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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturen auf einer Maske für die Mikrolithographie.
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Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
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Eine Charakterisierung der Strukturen auf der Maske wird sowohl hinsichtlich vorhandener Abweichungen der jeweiligen Struktur auf der Maske von der durch das Design vorgegebenen Soll-Position (sogenannter Platzierungsfehler oder „Registrationsfehler“, engl.: „Registration“) als auch hinsichtlich der Linienbreite der Strukturen (CD = „critical dimension“) vorgenommen. Hierzu kann insbesondere mittels einer Positionsmessvorrichtung ein erstes Luftbild eines Ausschnitts der Maske aufgenommen und mit einem simulierten zweiten Luftbild verglichen werden, woraufhin dann der Platzierungsfehler gleich dem Abstand zwischen dem gemessenen ersten und dem simulierten zweiten Luftbild gesetzt wird. Bei der Ermittlung des zweiten Luftbildes durch Simulation werden Effekte innerhalb des optischen Strahlenganges der Positionsmessvorrichtung (z. B. infolge der numerischen Apertur der Positionsmessvorrichtung, infolge Proximity-Effekten etc.) berücksichtigt. Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf
DE 10 2010 045 135 A1 ,
WO 2001/012265 A1 ,
DE 10 2007 033 815 A1 und
DE 10 2006 059 431 A1 verwiesen.
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Aus
DE 10 2007 025 306 A1 ist u. a. eine Koordinaten-Messmaschine zur Vermessung von Strukturen auf einer Maske bekannt, bei der Lage und Dimension von Strukturen auf der Maske unter Berücksichtigung der in einem Stepper verwendeten Beleuchtung bestimmt werden. Hierzu wird z. B. im Beleuchtungsstrahlengang der Koordinaten-Messmaschine ein optisches Element eingesetzt, mittels dem beispielsweise eine Dipol- oder Quadrupol-Beleuchtung oder auch eine bestimmte Polarisation des Beleuchtungslichtes eingestellt werden kann. Diese „Off-axis-Beleuchtung“ wird typischerweise in Zusammenhang mit hochaperturigen Abbildungssystemen eingesetzt, um einen maximalen Kontrast zu erreichen.
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Da im Lithographieprozess die mittels der Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage beleuchtete Maske mit dem Projektionsobjektiv auf den Wafer abgebildet wird, garantiert jedoch eine unter Berücksichtigung der in einem Stepper verwendeten Beleuchtung exakt ausgebildete Struktur auf der Maske noch nicht, dass die Struktur auch auf dem Wafer optimal (im Hinblick auf Registrationsfehler) erzeugt wird, da bei der optischen Abbildung in der Projektionsbelichtungsanlage eine Vielzahl lithographischer Randbedingungen auch des Projektionsobjektivs – welches die Struktur der Maske letztlich auf den Wafer überträgt – eingehen. So kann die Umgebung der Struktur in Zusammenhang mit der Beleuchtung und der Abbildung zu Positionsveränderungen führen. Diese Abhängigkeit wird auch unter der Bezeichnung „Optical Proximity“ diskutiert.
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Ein möglicher Ansatz zur Ermittlung von Registrationsfehlern auf der Waferebene besteht darin, den Wafer tatsächlich zu belichten und dann die Charakterisierung der Strukturen auf Waferebene z. B. in einem elektronenstrahlbasierten Verfahren vorzunehmen. Der Nachteil eines solchen Vorgehens ist jedoch, dass jeweils ein Wafer belichtet werden muss, um die betreffenden Tests durchzuführen.
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Aus
DE 10 2004 033 603 A1 und
DE 10 2004 033 602 A1 sind u. a. ein mikroskopisches Abbildungssystem sowie ein Verfahren zur Emulation hochaperturiger Abbildungssysteme zur Maskeninspektion bekannt, bei welchem in den Beleuchtungsstrahlengang oder in den Abbildungsstrahlengang ein optisches Bauelement mit polarisationsabhängiger Intensitätsschwächungsfunktion eingebracht werden kann, wobei die von einem Detektor aufgenommenen Abbilder der Maske einer polarisationsabhängigen Wichtung ihrer Intensitätsverteilung unterzogen und zu einem Gesamtbild zusammengefasst werden, um auftretende Vektoreffekte zu emulieren.
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Aus
DE 10 2008 048 660 A1 sind u. a. ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermessung von Strukturen auf Photolithographiemasken mit einer Beleuchtungseinrichtung und einer Abbildungsoptik bekannt, wobei die Beleuchtungseinrichtung Einstellmittel z. B. in Form von Pupillenblenden zur Abstimmung der Eigenschaften des Beleuchtungslichtes auf die zu vermessende Struktur aufweist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturen auf einer Maske für die Mikrolithographie bereitzustellen, welche eine weitere Erhöhung der Aussagekraft der Positionsbestimmung im Hinblick auf das für die betreffende Maske zu erwartende Ergebnis des Lithographieprozesses ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 12 gelöst.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung von Strukturen einer Maske für die Mikrolithographie werden Strukturen der Maske mit Beleuchtungslicht einer Beleuchtungseinrichtung beleuchtet, wobei von der Maske kommendes Licht von einer Abbildungsoptik auf eine Detektoreinheit abgebildet und detektiert wird, und wobei von der Detektoreinheit aufgenommene Bilddaten in einer Auswerteeinheit zur Positionsbestimmung der Strukturen ausgewertet werden.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die von der Detektoreinheit aufgenommenen Bilddaten bei der Auswertung einer Nachbearbeitung unterzogen werden, wobei diese Nachbearbeitung derart erfolgt, dass wenigstens ein Effekt, welcher bei Abbildung der Maske durch ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auf einen Wafer eine Verzerrung der Abbildes der Strukturen der Maske in der Waferebene bewirkt, emuliert wird.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, die letztlich im Lithographieprozess stattfindende Abbildung auf den Wafer bzw. auf die auf dem Wafer vorgesehene lichtempfindliche Schicht bereits in der Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturen auf der Maske zu emulieren, indem das der Positionsbestimmung von Strukturen auf einer Maske (z. B. der Bestimmung von Registrationsfehlern) zugrundegelegte Messbild bereits so generiert wird, dass dieses möglichst nahe bei demjenigen liegt, welches im Lithographieprozess auf dem Wafer erhalten wird. Im Unterschied zu herkömmlichen Ansätzen, bei denen die Positionsbestimmung von Strukturen auf „Masken-Level“ erfolgen kann, liegt der vorliegenden Erfindung somit insbesondere das Konzept zugrunde, die Positionsbestimmung von Strukturen auf „Wafer-Level“ vorzunehmen.
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Dabei beinhaltet die Erfindung insbesondere das Konzept, zu den von der Detektoreinheit in der Vorrichtung zur Positionsbestimmung aufgenommenen Bilddaten weitere Effekte hinzu zu rechnen, welche nicht in der zur Positionsbestimmung eingesetzten Messvorrichtung selbst, sondern erst in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bzw. im Lithographieprozess stattfinden und eine Verzerrung der Abbildes der Strukturen der Maske in der Waferebene bewirken. Bei diesen Effekten kann es sich insbesondere um die Durchbiegung eines in einer Waferebene der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gehaltenen Wafers, um den sogenannten Vektoreffekt (d. h. die Auswirkung der Polarisationsabhängigkeit der im Lithographieprozess stattfindenden Interferenz elektromagnetischer Strahlung in der Waferebene) oder um Resisteffekte infolge der auf dem Wafer stattfindenden chemischen Prozesse handeln, wobei dann die Effekte emuliert und zu dem Messbild unter Anwendung für sich bekannter Verfahren hinzugerechnet werden können.
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Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß aus einem unmittelbar erhaltenen Messbild, welches den von der Detektoreinheit aufgenommenen Bilddaten entspricht, ein weiteres, modifiziertes bzw. nachbearbeitetes Messbild berechnet werden, welches möglichst gut die lithographischen Randbedingungen in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bzw. im Lithographieprozess nachbildet, um dann ausgehend von diesem modifizierten bzw. nachbearbeiteten Messbild die Positionsbestimmung der Strukturen (z. B. unter Ermittlung von Registrierungsfehlern) zu bestimmen.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann somit letztendlich aufgrund der Positionsbestimmung der Strukturen auf der Maske zugleich zumindest teilweise vorausgesagt werden, welches Ergebnis in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bzw. im Lithographieprozess auf Waferebene erhalten wird, wodurch eine noch höhere Aussagekraft bei der Charakterisierung der Maske erzielt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Effekt die Durchbiegung eines in einer Waferebene der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gehaltenen Wafers.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Effekt eine Polarisationsabhängigkeit der im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage in der Waferebene stattfindenden Interferenz elektromagnetischer Strahlung (Vektoreffekt).
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Nachbearbeitung auf Basis einer Simulation von chemischen Reaktionen, welche in einer im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auf dem Wafer vorhandenen lichtempfindlichen Schicht stattfinden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Effekt eine Verzeichnung der Detektoreinheit. Dabei kann die Nachbearbeitung der von der Detektoreinheit aufgenommenen Bilddaten unter Verwendung eines bekannten Verzeichnungsmodells erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die Beleuchtungseinrichtung derart konfiguriert, dass diese äquivalent zu einer in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen Beleuchtungseinrichtung ist. Des Weiteren wird gemäß einer Ausführungsform die Abbildungsoptik derart konfiguriert, dass deren numerische Apertur äquivalent zu einer in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen numerischen Apertur ist.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Nachbearbeitung der von der Detektoreinheit aufgenommenen Bilddaten abhängig davon, ob der Fehlerbeitrag des jeweiligen Effektes, der bei Abbildung der Maske durch ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eine Verzerrung des Abbildes der Strukturen der Maske in der Waferebene bewirkt, abhängig vom Ort der Abbildung auf dem Wafer variiert. Mit anderen Worten wird bei der Nachbearbeitung bzw. der Berechnung entsprechender Korrekturwerte für die von der Detektoreinheit aufgenommenen Bilddaten zwischen ortsunabhängigen Fehlerbeiträgen (z. B. Resisteffekten oder ortsunabhängigen Verzeichnungsfehlern) und ortsabhängigen Fehlerbeiträgen (z. B. dem Fehlerbeitrag der Wafer-Durchbiegung), jeweils bezogen auf den Wafer und das dort erzeugte Bild, unterschieden. Dabei kann insbesondere auch (z. B. nutzerseitig) ein bestimmter Ort auf dem Wafer vorgegeben und dann der Fehlerbeitrag z. B. der Durchbiegung des Wafers für diesen Ort auf dem Wafer ermittelt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform werden für wenigstens einen Effekt, der bei Abbildung der Maske durch ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eine abhängig vom Ort der Abbildung auf dem Wafer variierende Verzerrung des Abbildes der Strukturen der Maske in der Waferebene bewirkt, Maximum und Minimum des jeweiligen Fehlerbeitrages dieses Effektes über die Waferebene ermittelt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird für wenigstens einen Effekt, der bei Abbildung der Maske durch ein Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eine vom Ort der Abbildung auf dem Wafer unabhängige Verzerrung des Abbildes der Strukturen der Maske in der Waferebene bewirkt, der jeweilige Fehlerbeitrag dieses Effektes separat von den abhängig vom Ort der Abbildung auf dem Wafer variierenden Fehlerbeiträgen bei der Nachbearbeitung verarbeitet.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturen auf einer Maske für die Mikrolithographie, mit:
- – einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung von Strukturen auf der Maske mit Beleuchtungslicht;
- – einer Detektoreinheit;
- – einer Abbildungsoptik, welche von der Maske kommendes Licht auf die Detektoreinheit abbildet, und
- – einer Auswerteeinheit, welche dazu konfiguriert ist, von der Detektoreinheit aufgenommene Bilddaten zur Positionsbestimmung der Strukturen auf der Maske auszuwerten;
- – wobei die Auswerteeinrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Masken-Verfahreinheit zum Verfahren der Maske in einer zur Lichtausbreitungsrichtung senkrechten Ebene auf, welche Positionsbestimmungen „auf Wafer-Level“ über die gesamte Maske bzw. innerhalb des Feldes der Detektoreinheit für beliebige Maskenpositionen ermöglicht.
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Zu Vorteilen und bevorzugten Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen. Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines beispielhaften Aufbaus einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Positionsmessvorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines beispielhaften Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
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3a–c Diagramme zur Erläuterung des Einflusses unterschiedlicher Positionsmessvorrichtungen auf die Bestimmung des Abstandes benachbarter Maskenstrukturen;
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4 ein schematisches Diagramm zur Erläuterung des möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der mehrfachen Abbildung einer Maske auf einen Wafer.
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1 zeigt einen möglichen Aufbau einer Positionsmessvorrichtung 100, in welcher die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.
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Gemäß 1 ist in einer Positionsmessvorrichtung 100 eine Maske 102 auf einer in drei Raumrichtungen verfahrbaren Plattform 101 gelagert. Die zu vermessenden Strukturen auf der Maske 102 werden mit Beleuchtungslicht beleuchtet, wobei (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) sowohl eine Beleuchtungseinrichtung 103 zur Durchlichtbeleuchtung als auch eine Beleuchtungseinrichtung 104 zur Auflichtbeleuchtung der Maske 102 vorgesehen sind. Von der Maske 102 kommendes Licht wird von einer Abbildungsoptik 105 über einen halbdurchlässigen Spiegel 106 auf eine Detektoreinheit 107 abgebildet und detektiert. Sodann werden die von der Detektoreinheit 107 aufgenommenen Bilddaten in einer Auswerteeinheit 108 zur Positionsbestimmung der Strukturen ausgewertet.
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Die Erfindung beinhaltet insbesondere das Konzept, die Positionsbestimmung der Strukturen auf der Maske 102 basierend auf einem (wie im Weiteren noch näher erläutert modifizierten) Messbild vorzunehmen, welches bereits die Randbedingungen des Lithographieprozesses (d. h. die im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretenden Effekte) berücksichtigt. Auf eine hierzu erfindungsgemäß durchgeführte Nachbearbeitung der von der Detektoreinheit 107 aufgenommenen Bilddaten wird im Folgenden noch näher eingegangen.
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Unabhängig von der im Weiteren noch beschriebenen Nachbearbeitung ist zunächst unter Bezugnahme auf 1 darauf hinzuweisen, dass erfindungsgemäß bereits sowohl die Beleuchtungseinrichtung 103 bzw. 104 als auch die Abbildungsoptik 105 derart ausgestaltet sind, dass die optischen Eigenschaften der zur Durchführung des eigentlichen Lithographieprozesses eingesetzten Projektionsbelichtungsanlage (im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 noch näher beschrieben) möglichst genau nachgebildet sind.
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Insbesondere erfolgt die Einstellung der Beleuchtungseinrichtung 103 bzw. 104 möglichst identisch bzw. äquivalent zur Einstellung der Beleuchtungseinrichtung der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, was die Beleuchtungswellenlänge, ein gegebenenfalls polarisiertes Beleuchtungssetting bzw. die Polarisationsverteilung in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung, die Pupillenform bzw. Intensitätsverteilung in der Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung (z. B. Off-axis Beleuchtung), und/oder die Beleuchtungsart (z. B. „Koehler-Beleuchtung (DUV)/kritische Beleuchtung (EUV)) betrifft. Zur Erstellung der Pupillenform können beispielsweise geeignete Blenden, Mikrospiegel-Arrays oder diffraktive optische Elemente (DOE) verwendet werden. Die Beleuchtungseinrichtung 103 bzw. 104 kann ferner zur Lichtmischung (Homogenisierung) verschiedene mikrooptische Elemente, beispielsweise Wabenkondensoren oder diffraktive optische Elemente, aufweisen. Des Weiteren wird die maskenseitige numerische Apertur der Abbildungsoptik 105 möglichst identisch bzw. äquivalent zur numerischen Apertur der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gewählt. Um unterschiedliche Scanner emulieren zu können, kann die numerische Apertur ferner auch flexibel einstellbar sein. Zusätzlich weist die Abbildungsoptik 105 noch eine Nachvergrößerung auf, mit welcher die optische Abbildung auf die Detektoreinheit 107 erfolgt. Die Abbildungsoptik 105 weist vorzugsweise eine ähnliche Abbildungsqualität (d. h. ähnlich geringe Abbildungsfehler) wie der Scanner auf, wobei eine gegebenenfalls vorhandene optische Verzeichnung der Abbildung korrigiert werden kann.
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Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 2 ein prinzipieller Aufbau einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage mit einem erfindungsgemäßen optischen System erläutert. Die Projektionsbelichtungsanlage weist eine Beleuchtungseinrichtung 10 sowie ein Projektionsobjektiv 20 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 10 dient zur Beleuchtung einer strukturtragenden Maske (Retikel) 30 mit Licht von einer Lichtquelleneinheit 1, welche beispielsweise einen ArF-Excimerlaser für eine Arbeitswellenlänge von 193 nm sowie eine ein paralleles Lichtbündel erzeugende Strahlformungsoptik umfasst.
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Die Beleuchtungseinrichtung 10 weist eine optische Einheit 11 auf, die u. a. im dargestellten Beispiel einen Umlenkspiegel 12 umfasst. Die optische Einheit 11 kann zur Erzeugung unterschiedlicher Beleuchtungssettings (d. h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrichtung) beispielsweise ein diffraktives optisches Element (DOE) sowie ein Zoom-Axikon-System aufweisen. In Lichtausbreitungsrichtung nach der optischen Einheit 11 befindet sich im Strahlengang eine Lichtmischeinrichtung (nicht dargestellt), welche z. B. in für sich bekannter Weise eine zur Erzielung einer Lichtmischung geeignete Anordnung aus mikrooptischen Elementen aufweisen kann, sowie eine Linsengruppe 14, hinter der sich eine Feldebene mit einem Retikel-Maskierungssystem (REMA) befindet, welches durch ein in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgendes REMA-Objektiv 15 auf die Struktur tragende, in einer weiteren Feldebene angeordnete Maske (Retikel) 30 abgebildet wird und dadurch den ausgeleuchteten Bereich auf dem Retikel begrenzt. Die Struktur tragende Maske 30 wird mit dem Projektionsobjektiv 20 auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenes Substrat bzw. einen Wafer 40 abgebildet. Das Projektionsobjektiv 20 kann insbesondere für den Immersionsbetrieb ausgelegt sein. Ferner kann es beispielsweise eine numerische Apertur NA größer als 0.85, insbesondere größer als 1.1, aufweisen.
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Wenngleich vorstehend ein möglicher Aufbau einer für den Betrieb bei Wellenlängen im DUV (z. B. Wellenlängen von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm) ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage beschrieben wurde, ist die Erfindung in weiteren Ausführungsformen auch auf eine für den Betrieb bei Wellenlängen im EUV (z. B. Wellenlängen von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm) ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bzw. die Vermessung von Strukturen auf einer hierfür ausgelegten Maske anwendbar.
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Wie im Weiteren unter Bezugnahme auf 3a–c erläutert wird, zeigen sich bei der Positionsbestimmung von Maskenstrukturen Unterschiede zwischen einem hochauflösenden System, wie es üblicherweise für Positionsbestimmungen verwendet wird, und einem im vorstehend beschriebenen Sinne „Scanneräquivalenten“ System. Für ein Beispiel von vier Linien auf der Maske (3a) zeigt 3b einen Vergleich der Ergebnisse einer Abbildung dieser Maskenstrukturen mit einem herkömmlichen hochauflösenden System („A) und einem Scanneräquivalenten System („B“). Zur Positionsbestimmung kann z. B. eine Schwellenwertmethode verwendet werden. Hierbei werden die Schnittpunkte der Kanten einer Struktur mit einem festgelegten Schwellenwert bestimmt, wobei der Mittelwert beider Flanken als Maskenstrukturposition verwendet werden kann. In 3c ist die Positionsbestimmung für die in 3a erste Struktur von links angedeutet, wobei erkennbar wird, dass der Mittelwert der Flanken bei dem hochauflösenden System im Vergleich zu dem Scanner-äquivalenten System versetzt ist (im Beispiel weiter links liegt).
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Im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage treten abhängig von den lithographischen Randbedingungen bei Abbildung der auf der Maske 30 vorhandenen Strukturen auf die auf dem Wafer 40 vorhandene lichtempfindliche Schicht diverse Effekte auf, welche sich auf Kontrast, Lage sowie Abstände der letztlich auf dem Wafer erzeugten Strukturen, insbesondere die „auf Wafer-Level“ erhaltenen Platzierungs- oder Registrationsfehler (engl: „Registration“), Overlay-Fehler sowie auch die Linienbreite der Strukturen (CD = „Critical Dimension“) auswirken, wobei diese Effekte mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung emuliert werden können.
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Der mögliche Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. die Funktionsweise einer entsprechenden Nachbearbeitungseinheit 400 zur Nachbearbeitung der von der Detektoreinheit 107 aufgenommenen Bilddaten wird im Weiteren unter Bezugnahme auf das Diagramm von 4 schematisch beschrieben.
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Dabei sind in 4 zunächst nochmals lediglich schematisch die Beleuchtungseinrichtung 103, die Maske 102 sowie die Detektoreinheit 107 der Positionsmessvorrichtung 100 eingezeichnet, sowie weiter eine Nachbearbeitungseinheit 400, in welcher die von der Detektoreinheit 107 aufgenommenen Bilddaten einer im Weiteren beschriebenen Nachbearbeitung unterzogen werden. Dabei können in Ausführungsformen jeweils auch nur einer oder einzelne der nachfolgend beschriebenen Nachbearbeitungsschritte durchgeführt werden.
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Ein erster Nachbearbeitungsschritt 401 zur Nachbearbeitung der mit der Detektoreinheit 107 aufgenommenen Bilder beinhaltet gemäß 4 eine Verrechnung der Verzeichnung der Detektoreinheit 107. Da die Detektoreinheit 107 nur ein Hilfsmittel in der Emulation Wafer-äquivalenter Bilder ist, sollte ihre Verzeichnung nicht in die Registriermessung eingehen. In Zusammenhang mit diesem Schritt wird auf die Publikation von M. Längle et al., Proc. SPIE 8082, 80820J (2011) verwiesen.
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In einem weiteren Nachbearbeitungsschritt
402 zur Berücksichtigung der lithographischen Randbedingungen, welche sich im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß
2 auf die „auf Wafer-Level“ infolge Abbildung durch das Projektionsobjektiv
20 erhaltenen Strukturen der Maske
30 auswirken, wird die Polarisationsabhängigkeit der in der Waferebene stattfindenden Interferenz der elektromagnetischen Strahlung („Vektoreffekt“) berücksichtigt. Gemäß diesem Vektoreffekt interferieren Strahlungsanteile, die parallel zur durch Einfallsrichtung und Flächennormale des Wafers aufgespannten Einfallsebene schwingen (d. h. die s-polarisierte Komponente) besser miteinander und erzeugen somit einen besseren Kontrast als die senkrecht dazu schwingenden Strahlungsanteile (d. h. die p-polarisierte Komponente), was im Ergebnis einen abnehmenden Kontrast für p-polarisierte Anteile der elektromagnetischen Strahlung und einen reduzierten Gesamtkontrast bei der lithographischen Abbildung insbesondere bei großen abbildungsseitigen numerischen Aperturen zur Folge haben kann. Dieser reduzierte Gesamtkontrast kann ebenfalls (auch die optische Abbildung oder Resistprozesse) die Lage der Maskenstrukturen auf Wafer-Level verändern (siehe
3). Gemäß
4 wird dieser Effekt ebenfalls bei der Nachbearbeitung der von der Detektoreinheit
107 aufgenommenen Bilddaten im Nachbearbeitungsschritt
402 berücksichtigt. In diesem Zusammenhang wird auf
DE 10 2004 033 603 A1 und
DE 10 2004 033 602 A1 verwiesen.
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In einem weiteren erfindungsgemäßen Nachbearbeitungsschritt
403 erfolgt gemäß
4 die Berücksichtigung einer Durchbiegung des in der Waferebene gehaltenen Wafers, welche mit einer Verzerrung der vom Projektionsobjektiv zu belichtenden Oberfläche einhergeht, wobei z. B. hieraus resultierende Effekte auf den Overlay-Fehler typische Größenordnungen von einigen Nanometern (nm) erreichen. Derartige Effekte der Wafer-Durchbiegung werden auch als „Chucking Effekte“ bezeichnet und verstärken sich mit zunehmender Größe des Wafers. Um im Nachbearbeitungsschritt
403 den genannten Effekt der Wafer-Durchbiegung zu berücksichtigen, kann zunächst ausgehend vom Aufbau gemäß
2 für einen realen Wafer
40 die resultierende Deformation bzw. die sich ergebende Verzerrung ermittelt werden. Dies kann durch als solche bekannte kapazitive oder interferometrische Verfahren erfolgen. Weiterhin kann für bekannte Wafer-Abmessungen und Chucking-Methoden die Durchbiegung auch in einem Finite-Elemente-Modell (FEM) bestimmt werden, wobei ein entsprechendes Durchbiegungsmodell im Nachbearbeitungsschritt
403 entsprechend berücksichtigt werden kann. Dazu wird zunächst das Durchbiegungsmodell des Wafers
40 als Vektorfeld [δX(x, y),δY(x, y)] geschrieben, wobei δX und δY die Positionsänderung der neutralen Faser eines Wafers mit der Dicke d am Ort (x, y) aufgrund der Wafer-Oberflächentopologie h(x, y) ist:
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Hierbei bezeichnet d die Waferdicke, x und y die waferseitigen Bildfeldkoordinaten, h(x, y) die (x, y)-abhängige Waferoberflächentopographie infolge einer Waferdurchbiegung und δX(x, y), δX(x, y)(x, y)-abhängige, durchbiegungsbedingten Registrationskomponenten an der Waferoberseite. Die Registrationskomponenten δX und δY werden auf die in der Positionsmessvorrichtung ermittelte Position der gemessenen Struktur in Waferkoordinaten addiert, wobei die Zwischenstellen des Durchbiegemodells interpoliert werden.
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Zur Ermittlung eines aus der Deformation des Wafers resultierenden Korrekturwertes der gemessenen Position ist der Ort auf dem Wafer vorzugeben, auf welchen die Maske abgebildet wird. Wie in 5 angedeutet wird eine Maske typischerweise mehrfach auf einen Wafer 50 abgebildet (wobei jedes der hierbei erzeugten „Bilder“ 51, 52, 53, ... auch als „Die“ bezeichnet wird). Vorzugsweise wird bei der Berechnung der Korrekturwerte bzw. der Platzierungsfehler zwischen ortsabhängigen Fehlern (welche abhängig vom Ort auf dem Wafer sind) und ortsunabhängigen Fehlern (z. B. den genannten optischen Verzeichnungsfehlern oder Resistfehlern) zu unterscheiden. Die Beiträge dieser Fehler können gemeinsam oder getrennt ausgegeben werden, wobei auch die Maxima und Minima dieser Fehler ermittelt und ausgegeben werden können.
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Ein weiterer im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage gemäß
2 auftretender und erfindungsgemäß berücksichtigbarer Effekt betrifft die in der auf dem Wafer
40 vorhandenen lichtempfindlichen Schicht (Resist) ablaufenden und vergleichsweise komplexen chemischen Prozesse, welche sich ebenfalls auf das letztlich „auf Wafer-Level“ durch das Projektionsobjektiv
20 erhaltene Abbild der Strukturen der Maske
30 auswirken. Um nun die betreffenden chemischen Prozesse und deren Einfluss auf das Abbildungsergebnis der Maskenstrukturen ebenfalls bereits in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Positionsbestimmung gemäß
1 zu berücksichtigen, wird gemäß
4 in einem Nachbearbeitungsschritt
404 eine Resistsimulation durchgeführt, wozu dem Fachmann geeignete Verfahren z. B. aus
DE 10 2008 019 341 A1 bekannt sind. Sodann wird die erfindungsgemäße Nachbearbeitung der von der Detektoreinheit
107 aufgenommenen Bilddaten unter Berücksichtigung der Ergebnisse dieser Resistsimulation durchgeführt.
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Im Ergebnis werden durch die vorstehend beschriebene Nachbearbeitungsschritte in der Nachbearbeitungseinheit 400 die von der Detektoreinheit 107 aufgenommenen Bilddaten letztlich in ein modifiziertes Messbild 405 umgerechnet, welches bereits die vorstehend beschriebenen weiteren Randbedingungen des Lithographieprozesses berücksichtigt, so dass die Positionsbestimmung der Strukturen auf der Maske 30 bereits unter Einbeziehung dieser lithographischen Randbedingungen erfolgt und insbesondere ermittelte Registrations- und Overlay-Fehler bereits denjenigen „auf Wafer-Level“ entsprechen.
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z. B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010045135 A1 [0003]
- WO 2001/012265 A1 [0003]
- DE 102007033815 A1 [0003]
- DE 102006059431 A1 [0003]
- DE 102007025306 A1 [0004]
- DE 102004033603 A1 [0007, 0048]
- DE 102004033602 A1 [0007, 0048]
- DE 102008048660 A1 [0008]
- DE 102008019341 A1 [0052]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- M. Längle et al., Proc. SPIE 8082, 80820J (2011) [0047]
