CN110325909A - 将euv范围的光刻掩模的测量数据从第一环境变换到第二环境的方法和设备 - Google Patents

将euv范围的光刻掩模的测量数据从第一环境变换到第二环境的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种方法，用于将极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模(300)的测量数据(640)从第一环境(150)变换到第二环境(350)。该方法包括以下步骤：(a)确定在第一环境(150)中的光刻掩模(300)的测量数据(640)，其中测量数据(640)受内部应力对光刻掩模(300)的效应的影响；(b)决定在从第一环境(150)到第二环境(350)的转变期间测量数据(640)的至少一个变化(390、450、550)，在该变化中内部应力对光刻掩模(300)的效应至少被部分补偿；以及(c)用步骤(b)中所决定的测量数据(640)的至少一个变化(390、450、550)来校正步骤(a)中确定的测量数据(640)。

Description

将EUV范围的光刻掩模的测量数据从第一环境变换到第二环 境的方法和设备
1.技术领域
本发明涉及将极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模的测量数据从第一环境变换到第二环境的方法和设备。
2.背景技术
由于在半导体产业中越来越高的集成密度，光刻掩模不得不在晶片上成像越来越小的结构。为了考虑该趋势，光刻设备的曝光波长移位至越来越短的波长。将可能用极紫外(EUV)范围(优选但不一定在6nm至15nm的范围内)中的波长来操作未来光刻系统。EUV波长范围对未来光刻系统的束路径中的光学元件的精度提出了极高的要求。在所有可能性中，光学元件、并且因此还有光刻掩模可以是反射式光学元件。
EUV掩模具有展示小热膨胀的基板。多层结构包括例如近似20到近似80个含有硅(Si)和钼(Mo)的双层、或其他合适的材料的双层，将该多层结构施加于基板，所述层当作电介质反射镜。欧洲专利文档EP 1 829 052 B1公开了这样的EUV波长范围的反射式多层系统的可能的示例性实施例。
EUV光刻掩模、或简称EUV掩模附加地具有多层结构上的吸收体结构，其由吸收图案元件和/或相移图案元件制成。在EUV掩模的被吸收体结构和/或相移结构的图案元件覆盖的区域中，入射的EUV光子被吸收和/或EUV光子的相位被延迟了预定值。
EUV掩模——或通常光掩模——是投射模板，其最重要的应用是制造特别是集成电路的半导体部件的光刻技术。光掩模必须是很大程度上无误差的，因为掩模的误差将在每次曝光期间在每个晶片上再现。因此，对于特别是光掩模的EUV光刻的领域的光学元件的材料，在平坦质量、清洁度、温度稳定性、反射恒常性和不含误差的方面提出了最高要求。
在光掩模的情况下，重要的是光掩模上的吸收体结构的图案元件恰好将由半导体部件的设计预先确定的结构元件成像到晶片上的光刻胶中。
T.Shoki等人的文献“对在极紫外掩模底版上的缺陷和平坦度的改进(Improvement of defects and flatness on extreme ultraviolet mask blanks)”J.Micro/Nanolith.MEMS MOEMS，第12(2)卷，第021008-1到021008-6页(2014年四月-六月)描述了当检测EUV基板和EUV掩模底版(mask blanks)的局部缺陷时预先对EUV掩模的基板进行抛光工艺。
由于它们的层状构造，EUV波长范围的光刻掩模具有内部应力。在此，多层结构典型地提供对内部翘曲的最大单独贡献。EUV掩模的内部翘曲导致其表面处的曲率。通常，EUV掩模的内部翘曲导致掩模顶部侧的凸出表面，即多层结构布置在其上的表面。
下面以示例性方式列举少许出版物，其考虑EUV掩模的内部应力或内部应力对EUV掩模的操作行为的效应：T.Kamo等人的“具有全场扫描仪的遮光边界的薄吸收体极紫外光刻掩模：通过掩模工艺的平坦度和图像定位变化(Thin-absorber extreme-ultravioletlithography mask with light-shield border for full-field scanner：flatness andimage placement change through mask process)”，J.Micro/Nanolith.MEMS MOEMS，第9(2)卷，第023005-1到023005-10页(2010年四月-七月)；T.Kamo等人的“遮光边界对极紫外掩模的适印性的影响(Light-shield border impact on the printability of extreme-ultraviolet mask)”，J.Micro/Nanolith.MEMS MOEMS，第10(2)卷，第023001-1-023001-9页；J.Butschke等人的“由定位计量学确定掩模层应力(Determination of mask layerstress by placement metrology)”，第25届BACUS光刻掩模技术座谈会，第5992卷，59923U，美国加州，2005年11月8日，第1127-1138页；E.Cotte等人的“EUV掩模图像定位——数值研究(EUV mask image placement-a numerical study)”，EMLC2005(欧洲掩模和光刻会议)论文集，2003年1月31日至2月3日，德累斯顿；K.Ballmann等人的“针对EUV光掩模平坦度的覆盖补偿方法论和提出的功能性公差的误差分析(Error analysis of overlaycompensation methodologies and proposed functional tolerances for EUVphotomask flatness)”，，光掩模日本2016，Proc.of SPIE，卷9984，99840S。
德国专利申请DE 10 2016 204 535.0描述了校准测量显微镜的方法，其使用校准掩模和自校准算法以决定测量显微镜的误差校正数据，该误差校正数据用于光刻掩模的误差校正。
在P.Vukkadala等人的文献“针对EUVL的IP误差补偿技术的综述(Overview of IPerror compensation techniques for EUVL)”，第26届欧洲掩模和光刻会议，Proc.ofSPIE，卷7545，75404-1-75404-11，描述了在EUV掩模制造工艺期间与EUV基板的翘曲有关的模拟，以及在将EUV掩模施加于静电卡盘时与翘曲变化有关的模拟。
目前，常规透射式光掩模的图案元件的定位借助于光学测量的制造的光掩模来测量。在此，透射式光掩模安装在三个半球体上并且由地心引力效应保持在位置中。新制造的掩模的弯曲(其由它们固有重量引起)借助于有限元模拟来确定并且由透射式掩模的弯曲导致的吸收体结构的图案元件的定位误差通过计算进行校正。
出于分析EUV波长范围的光刻掩模的目的，在最后段落中解释的工艺的转移由于光掩模的内部翘曲而变得困难。此外，如上所述，对于其光化波长位于EUV波长范围内的图案元件的定位精度的要求是特别高的。
因此本发明解决了指定方法和设备的问题，这至少部分消除了如上所述的困难。
3.发明内容
根据本发明的一个方面，该问题由根据权利要求1的方法来解决。在实施例中，将极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模的测量数据从第一环境变换到第二环境的方法包括以下步骤：(a)确定在第一环境中的光刻掩模的测量数据，其中测量数据受内部应力对光刻掩模的效应的影响；(b)决定在从第一环境到第二环境的转变期间测量数据的至少一个变化，在该变化中，内部应力对光刻掩模的效应至少被部分地补偿，以及(c)用在步骤(b)中决定的测量数据的至少一个变化来校正步骤(a)中确定的测量数据。
根据本发明的方法允许在第一环境中的EUV掩模的测量和在第二环境中对其操作行为的预测。在此，第一环境和第二环境可以在它们的周围条件方面由不同，诸如温度和周围压力。此外，EUV掩模上的负载，例如其辐射曝光，可以在第一和第二环境中有区别。最终，对EUV掩模的保持、承载或锚定在第一环境中可以不同于第二环境。
可能至少部分地由光刻掩模的层状构造来产生EUV波长范围的光刻掩模的内部应力。
因此，由于制造工艺，内部应力随各个EUV掩模不同而变化。然而，当与不同掩模类型的内部应力比较时，在一个掩模类型内不同样品的内部应力的变化是较小的。
内部应力可以包括在光刻掩模的平面中的翘曲，其超过50％由于光刻掩模的多层结构引起。
EUV掩模的内部应力改变其表面平坦度。这导致了图案元件在EUV掩模的表面上的位移。在EUV掩模的表面上的该位移称为平面内畸变(IPD)。此外，由于EUV掩模上的非垂直光入射而使掩模表面与平坦区域的偏离导致光束在掩模表面上的修改的碰撞点，因此导致了横向移动反射的光束。在本领域中，该效应称为平面外畸变(OPD)。
确定测量数据可以包括确定图案元件在光刻掩模的表面上的坐标，和/或确定测量数据可以包括确定光刻掩模的表面轮廓。
优选地，除了所述图案元件在光刻掩模表面上的坐标，即xy坐标以外，还测量图案元件的高度信息，即z坐标。然后，从三维测量数据记录可以决定在从第一环境到第二环境的转变期间测量数据的一个或多个变化。
确定光刻掩模的表面轮廓可以在确定图案元件的坐标的同时来实现，或者表面轮廓可以在单独的测量中确定。可以在第一环境中具有光刻掩模的温度控制的时间段期间确定表面轮廓。
当测量在EUV掩模的表面上的图案元件的定位时，还可以自动地测量表面的轮廓或表面轮廓。如果定位测量不包括用预先确定的准确度确定表面轮廓的足够的测量点，则可以在单独的测量(例如通过自聚焦测量)中确定EUV掩模的高度轮廓。因为可以实现单独确定高度轮廓，在在第一环境中具有EUV掩模的温度控制的阶段期间，该测量典型地不会导致在第一环境中增加EUV掩模的测量时间。
第一环境可以包括其中光刻掩模由三点安装件锚定的测量环境。
在确定常规透射式光掩模的图案元件的定位的测量设备中，透射式光掩模优选地保持在三点安装件的位置中——就像在制造图案元件期间一样。如果该锚定的构思还可以用于反射式光掩模，则可以使用EUV掩模而不用改变用于透射式光掩模的测量设备。
变换EUV波长范围的光刻掩模的测量数据的方法还包括以下步骤：通过有限元模拟确定光刻掩模的重力效应，以及当在步骤b中决定测量数据的至少一个变化时考虑重力效应。
除了内部应力，重力效应还有助于在三点安装件的情况下EUV掩模的形变。因为，对EUV掩模的形变的单独贡献和整体形变两者位于EUV掩模的线性形变范围内，所以单独贡献可以相互独立地来确定并且在它们的效应方面相互独立地进行考虑。
第一环境可以包括其中由卡盘锚定光刻掩模的测量环境。
第二环境可以包括其中由卡盘锚定光刻掩模的EUV光刻设备。卡盘可以包括静电卡盘或真空卡盘。
通常，EUV光刻设备——像是一般的光刻设备——配备有卡盘形式的光掩模的保持件。由于当图案元件测量时和在EUV掩模的操作期间EUV掩模的保持件不同，因为EUV掩模的内部应力和各种掩模保持件的不同重力效应，在向第二环境中变换期间，在测量数据中发生一个或多个变化，所述测量数据已经在第一环境中被测量。如上所述的方法限定了在第一环境中测量的数据转变到第二环境中的变换过程。
锚定光刻掩模实质上可以产生光刻掩模的背面表面的平坦区域。
EUV掩模的背面或背面表面的平坦区域下文称为参考平面。在第一环境中确定的测量数据被变换到EUV掩模的平坦背面表面的参考平面上。EUV掩模的背面表面或背面为与其上布置EUV掩模的图案元件的表面相反的表面。
如果假设卡盘能够将力施加到EUV掩模上使得EUV掩模的背面的完整区域实质上位于卡盘的表面上，则如上提供的参考平面的定义等同于卡盘的平坦平面。如上文已经解释的，在EUV光刻设备的曝光系统中的EUV掩模的操作期间，在由卡盘保持时典型地操作所述EUV掩模。
在本申请中，如果使用根据现有技术的测量器具，则表述、实质上”描述了在误差规定内的测量变量。
在第一环境中确定光刻掩模的测量数据包括：用光子束和/或电子束辐照光刻掩模。光子束的波长可以在193nm的范围中，并且光子束的数值孔径在0.5和0.9之间，优选地为0.8，和/或光子束可以包括在10nm至15nm范围中的波长，并且其线宽可以＜1nm，并且/或者电子束的电子的动能可在0.1keV到100keV的范围中，优选地在0.2keV到80keV的范围中，更优选地为0.3到50keV，以及最优选地为0.5keV到30keV。
出于分析EUV波长范围的光刻掩模的图案元件的定位的目的，使用具有最短可能波长的光子是有利的，因为确定图案元件的定位的测量装置的分辨率随着减小的波长而提高。然而，缺少可用的EUV光源目前仍然在很大程度上阻止了在光化波长下操作的测量装置的使用。替代地或附加地，可以使用电子束来检查EUV掩模的正面表面上的图案元件的定位。电子束提供了有利的大横向分辨率，然而束方向的空间分辨率受限制。此外，扫描EUV掩模的整个表面需要较长的时间间隔。
决定测量数据的至少一个变化可以包括：决定光刻掩模的中性纤维的空间取向在从第一环境到第二环境的转变期间的变化。可以基于在步骤a中确定的测量数据来决定中性纤维的空间取向的变化。
中性纤维(neutral fibre)表示例如束或板的主体，其中压缩应力转变为拉伸应力的平面。中性纤维不受力。可以在掩模的每个点处通过x方向和y方向上的斜率或局部正切(slopes or local tangents)来描述光掩模的中性平面。
中性纤维的空间取向的变化可以根据步骤(a)中确定的测量数据来间接地决定。
首先，EUV掩模的内部应力的变化导致图案元件在EUV掩模的表面上的位置的变化。其次，EUV掩模的应力状态的变化表示为表面的变化，因此还表示为EUV掩模的中性纤维的空间取向的变化。因此，可以从表面的变化推断出中性纤维的空间取向的变化，所述中性纤维的空间取向的变化能够用于决定在从第一次环境到第二个环境的转变期间的测量数据的变化。
决定中性纤维的空间取向的变化可以包括确定第一环境中的光刻掩模的放大率相对于第二环境的变化。确定放大率的变化可以包括确定各向同性放大倍率和/或可以包括确定至少两个放大倍率，其捕获第一环境中的光刻掩模的各向异性放大率。
其上定位图案元件的EUV掩模的表面在下文中被称为正面或掩模正面。EUV掩模的内部应力导致正面表面的曲率，在该正面表面上布置有图案元件。因此，EUV掩模的表面被拉伸，图案元件在该过程中被位移。EUV掩模垂直于掩模平面的对称曲率引起图案元件的对称位移，并且因此表现得像放大。
确定中性纤维的空间取向的变化可以包括：从数据库读取中性纤维的空间取向的变化，该数据库包括不同掩模类型的中性纤维的空间取向。
如上文已经解释的，单独的EUV掩模具有单独的内部应力状态。当与不同的掩模类型的内部应力相比时，特定掩模类型内的应力的单独变化可以忽略为第一近似。不同的掩模类型具有特征性内部应力状态，并且因此可以为相应掩模类型确定特征性应力状态并将其存储在存储器中。出于确定EUV掩模的特征性应力状态的目的，可以测量多个掩模的应力状态，其测量数据随后进行平均化处理。
决定中性纤维的空间取向的变化可以包括：实行在第一环境中的光刻掩模的有限元模拟，以确定中性纤维的空间取向的变化。
对于第一近似，关于掩模基板的尺寸和材料特性的知识足以实行常规透射式光掩模的有限元模拟。必须知道背面金属化层的数据和掩模正面上的图案元件的数据，以通过有限元件模拟进行更精确的分析。
出于实行反射式EUV掩模的有限元模拟的目的，除了掩模基板的几何形状和材料数据以外，在任何情况下还需要知道层厚度和多层结构中的大量层的材料成分。可选地，为了精确地确定EUV掩模的应力状态，还需要蚀刻的图案元件的密度和遮光边缘的空间取向，该遮光边缘在本领域中称为“黑色边界”。因此，确定用于EUV掩模的有限元模拟的所有必要输入参数可能是复杂的过程。
如果实行有限元模拟以确定中性纤维的空间取向的变化，则考虑到由于EUV掩模的安装件引起的重力效应是有利的。
决定测量数据的至少一个变化可以包括：确定第一环境中光刻掩模的放大率相对于预先确定放大率的变化。
掩模表面的曲率导致相对于如由设计所提供的EUV掩模的成像的放大或缩小的变化。根据第一环境中EUV掩模的成像的所确定的变化，可以推断弯曲程度并因此推断EUV掩模的中性纤维的变化。
放大率的变化可以包括绕垂直于掩模平面的轴线的旋转对称放大或者掩模平面中的两个正交方向上的非对称放大。在本领域中，旋转对称放大被称为“放大”或“放大校正”，并且非对称放大被称为“比例”或“比例校正(scale correction)”。
决定至少一个变化可以包括：通过测量设备的放大率补偿来确定光刻掩模的放大率的变化，以确定第一环境中的光刻掩模的中性纤维的空间取向的变化。
放大率补偿可以包括光刻掩模的放大率变化的计算补偿。此外，可以借助于掩模表面中的图案元件的坐标来实现放大率变化的计算补偿。
可以在掩模表面上产生图案元件之后确定测量数据，和/或可以在光刻掩模的有效区域中产生至少一个黑色边界之后实现测量数据。
在蚀刻图案元件之后，可以首次测量图案元件的位置。例如通过穿过多层结构蚀刻沟槽进行的在曝光区域或曝光场的边界处黑色边界的后续制造，改变EUV掩模的内部应力并因此改变图案元件在掩模表面上的位置。因此，优选在EUV掩模的制造过程的最后处理步骤之后测量定位数据，该最后处理步骤改变EUV掩模的内部应力。但是，通过计算测量数据中的一个或多个变化，还可以在制造过程完成后立即确定图案元件在EUV掩模上的定位，并且可以增加后续工艺步骤的定位的变化，该后续工艺步骤改变EUV掩模的内部应力。
决定测量数据的至少一个变化可以包括在掩模制造中的后续工艺步骤期间测量数据的变化。
对于各种图案配置和不同的掩模类型，可以在实验上确定在图案元件的蚀刻之后的工艺步骤对EUV掩模的内部应力的效应，并且可以将其存储在数据库中使得可以必要时采用这些数据。
决定测量数据的至少一个变化可以包括：确定光刻掩模的高度差。确定光刻掩模的高度差可以包括：从EUV掩模的三维数据记录确定最大高度差，和/或从对EUV掩模的高度轮廓的二阶拟合确定最大高度差。
如果电磁辐射以偏离垂直于掩模平面的角度入射在EUV掩模上，则EUV掩模的弯曲表面导致反射的辐射相对于具有平面表面的EUV掩模的束偏移。确定弯曲EUV掩模的高度轮廓的全局高度差促进确定入射在EUV掩模上的EUV辐射的束偏移。因此，当决定在从第一环境到第二环境的转变期间的测量数据的(多个)变化时，变得可以考虑束偏移。
计算机程序可以包含指令，当由计算机系统执行时，该指令提示计算机系统实行如上文所指定的方法的步骤和/或如上文所指定的方面的步骤。
在另一方面，实施一种评估单元，其用于测量极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模的图案元件的定位的设备，以实行如上文所限定方法的步骤和/或如上文所指定的方面的步骤。
4.附图说明
参考附图，以下详细的说明书描述了本发明的目前优选的示例性实施例，附图中：
图1在上部分图像中示出了穿过根据现有技术安装在三个半球体上的常规透射式光刻掩模，并且在下部分图像中呈现了上部分图像的光刻掩模的由于重力效应的弯曲被校正；
图2示意性阐明了穿过极紫外波长范围的理想光掩模的横截面图；
图3在上部分图像中呈现了穿过通过三点安装件锚定的实际EUV掩模的示意性截面图，并且在下部分图像中显示了安装在卡盘上的上部分图像的EUV掩模；
图4示意性阐明了图3的上部分图像中弯曲的EUV掩模的平面外畸变(OPD)；
图5示意性阐明了图3的上部分图像中弯曲的EUV掩模的平面内畸变(IPD)；
图6呈现了通过测量设备的示意性截面图，该测量设备用于确定EUV掩模的图案元件的定位；
图7再现了由图6中的测量设备所确定的二维测量数据的示例；
图8说明了弯曲的EUV掩模的高度轮廓，其基于来自图6中的测量设备三维数据记录来确定；
图9呈现了图8中高度轮廓的二阶拟合；
图10示出了图8中的EUV掩模在从测量的高度轮廓减去图9的二阶拟合之后的掩模平坦度；以及
图11图示了将EUV波长范围的光刻掩模的测量数据从第一环境变换到第二环境的方法的流程图。
5.具体实施方式
以下，基于极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模解释根据本发明的方法和根据本发明的设备的当前优选实施例，所述光刻掩模的图案元件包括吸收材料。然而，根据本发明的变换EUV掩模的测量数据的方法不受限于如下讨论的示例。当然，所述方法可以以相同的方式用于变换不同类型的EUV掩模的测量数据，特别是例如用于变换相移EUV掩模的测量数据。此外，根据本发明的方法通常可以用于将EUV掩模的测量数据从第一环境变换到任何参考表面。
在上部分图像中，图1示出了穿过根据现有技术的常规透射式光掩模100的示意性截面图。光掩模100具有透射式基板110(例如由石英制成)和吸收图案元件120和130。典型地，透射式光掩模100的基板110的厚度为6.35mm。常规的光掩模100的横向尺寸(即在掩模平面中的尺寸)经常为152mm×152mm。优选地，142mm×142mm的面积用于将图案元件120、130成像到晶片(光掩模100的有效区域)上。在该区域内布置图案元件120和130。吸收图案化元件120、130附接到光掩模100的掩模正面135。
在制造图案元件120、130期间和在对制造的图案元件120、130的位置进行测量期间，光掩模100经常以点状的方式安装在三个球体或半球体上。图1的上部分图像再现了穿过三个半球体或静止球体145中的两个的截面图。三个半球体或静止球体145是三点安装件140中锚定光掩模100的部件。三点安装件140继而是第一环境150的部件，在该第一环境中制造图案元件120、130并且测量它们的位置。如由虚线125指示并且由于重力效应，光掩模100因其质量在制造和测量图案元件120、130期间弯曲。与不具有弯曲或曲率的掩模相比较，光掩模100的弯曲略微改变图案元件120、130的位置。图1的下部分图像呈现上部分图像的光掩模100的基板160是平面的。具有平面基板160的下部光掩模100的图案元件170、180相对于图1的上部分图像中所图示的光掩模100具有相对于测量的图案元件120、130的略微位移。
图1中的垂直箭头表示光掩模100的基板110的有限元模拟190。实行光掩模100的基板110的有限元模拟190，以在图1的上部分图像中所图示的光掩模100的三点安装件140中确定重力对光掩模100的基板110的效应。同时，有限元模拟190用于基于测量的图案元件120、130决定图案元件170、180在平面掩模正面185上的位置。
当实行有限元模拟190时，常规掩模100可以被替换为其基板110，以达到良好近似。
图2示意性呈现了穿过EUV波长范围的理想吸收式光刻掩模200的截面图。EUV波长范围的光刻掩模在下文中还称为EUV掩模或EUV光掩模。示例性理想EUV掩模200设计为用于在13.5nm的范围中的曝光波长。例如，EUV掩模200的基板210由低热膨胀系数的材料制成，诸如石英。例如，其他电介质、玻璃材料或半导体材料同样可以用作EUV掩模的基板，诸如或EUV掩模200的基板210的背面215或背面表面215用于在制造EUV光刻设备中的EUV掩模200期间和操作EUV掩模200期间保持基板210。优选地，在静电卡盘(ESC)上保持基板210的薄导电层220被施加到基板210的背面215。图2中未示出卡盘。在替代的实施例中，EUV掩模200在掩模基板210的背面215上不具有导电层220，并且在EUV光刻设备中在操作EUV掩模期间借助于真空卡盘(VC)锚定EUV掩模。
多层膜或多层结构270包括20到80对交替钼(Mo)230和硅(Si)235层，其在下文还表示为MoSi层，将多层膜或多层结构270沉积到基板210的前面225上。为了保护多层结构270，例如由二氧化硅制成的帽盖层240被施加到最上层的硅层235上。诸如钌(Ru)的其他材料例如同样可以用于形成帽盖层240。代替钼，还可以使用由其他具有大质量数的元素(例如钴(Co)、镍(Ni)、钨(W)、铼(Re)、锌(Zn)或铱(Ir))构成的层，以用于MoSi层。例如，多层结构270的沉积可以由离子束沉积(IBD)来实现。
基板210、多层结构270和帽盖层240在下面还称为掩模底版275。然而，具有EUV掩模的全部层但不具有完整区域吸收体层260的结构化的结构还可以称为掩模底版275。
为了从掩模底版275产生EUV掩模200，缓冲层245被沉积在帽盖层240上。可能的缓冲层材料是石英(SiO2)、氮氧化硅(SiON)、Ru、铬(Cr)和/或氮化铬(CrN)。在缓冲层245上沉积吸收层250。适用于吸收层250的材料尤其是Cr、氮化钛(TiN)和/或氮化钽(TaN))。例如由氮氧化钽(TaON)制成的抗反射层255可以被施加在吸收层250上。
吸收层250例如借助于电子束或激光束被结构化，使得吸收式图案元件250的结构从完整区域吸收层260产生。缓冲层245用于当结构化吸收体层260时(即当产生图案元件250时)保护多层结构270。
EUV光子280入射到EUV掩模200上。在图案元件250的区域中吸收入射EUV光子280，并且在没有吸收式图案元件250的区域中，至少多个EUV光子280被多层结构270反射。
多层结构270应该设计为使得例如钼层230和硅层235的层厚度对应于EUV光子280的光化波长的λ/2光学厚度，该EUV光子280以预先确定的入射角入射到多层结构270上。偏离该条件导致对布拉格反射条件的局部违背，并且因此导致EUV波长范围中局部反射光的变化。由于非常小的波长，EUV范围对于以下提出极高的要求：多层结构270的单独层的均匀性和图案元件250在多层结构270上的定位。
图2呈现了理想EUV掩模200。图3的上部分图像中的EUV掩模300示意性示出了穿过EUV掩模300的截面图。EUV掩模300安装在三点安装件140的两个半球体145上。再次，三点安装件140是第一环境150的部件。除了三点安装件140，第一环境150具有限定的周围条件，例如预先确定的温度和预先确定的湿度。附加地，可以补偿周围条件中的变化，诸如大气压强或气体成分、以及由其产生的可能影响。
不同于图2的理想的EUV掩模200，在图3的第一环境150中的EUV掩模300具有曲率。基板正面325的曲率或弯曲具有图3所示的示例中的凸出的形式，在基板正面上施加有多层结构370和图案元件360。内部应力出现在EUV掩模300中，特别是在其基板310中，因为多层结构370以近似200℃的温度沉积在基板310上。多层结构370和基板310的材料的不同的热膨胀系数导致在这材料组合的冷却工艺期间在基板310和多层结构370的组合中构建了内部应力。在三点安装件中，存在由EUV掩模的内部应力引起的弯曲和三点安装件中由掩模的固有重量引起的形变的组合。
沉积吸收体层260，结构化图案元件370以及在EUV掩模300的单独曝光场的边界处产生黑色边框同样在EUV掩模300中对在掩模制造工艺期间的内部应力或其中的变化有贡献。另外，薄的、完整区域导电背面层220对光刻掩模300的内部应力有贡献。为了清楚起见，图2中的导电背面层220在图3中已经被消除。典型地，对EUV掩模300的内部应力的最大贡献来自于多层结构370的大量MoSi层230、235。吸收式EUV掩模的内部应力典型地位于100MPa到5GPa的范围中，特别是从300MPa到500MPa的范围中。
在图3的上部分图像的第一环境150中测量图案元件360的位置。在图3的上部分图像中所描绘的示例性第一环境150中，重力或地心引力抵消EUV掩模300由于弯曲的EUV掩模300的三点安装件140而发生的曲率。目前，在如上所提及的第一环境150和/或周围条件中确定的测量数据，例如图案元件360的定位数据，应该变换成第二环境。在第二环境350中，EUV掩模300具有实质上平面的背面表面325作为参考平面。在第二环境350中图案元件365的定位数据与该参考平面325有关。EUV掩模300的基板320的平坦背面325可以通过将其安装在卡盘330上来实现或被施力。卡盘330可以包括静电卡盘(ESC)或真空卡盘(VS)。在替代地实施例中，可以为第二环境350中的EUV掩模300选择任意形式的参考区域，只要预先确定的参考区域产生EUV掩模的形变，该形变尽可能接近第二环境的参考区域。
图3中的垂直箭头表示在第一环境150中所记录的测量数据必须采取的变化390，以便将所述测量数据从第一环境150变换到第二环境350。
在第一示例性实施例中，在第一环境150中实行EUV掩模300的有限元模拟，以便决定在从第一环境150到第二环境350的转变期间图案元件360的定位数据的变化390。在EUV掩模300的有限元模拟期间，考虑曲率和重力二者对EUV掩模300的效应。
不同于图1的上下文中已解释的内容，在有限元模拟中用EUV掩模300的基板310替换EUV掩模300不足以用于EUV掩模300。该近似可能忽略EUV掩模300的内部应力，其效应超过重力效应很多倍。然而，这是困难的，并且因此需要很多时间确定EUV掩模300的全部输入参数以便实行可靠的有限元模拟。这些困难主要由于多层结构370中大量的层。因此，下文描述替代的示例性实施例，用于确定在从第一环境150到第二环境350的转变期间的测量数据的(多个)变化390，所述替代的示例性实施例与EUV掩模300的有限元模拟的性能相比较不复杂。
在如下所描述的替代的示例性实施例中，通过与图1的上下文中所解释的相似的EUV掩模300的基板310的有限元模拟来考虑在测量数据的(多个)变化390方面、第一环境150中重力对EUV掩模300的影响。
图4示意性解释了弯曲的掩模表面315、335的第一效应，其导致反射的EUV辐射450的束偏移。束偏移使得测量的图案元件360移位到当与不弯曲的EUV掩模的基板320的图案元件365相比时不同的位置。束偏移是没有垂直光入射到EUV掩模上的结果。在x方向上(即在掩模平面的一个方向上)的束偏移，由于EUV光刻的全局曲率而在本领域中被称为平面外畸变(OPD)。OPD由以下公式确定：
OPDx＝Δz·tanΦ·M (1)
典型地，EUV扫描仪中的EUV光410以5°到9°的角度入射在EUV掩模的表面上。在图4中图示的示例中，选择角度Φ＝6°。图4中的EUV掩模由于其曲率在EUV掩模的区域之上具有高度差Δz。经常地，扫描仪的光学单元(即第二环境350)的放大率的范围为从1/4到1/8。在图4的示例中，指定缩小了4倍。
基于图5示意性解释了局部弯曲的掩模表面对图案元件360的测量定位的第二效应。图5的上部分图像示意性呈现了来自图4的弯曲EUV掩模。通过正切(tangent)Δz/Δx描述EUV掩模的表面的局部曲率。正切同样可以根据公式tanα＝Δz/Δx由角度α来表示。
在弯曲的EUV掩模中的虚线在图5的两个部分图像中阐明了中性纤维510。中性纤维510描述压缩应力(图5中的EUV掩模的上部区域)向拉伸应力(图5中的EUV掩模的下部区域)变换的区域。在中性纤维510的二维平面中，EUV掩模不具有内部翘曲。
图5的下部分图像示出了图5的上部分图像的弯曲的EUV掩模的放大截面图。基于该部分图像解释中性纤维510的空间取向的变化和图案元件360在表面335上的位移(其由EUV掩模300的曲率引起)之间的关系。穿过EUV掩模的虚线切割线520以垂直方式切割中性纤维510，并且因此实质上还以直角切割正面表面335和背面表面315。中性纤维510的相交点530到EUV掩模的正面表面335的垂线具有长度k·T。在此，T描述EUV掩模的厚度。EUV掩模的基板典型地具有的厚度——如上所解释的——为6.35mm。参数k限定了中性纤维510的空间取向作为掩模厚度T的部分。对于不具有内部翘曲的EUV掩模，k的值为0.5。对于翘曲的EUV掩模300，根据图5的下部分图像中指定的定义的参数k典型地位于1/2＜k＜2/3的区间中。
图案元件360在EUV掩模300的正面表面335上的位移或者x方向上的IPD由在切割线520的相交点和相交点530与表面335的垂线k·T之间的距离来确定。因此，距离550确定图案元件360的测量数据由于EUV掩模300的曲率的变化390中的一个。对于小角度，以下应用于良好近似：sinα≈tanα。因此，图案元件360的位移550从以下产生：如果在IPD的公式中考虑EUV光刻设备的投射镜头或投射反射镜的放大倍率M，则最后指定的公式扩展为：
测量数据由于EUV掩模300相对于具有平坦基板320的EUV掩模的曲率的变化390、550与局部曲率EUV掩模的厚度T以及由参数k所描述的中性纤维510的空间取向变化成比例，并且用EUV光刻设备的投射反射镜的放大或缩小来缩放。
图6示出了穿过测量设备600的功能概图的截面图，通过该测量设备600可以在第一环境150中测量图案元件360在EUV掩模300上的位置。光刻掩模300被安装在第一环境150中的高精度台605上的三个半球体145上。为了清楚起见，图6中省略了EUV掩模300的弯曲或曲率。台605在三个平移方向上和三个旋转方向上是可移动的。此外，台605在全部六个自由度上的移动被有效地监控和调节。在图6中的测量设备600中，台605是唯一可移动的部件。
测量设备600使用准分子激光器作为光源610，所述激光器发射近似193nm处的深紫外(DUV)波长范围的光。作为标准，成像镜头320的数值孔径(NA)典型地位于0.5和0.9之间。镜头的NA可以扩大以便提高测量设备600的分辨率。.
CCD(电荷耦合器件)相机630用作检测器，所述检测器测量由EUV掩模300反射的光。CCD相机630将其测量数据640经由连接件635传输到信号处理单元645，该信号处理单元645从CCD相机630的测量数据640中产生图像。
如图1和图3的上下文中所讨论的，常规光掩模100和特别是EUV掩模300可以具有曲率。因此，测量设备600具有自聚焦(AF)系统670，其基于倾斜的栅格(inclined lattice)且未在图6中示出。AF系统670协助记录EUV掩模300的测量数据的过程。特别地，AF系统670可以用于产生EUV掩模300的高度轮廓。借助于AF系统670，测量设备600可以在记录图案元件360的位置时测量EUV掩模300的高度轮廓。如果这些测量数据不是足够的，则测量设备600可以通过AF系统670在单独测量中确定EUV掩模300的高度轮廓。该测量可以在第一环境150中EUV掩模300的温度控制的间隔(均热时间(soaking time))期间通过测量设备600来实行，并且因此测量EUV掩模300的高度轮廓不会减少测量设备600的吞吐量或掩模吞吐量。
反射镜675和部分透射式反射镜680将激光束指引到镜头620上。
测量设备600还包括近似对准EUV掩模300的图案元件360的光学辅助系统690。另外，测量设备600可以包括其他辅助系统(图6中未图示)，其测量在EUV掩模300附近普遍存在的周围条件。
计算机系统650可以在计算机系统650的监控器655上显示由信号处理单元645计算的图像。计算机系统650可以控制光源610、台605的移动、镜头620和/或AF系统670。另外，计算机系统650包括评估单元660。评估单元660包含以硬件、软件、固件或其组合的形式实施的算法。评估单元660的算法可以为测量数据640确定一个或多个变化390、550，以便将EUV掩模300的测量数据640从第一环境150变换到第二环境350。
另外，计算机系统650可以包括一个或多个非易失性数据存储器(图6中未示出)。一个或多个算法、测量数据640、测量数据640的(多个)变化390、550以及校正的测量数据可以储存在数据存储器中。
在图6中图示的示例中，评估单元660是计算机系统650的部分。在替代实施例中，评估单元660可以实施为单独单元，该单独单元可以经由数据连接件与数据处理单元645和/或计算机系统650互换数据或测量数据。
在左边部分图像中，图7由箭头表示示出了第一环境150中EUV掩模300的图案元件360相对于设计数据的位移，如测量设备600所测量的。箭头的方向指定在掩模平面中图案元件360的位移的方向，并且箭头的长度表示测量的定位与预先确定的设计数据偏离的大小。
图7的右边部分图像示出了在x方向和y方向上EUV掩模300的测量的图案元件360的略微不对称位移。除了x方向和y方向的平均值，图7的右边部分图像中的表格针对x方向和y方向指定由3σ值表示的平均值的偏差，以及图案元件360的最小和最大位移。
在用于决定在从第一环境150到第二环境350的转变期间测量数据640的(多个)变化390、550的第二实施例中，现在假设EUV掩模300的基板310实质上在其初始状态下不具有内部应力。图7中图示的EUV掩模300的图案元件360的系统位移然后被认为实质上由掩模制造工艺引起。如上文已经解释的，EUV掩模300的内部应力引起掩模300的曲率，其导致EUV掩模300的图像的尺寸的变化。EUV掩模300的图像的变化可以用于根据等式(2)确定中性纤维510的空间取向的变化k，这是因为掩模300的曲率。因为测量设备600、或其评估单元660，同样能够从测量的数据确定局部斜率可以至少近似地从对测量设备600的二维测量数据的分析中计算出在从第一环境150到第二环境350的转变期间测量数据640的(多个)变化390、550。
用于决定在从第一环境150到第二环境350的转变期间测量数据640的(多个)变化390、550的第三实施例是基于由测量设备600测量的EUV掩模的图案元件360的三维数据记录。图8呈现了EUV掩模300的测量数据640的三维表示，所述测量数据640借助于测量设备600来记录。在图8中图示的示例中，在EUV掩模300之上的测量的高度轮廓850的最大高度差为138nm。在本领域中，曲率、弯曲或矢高还称为弓(bOw)或掩模弓。在本领域中，高度轮廓850的最大高度差由PV表示，代表峰对谷。基于图8中所图示的EUV掩模300的高度轮廓850，可以首先确定局部斜率以及其次从EUV掩模300的高度轮廓根据等式(2)确定中性纤维510的变化k。因为，不同于上述的第二实施例，第三实施例基于三维数据记录，关于相对于第一环境150所确定的测量数据640，考虑中的第三实施例供应比第二实施例更精确的变化390、550。
在其他第四实施例中，确定EUV掩模300的图案元件360的位置的测量数据640在第二环境350中而不是第一环境150中被确定。该实施例的优点在于如下事实：测量数据640(例如EUV掩模300的图案元件360的定位数据)的变化在EUV掩模300的操作环境的方面不是必需的。相比之下，该实施例的缺点在于即使常规的透射式光掩模也只能用反射来测量。
最终，基于随后的图9和图10讨论基于等式(1)确定OPD。现在，EUV掩模300的掩模弓、掩模300平坦度和背面局部斜率从测量的高度轮廓850来确定，该测量的高度轮廓850基于测量设备600的评估单元660在图8中再现。在本领域中，背面局部斜率称为局部斜率。图9示出了对图8的测量的高度轮廓850ZMeas的适配或二阶拟合ZFit：
ZFit＝a+b·x+c·y+d·x·y+e·x2+f·y2。 (3)
EUV掩模300的曲率(掩模弓)从拟合至二阶的PV值得出。在图9中图示的示例性二阶拟合中，EUV掩模300的表面之上的高度差为107nm。
EUV掩模300的正面平坦度ZFront(掩模平坦度)从测量的高度轮廓与如上指定的二阶拟合的差值中得出：ZFront＝ZMeas-ZFit。图10示出了在减去图9中指定的适配之后的EUV掩模300的平坦度。确定的EUV掩模300的平坦度因此仍然具有19nm的高度差(PV值)。
局部斜率被限定为：
其中Δx表示图9中二阶拟合的网格点的距离。另外，图10再现了平坦度区域的单独矩形的斜率，即图9的局部斜率。最大斜率是x方向上1.36μrad和y方向上0.66μrad。
最终，图11的流程图1100提供了将极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模300的测量数据640从第一环境150变换成第二环境350的方法的过程的概览。方法开始于步骤1110中。在步骤1120中，在第一环境150中的EUV波长范围的光刻掩模300的测量数据640被确定，其中测量数据640受内部应力对光刻掩模的效应的影响。为此，例如可以使用测量设备600。
在下个步骤1130中，确定在从第一环境150到第二环境350的转变期间的测量数据640的至少一个变化390、450、550，其中内部应力对第二环境350中的光刻掩模300的效应至少被部分补偿。作为示例，该步骤可以由测量设备600的评估单元660实行。
此外，步骤1120中确定的测量数据640用在步骤1130中所决定的测量数据640的至少一个变化390、450、550来校正。该步骤可以同样由测量设备600的评估单元660实行。最终，方法结束于步骤1150。

Claims (20)

1.一种方法，用于将极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模(300)的测量数据(640)从第一环境(150)变换到第二环境(350)，其中所述方法包括以下步骤：
a.确定在所述第一环境(150)中的所述光刻掩模(300)的测量数据(640)，其中所述测量数据(640)受内部应力对所述光刻掩模(300)的效应的影响；
b.决定在从所述第一环境(150)到所述第二环境(350)的转变期间所述测量数据(640)的至少一个变化(390、450、550)，在所述变化中，所述内部应力对所述光刻掩模(300)的效应至少被部分补偿；以及
c.用步骤b中所决定的测量数据(640)的至少一个变化(390、450、550)来校正步骤a中确定的所述测量数据(640)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述测量数据(640)包括确定图案元件(360)在所述光刻掩模(300)的表面(335)上的坐标，和/或确定所述测量数据(640)包括确定所述光刻掩模(300)的表面轮廓(850)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述光刻掩模(300)的表面轮廓(850)在确定图案元件(360)的坐标的同时实现，或者所述表面轮廓(850)在单独的测量中确定。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一环境(150)包括其中所述光刻掩模(300)由三点安装件(140)锚定的测量环境。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括以下步骤：通过有限元模拟确定所述光刻掩模(300)的重力效应并且在步骤b中决定所述测量数据(640)的至少一个变化(450、550)时考虑所述重力效应。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一环境(150)包括其中所述光刻掩模(300)由卡盘(330)锚定的测量环境。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二环境(350)包括其中所述光刻掩模(330)由卡盘(330)锚定的EUV光刻设备。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述光刻掩模(330)的锚定实质上产生所述光刻掩模(300)的背面表面(315)的平坦区域(325)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中确定在所述第一环境(150)中的光刻掩模(300)的测量数据(640)包括：用光子束和/或电子束辐照所述光刻掩模(300)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中决定所述测量数据(300)的至少一个变化(390、550)包括：决定在从所述第一环境(150)到所述第二环境(350)的转变期间所述光刻掩模(300)的中性纤维(510)的空间取向的变化。
11.根据权利要求10所述的方法，其中决定所述中性纤维(510)的空间取向的变化包括决定所述第一环境(150)中的所述光刻掩模(300)的放大率相对于所述第二环境(350)的变化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中决定所述放大率的变化包括确定各向同性放大倍率和/或包括确定至少两个放大倍率，所述两个放大倍率捕获所述第一环境(150)中的所述光刻掩模(300)的各向异性放大率。
13.根据权利要求10所述的方法，其中决定所述中性纤维(510)的空间取向的变化包括：从数据库读取所述中性纤维(510)的空间取向的变化，所述数据库包括不同掩模类型的中性纤维(510)的空间取向。
14.根据权利要求10所述的方法，其中决定所述中性纤维(510)的空间取向的变化包括：实行在所述第一环境(150)中的所述光刻掩模(300)的有限元模拟，以确定所述中性纤维(510)的空间取向的变化。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其中决定所述测量数据(640)的至少一个变化(390、550)包括：确定所述第一环境(150)中所述光刻掩模(300)的放大率相对于预先确定放大率的变化。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，其中决定所述至少一个变化(390、550)包括：通过测量设备(600)的放大率补偿来确定所述光刻掩模(300)的放大率的变化，以确定所述第一环境(150)中所述光刻掩模(300)的中性纤维(510)的空间取向的变化。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在掩模表面(335)上产生图案元件(360)之后，和/或在所述光刻掩模(300)的有效区域中产生至少一个黑色边界之后，确定所述测量数据(640)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中决定所述测量数据(640)的至少一个变化(390、450)包括：确定光刻掩模(300)的高度差。
19.一种包含指令的计算机程序，该指令在由计算机系统(650)执行时提示所述计算机系统(650)实行如权利要求1至18所述的方法步骤。
20.一种评估单元(660)，用于测量极紫外(EUV)波长范围的光刻掩模(300)的图案元件(360)的定位的设备(600)，所述评估单元实施为实行如权利要求1至18所述的方法步骤。
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