KR20220147533A - 파장 의존 측정광 반사율의 효과 및 리소그래피 마스크에 충돌하는 측정광에 대한 측정광의 편광의 효과 측정 방법 - Google Patents

파장 의존 측정광 반사율의 효과 및 리소그래피 마스크에 충돌하는 측정광에 대한 측정광의 편광의 효과 측정 방법 Download PDF

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Abstract

리소그라피 마스크(13)의 파장 의존 측정광 반사율(RRet)의 효과를 측정하기 위해, 측정광 빔(1)은 측정 장치(2)의 시야(11) 내에서 상기 리소그래피 마스크에 충돌하게 된다. 측정광은 파장 하한과 이와 다른 파장 상한 사이의 파장 대역폭을 갖는다. 리소그래피 마스크(13)의 충돌된 섹션에서 나오는 반사된 측정광(1)은 검출기(18)에 의해 캡처된다. 파장 대역 내에서 파장 의존 투과를 갖는 필터는 측정 광원(3)과 검출기(18) 사이의 측정광 빔(1)의 빔 경로에 도입된다. 리소그래피 마스크(13)에 의해 반사된 측정광(1)은 필터가 도입되면 검출기(18)에 의해 다시 캡처된다. 파장 의존 반사율(RRet) 또는 파장 의존 반사율(RRet)의 효과는 캡처 결과에 기초하여 결정된다. 종래 기술과 비교하여, 이것은 리소그래피 마스크에 대한 측정광 반사율의 효과를 측정하기 위한 개선된 방법을 산출한다. 또한, 리소그래피 마스크에 대한 측정광 충돌에 대한 측정광의 편광 효과를 측정하기 위한 방법이 지정되며, 여기서 결과적으로 광 측정에 대한 리소그래피 마스크의 효과는 측정의 추가 광학 파라미터와 관련하여 접근 가능하게 된다.

Description

파장 의존 측정광 반사율의 효과 및 리소그래피 마스크에 충돌하는 측정광에 대한 측정광의 편광의 효과 측정 방법{Method for measuring an effect of a wavelength-dependent measuring light reflectivity and an effect of a polarization of measuring light on a measuring light impingement on a lithography mask}
독일 특허 출원 DE 10 2021 204 170.1의 내용은 여기에 참조로 포함된다.
본 발명은 리소그래피 마스크의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 리소그래피 마스크에 충돌하는 측정광에 대한 측정광의 편광 효과를 측정하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 측정광에 대한 리소그래피 마스크의 효과를 측정하기 위한 측정 장치에 관한 것이다.
물체의 반사율을 측정하기 위해 반사율 측면에서 결정되어야 하는 물체의 확장된 부분을 조명하는 반사계(reflectometer)가 알려져 있다. 반사계는 다양한 애플리케이션을 위한 다양한 디자인으로 알려져 있다. EUV 리소그래피용 반사계는 Physikalisch-Technische Bundesanstalt(독일 국립 계측 연구소)에서 발행한 2003년 PTB 뉴스 에디션 1부터 알려져 있다.
DE 10 2009 015 393 B3는 복굴절을 측정하기 위한 측정 방법 및 측정 시스템을 개시하고 있다. DE 10 2010 045 135 A1은 마스크 상의 구조를 특성화하기 위한 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 장치를 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 측정의 광학적 파라미터와 관련하여 접근 가능한 측정광에 대한 리소그래피 마스크의 효과를 만드는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 명시된 특징을 갖는 측정 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
그러한 측정 방법은 특히 측정된 리소그래피 마스크에 충돌하는 측정광의 편광 성분의 결정을 허용한다. 측정 장치의 구성요소, 특히 측정 장치의 미러에 충돌하는 측정광의 편광 성분을 결정하는 것도 가능하다.
리소그래피 마스크에 충돌하는 측정광에 대한 편광 효과의 측정은 리소그래피 마스크와 관련하여 반사 및/또는 투과로 구현될 수 있다. 편광 필터는 측정 장치의 측정 광원의 직접 하류, 예를 들어 데브리 필터(debris filter)의 위치에 도입될 수 있거나, 대안적으로 또는 추가로 리소그래피 마스크의 측정광 하류의 중간 초점의 영역에 도입될 수 있다.
청구항 2에 따른 방법의 경우, 편광 효과가 다른 편광 필터를 사용하는 캡처는 효과를 결정할 때 사용할 수 있는 추가 정보를 제공한다. 복수의 상이한 편광 필터의 사용에 대한 대안으로서, 원칙적으로 각각의 경우에 상이한 배향을 갖는 하나의 동일한 편광 필터를 측정광 빔 경로에 도입하는 것이 가능하다. 특히, 편광 필터 상의 측정광의 입사각을 변경하는 것이 가능하거나 편광 필터 상의 측정광 빔의 입사 평면의 배향을 변경하는 것이 가능하다.
청구항 3에 따른 방법에서, 구조 분해능은 도입 필터(introduced filter)가 있는 경우와 도입 필터가 없는 경우가 비교된다. 리소그래피 마스크가 측정광의 편광에 미치는 효과는 이미지 표현의 구조 분해능에 미치는 효과를 통해 측정된다. 임계 치수(CD)는 구조 분해능에 대한 척도로 결정할 수 있습니다. 구조 분해능은 공간적으로 분해된 방식으로 측정하는 검출기, 예를 들어 CCD 검출기 또는 CMOS 검출기의 도움으로 측정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 리소그래피 마스크의 광반사율 측정의 효과를 측정하는 방법을 개선하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 청구항 4에 명시된 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 측정광의 파장 대역폭 내에서 파장 의존 투과를 갖는 필터의 도입에 의해 리소그래피 마스크의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하는 것이 가능하다는 것이 인식되었다. 이를 위해, 특히 EUV 광이 측정광으로 사용되며, 상기 EUV 광은 미세구조 또는 나노구조 반도체 구성요소를 생성하기 위한 EUV 투영 노광 동안에도 사용된다. 사용 가능한 측정 광원의 파장 스펙트럼의 예는 특수 컬럼인 "측정, 검사 및 레지스트 개발을 위한 고휘도 무전극 Z-핀치 EUV 소스의 적용", SF Horne et al., SPIE Proceedings of 31st International Symposium on Microlithography, 2006에 기술된다. 측정광의 파장 대역폭은 1 nm일 수 있고, 예를 들어 13.0 nm의 파장 하한과 예를 들어 14.0 nm의 파장 상한 사이의 13.5nm의 중간 파장(λ0) 주위에 위치될 수 있다. 사용된 측정 광원에 따라, 0.2 nm와 100 nm 사이의 범위의 다른 파장 대역폭 및 5 nm와 30 nm 사이의 범위의 다른 중심 파장, 또한 EUV 파장 범위 외부의 더 긴 파장, 예를 들어 VUV 파장 범위, 및 더 큰 파장 대역폭이 가능하다.
원칙적으로, 방법은 또한 리소그라피 마스크의 파장 의존 측정광 투과의 효과를 측정하는데, 즉 예를 들면 위상 마스크를 측정하는데 사용될 수 있다.
필터가 도입되지 않은 경우와 필터가 도입된 경우에 나타나는 검출 캡처 결과의 차이로부터 파장 의존 반사율 또는 파장 의존 반사율의 효과를 결정할 수 있다.
각각의 필터는 측정 장치의 동공 평면에 도입될 수 있다. 검출기는 시야에 배치된 물체 필드가 이미징되는 필드 평면에 배치될 수 있다. 필터는 측정 광원과 마스크 홀더 사이의 측정광 빔의 빔 경로 내로 및/또는 마스크 홀더와 검출기 사이의 측정광 빔의 빔 경로 내로 도입될 수 있다. 이러한 방식으로 측정 장치의 특정 광학 부품의 파장 영향을 리소그래피 마스크 자체의 파장 영향과 분리할 수 있다. 예를 들어, 리소그래피 마스크를 보호하기 위해 사용될 수 있는 펠리클(pellicle)의 파장 의존 효과를 측정하는 것도 가능하다.
구조화된 리소그래피 마스크의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하는 것의 대안으로, 아직 구조화되지 않은 마스크 블랭크의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하는 것도 가능하다. 대안적으로 또는 추가적으로, 측정 방법은 또한 측정 장치의 다른 구성요소, 예를 들어 측정 장치의 하나 이상의 미러의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하는데 사용될 수 있다.
측정 방법으로 얻은 정보는 EUV 투영 리소그래피를 사용하여 미세 구조 또는 나노 구조 구성 요소를 생산하는 방법을 개선하는 데 사용할 수 있다.
청구항 5에 기재된 측정 방법에서는, 파장 의존 투과율 측면에서 다른 복수의 필터를 사용하기 때문에, 캡처 결과의 정보 내용이 증대된다. 적어도 하나의 고역 통과 필터, 적어도 하나의 저역 통과 필터, 적어도 하나의 대역 통과 필터 또는 적어도 하나의 노치 필터가 사용될 수 있다. 목표 파장은 통과시키고 인접 파장은 차단하는 역 노치 필터를 사용할 수도 있다. 애플리케이션에 따라 이러한 다양한 필터 변형을 조합하여 사용할 수도 있다. 복수의 상이한 필터의 순차적 도입 대신에, 하나의 동일한 필터가 또한 예를 들어 상이한 배향으로 여러 번 도입될 수 있어, 각각의 도입 위치에서 파장 의존 투과율이 변경된다.
청구항 6에 따른 방법의 이점은 청구항 3을 참조하여 위에서 이미 설명된 것에 상응한다.
청구항 7에 따른 파장 의존 반사율의 직접적인 결정은 필적할 만한 결과, 특히 절대적으로 조정가능한 결과를 산출하여 비교 가능성을 증가시킨다. 파장 의존 반사율을 결정하는 범위 내에서, 반사율은 목표 파장에서 결정될 수 있고, 더욱이 반사율의 파장 의존 기울기는 상기 목표 파장에서 결정될 수 있다. 목표 파장의 바로 근처에서 반사율은 결정된 기울기를 통해 추론할 수 있다. 추가로, 목표 파장에서 반사율의 파장 의존 곡률을 결정하는 것도 가능하며, 이는 목표 파장 부근에서 반사율 결정의 정확도를 다시 향상시키는 데 도움이 될 수 있다. 원칙적으로, 반사율과 파장 사이의 함수 관계의 더 높은 도함수를 결정하는 것도 가능하다. 이것은 파장 대역폭 내에서 투과의 다른 파장 의존성을 갖는 다른 필터 도입 상황에 대해 반사된 측정광을 적절한 횟수만큼 캡처함으로써 구현될 수 있다. 캡처 수에 따라 상호 독립적인 파장 의존 효과 수량의 해당 수를 결정할 수 있다.
리소그래피 마스크는 통상적으로 등방성 구조를 갖지 않지만 예를 들어 수직 또는 수평 구조와 같은 바람직한 구조 방향을 갖는 구조 섹션을 갖거나 또는 특정 구조 대칭을 갖는 구조 섹션을 갖는 경우가 많다. 이것은 청구항 8에 따른 측정 방법에서 고려된다.
반사율 또는 편광 효과를 결정할 때, 청구항 8의 맥락에서 설명된 것과 유사하게 리소그래피 마스크 상의 구조에 기초하여 효과를 결정할 수 있다.
청구항 9에 따른 측정 방법에서, 필터의 비회전 대칭 필터 효과로 인해 추가 측정 정보가 발생하고, 상기 정보는 효과 측정에 사용될 수 있다. 필터 효과의 회전 대칭으로부터 편차는 측정될 리소그래피 마스크 상의 구조의 대칭과 일치하도록 적응될 수 있다. 비회전 대칭 필터 효과를 갖는 그러한 필터는 특히 측정 장치의 동공 평면에 도입될 수 있어, 예를 들어 이는 상이한 조명 방향으로부터 상이한 측정광 파장 분포를 갖는 리소그래피 마스크의 조명을 초래한다.
비회전 대칭 필터 효과가 있는 필터는 측정 방법의 특정 애플리케이션에서 상이한 배향으로 여러번 측정광 빔에 도입될 수 있으며, 측정광은 각각의 배향으로 필터를 도입한 후 각각의 경우에 캡처된다. 이것은 또한 리소그래피 마스크의 파장 의존 측정광 반사율의 효과에 대한 그리고 선택적으로 측정 장치의 구성요소, 특히 특히 측정 장치의 미러의 파장 의존 측정광 반사율의 효과에 대한 결론을 이끌어낼 수 있는 추가 측정 정보를 산출한다.
첫 번째로는 리소그래피 마스크의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하기 위한 두 번째로는 리소그래피 마스크에 대한 측정광 충돌에 대한 측정광의 편광 효과를 측정하기 위한 두 가지 측정 방법은 서로 조합하여 사용할 수도 있다. 첫째, 파장 의존 반사율 정보 및 둘째, 이러한 방식으로 획득된 편광 정보는 리소그래피 마스크에 관한 정보와 관련하여 서로를 보완할 수 있다.
두 가지 측정 방법은 파장 의존 방식 또는 편광 의존 방식으로 측정광의 감쇠를 일으키는 교환 필터에 의해 수행할 수 있다.
청구항 10에 따른 측정 장치의 장점은 측정 방법을 참조하여 위에서 이미 설명된 것들에 대응한다. 특히, 측정 장치는 상술한 측정 방법을 수행하는데 사용될 수 있다.
측정 장치의 측정광은 파장 하한과 이와는 상이한 파장 상한 사이의 파장 대역폭을 가질 수 있다. 측정 장치와 함께 사용할 수 있는 적어도 하나의 필터는 파장 대역폭 내에서 파장 의존 투과율을 가질 수 있다.
적어도 하나의 필터 홀더는 복수의 필터가 필터 홀더에 삽입될 수 있도록 설계될 수 있다.
필터 홀더는 예를 들어 필터 캐러셀 또는 필터 휠과 같은 교환 필터 홀더로 구성될 수 있다. 필터는 고역 통과 필터, 저역 통과 필터, 대역 통과 필터, 노치 필터, 역 노치 필터 및/또는 편광 필터로 구성될 수 있다. 교환 필터 홀더는 적어도 하나의 교환 필터로 측정 광원과 검출기 사이의 측정광 빔의 빔 경로에 현재 배열된 각각의 필터를 교환하도록 구성될 수 있다. 교환 필터 홀더는 필터를 교환하기 위한 드라이브를 포함할 수 있다. 교환 필터 홀더는 필터 카트리지에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 이 카트리지로부터 측정광 빔의 빔 경로에 각각 삽입될 필터가 선택된다. 이 선택은 측정 장치의 신호 획득 및 평가 장치를 통해 구현될 수 있다. 이를 위해 신호 획득 및 평가 장치를 교환 필터 홀더에 신호로 연결될 수 있다.
측정 장치는 측정광 빔 경로 내의 상이한 위치에 배열된 복수의 필터 홀더를 포함할 수 있다. 파장 의존 반사율의 측정과 유사한 방식으로, 측정 장치는 또한 리소그래피 마스크의 파장 의존 투과율을 측정하는데 사용될 수 있다. 측정 장치의 적어도 하나의 필터는 필터 평면에서 비회전 대칭 필터 효과를 가질 수 있다. 측정 장치의 적어도 하나의 필터는 필터 평면에서 상이한 필터 효과를 갖는 상이한 필터 섹션을 가질 수 있다. 특히, 이러한 필터 효과는 파장 의존성 및/또는 편광 의존성 측면에서 다를 수 있다.
청구항 11에 따른 필터 홀더는 필터를 필터 홀더에 삽입함으로써 조명 각도- 민감형 측정광 영향의 생성을 용이하게 한다. 이것은 조명 각도 의존 리소그래피 마스크 효과를 측정하는 데 사용할 수 있다.
청구항 12에 따른 필터 홀더의 배열 변형은 실제로 그 가치가 입증되었다. 필터 홀더는 측정 광원의 하류에 배치된 측정 장치의 조명 광학 유닛의 제1 미러의 상류에 배열될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 필터 홀더는 측정 광원과 시야 사이의 중간 초점의 부근, 즉 리소그래피 마스크 상의 충돌 영역에 배열될 수 있다. 필터가 중간 초점의 부근에 배치되는 경우, 복수의 구멍을 갖는 초점 조리개를 사용할 수 있으며, 각각의 구멍에는 필터가 장착되고 각 필터는 바람직하게는 서로 다른 필터 효과를 갖는다.
청구항 13에 따른 검출기의 배열은 공간 분해 검출기가 사용되는 경우 측정광에 대한 리소그래피 마스크의 시야 특정 효과가 결정되도록 한다. 대안적으로 또는 추가로, 검출기는 공간 분해 검출기가 동공 측정, 특히 필드 의존 동공 측정을 용이하게 하도록 설계될 수 있다. 이것은 조명 각도 분포, 특히 첫째로 파장 의존 반사율 및/또는 둘째로 편광-광학 효과와 관련하여 리소그래피 마스크의 효과를 결정하는 것을 가능하게 한다.
청구항 14에 따른 필터 홀더는 틸트 의존 필터 효과의 사용, 특히 편광-광학 필터 틸트 효과, 특히 브루스터 효과의 사용을 허용한다. 필터 홀더는 기울기 각도를 조정 가능하게 지정할 수 있도록 설계할 수 있다.
필터 홀더는 측정광이 필터에 충돌할 때 측정광 빔 경로에 대한 필터 배향을 지정할 수 있도록 설계할 수 있다.
필터가 측정광 빔 경로에 대해 경사지게 배열되어야 한다면, 청구항 15에 따른 필터의 실시예는 필터의 컴팩트한 배열로 이어질 수 있다. 필터의 필터 섹션은 서로 평행하고 이격된 평면들에 배열될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되며, 여기서:
도 1은 조명 시스템, 이미징 광학 유닛 및 공간 분해 검출 장치를 포함하는, 측정광에 대한 리소그래피 마스크의 효과를 측정하기 위한 측정 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 측정 장치의 다른 실시예를 도 1과 유사한 예시로 도시한다.
도 3은 조명측 동공면과 검출 장치 사이의 측정광 빔 경로를 나타내는 표현으로 측정 장치의 다른 실시예를 도시한다.
도 4는 측정 장치의 구성 부품인 리소그래피 마스크의 파장 의존 측정광 반사율을 측정하기 위한 필터의 평면도를 도시한다.
도 5는 도 4와 비교하여 시계 방향으로 90° 회전된 배향으로 도 4에 따른 필터를 도시한다.
도 6은 파장 의존 반사율을 측정하기 위한 필터의 다른 실시예를 도 4와 유사한 예시로 도시한다.
도 7은 도 6에 따른 필터를 도 5와 유사한 예시로 도시한다.
도 8은 파장 의존 반사율을 측정하기 위한 필터의 다른 실시예를 도 4와 유사한 예시로 도시한다.
도 9는 도 8에 따른 필터를 도 5와 유사한 예시로 도시한다.
도 10은 입사 측정광에 대한 측정 장치의 실시예의 구성 부분으로서의 편광 필터의 효과를 사시도로 도시한다.
도 11은 차례로 측정광 빔 경로에 대한 법선 평면에 대해 기울어진 복수의 필터 섹션을 갖는 편광 필터의 다른 실시예의 자오선 섹션을 도시한다.
도 12는 측정 장치에 의해 측정되는 리소그래피 마스크의 평면도를 도시한다.
도 1은 반사율 및 편광 측정 장치의 형태로 구현되는 계측 시스템(2)에서의 EUV 조명 광 또는 EUV 이미징 광(1)의 빔 경로를 자오선 단면에 대응하는 단면도로 도시한다. 조명광(1)은 EUV 광원(3)에 의해 생성된다. 조명광(1)은 측정광이라고도 한다.
위치 관계의 표현을 용이하게 하기 위해, 이하 데카르트 xyz 좌표계를 사용한다. 도 1의 x축은 도면의 평면에 수직으로 그리고 평면 밖으로 확장된다. 도 1의 y축은 오른쪽으로 확장된다. 도 1의 z축은 위쪽으로 확장된다. 로컬 데카르트 xy 또는 xyz 좌표 시스템도 후속 도면에서 사용된다. 이 로컬 좌표계에서, x축은 각각의 경우 도 1에 따라 전역 좌표계의 x축에 평행하게 확장된다. 로컬 좌표계의 x 축과 함께, y 축은 각각 묘사된 광학 부품의 광학 표면에 걸쳐 있다. 요소로컬 좌표계의 x축에서 y축은 광학 표면에 걸쳐 있다. 따라서 로컬 좌표계의 y 축 및 z축은 도 1에 따른 전역 좌표계의 y축 및 z축과 관련하여 선택적으로 기울어진다.
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. 조명 광(1)의 사용된 파장은 5 nm와 30 nm 사이의 범위에 있을 수 있다. 원칙적으로, 계측 시스템(2)의 변형의 경우, 다른 사용된 광 파장, 예를 들어 193 nm의 사용된 파장에 대한 광원을 사용하는 것도 가능하다. 광원(3)의 측정광(1)은 수집기에 의해 수집될 수 있다. 이 경우 수집기는 예를 들어 타원형 수집기 또는 둥지형 수집기가 될 수 있다.
도 1은 실선으로 그려진 중심 필드 포인트의 주 광선(CR) 및 대시로 표시된 두 개의 주변 광선을 을 통한 측정광(1)의 빔 경로를 도시한다. 각각의 경우에 상기 주변 광선은 계측 시스템(2)의 동공 평면에서 동공을 한정한다.
조명 광(1)은 조명의 특정 조명 설정 즉, 특정 조명 각도 분포가 제공되는 방식으로 광원(3)도 일부인 계측 시스템(2)의 조명 시스템(5)의 개략적으로 예시된 조명 광학 유닛(4)에서 조절된다. 계측 시스템(2)의 동공에서 조명 광(1)의 특정 강도 분포는 상기 조명 설정에 대응한다. 이 경우, 예를 들어 다극 조명 설정, 특히 사중극 조명 설정을 지정할 수 있다. 다른 조명 설정도 계측 시스템(2) 내에서 지정될 수 있습니다. 예를 들어, 다른 조명 설정도 계측 시스템(2) 내에서 지정될수 있는데, 예를 들면 바람직하게는 모든 조명 각도가 물체 조명에 사용되며, 특히 조명될 물체의 수직 또는 평균 입사에 가까운 조명 각도는 예외로 하는 종래의 조명 설정, 전체적으로 작은 조명 각도 즉 수직 또는 평균 입사에 가까운 조명 각도를 갖는 환형 조명 설정, 또는 개별 극이 각각 동공 평면에서 "리플릿" 윤곽, 즉 양면 볼록 렌즈 요소를 통한 단면에 대략 대응하는 가장자리 윤곽을 가질 수 있는 쌍극 조명 설정이 있다.
조명 광학 유닛(4)은 IL1, IL2 및 IL3에 의해 충돌하는 순서로 도 1에 표시된 총 3개의 EUV 미러를 갖는다. 필터 평면(6)은 광원(3)과 조명 광학 유닛(4)의 제1 미러(IL3) 사이에 위치되며, 여기서 필터 평면에는 측정광(1)의 빔 경로 하류의 광학 부품을 광원(3)으로부터 오는 원치않게 가이드되는 방사선 성분 및/또는 입자 성분으로부터 보호하는 데브리 필터가 배열된다.
조명 시스템(5)의 중간 초점 평면(7)은 미러(IL1, IL2) 사이에 위치된다. 여기에 측정광(1)의 중간 초점(IF)이 배치된다. 데브리 필터의 기능에 대응하는 기능을 가질 수 있는 핀홀 스톱이 중간 초점 평면(7)에 배치될 수 있다.
조명 광학 유닛(4)의 동공 평면(8)은 중간 초점 평면(7)과 조명 광학 유닛(4)의 미러(IL2) 사이에 위치된다. 조명 설정을 지정하기 위한 설정 조리개는 상기 동공 평면(8)에 배열될 수 있다.
이미징 광학 유닛 또는 투영 광학 유닛(9)과 함께, 조명 시스템(5)은 계측 시스템(2)의 광학 측정 시스템(10)을 구성한다. 투영 광학 유닛(9)은 M1, M2 및 M3의 충돌 순서로 도 1에 표시된 총 3개의 EUV 미러를 갖는다.
조명 설정이 각각 설정되면, 조명 광(1)은 계측 시스템(2)의 물체 평면(12)의 물체 필드 또는 시야(field of view; 11)를 조명한다. 리소그래피 마스크(13)는 물체 평면(12)에 배열된다. 그러한 구조화된 물체에 대안으로서, 구조화되지 않은 물체, 예를 들면 마스크 블랭크도 측정할 수 있다.
물체 평면(12)은 xy 평면에 평행하게 연장된다. 물체 필드(11)는 투영 광학 유닛(9) 또는 계측 시스템(2)의 시야를 동시에 구성한다.
리소그라피 마스크 또는 물체(13)는 도 1에 개략적으로 도시되며 마스크 홀더로도 지칭되는 물체 홀더(14)에 의해 지지된다. 물체(13)는 물체 홀더(14)와 협력하는 물체 변위 드라이브(14a)의 도움으로 물체 평면(12)에서 적어도 2개의 병진 자유도로 변위될 수 있다. 물체 변위 드라이브(14a)에 의해 제공되는 추가 변위 자유도는 물체 평면(12)에 수직으로, 즉 z-방향을 따라 놓여 있다.
조명 광(1)은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 리소그래피 마스크(13)에 의해 반사되고, 동공 평면(15)에서 이미징 광학 유닛(9)의 입사 동공으로 들어간다. 동공 평면(15)은 도 1에서 투영 광학 유닛(8) 내에 개략적으로 표시된다. 이미징 광학 유닛(9)에 사용되는 동공은 원형 또는 타원형 경계를 가질 수 있다.
이미징 광학 유닛(9)은 계측 시스템(2)의 작동 상황에서 물체 필드(11)를 계측 시스템(2)의 이미지 평면 또는 측정 평면(17)의 이미지 필드 또는 측정 필드(16)로 이미징한다. 투영 광학 유닛(9)에 의한 이미징 동안의 확대 이미징 스케일은 500 보다 크다. 투영 광학 유닛(9)의 실시예에 따라, 확대 이미징 스케일은 100보다 클 수 있고, 200보다 클 수 있고, 250보다 클 수 있고, 300보다 클 수 있고, 400보다 크고 500보다 훨씬 클 수도 있다. 투영 광학 유닛(9)의 이미징 스케일은 통상적으로 2000보다 작다.
투영 광학 유닛(9)은 물체 필드(11)에 배열된 물체(13)의 섹션을 이미지 평면(17)으로 이미징하는 역할을 한다.
계측 시스템(2)의 공간 분해 검출 장치 또는 검출기(18)는 이미지 평면 또는 측정 평면(17)에 배열된다. 이 검출 장치는 CCD 카메라일 수 있다. 따라서, 이미지 필드(16)는 이하에서 측정 필드로도 지칭될 것이다. 검출기라고도 하는 검출 장치(18)는 물체(13)에 의해 반사된 측정광(1)을 캡처하는 역할을 한다.
시야(11)는 50㎛ x 50㎛ 보다 작은, 예를 들어 10㎛ x 10㎛인 xy 평면의 범위를 갖는다.
검출기(18)는 예를 들어 측정 필드(16)에서 1000 x 1000 픽셀의 분해능을 가질 수 있다.
시야(11) 내의 검출기(18)의 공간 분해능은 100 nm보다 더 나을 수 있고 예를 들어 1 nm와 10 nm 사이의 범위에 있을 수 있다.
실시예에 따라, 검출기(18)는 먼저 측정 필드(16)에 걸쳐 측정광(1)의 공간적으로 분해된 캡처를 구현하고 두 번째로 필드 포인트에서의 측정광(1)의 조명 각도 분포가 또한 검출기(18)의 도움으로 각 필드 포인트에 대해 결정될 수 있도록 조명 각도 분해된 캡쳐를 구현하는데 이용될 수 있다.
측정 장치 또는 계측 시스템(2)은 리소그래피 마스크(13)에 대한 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하는 역할을 한다. 대안적으로 또는 추가로, 측정 장치(2)는 리소그래피 마스크(13)의 측정광 충돌에 대한 측정광(1)의 편광 효과를 측정하는 역할을 한다. 측정 장치(2)의 구성요소의 파장 의존 반사율 또는 편광 효과 또한 이것으로 측정될 수 있다.
측정 장치(2)는 이러한 측정 작업을 수행할 목적으로 다양한 필터 홀더, 특히 데브리 필터에 의해 사용되는 필터 평면(6)의 위치에 있는 필터 홀더(19), 중간 초점 평면(7)의 위치에 있는 필터 홀더(20), 조명 광학 유닛 동공 평면(8)의 위치에 있는 필터 홀더(21) 및 투영 광학 유닛 동공 평면(15)의 위치에 있는 필터 홀더(22)를 제공한다.
이들 필터 홀더(19 내지 22)는 모두 측정 광원(3)과 검출기(18) 사이의 측정광 빔(1)의 빔 경로에 배열된다.
계측 시스템(2)의 신호 획득 및 평가 장치(23)는 검출기(18)(여기에는 도시되지 않음)에 신호 연결된다. 신호 획득 및 평가 장치(23)는 추가로 측정 장치(2)의 추가 구성요소, 특히 피구동 필터 변위 및/또는 필터 교체를 위해 예를 들어 필터 홀더(19, 20, 21, 22)의 드라이브(여기서는 더 자세히 도시되지 않음)에 신호 연결될 수 있다. 또한, 신호 획득 및 평가 장치(23)는 물체 변위 드라이브(14a)를 제어하기 위해 물체 변위 드라이브(14a)에 신호 연결될 수 있다.
측정광(1)은 파장 하한과 이와는 다른 파장 상한 사이의 파장 대역폭을 갖는다. 이러한 파장 대역폭의 예는 전문 기사 "측정, 검사 및 레지스트 개발을 위한 고휘도 무전극 Z-핀치 EUV 소스의 적용", SF Horne et al., SPIE Proceedings of the 31st International Symposium on on Microlithography, 2006에 명시되어 있다. 예를 들어, 파장 하한 λUG 는 13.0 nm에 있을 수 있고 파장 상한 λOG 는 14.0 nm에 있을 수 있다. 측정광(1)의 중심 파장(λ0)은 13.5nm일 수 있다.
계측 시스템(2)의 필터 홀더(19 내지 22) 중 하나에 삽입될 수 있는 필터 중 하나는 이 파장 대역폭 내에서 파장 의존 투과를 갖는 필터일 수 있다.
필터들 중 하나는 도 1의 삽입도에 실선으로 도시된 투과 함수(24)를 갖는 저역 통과 필터로서 구현될 수 있다. λ0 보다 짧은 비교적 짧은 파장의 경우, 투과 함수(24)는 높은 투과율(T)이 거기에 존재하도록 한다. 저역 통과 필터(24)의 투과율(T)은 중심 파장(λ0)보다 긴 파장에 대해 낮다. 고역 통과 필터(25)의 대응하는 투과 함수는 점선을 사용하여 도 1의 삽입도에 표시되고 대역 통과 필터(26)의 투과 함수는 일점쇄선을 사용하여 표시된다. 고역 통과 필터(25)의 경우에, 고역 통과 필터(25)의 대응하는 높은 투과율 때문에 λ0 보다 긴 파장은 투과되고 λ0 보다 짧은 파장은 더 많이 흡수된다. 대역 통과 필터(26)의 경우, 중심 파장(λ0) 주위의 파장은 투과되고, 각 경우에 λ0 주변의 각 파장 대역 이하 및 파장 대역 이상의 파장은 차단된다.
노치 필터의 투과 함수(27)는 점선을 사용하여 도 1의 삽입도에 도시되어 있으며, 상기 노치 필터는 매우 작은 대역폭을 갖는 역 대역 통과 필터처럼 작용하는데, 즉 중심 파장(λ0) 주위에서 매우 좁은 파장 범위를 차단한다. 계측 시스템 또는 측정 장치(2)에서 사용할 수 있는 필터의 다른 변형은 중심 파장(λ0) 주위의 좁은 파장 범위에서 측정광(1)을 투과시키고 그 외에는 상기 측정광을 차단하는 역 노치 필터(inverted notch filter)이다.
중간 초점 평면(7)에 있는 필터 홀더(20)의 경우에 점선으로 표시된 바와 같이, 필터 홀더(20)는 필터 배열 평면(28)(도 1 참조)이 중간 초점 평면(7)과 일치하는, 측정 광 빔 경로(1)에 대한 법선 평면에 대해 기울어지는 방식으로 배향될 수 있다.
설명의 추가 과정에서 필터 홀더(19 내지 22)에 배열될 수 있는 필터에 관한 추가 세부사항이 있을 것이다.
도 2는 도 1에 따른 것 대신에 사용될 수 있는 측정 장치(29)의 추가 실시예를 도시한다. 도 1을 참조하여 위에서 이미 설명된 것들에 대응하는 구성요소 및 기능은 동일한 참조 부호를 가지며 다시 자세히 설명하지 않는다.
측정 장치(29)의 경우, 조명 광학 유닛 동공면(8)의 영역에 복수의 에너지 센서(30), 예를 들어 3개의 에너지 센서(30)가 있으며, 상기 에너지 센서는 예를 들어 조명 광학 유닛 동공면(8)이 영역에서 측정 광 빔(1)의 주변 개별 광선을 캡처한다. 이러한 방식으로, 정규화 데이터를 얻을 수 있으며, 이에 의해 측정 광원(3)과 조명 광학 유닛 동공면(8) 사이의 측정광량의 변화는 측정광 빔 경로에서의 순차적인 구성 요소의 측정광(1)에 대한 효과로부터 분리될 수 있다. 더욱이, 조명 설정의 설정 품질은 또한 에너지 센서(30)를 통해 모니터링될 수 있다.
더욱이, 펠리클(31), 즉 리소그래피 마스크(13)를 위한 보호막은 도 2에서 리소그래피 마스크(13)로부터 거리를 두고 물체 평면(12)으로부터 음의 z-방향으로 이격되어 표시된다. 그 외에는, 측정 장치(29)의 구조는 측정 장치(2)의 구조와 일치한다.
측정 장치(32)의 다른 실시예에서 측정광 빔 경로의 다른 실시예는 도 3에 기초하여 아래에서 설명된다. 도 1 및 도 2를 참조하여 위에서 이미 설명된 것들에 대응하는 기능 및 구성요소는 동일한 참조 부호를 가지며 다시 상세하게 논의되지 않을 것이다.
측정 장치(32)는 조명 광학 유닛 동공 평면(8)과 검출기(18) 사이의 측정광 빔 경로에 대해 도 3에 도시되어 있다. 측정 장치(32)의 조명 시스템(5)은 조명 광학 유닛 동공 평면(8)과 물체 필드(11) 사이의 측정광 빔(1)에 영향을 미치는 광학 구성요소를 갖지 않는다. 따라서, 측정 장치(2, 29)와 비교하여 측정 장치(32)에는 조명 광학 유닛 미러(IL2, IL3)가 결여되어 있다. 그 외에는, 측정 장치(32)는 측정 장치(2 및 29)와 일치한다.
파장 의존 투과 기능을 갖는 필터의 예는 도 4 및 5에 기초하여 아래에 설명된다. 도 4 및 도 5는 2개의 상이한 배향에서 각각의 경우 평면도로 필터(33)를 도시하며, 도 5에 따른 배향은 도 4에 따른 배향에 대해 도 4 및 도 5의 도면의 평면에 수직인 중심 필터 축(34)을 중심으로 시계 방향으로 90° 회전된 것이다.
파장 필터(33)는 원형 에지(35)를 갖고 그 투과 기능의 관점에서 두 개의 절반으로 분할되며, 상기 절반은 도 4에서 수직인 분리 라인(36)에 의해 서로 분리된다. 도 4의 왼쪽에 있는 파장 필터(33)의 절반은 투과 기능(25)이 있는 고역 통과 필터 섹션(37)으로 구현된다. 고역 통과 필터 섹션(37)을 통해 방사되는 측정광(1)은 중심 파장(λ0)보다 짧은 단파장에서 억제된다.
도 4의 오른쪽에 있는 파장 필터(33)의 절반은 저역 통과 필터 섹션(38)으로 구현되며, 이는 도 1의 삽입도에 있는 투과 함수(24)에 대응하는 투과 기능을 갖는다. 저역 통과 필터 섹션(38)에서, 중심 파장(λ0)보다 짧은 측정광(1)의 파장은 투과되고, 중심 파장(λ0)보다 긴 파장은 억제된다.
예를 들어, 리소그래피 마스크(13)의 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하기 위한 방법을 수행할 때, 파장 필터(33)는 다음과 같이 사용된다:
먼저, 리소그래피 마스크(13) 및 측정 장치(2, 29 또는 32)가 제공되고, 후자는 반사율 측정 장치로서 작동한다. 그 다음, 측정광 빔(1)은 시야(11) 내의 리소그래피 마스크(13)에 충돌하게 된다. 이 경우, 필터 평면(6)의 데브리 필터를 제외하고 측정 장치(2, 29 또는 32)의 필터 홀더(19 내지 22)에 추가 필터가 배열되지 않는다. 그런 다음, 측정광 빔(1)에 의해 충돌하는 리소그래피 마스크(13)의 섹션으로부터 방출되는 반사된 측정광(1)이 검출기(18)에 의해 캡처된다.
이어서, 파장 필터(33)는 조명 광학 유닛 동공 평면(8)의 필터 홀더(21) 내로 또는 대안적으로 투영 광학 유닛 동공 평면(15)의 필터 홀더(22) 내로, 예를 들어 도 4에 도시된 배향으로 도입된다. 필터 홀더(21 또는 22)에서의 파장 필터(33)의 필터 축(34)을 중심으로 한 회전 배향은 리소그래피 마스크(13) 상의 구조의 배향에 적응될 수 있다.
파장 필터(33)의 도입에 이어, 리소그래피 마스크(13)의 충돌 섹션에서 나오는 반사된 측정광은 검출기(18)에 의해 다시 캡처된다. 그런 다음, 중심 파장(λ0) 주위의 리소그래피 마스크의 파장 의존 반사율이 직접 결정되거나 또는 중심 파장(λ0) 주위의 파장 의존 반사율의 효과는 "필터 없음/도입 필터 포함"의 두 가지 캡처 결과를 기반으로 결정된다.
파장 의존 반사율의 효과는 필터(33)의 도입의 결과로서 리소그래피 마스크(13)의 구조의 이미지 표현의 구조 분해능의 변화일 수 있다. 예를 들어, 임계 치수(CD)는 첫 번째로 도입 필터(33) 없이 캡처된 측정광(1)에 기초하여 결정되고, 두 번째로 도입 파장 필터(33)로 캡처된 측정광(1)에 기초하여 결정된다.
세분화된 파장 필터(33) 대신에, 예를 들어 전체 면에 걸쳐 위에서 설명된 투과 함수(24 내지 27)의 스타일로 투과 기능을 갖는 파장 필터를 도입하는 것도 가능하다.
특히, 달성 가능한 최소 CD의 파장 필터의 도입으로 인한 변화 여부가 이러한 방식으로 결정될 수 있다. 이러한 방식으로, 중심 파장(λ0) 주위에서 리소그래피 마스크(13)의 파장 의존 반사율을 추론하는 것이 가능하다.
이하의 수식은 "필터 없이/필터 없이" 캡처 결과를 기반으로 대상 파장(λ0) 주변의 파장 의존 반사도를 직접 결정하는데 이용될 수 있다.
각 동공 평면의 동공 좌표(kx, ky)를 사용하여, 측정 장치(2, 29, 32)의 동공 평면을 통과하는 측정광(1)의 강도 Sσ(λ)는 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure pat00001
Pσ 는 각각의 동공 평면(8 또는 5)의 이용된 동공에 측정광(1)이 존재하는 곳을 재현하는 동공 함수이다. 기존 조명 설정의 경우, Pσ 는 예를 들어 모든 동공 좌표 k x, ky 에 대해 측정 장치(2, 29 또는 32)의 동공 내에서는 1 이고 다른 모든 곳에서는 0 이다. 원칙적으로 동공 함수 Pσ 의 값은 0과 1 사이의 "그레이스케일" 값을 채택할 수도 있다.
I(k x, k y, λ)는 파장 λ에 대해 하나의 동공 좌표, 즉 정확히 하나의 조명 방향으로부터의 측정광(1)의 광도이다.
광도 SES 는 다음과 같이 쓸 수 있다.
Figure pat00002
에너지 센서(30)는 모든 파장에 걸쳐 통합된다.
측정 필드(16)의 x- 및 y- 좌표에서의 공간 분해능을 갖는 검출 장치(18)의 CCD 검출기에 의해 검출된 광도 SCCD (x,y)는 Sσ(λ)의 함수로서 다음과 같이 기록될 수 있다.
Figure pat00003
이 경우:
TIL2(λ), TIL3(λ)는 조명 광학 유닛(4)의 미러(IL2, IL3)의 파장 의존 반사율이다. 따라서 미러(IL1)의 파장 의존 반사율도 고려할 수 있다.
RRet(x, y, θ, λ)는 시야(11)의 각각의 위치의 물체 평면(12)에서 측정광(1)의 조명 각도(θ)에 따른 필드 위치 x, y의 함수로서의 리소그래피 마스크(13)의 반사율이다.
TNA 는 동공 평면(8 또는 15)에서 필터, 특히 필터(33)의 파장 의존 투과율, 즉 예를 들어 도 1의 삽입도의 투과 함수(24 내지 27) 중 하나이며, 여기서 TNA 는 또한 예를 들어 도 4에 따른 파장 필터(33)의 스타일로 세분화된 파장 필터(33)가 사용되어야 하는 경우에는 동공 좌표에 의존할 수도 있다.
TM1(λ), TM2(λ), TM3(λ)는 투영 광학 유닛(9)의 3개의 미러(M1, M2, M3)의 파장 의존 반사율이다.
ACCD(λ)는 검출기(18)의 CCD 센서의 파장 의존 흡수 계수 또는 파장 의존 감도이다.
아래에는 먼저, 중심 파장(λ0) 주위의 리소그래피 마스크(13)의 반사율, 둘째로, 중심 파장(λ0) 주위의 필터(33)의 투과 함수는 급격하게 변하지 않는다고 가정한다. 그런 다음, 섭동 이론의 기존 방식과 같이, R Ret (x, y, θ, λ) 및 T NA(λ) 모두 중심 파장(λ0)에서 파장 λ 편차의 거듭제곱에 따른 전개로 나타낼 수 있습니다.
곱 TNA(λ)RRet(x, y, θ, λ)는 위의 공식(1)에 삽입될 수 있고, 추가로 정규화된 강도 ι(x, y) = SCCD (x, y)/SES 또한 고려된다. 이는 아래를 야기한다:
Figure pat00004
여기서 항 Σ (0), Σ (1), Σ (2) 는 다음을 나타낸다.
Figure pat00005
(0 차수)
Figure pat00006
(1 차수)
Figure pat00007
(2 차수)
첫 번째 근사치로, 수량 Σ (0), Σ (1) 및 Σ (2) 는 광원(3)의 강도 변동에 의존하지 않는다.
다음 관심 수량을:
- R Ret (x, y, λ0), 즉, 중심 파장(λ0)에서의 리소그래피 마스크(13)의 반사율,
-
Figure pat00008
, 즉, 목표 파장(λ0)에서의 리소그래피 마스크(13)의 반사율의 1차 도함수, 및
Figure pat00009
, 즉 중심 파장(λ0)에서의 파장 의존 반사율의 곡률을 결정하기 위하여,
두 개의 투과 함수
Figure pat00010
가 먼저 필요하며, 상기 투과 함수는 먼저 중심 파장(λ0) 주위의 전송 함수 형태에서 및 이들의 일차 및 이차 도함수
Figure pat00011
및
Figure pat00012
의 측면에서 상이하다. 3차 투과 함수 T (3) NA 는 파장 필드 없이 측정함으로써 사소하게 발생하므로, 이하 T (3) NA (λ 0 ) = 1을 적용하고 각각의 경우에 1차 도함수 및 곡률에 대한 값이 0 이다.
다음 방정식 시스템은 제1 파장 필터 함수 T (1) NA, 예를 들면 도 1에 따른 투과 함수(24)를 갖는 제1 필터를 이용한, 필터 함수 T ( 2) NA, 예를 들면 도 1에 따른 투과 함수(25)를 갖는 제2 필터를 이용한, 및 투과 함수 T (3) NA 를 갖는 필터를 이용하지 않은 3개의 측정에 대해 발생한다:
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
그런 다음,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
및
Figure pat00018
에 대한 원하는 값이 이 선형 방정식 시스템에서 결정될 수 있다. 필터 표면에 걸쳐 변하는 투과 함수를 갖는 도 4에 따른 파장 필터(33)의 스타일의 파장 필터를 사용하는 정도까지, 중심 파장(λ0)에서의 반사율, 그의 기울기 및 그의 곡률에 대한 값은 여전히 조명 각도의 함수로서 결정될 수 있다. 이러한 방식으로 특히 구조 영향도 획득될 수 있다.
측정 방법을 수행하는 범위 내에서, 도 4에 따른 파장 필터(33)는 각각의 필터 홀더 내로, 예를 들어 필터 홀더(21, 22) 내로 복수의 배향으로 도입될 수 있다.
도 5는 파장 필터(33)가 도 4에 따른 배향과 비교하여 도면 축(34)을 중심으로 90°까지 시계 방향으로 회전 배향된 경우인, 그러한 추가 배향을 도시한다. 따라서, 분리 라인(36)은 도 5에 따른 파장 필터(33)의 배향의 경우에 수평이고, 고역 통과 필터 섹션(37)은 상부에 위치되고, 저역 통과 필터 섹션(38)은 하부에 위치된다.
도 6 및 도 7은 측정 방법을 수행하는 경우 파장 필터(33)에 추가로 또는 대안으로서 사용될 수 있는 추가 파장 필터(39)를 도시한다. 저역 통과 필터 섹션(38) 대신에, 파장 필터(39)는 다음이 적용되는 완전 투과성 필터 섹션(40)을 갖는다: T = 1. 파장 필터(39)는 또한 파장 필터(33)와 같은 고역 통과 필터 섹션(37)을 갖는다.
도 6은 도 4에 따른 파장 필터(33)의 배향에 대응하는 수직 분리 라인(36)을 갖는 배향의 파장 필터(39)를 도시한다.
도 5와 유사하게, 도 7은 시계 방향으로 90° 회전된 파장 필터(39)를 도시한다.
도 8 및 도 9는 파장 필터(33, 39) 또는 도 1에 따른 투과 기능을 갖는 위에서 이미 설명된 다른 필터에 대한 대안으로서 또는 추가로 사용될 수있는 파장 필터(39a)의 추가 실시예를 도시한다. 파장 필터(39a)의 구조는 도 6 및 도 7에 따른 파장 필터(39)의 구조에 대응한다. 고역 통과 필터 섹션(37) 대신에, 파장 필터(39a)는 파장 필터(33)와 관련하여 이미 설명된 것에 대응하는 저역 통과 필터 섹션(38)을 갖는다.
도 8 및 도 9는 도 6 및 도 7의 파장 필터(39)의 배향에 대응하는 2가지 배향의 파장 필터(39a)를 도시한다.
도 10은 편광 필터(41) 및 편광 필터(41)를 통과하는 측정광 빔(1)의 편광 상태에 미치는 효과를 도시한다.
리소그래피 마스크(13)에 대한 파장 의존 측정광 반사율의 효과를 측정하기 위한 상술한 방법에 대안으로 또는 추가로서, 편광 필터(41)는 측정 장치(2, 29, 또는 32)를 사용하여 리소그래피 마스크(13)에 대한 측정광 충돌에 대한 측정광(1)의 편광의 효과를 측정하기 위한 방법에서 사용될 수 있다.
편광 필터(41)는 편광 좌표 xP, yP에 의해 걸쳐 있는 도 10의 도면의 평면과 관련하여 yP-축에 평행한 축에 대해 기울어져 배열된다. 편광 필터(41)의 필터 배열 평면(28)에 걸쳐 있는 좌표 xF, yF는 마찬가지로 도 10에 도시되어 있다. yF-좌표는 yP 좌표에 평행하게 연장된다. xF-좌표는 xP-좌표에 대해 일정 각도로 연장된다. 이 각도는 측정광 빔 경로(1)에 대한 법선 평면(xy)에 대한 필터 배열 평면(xF yF)의 경사각에 해당하며, 이는 차례로 편광 평면(xPyP)에 평행하게 연장된다.
편광 평면(xPyP)에 대한 필터 배열 평면(xFyF)의 경사각은 측정광(1)의 x 편광 성분(42)에 대해 브루스터 조건을 만족하도록 되어 있다. 결과적으로, x 편광 성분(42)은 편광 필터(41)를 통과하는 동안 감쇠되지 않는다. x-편광 성분(42)은 필터 배열 평면(xFyF) 상의 측정광(1)의 입사 평면에 대한 p-편광 성분이다. 이 입사 평면은 측정광 빔(1)의 편광 좌표의 xz 평면과 평행하다.
측정광(1)의 y-편광 성분(43)은 편광 필터(41)를 통과하는 동안 감쇠되는데, 그 이유는 이 y-편광 성분(43)이 입사 평면(xz)에 대한 s-편광 성분을 나타내기 때문이다.
따라서, 편광 필터(41)는 측정광(1)의 편광 상태를 변경한다. 편광 필터(41)를 통과한 후, 측정광(1)은 편광 필터(41)에 대한 충돌 이전의 측정광(1)의 원시 편광 상태와 다른 필터 편광 상태로 존재한다.
x/y-편광 성분(42, 43)이 편광 필터(41)에 들어가기 전에 예를 들어 1/1의 강도 비율로 존재했다면, 이 비율은 편광 필터(41)를 통과한 후 1/2 또는 0.5/1의 비율로 변경되었다.
리소그래피 마스크(13) 상의 측정광 충돌에 대한 측정광(1)의 편광 효과를 측정하기 위해, 리소그래피 마스크(13) 및 측정 장치(2, 29 또는 32)의 실시예 중 하나의 측정 장치가 초기에 다시 한번 제공된다. 측정 광원(3)은 원시 편광 상태에서 측정광(1)을 생성한다. 측정광 빔(1)이 측정 장치(2)의 시야(11) 내의 리소그래피 마스크(13)에 충돌하게 하고 리소그래피 마스크(13)의 충돌 섹션으로부터 나오는 측정광(1)을 검출기(13)로 및 아직 사용되지 않은 편광 필터로 캡처하는 제1 라운드에 이어, 편광 필터(41)는 후속적으로 측정 장치(2, 29 또는 32)의 필터 홀더 중 하나, 예를 들어 필터 홀더(19) 및/또는 필터 홀더(20)에 삽입된다.
이어서, 편광 필터(41)가 도입되면 리소그래피 마스크(13)의 충돌 섹션으로부터 방출되는 측정광(1)이 검출기(18)를 사용하여 다시 캡처된다.
리소그래피 마스크(13)의 측정광 충돌에 대한 측정광(1)의 편광 효과는 "편광 필터가 있는/없는" 2개의 캡처 단계의 결과에 기초하여 결정된다.
이 편광 효과는 파장 λ 0 에서 반사율의 결정과 관련하여 위에서 설명한 형식의 도움으로 두 개의 편광 방향(xP, yP )에 대해 결정될 수 있다. 이를 위해 "편광 필터 도입" 및 "편광 필터 도입 후 측정광 캡처" 단계가 측정광(1)에 대한 편광 효과 측면에서 서로 다른 복수의 편광 필터에 대해 반복된다. 대안적으로 또는 추가로, 하나의 동일한 편광 필터(41)가 다른 배향으로 측정광(1)의 빔 경로에 도입되는 것도 가능하다. 도 10에 따른 배향과 다른 그러한 배향은 y축에 대한 틸트 각도 측면에서 및/또는 측정광(1)의 좌표 xyz에 대한 필터 배열 평면(xFyF)의 배향의 측면에서 다를 수 있다. 따라서, 예를 들어, 편광 필터(41)는 또한 y-편광 성분(43)에 대해 브루스터 조건이 만족되는 방식으로 배향될 수 있다.
리소그래피 마스크(13)의 반사율에 기초하여 구조 분해능의 변화를 결정하는 것과 유사한 방식으로, 반사율 측정 방법의 맥락에서 위에서 설명된 바와 같이, 편광 측정 방법은 각각의 편광 필터(41)의 도입에 의한 리소그래피 마스크(13) 상의 구조의 이미지 표현의 구조 분해능의 변화를 효과로서 결정하는데 사용될 수 있다. 이를 위해, CD가 차례로 결정될 수 있다. 이러한 구조 분해능의 변화는 특히 리소그래피 마스크(13) 상의 구조의 배향에 따라 결정될 수 있다.
도 11은 편광 필터(41) 대신에 사용될 수 있는 편광 필터(44)의 추가 실시예를 도시한다. 편광 필터(44)는 예를 들어 필터 홀더(19, 20) 중 하나일 수 있는 필터 홀더에 유지되는 것으로 도시되어 있다. 도 11은 예시적인 방식으로 중간 초점 평면(7)에 있는 필터 홀더(20)를 도시한다. 도 11의 도면의 평면은 이 중간 초점 평면(7)에 수직이다.
편광 필터(44)는 복수의 필터 섹션, 도시된 실시예에서 총 4개의 필터 섹션(45, 46, 47, 48)을 가지며, 상기 필터 섹션의 필터 배열 평면(281, 282, 283 및 284 )은 서로 평행하게 위치되고 각각은 도 11의 상단으로부터, 즉 음의 z 방향으로 편광 필터(44)에 충돌하는 측정광(1)의 빔 경로에 대한 법선 평면(xy)에 대해 기울어져 있다. 중간 초점 평면(7)에 평행하게 위치된 법선 평면(xy)에 대한 필터 배열 평면(28i)(= xFyF)의 기울기에도 불구하고, 편광 필터(44)의 필터 섹션(45 내지 48)으로의 세분화으로 인하여, 측정광 빔 방향으로, 즉 도 11의 z-방향으로 투영 필터(44)의 유리하게 작은 설치 공간이 발생한다.
도 12는 측정될 리소그래피 마스크(13)의 실시예를 예시적으로 도시한다. 리소그래피 마스크(13)는 중앙 구역(131)으로 분할되고, 여기서 투영 노광 동안 리소그래피 마스크(13)를 사용하는 동안 구조화될 웨이퍼 상에 이미징되는 구조화가 제공된다. 이 중앙 구역(131)은 대략 정사각형이다.
중앙 구역(131)은 중앙 구역(131)에 비해 감소된 조명광(1)에 대한 최대 반사율을 갖는 전이 구역(132)에 의해 둘러싸여 있다. 반사 섹션(50)은 물체(13)에 충돌하는 측정광(1)의 신호 강도를 결정하기 위해 전이 구역(132)의 위치에 배열될 수 있다. 시야(11)에 충돌하는 측정광 빔(1)에 추가하여, 조명 시스템(5)은 물체(13) 상의 반사 섹션(50) 중 적어도 하나가 적어도 하나의 추가 측정광 빔의 도움으로 충돌되도록 설계될 수 있다. 그 다음, 각각의 추가 측정광 빔은 반사 섹션(50)에 의해 측정광 신호 강도를 결정하기 위한 전술한 에너지 센서(30)에 대응하는 적어도 하나의 에너지 센서(51)로 지향된다.
도 12에 개략적으로 도시된 이러한 에너지 센서(51)는 물체(13)가 변위될 때 변위되지 않는 측정 장치(2)의 공간적으로 고정된 구성요소에 배열될 수 있다.
전이 구역(132)은 중앙 구역(131)의 외주 둘레로 연장하도록 설계된다. 천이 구역(132)은 차례로 물체(13)의 주변 구역(133)에 의해 둘러싸여 진다. 주변 구역(133)은 물체 홀더(14)와 협력하는 역할을 하고 일반적으로 비반사되도록 설계되지만, 도 12에 표시된 바와 같이 마찬가지로 반사 섹션(50)을 보유할 수 있다.
중앙 구역(131) 의 최대 반사는 입사 측정광(1)의 60%와 70% 사이의 범위에 있을 수 있다. 전이 구역(132)의 최대 반사는 입사 측정광(1)의 55%와 65% 사이의 범위에 있을 수 있다.
상술한 필터는 박막으로 구현될 수 있다. 특히, 이러한 필터는 다층 시스템으로 구성될 수 있다. 이러한 다층 시스템이 파장 의존 투과율 및/또는 투과된 측정광의 편광에 미치는 영향은 기술 문헌에 설명된 알고리즘을 사용하여 계산할 수 있다. 이러한 다층 시스템의 구성에 사용되는 적절한 재료의 굴절률은 표로 작성되어 있으며 예를 들어 인터넷사이트 http://henke.lbl.gov/optical_constants/에서 구할 수 있다.
편광 필터(41)는 다른 편광 성분, 예를 들어 p-편광된 측정광에 대한 s-편광된 측정광과 관련하여 입사 측정광의 특정 편광 성분을 감쇠시킬 수 있다. 이러한 편광 필터는 다층 시스템을 지정하고 최적화하여 설계될 수 있다. 편광 필터(41) 상의 측정광의 입사각은 다층 설계와 함께 지정 및/또는 최적화될 수 있다.
필터의 다층 시스템은 주기적 또는 비주기적으로 선택될 수 있다.
편광 필터(41)의 2개의 편광 성분(s-편광 성분, p-편광 성분 또는 접선 편광 성분 및 시상 편광 성분)에 대한 반사율 및 투과율은 기술 문헌에서 알려진 바와 같이 전달 매트릭스 형식에 의해 계산될 수 있다.

Claims (15)

  1. 리소그래피 마스크(13) 상의 측정광 충돌에 대한 측정광(1)의 편광 효과를 측정하는 방법으로서, 상기 방법은:
    리소그래피 마스크(13)를 제공하는 단계,
    편광 측정 장치(2; 29; 32)를 제공하는 단계 - 편광 측정 장치(2; 29; 32)는
    원 편광 상태(raw polarization state)를 갖는 측정광(1)을 생성하기 위한 측정 광원(3),
    리소그래피 마스크(13)를 유지하기 위한 마스크 홀더(14), 및
    마스크 홀더(14)의 하류에 있는 측정광 빔 경로에서 측정광(1)을 캡처하기 위한 검출기(18)를 가짐 -,
    측정광 빔(1)이 측정 장치(2; 29; 32)의 시야(11) 내에서 리소그래피 마스크(13)에 충돌하도록 하는 단계,
    검출기(18)를 사용하여 리소그래피 마스크(13)의 충돌된 섹션에서 나오는 측정광(1)을 캡처하는 단계,
    상기 원 편광 상태와 다른 필터 편광 상태를 갖는 측정광을 생성하기 위해 측정광(1)에 대한 편광 의존 효과를 갖는 편광 필터(41; 44)를 측정 광원(3)과 검출기(18) 사이의 측정광 빔의 빔 경로에 도입하는 단계,
    편광 필터(41; 44)가 측정광(1)에 대한 그러한 편광 의존 효과를 가져서 상기 편광 필터가 입사 측정광(1)의 다른 편광 성분과 관련하여 입사 측정광(1)의 특정 편광 성분을 감쇠시키는 단계,
    편광 필터(41, 44)가 도입된 후 검출기(18)를 사용하여 리소그래피 마스크(13)의 충돌된 섹션에서 나오는 측정광(1)을 다시 캡처하는 단계, 및
    캡처 결과에 기초하여 리소그래피 마스크(13)에 대한 측정광 충돌에 대한 측정광(1)의 편광 효과를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 필터를 도입하는 단계 및 편광 필터가 도입된 후 측정광을 캡처하는 단계는 측정광(1)에 대한 편광 효과 측면에서 상이한 복수의 편광 필터(41; 44)에 대해 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 편광 측정 장치(2; 29; 32)는 시야(11)에 배열된 물체 필드를 이미지 필드(16)로 이미징하기 위한 투영 광학 유닛(9)을 포함하고, 편광 필터(41; 44)의 도입에 따른 이미지 표현의 구조 분해능의 변화가 효과로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 리소그래피 마스크(13)에 대한 파장 의존 측정광 반사율(RRet)의 효과를 측정하는 방법으로서, 상기 방법은:
    리소그래피 마스크(13)를 제공하는 단계,
    반사율 측정 장치(2; 29; 32)를 제공하는 단계 - 상기 반사율 측정 장치(2; 29; 32)는,
    파장 하한과 이와는 상이한 파장 상한 사이의 파장 대역폭을 갖는 측정광(1)을 생성하기 위한 측정 광원(3),
    리소그래피 마스크(13)를 유지하기 위한 마스크 홀더(14), 및
    마스크 홀더(14)에서 리소그래피 마스크(13)에 의해 반사된 측정광(1)을 캡처하기 위한 검출기(18)를 가짐 - ,
    측정광 빔(1)이 측정 장치(2; 29; 32)의 시야(11) 내에서 리소그래피 마스크(13)에 충돌하도록 하는 단계,
    검출기(18)를 사용하여 리소그래피 마스크(13)의 충돌된 섹션에서 나오는 반사된 측정광(1)을 캡처하는 단계,
    상기 파장 대역폭 내에서 파장 의존 투과율(24 내지 27)을 갖는 필터(33; 39; 39a)를 측정 광원(3)과 검출기(18) 사이의 측정광 빔(1)의 빔 경로에 도입하는 단계,
    필터(33, 39, 39a)가 도입된 후 검출기(18)를 사용하여 리소그래피 마스크(13)의 충돌된 섹션에서 나오는 반사된 측정광(1)을 다시 캡처하는 단계, 및
    캡처 결과에 기초하여 파장 의존 반사율(RRet) 또는 파장 의존 반사율(RRet)의 효과를 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 필터를 도입하는 단계 및 필터가 도입된 후 반사된 측정광을 캡처하는 단계는 파장 의존 투과율(24 내지 27) 측면에서 상이한 복수의 필터(33, 39, 39a)에 대해 반복되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 반사율 측정 장치(2; 29; 32)는 시야(11)에 배열된 물체 필드를 이미지 필드(16)로 이미징하기 위한 투영 광학 유닛(9)을 포함하고, 필터(33; 39; 39a)의 도입에 따른 이미지 표현의 구조 분해능의 변화가 효과로서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 파장-의존 반사율(RRet)은 파장 대역폭 내의 목표 파장(λ0) 주변의 파장 범위에서의 캡처 결과에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 리소그래피 마스크(13) 상의 구조의 파장 의존 반사율(RRet)에 대한 영향은 파장 의존 반사율(RRet)을 결정할 때 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서, 필터(33; 39; 39a)는 필터 배열 평면(28)에서 비회전 대칭 필터 효과를 갖고, 필터 배열 평면(28)에 수직인 회전 축(34)에 대해 규정된 배향으로 측정광 빔(1)의 빔 경로에 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 측정광(1)에 대한 리소그래피 마스크(13)의 효과를 측정하기 위한 측정 장치(2; 29; 32)로서, 상기 장치는,
    측정광(1)을 생성하기 위한 측정 광원(3),
    리소그래피 마스크(13)의 섹션이 측정광(1)이 충돌할 수 있는 시야(11) 내에 배열되도록 리소그래피 마스크(13)를 유지하기 위한 마스크 홀더(14),
    마스크 홀더(14)에서 리소그래피 마스크(13)에 의해 반사된 측정광(1)을 캡처하기 위한 검출기(18),
    측정 광원(3)과 검출기(18) 사이에서 측정광 빔(1)의 빔 경로에 배열된, 적어도 하나의 필터(33; 39; 39a; 41; 44)를 갖는 적어도 하나의 필터 홀더(19, 20, 21, 22) - 상기 필터 홀더(19, 20, 21, 22)는 교체 가능한 필터 홀더로서 설계됨 - , 및
    검출기(18)에 신호로 연결된 신호 획득 및 평가 장치(23)
    를 갖는 측정 장치.
  11. 청구항 10에 있어서, 필터 홀더(21, 22)는 측정 장치(2; 29; 32)의 동공 평면(8, 15)에 배열되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 필터 홀더(19 내지 22)는 측정 광원(3)과 마스크 홀더(14) 사이의 측정광 빔(1)의 빔 경로 및/또는 마스크 홀더(14)와 검출기(18) 사이의 측정광 빔(1)의 빔 경로에 배열되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  13. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 시야(11)에 배열된 물체 필드(11)를 이미지 평면(17)으로 이미징하기 위한 투영 광학 유닛(9) - 여기서 검출기(18)는 이미지 평면(17)에 배열됨 - 을 특징으로 하는 측정 장치.
  14. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 필터 홀더(20)는 필터 배열 평면(28)이 측정광 빔 경로에 대한 법선 평면(7)에 대해 기울어지도록 배향되는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
  15. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, 필터(44)가 측정광(1)의 빔 방향(z)에 대한 법선 평면(xy)에 대해 기울어진 복수의 필터 섹션(45, 46, 47, 48)을 갖는 것을 특징으로 하는 측정 장치.
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