラフィマスクの照明中の既知の照明角度分布（照明設定）及び同じく結像光学ユニットの既知の伝達関数からデフォーカス収差を計算することができる。伝達関数は、瞳伝達関数とすることができる。瞳伝達関数は、バイナリ関数とすることができ、結像光学ユニットの開口数の範囲内の空間周波数に対して値１、及びこの開口数の範囲側の空間周波数に対して０を有することができる。
【００１５】
本発明により、特に、マスクの内因性の光学的粗度によって引き起こされるスペックルパターンの評価からリソグラフィマスクの最良のフォーカス位置を簡単な方式で確認することができることが認められた。
【００１６】
本発明の一態様により、２Ｄ強度分布を評価する段階は、スペックルコントラストを確認する段階を含む。スペックルコントラストという用語は、特に空間像の分散を表す。
【００１７】
本発明の更に別の態様により、２Ｄ強度分布を評価する段階は、スペックルコントラストが最小値を有するフォーカス位置を確認する段階を含む。特に、この目的のために内挿法(interpolation method)を提供することができる。
【００１８】
本発明により、スペックルコントラストは、最良のフォーカス位置に最小値を有することが認められた。
【００１９】
本発明の更に別の態様により、２Ｄ強度分布を評価する段階は、２Ｄ強度分布のフーリエ変換によって２Ｄ強度分布のスペクトル
2019179237.tif 000001
を決定する段階と、周波数領域(frequency domain)でのスペクトル
2019179237.tif 000002
の複数のスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の実数部ＲＳ（ｚ）及び虚数部ＩＳ（ｚ）のフォーカス依存性(focus dependence)を決定する段階と、結像光学ユニットによってスペクトル
2019179237.tif 000003
に加えられた結像収差寄与Θを分離する段階と、結像収差寄与Θをゼルニケ多項式の線形結合として表す段階とを含む。
【００２０】
本発明により、結像光学ユニットによってスペクトルに加えられた構造非依存性の結像収差寄与は、周波数領域での２Ｄ強度分布スペクトルのスペクトル成分の実数部及び虚数部のフォーカス依存性の解析から分離することができることが認められた。
【００２１】
本発明の更に別の態様により、結像収差寄与を表す段階は、ゼルニケ係数Ｚnを確認する段階を含む。
【００２２】
特に、鏡面対称ゼルニケ係数Ｚnを確認するために線形回帰法（最小二乗当て嵌め(Least Square Fit)）を用いることができる。
【００２３】
デフォーカスは、特に第４のゼルニケ係数(fourth Zernike coefficient)から直接確認することができる。
【００２４】
有利には、２Ｄ強度分布を評価する段階は、フーリエ変換及び線形代数のみを含む。したがってこの評価段階は、特に簡単な方式で実施可能である。特にこの方法は、特にロバストである。
【００２５】
本発明の一態様により、測定領域を照明するために鏡面対称照明設定が使用される。鏡面対称照明設定は、特に、投影露光装置内におけるマスクの結像に向けてその後に設けられる照明設定を含むことができる。
【００２６】
本発明の更に別の態様により、測定領域を照明するために少なくとも部分的にコヒーレントな照明放射線が使用される。
【００２７】
特に、測定領域を照明するために鏡面対称照明設定が使用される。照明設定は、特に開口数の範囲内、すなわちσ≦１において鏡面対称である。
【００２８】
本発明の更に別の態様により、測定領域を照明するためにコヒーレントな照明放射線が使用される。この使用は、フォーカス位置を決定するためのこれまで公知の方法のうちの多くのものでは不可能である。
【００２９】
本発明の更に別の目的は、上記で説明した方法を実行するための計測系を提供することにある。
【００３０】
この目的は、照明放射線を用いて測定領域を照明するための照明光学ユニットと、測定領域を空間分解検出デバイス上に結像するための結像光学ユニットとを含む計測系によって達成される。
【００３１】
本発明の更に別の態様により、記録されたフォーカススタックの２Ｄ強度分布を評価するために、検出デバイスにコンピュータデバイスがデータ転送方式で接続される。
【００３２】
記録された強度分布の評価は、特に自動方式で実行することができる。
【００３３】
本発明の更に別の詳細及び利点は、図を参照した例示的実施形態の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】各々を極めて概略的に例示した照明光学ユニット及び結像光学ユニットと一緒にＥＵＶ照明光及びＥＵＶ結像光を用いたリソグラフィマスクの形態にある物体の検査に向けた計測系を入射平面に対して垂直な方向に見た平面図に非常に概略的に示す図である。
【図２】照明瞳と結像光学ユニットの像平面の領域内の空間像との間の照明結像光の伝播を略示し、更にスペックルパターンのスペクトルへの空間像の変換も例示する図である。
【図３】計測系によって測定することができる３Ｄ空間像を表す像平面の領域内の様々な測定平面内の２Ｄ強度分布のシーケンス（フォーカススタック）を示す図である。
【図４】図３に記載の２Ｄ強度分布のフーリエ変換によって決定された３Ｄ空間像のスペックルパターンスペクトルのシーケンスを図３に記載のシーケンスに割り当てた方式で示す図である。
【図５】図４に記載のスペックルパターンスペクトルの代表的なスペックル成分の実数部及び虚数部の略プロファイルをフォーカス位置（像平面に対して垂直なｚ方向）の関数として示す図である。
【図６】図５に記載のスペクトル成分の方式でのスペクトル成分のフォーカス依存性の特定の値からの分離の結果として生じ、周波数依存性収差関数として表された計測系の結像光学ユニットの確認された結像収差を例示する図である。
【図７】ゼルニケ多項式に関する展開の形式での図６に記載の結像収差寄与の表現を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
位置関係の提示を容易にするために、以下では直交ｘｙｚ座標系を用いる。図１では、ｘ軸は、作図面に対して垂直にその中に入り込むように延びる。ｙ軸は図１の右に向かって延びる。ｚ軸は図１の下方に延びる。
【００３６】
図１は、物体平面４内の物体視野３内に配置され、レチクル、リソグラフィマスク、又はマスクブランクの形態にある物体５のＥＵＶ照明光１を用いた検査に向けた計測系２内のＥＵＶ照明光及びＥＵＶ結像光１のビーム経路を子午断面図に対応する図に示している。計測系２は、３次元（３Ｄ）空間像を解析するために使用され（空間像計測系）、投影露光中に半導体構成要素を作製するために次に使用されるレチクルとして公知のリソグラフィマスクの特性の投影露光装置内にある投影光学ユニットによる光学結像に対する効果をシミュレーション及び解析するための役割を果たす。そのような系は、ＷＯ  ２０１６／０１２４２６  Ａ１（当文献中の図１を参照されたい）、ＵＳ  ２０１３／００６３７１６  Ａ１（当文献中の図３を参照されたい）、ＤＥ  １０２  ２０  ８１５  Ａ１（当文献中の図９を参照されたい）、ＤＥ  １０２  ２０  ８１６  Ａ１（当文献中の図２を参照されたい）、及びＵＳ  ２０１３／００８３３２１  Ａ１から公知である。
【００３７】
照明光１は、物体５によって反射される。照明光１の入射平面は、ｙｚ平面に対して平行に延びる。
【００３８】
ＥＵＶ照明光１はＥＵＶ光源６によって生成される。光源６は、レーザープラズマ光源（ＬＰＰ、レーザー生成プラズマ）又は放電光源（ＤＰＰ、放電生成プラズマ）とすることができる。原理的には、シンクロトロンベースの光源、例えば自由電子レーザー（ＦＥＬ）を用いることもできる。ＥＵＶ光源の使用波長は、５ｎｍと３０ｎｍの間の範囲内にあるものとすることができる。原理的には、計測系２の変形の場合に、光源６の代わりに別の使用光波長に向けた光源、例えば１９３ｎｍの使用波長に向けた光源を用いることもできる。
【００３９】
計測系２の実施形態に依存して、計測系２は、反射性又は透過性の物体５に対して用いることができる。透過性物体の一例は位相マスクである。
【００４０】
光源６と物体５の間には計測系２の照明光学ユニット７が配置される。照明光学ユニット７は、物体視野３にわたる所定の照明強度分布を用い、それと同時に物体視野３の視野点を照明する際の所定の照明角度分布を用いた検査すべき物体５の照明に向けての役割を果たす。
【００４１】
計測系２の照明結像光１の開口数は、レチクル側で０．０８２５である。物体平面４内の物体視野３は、ｘ方向に８μｍの広がりを有し、ｙ方向に８μｍの広がりを有し、すなわち、正方形である。
【００４２】
物体５での反射の後に、照明結像光１は、図１に同様に略示している計測系２の結像光学ユニット又は投影光学ユニット８に入射する。結像光学ユニット８は、物体５を計測系２の空間分解検出デバイス９に向けて結像する。検出デバイス９は、例えばＣＣＤ検出器又はＣＭＯＳ検出器として設計される。
【００４３】
検出デバイス９は、画像処理デバイス１０の形態にあるデジタルコンピュータデバイスに信号接続される。
【００４４】
物体５は、物体ホルダ（例示していない）によって担持される。そのような物体ホルダは、変位ドライブによって一方ではｘｙ平面に対して平行に、他方ではこの平面に対して垂直に、すなわちｚ方向に変位させることができる。変位ドライブ、及び同じく計測系２の作動全体は、制御すべき構成要素にそれ程具体的に詳しくは例示してない方式で信号接続された中央制御デバイス１１によって制御される。
【００４５】
一例として、図１は、ミラーとすることができる又はＥＵＶ波長よりも長い照明光波長の使用の場合にレンズ要素とすることができる結像光学ユニット８の結像構成要素１２を例示している。結像構成要素１２は、変位アクチュエータ１３に作動的に接続され、更に変位アクチュエータ１３は制御デバイス１１に信号接続される。結像構成要素１２の精確な位置合わせを求めて、変位アクチュエータ１３を用いて結像構成要素１２をｘ方向、ｙ方向、及び／又はｚ方向に互いに独立して変位させることができる。この変位の空間分解能は、１０μｍよりも高いものとすることができ、特に第２μｍよりも高いものとすることができる。
【００４６】
結像光学ユニット８に関する拡大倍率は、５００よりも大きく、図１に記載の例示的実施形態では８５０である。物体５の３Ｄ空間像が生じる像平面１４の領域内に結果として生じる像側開口数は、１・１０-4の領域内にある。
【００４７】
図１には、検出デバイス９の下に測定平面（例えばｚ＝０）内の２Ｄ強度分布１５の平面図を例示している。レチクル５上の構造１６は、ｘ方向に延びる強度極大値１７として表される。
【００４８】
図２は、照明光学ユニット７の瞳平面１８から像平面１４の領域内に真っ直ぐに入る照明結像光１の伝播を略示している。それぞれ検討する変数又は構成要素は、ｘｙｚ座標系内で斜視的に示している。照明光１の瞳強度分布１９が瞳平面１８内に存在し、この分布を照明設定と呼ぶ。一例として、リング形又は環状の瞳強度分布１９を示している。瞳強度分布１９は、数学的にはσ（κ）として表される。
【００４９】
この場合、σは照明強度であり、κは、当該照明強度が存在する場所を瞳座標で表す。
【００５０】
照明光１は、瞳平面１８から物体平面４内へと伝播し、物体平面４において、照明光１は、図２に誇張して例示している粗度を有する物体５上に入射する。これは、波面：
2019179237.tif 000004
及び次式のように書くことができる照明光１の視野分布をもたらす。
2019179237.tif 000005
【００５１】
上式中の記号は以下の意味を有する。
2019179237.tif 000006
λ：照明光の波長
ｈ：物体粗度（ｚ方向のサジタル高さ）
【００５２】
物体５で反射した又はそれを通り抜けた後に、照明光１は、図２で２１の場所に示している結像構成要素を有する結像光学ユニット８の入射瞳２０を通り、その後、射出瞳２２を通って伝播する。その後、物体５は、像平面１４の領域内で空間像２３へと結像される。ｘ方向とｙ方向のそれぞれの２Ｄ強度分布、すなわち「スライス」の中空像２３のフーリエ変換は、スペックルスペクトル２４、すなわち、空間像２３のスペックルパターンのスペクトル
2019179237.tif 000007
を生じる。このスペックルスペクトルに対して次式が成り立つ。
2019179237.tif 000008
【００５３】
上式では以下が当てはまる。
ν：周波数座標νx，νyを有する周波数比例波数１／λである。
Ｈ：粗度スペクトル、すなわち、物体粗度ｈのフーリエ変換である。
2019179237.tif 000009
2019179237.tif 000010
【００５４】
上式では以下が当てはまる。
σ：瞳平面内の照明設定の強度分布である。
Ｐ：光学ユニットの瞳伝達関数、すなわち、例えば開口及び／又は掩蔽絞りによる瞳制限効果である。
φe：光学ユニットの偶数波面収差、すなわち、偶数関数によって表すことができる収差寄与である。
【００５５】
下記では、図３及びそれ以降の図を参照しながら結像光学ユニット８の結像収差寄与を決定する方法を説明する。図３、図４、及び図６に示すグレースケール値は、各場合にそれぞれ検討する場所に存在する光強度の尺度である。
【００５６】
最初に実行することは、物体５の結像の像平面１４（ｚ３＝０）に対して平行な領域内における様々な測定平面ｚ１からｚ７内の２Ｄ強度分布１５z1から１５z7までのシーケンスとしての結像光学ユニット８の３Ｄ空間像２３のフォーカス依存測定である。この場合、図１に記載の例図とは対照的に、結像されるのは構造化された物体ではなく、（まだ）構造化されていないマスク、すなわちマスクブランク又はマスクの非構造化領域である。２Ｄ強度分布１５ziのシーケンスにわたって記録された空間像は、まずマスク（残留）構造寄与、更に結像光学ユニット８の結像収差寄与の結果と理解することができるスペックルの空間分布を示す。
【００５７】
次に、先行段階で２Ｄ強度分布１５ziのフーリエ変換によって検出された３Ｄ空間像の上記のスペックルパターンのスペクトル
2019179237.tif 000011
を決定する段階が続く。それによって、周波数座標νx及びνyの関数としての２Ｄスペックルスペクトル２４z1から２４z7までのシーケンスが生じる。
【００５８】
２Ｄ強度分布１５z1から１５z7までのシーケンスをフォーカススタックとも呼ぶ。
【００５９】
その後、周波数領域での複数のスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）に関して、当該スペックルスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の実数部ＲＳ（ｚ）及び虚数部ＩＳ（ｚ）のフォーカス依存性が決定される。このフォーカス依存性は、１つのスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）に関して図４に選択点によって強調表示されている。このスペクトル成分Ｓに関して、図５は、このスペックルスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の実数部ＲＳ（ｚ）の線形近似プロファイル２５とこのスペックルスペクトル成分Ｓ（νxi，νyi）の虚数部ＩＳ（ｚ）の同様の線形近似プロファイル２６とをｚ座標の関数として、すなわち、フォーカス位置の関数として略示している。
【００６０】
スペックルスペクトル成分のこれらのｚ依存性に関して次式が成り立つ。
2019179237.tif 000012
【００６１】
上式では以下が当てはまる。
Ｈ：物体粗度の寄与である。
Θd：結像光学ユニットのデフォーカス収差である。
Θopt：結像光学ユニットの他の結像収差寄与である。
【００６２】
結像光学ユニット８のデフォーカス収差Θdは、既知の照明設定及び既知の伝達関数から計算することができる。上式に基づいて、実数部ＲＳ及び虚数部ＩＳのプロファイル２５及び２６に基づいて粗度寄与Ｈから結像収差寄与Θを分離することができ、続いてデフォーカス収差の独立した決定の後に結像光学ユニット８の他の結像収差寄与Θoptが生じる。
【００６３】
実数部ＲＳ及び虚数部ＩＳのプロファイル２５、２６の間の交点の特にｚ位置をこの分離に用いることができる。
【００６４】
結像収差寄与Θoptは、展開係数ｚｎを有するゼルニケ収差関数Θｎに関する展開として周波数依存方式で書くことができる。
2019179237.tif 000013
【００６５】
ここで、ゼルニケ多項式
2019179237.tif 000014
を用いて次式が成り立つ。
2019179237.tif 000015
【００６６】
図６は、分離された結像収差寄与
2019179237.tif 000016
を例示している。選ばれた照明設定に対して、この結像収差寄与は、ゼルニケ関数Ｚ５との高い類似性を有する。
【００６７】
図７は、ゼルニケ関数Ｚ４からＺ１８に関する上記の展開式の係数ｚiのシーケンスを示している。予測されるように、主な寄与は、ゼルニケ関数Ｚ５に対する係数ｚ5において出現する。
【００６８】
したがって、全体として、通常はいずれにせよ計測において必要とされるマスクの構造化の場所の測定に基づいて結像光学ユニット８の結像収差寄与を測定することができる。続いて結像光学ユニット８の光学構成要素を再調節することによってこの結像収差寄与を補正することができる。この目的のために、制御デバイス１１は、結像構成要素１２の対応する変位に向けた変位アクチュエータ１３を駆動することができる。そのような再調節は、計測系２の作動の一時停止中、又は他に計測系２の作動中に実行することができる。再調節は、開ループ制御によって又は他に閉ループ制御によるそれぞれの結像収差寄与の設定点と実際値の間の比較によって実行することができる。
【００６９】
ゼルニケ関数Ｚiによる結像収差寄与の上記の展開は、１組の直交関数の線形結合にわたる結像収差寄与の展開の一例を構成する。
【００７０】
計測系２の光学設定は、半導体構成要素の投影リソグラフィによる作製中の物体５の投影露光工程における照明及び結像の可能な最も正確なエミュレーションに向けた役割を果たす。
【００７１】
２Ｄ空間像２３のフォーカス依存測定に関する詳細については、ＷＯ  ２０１６／０１２４２６  Ａ１を参照されたい。フーリエ変換に関連する詳細に関しても、ＷＯ  ２０１６／０１２４２６  Ａ１及びこの文献に言及されている参考文献を参照されたい。
【００７２】
ゼルニケ関数Ｚiによる結像収差寄与の展開
2019179237.tif 000017
は、リソグラフィマスクのフォーカス位置を確認するために直接用いることができる。デフォーカスのフォーカス位置ｚは、特に次式の第４のゼルニケ係数(fourth Zernike coefficient)Ｚ4の関数である。
2019179237.tif 000018
【００７３】
上記の代替として、フォーカススタックの異なる空間像の分散からデフォーカスを確認することができる。フォーカススタックの空間像の分散をスペックルコントラストとも呼ぶ。
【００７４】
最良のフォーカス位置は、スペックルコントラストが最小値を有する位置を確認することによって求めることができる。この目的のために内挿法が施される。
【００７５】
リソグラフィマスクのフォーカス位置を決定するための上記で説明した方法は、特に純粋に反射性の構造、特に多層構造、特にマスクブランク、及び純粋に吸収性の構造に適する。これらの方法は、特に特定の測定構造に依存しない。このタイプの測定構造は必要とされない。更に、本方法は、簡単な方式及び非常にロバストに実施可能である。これらの方法は特に確実に再現可能である。それらは、マスクの広域フォーカス位置、例えば、マスクの曲げ又はフォーカス位置のドリフトの結果としてのフォーカス位置の空間的変動を決定して補正するために用いることができる。
【００７６】
原理的に、マスクのフォーカス位置を決定するための上記で概説した方法は、投影露光系においてマスクをウェーハ上に結像するために用いることもできる。それは、特に、そのような投影露光系内でマスク位置を位置合わせするために用いることができる。ウェーハ上へのマスクの結像及びしたがってウェーハ上に生成可能な構造及びしたがってウェーハそれ自体は、結果として改善することができる。