DE102014213198A1

DE102014213198A1 - Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten

Info

Publication number: DE102014213198A1
Application number: DE102014213198.7A
Authority: DE
Inventors: Jan Hendrik Peters; Frederik Blumrich; Dirk Seidel; Christoph Husemann
Original assignee: Carl Zeiss AG; Carl Zeiss SMS GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2014-07-08
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: DE102014213198B4; JP6561110B2; US10108085B2; WO2016005420A1; JP2017527841A; US20170115557A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Lokalisierung von Defekten (31) auf einem Substrat (2) für EUV-Masken wird zur Untersuchung des Substrats (2) eine Phasenkontrastoptik mit einer Phasenmaske (11) eingesetzt

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten zur Herstellung von optischen Bauelementen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, auf Substraten für Lithographie-Masken oder auf Lithographie-Masken. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten.
Bei der Herstellung von Lithografiemasken ist es wesentlich, sicherzustellen, dass die Substrate, aus welchen die Masken hergestellt werden, keine Defekte aufweisen. Insbesondere bei EUV-Masken können solche Defekte dazu führen, dass die Maske nicht verwendet werden kann. Eine Anlage zur Inspektion von EUV-Masken ist aus der US 2011/018186 A bekannt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten, insbesondere ein Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten zur Herstellung von optischen Bauelementen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, auf Substraten für Lithographie-Masken oder auf Lithographie-Masken, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, zur Inspektion eines Substrats eine Phasenkontrastoptik mit einer Phasenmaske zu verwenden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine durch das Substrat bewirkte Phasenverschiebung der Beleuchtungsstrahlung mittels einer im Strahlengang hinter der Phasenmaske angeordneten Sensoreinrichtung zu erfassen.
Bei dem Substrat kann es sich insbesondere um ein Substrat zur Herstellung einer Lithographie-Maske, insbesondere einer EUV-Maske handeln. Es kann sich um ein Halbfabrikat handeln. Das Substrat kann unstrukturiert sein. Es kann auch bereits mit einer Struktur versehen sein. Es kann sich auch um die fertige Lithographie-Maske, insbesondere die EUV-Maske handeln. Bei dem Substrat kann es sich auch um ein sog. Mask-Blank, das heißt um ein Substrat mit einer unstrukturierten Viellagenschicht handeln. Bei dem Substrat kann es sich auch um ein Substrat zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere eines Spiegels, insbesondere eines EUV-Spiegels handeln. Im Folgenden wird der Einfachheit halber lediglich der Begriff „Substrat“ verwendet. Hierunter seien, soweit nicht explizit etwas anderes angegeben ist, sämtliche der oben genannten Möglichkeiten mit einbezogen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Großzahl der Defekte derartiger Substrate an der Grenzschicht zwischen dem Basissubstrat und der darauf aufgebrachten Viellagenschicht entstehen. Diese Defekte können mittels eines Phasenkontrastverfahrens sichtbar gemacht, insbesondere analysiert, insbesondere vermessen und/oder lokalisiert werden.
Defekte zwischen dem Basissubstrat und der darauf angeordneten Viellagenschicht werden auch als begrabene Defekte („buried defects“), Phasendefekte („phase defects“) oder eingebettete Defekte („embedded defects“) bezeichnet. Das Verfahren dient insbesondere der Analysis, insbesondere der Vermessung und/oder Lokalisierung derartiger Defekte.
Beim Basissubstrat handelt es sich insbesondere um ein Substrat aus einem Material mit einer geringen thermischen Ausdehnung (LTEM-Substrat; Low Thermal Expansion Material Substrat). Das Basissubstrat kann insbesondere aus Quarz oder einem sogenannten ULE-Glas (Ultra Low Expansion-Glas) sein oder einen Anteil derartiger Substanzen umfassen.
Auf das Basissubstrat ist eine Viellagenschicht mit einer Abfolge von Molybdän-Silizium-Doppellagen aufgebracht. Die Viellagenschicht ist derart ausgebildet, dass sie zu einer Reflexion von EUV-Strahlung führt. Auf die Viellagenschicht kann eine Abdeckung, insbesondere aus Ruthenium, aufgebracht sein.
Das Basissubstrat bildet zusammen mit der Viellagenschicht sowie gegebenenfalls der Ruthenium-Abdeckung und einer unstrukturierten Absorberschicht das eigentliche Substrat für die EUV-Maske, welches auch als EUV-Blank bezeichnet wird. Das EUV-Blank kann auch noch weitere Schichten umfassen. Vor Aufbringen der Absorberschicht wird das EUV-Blank auch als EUV-Blank-Halbfabrikat bezeichnet.
Das Verfahren wird im Folgenden insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung von EUV-Masken, insbesondere im Zusammenhang mit EUV-Masken mit Strukturen zur lithografischen Strukturierung von Wafern, beschrieben. Dies stellt lediglich einen speziellen Anwendungsfall dar. Allgemein kann das Substrat und/oder das EUV-Blank auch zu anderen Zwecken dienen. Es kann insbesondere auch zur Herstellung eines EUV-Spiegels dienen. Es wird in diesem Fall auch als EUV-Spiegel-Halbfabrikat, EUV-Spiegel-Rohling oder einfach als EUV-Spiegel bezeichnet. In diesem Fall umfasst das EUV-Blank vorzugsweise keine, zumindest keine durchgehende, das heißt keine geschlossene, Absorberschicht.
Das Substrat, insbesondere das EUV-Blank kann eine Länge und Breite im Bereich von 1 cm bis 3 m, insbesondere im Bereich von 3 cm bis 1 m, insbesondere im Bereich von 5 cm bis 50 cm, insbesondere im Bereich von 10 cm bis 20 cm, aufweisen. Die Dicke des EUV-Blanks liegt im Bereich von 500 µm bis 5 cm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 2 cm, insbesondere im Bereich von 2 mm bis 1 cm, insbesondere im Bereich von 3 mm bis 8 mm.
Andere Abmessungen des EUV-Blanks sind ebenfalls möglich.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Phasenmaske bildseitig angeordnet. Sie ist insbesondere in einer Pupillenebene der Phasenkontrastoptik angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist beleuchtungsseitig eine Blende vorgesehen. Die geometrische Ausbildung der Phasenmaske und der Blende sind insbesondere aneinander angepasst, insbesondere derart, dass eine Beleuchtung eines perfekten, das heißt defektfreien, Substrats dazu führt, dass die Lichtquelle genau auf die Phasenmaske abgebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Phasenmaske kreisringförmig (annular) ausgebildet. Die Phasenmaske kann auch kreisförmig (zirkular) ausgebildet sein. Es handelt sich insbesondere um eine π/2-Phasenmaske, das heißt eine Phasenmaske, welche zu einer Phasenverschiebung der Beleuchtungsstrahlung um π/2 führt.
Der phasenschiebende Bereich der Phasenmaske kann einen Transmissionsgrad von mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 97%, insbesondere mindestens 99% aufweisen. Er kann insbesondere auch einen Transmissionsgrad von weniger als 100%, insbesondere weniger als 99%, insbesondere weniger als 97%, insbesondere weniger als 95%, insbesondere weniger als 90%, insbesondere weniger als 80%, insbesondere weniger als 70% aufweisen. Sie eignet sich insbesondere für ein Apodisierungs-Phasenkontrast-Verfahren (apodised phase contrast).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 150 nm bis 250 nm. Es kann sich insbesondere um einen Laser, insbesondere mit einer Wellenlänge von 248 nm oder 193 nm handeln. Derartige Strahlungsquellen sind kostengünstig. Sie benötigen kein Vakuum für die Ausbreitung der Beleuchtungsstrahlung. Außerdem ermöglichen sie die Verwendung einer Phasenkontrastoptik, welche auf derartige Wellenlängen ausgelegt ist. Hierdurch wird der Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erheblich erleichtert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Vorbereitungsschritte zur Vorbereitung der Inspektion des zu untersuchenden Substrats ein Ermitteln einer Positionierung des Substrats in einem Koordinatensystem der Phasenkontrastoptik. Hierbei dienen als Bezugspunkte insbesondere vorgegebene Auflagepunkte einer Positioniereinrichtung und/oder Messmarken auf dem Substrat.
Hierdurch wird die präzise Lokalisierung der Defekte vereinfacht und verbessert. Es ist insbesondere vorgesehen, die Positionierung des Substrats in Richtung des Strahlengangs der Phasenkontrastoptik und/oder in Richtung senkrecht hierzu zu ermitteln. Zur präzisen Ermittlung der Positionierung, insbesondere der Position der Positioniereinrichtung des Substrats, dient insbesondere mindestens eine Interferometer-Einrichtung.
Die Positioniereinrichtung kann insbesondere mit mindestens drei, insbesondere mit sechs Freiheitsgraden verlagert werden. Sie ist insbesondere aktiv steuerbar verlagerbar.
Zur Überwachung der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung kann eine Interferometer-Einrichtung, insbesondere ein Etalon, vorgesehen sein.
Die Messmarken auf dem Substrat definieren ein Koordinatensystem für die Vermessung des Substrats. Sie sind insbesondere nach einem Industriestandard, insbesondere gemäß dem SEMI-P48-Standard, auf dem Substrat angeordnet.
Zur Grobausrichtung des Substrats auf der Positioniereinrichtung kann eine Hilfsoptik vorgesehen sein.
In den Vorbereitungsschritten kann insbesondere die Ausrichtung und/oder Verkippung des Substrats ermittelt werden.
Die Positioniereinrichtung umfasst insbesondere drei Auflagepunkte, auf welche das Substrat aufgelegt wird. Es ist vorgesehen, bei der Lokalisierung der Defekte eine Durchbiegung des Substrats zu berücksichtigen. Diese kann aus bekannten mechanischen Daten des Substrats vorab, insbesondere im Wege einer Simulation, insbesondere gemäß einer Finite-Elemente-Methode, ermittelt werden. Die Durchbiegung des Substrats kann auch experimentell, insbesondere interferometrisch, ermittelt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Phasenkontrastoptik eine Abbildungsoptik, welche auch als Projektionsoptik bezeichnet wird. Die Projektionsoptik kann insbesondere eine numerische Apertur von mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,4, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7, insbesondere mindestens 0,8 aufweisen.
Außerdem kann die Phasenkontrastoptik eine Vergrößerungsoptik umfassen. Mittels der Vergrößerungsoptik kann das Bild des zu untersuchenden Bereichs an die Sensoreinrichtung, insbesondere an die Größe des Sensors, angepasst werden. Die Vergrößerungsoptik kann insbesondere im Strahlengang vor der Phasenmaske angeordnet sein.
Die Gesamtvergrößerung der Projektionsoptik und der Vergrößerungsoptik beträgt mindestens 10, insbesondere mindestens 20, insbesondere mindestens 30, insbesondere mindestens 50, insbesondere mindestens 100, insbesondere mindestens 150, insbesondere mindestens 200, insbesondere mindestens 250.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung eine CCD-Kamera. Die Sensoreinrichtung kann eine Bildverarbeitungseinheit, insbesondere einen Prozessor zur Bildverarbeitung, umfassen. Es ist auch möglich, eine separate Bildverarbeitungseinheit vorzusehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Untersuchungsschritte die Vorgabe eines zu untersuchenden Bereichs (ROI, Region of Interest) auf dem Substrat. Der zu untersuchende Bereich umfasst die erwartete Lage eines Defekts. Er wird mit einer Genauigkeit vorgegeben, welche präziser ist als der Durchmesser des Gesichtsfeldes der Phasenkontrastoptik. Er wird insbesondere mit einer Genauigkeit von besser als 15 µm, insbesondere besser als 10 µm, insbesondere besser als 5 µm, insbesondere besser als 3 µm, insbesondere besser als 1 µm vorgegeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, das Substrat, insbesondere mittels der Positioniereinrichtung, so zu verlagern, dass der zu untersuchende Bereich relativ zum Gesichtsfeld der Phasenkontrastoptik zentriert ist. Hierzu kann das Substrat mittels der Positioniereinrichtung in Abhängigkeit von der erwarteten Position eines Defekts verlagert werden. Dies hat den Vorteil, dass der zu untersuchende Bereich, insbesondere die erwartete Position des Defekts, sich relativ zur Phasenkontrastoptik stets an derselben Stelle befinden. Hierdurch wird die Analyse vereinfacht und die präzise Lokalisierung des Defekts verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass das Substrat vor der Aufnahme des mindestens einen Bildes mittels der Positioniereinrichtung verlagert wird. Es wird insbesondere derart verlagert, dass der zu untersuchende Bereich des Substrats im Koordinatensystem der Phasenkontrastoptik zentriert ist. Hierbei ist der Betrag, um welchen das Substrat verlagert wird, bekannt. Es ist somit möglich, den Defekt relativ zu einem Koordinatensystem der Phasenkontrastoptik zu vermessen und die Messwerte anschließend in das Koordinatensystem des Substrats zu transformieren.
Das Substrat-Koordinatensystem kann hierbei insbesondere durch mindestens drei Messmarken definiert sein. Bei der Verlagerung und/oder Koordinatentransformation kann insbesondere eine Durchbiegung des Substrats berücksichtigt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Untersuchungsschritte das Aufnehmen eines Bildstapels mit mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens vier, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens sieben Bildern. Der Bildstapel umfasst insbesondere jeweils mindestens ein intrafokales und mindestens ein extrafokales Bild.
Die Bilder des Bildstapels können äquidistante Defokussierungen aufweisen. Zwei benachbarte Bilder können insbesondere jeweils einen Defokus-Unterschied im Bereich von 10 nm bis 100 nm, insbesondere im Bereich von 25 nm bis 50 nm, aufweisen.
Durch das Aufnehmen eines Bildstapels wird die Analyse des Defekts, insbesondere die Vermessung und/oder Lokalisierung des Defekts, verbessert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfassen die Analysisschritte die Ermittlung einer besten Fokusposition.
Hierdurch wird die Präzision des Verfahrens verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Analysisschritte ein zweistufiges Verfahren, bei welchem in einer ersten Stufe eine Defektposition für jedes Bild eines Bildstapels ermittelt wird, und bei welchem in einer zweiten Stufe die Defektpositionen der Bilder an eine beste Fokusposition angepasst werden.
In der ersten Stufe kann insbesondere zunächst eine beste Fokusposition ermittelt werden. Dies kann beispielsweise durch Anpassung eines Kontrast-Kriteriums geschehen. Die anschließende Ermittlung der Defektposition für jedes Bild des Bildstapels kann dann insbesondere mittels Symmetrie-Korrelation durchgeführt werden.
Zur Anpassung der Defektpositionen der Bilder an die jeweils beste Fokusposition kann insbesondere ein linearer oder ein quadratischer Ansatz gewählt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Defektposition im Substrat-Koordinatensystem mit einer Genauigkeit von besser als 100 nm, insbesondere besser als 50 nm, insbesondere besser als 30 nm, insbesondere besser als 20 nm, insbesondere besser als 10 nm, insbesondere besser als 5 nm ermittelt.
Es hat sich ergeben, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Defekte mit einem Kugel-Äquivalenz-Volumen-Durchmesser (SEVD; Spherical Equivalent Volume Diameter) von weniger als 200 nm, insbesondere weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 30 nm und/oder einer Höhe von weniger als 10 nm, insbesondere weniger als 5 nm, insbesondere weniger als 3 nm, insbesondere weniger als 2 nm, insbesondere weniger als 1 nm, insbesondere weniger als 0,5 nm mit einer Zuverlässigkeit (dreifache Standardabweichung, „3σ-repeatability“) von besser als 50 nm, insbesondere besser als 30 nm, insbesondere besser als 10 nm, insbesondere besser als 6 nm lokalisiert werden können. Bei einer Defekthöhe von 5 nm lag die dreifache Standardabweichung insbesondere bei etwa 1 nm.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Substrat bei der Durchführung der Untersuchungsschritte eine Absorberschicht auf.
Die Absorberschicht dient insbesondere der Blockierung der Reflexion von EUV-Strahlung. Sie kann insbesondere aus einem Material mit einem Anteil an einer Tantal-Verbindung, insbesondere Tantalnitrid (TaN), Tantalbornitrid (TaBN) oder Tantalsiliziumnitrid (TaSiN), umfassen.
Die Absorberschicht kann eine Dicke im Bereich von einigen 10 nm bis wenigen 100 nm, insbesondere im Bereich von 44 nm bis 108 nm, aufweisen.
Die Tatsache, dass das Verfahren auf Substrate mit einer derartigen Absorberschicht, das heißt auf EUV-Blanks nach Aufbringen der Absorberschicht, anwendbar ist, macht es wesentlich flexibler anwendbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte einen Rekonstruktionsschritt zur Ermittlung eines Phasenbilds und eine nachfolgende Phasenbildauswertung umfassen. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Phasenbilder eine deutlich höhere Kantensteilheit aufweisen als Intensitätsbilder. Durch die Analyse eines Phasenbildes lässt sich somit die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Lokalisierung der Defekte verbessern.
Für den Rekonstruktionsschritt zur Rekonstruktion eines Phasenbildes aus Intensitätsmessungen eignen sich insbesondere eine Phasenermittlung mittels eines iterativen Fourier-Transformations-Algorithmus, insbesondere eines Gerchberg-Saxton-Algorithmus, modellbasierte Phasenermittlungs-Algorithmen, Verfahren, welche auf der Intensitätstransport-Gleichung beruhen oder Fourier-Ptychographie-Verfahren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem ein Substrat zur Herstellung der EUV-Lithografiemaske vor der Strukturierung mittels des vorhergehenden Verfahrens inspiziert wird und die Struktur derart gewählt und/oder ausgerichtet wird, dass Defekte auf dem Substrat von einer Absorberschicht überdeckt sind.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Defekte für die weitere Funktion der Maske keine Rolle spielen, sofern sie unter der Absorberschicht verborgen werden. Durch ein gezieltes Auswählen und/oder Ausrichten der Struktur, welche auf das Substrat aufgebracht werden soll, um die EUV-Lithografiemaske herzustellen, können somit auch Substrate verwendet werden, welche nicht vollständig defektfrei sind, ohne dass dies zu nachteiligen Effekten in Bezug auf die Funktion dieser Masken führen würde.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Inspektion des Substrats zur Lokalisierung von Defekten nach Aufbringen der Absorberschicht durchgeführt.
Die Inspektion des Substrats zur Lokalisierung von Defekten kann auch vor Aufbringen der Absorberschicht durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Vorklassifikation von Substraten, insbesondere im Zusammenhang mit der Untersuchung in einem Luftbild-Metrologie-System (AIMS, aerial imaging metrology system) verwendet werden. Es führt zu einer erheblichen Zeiteinsparung. Die AIMS-Untersuchung kann insbesondere um mehr als 50%, insbesondere mehr als 70%, insbesondere mehr als 90%, insbesondere mehr als 95% verkürzt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit einer Phasenkontrastoptik gelöst.
Für Details und Vorteile dieser Vorrichtung sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des zu untersuchenden Substrats mit Beleuchtungsstrahlung, wobei die Beleuchtungsstrahlung insbesondere eine Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 150 nm bis 250 nm, aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung kann insbesondere einen Laser, insbesondere einen Argonfluorid-Laser (ArF-Laser) umfassen. Sie kann insbesondere einen Laser mit einer Wellenlänge von 193 nm oder 248 nm umfassen.
Die Phasenkontrastoptik weist beleuchtungsseitig insbesondere eine kreisringförmige, insbesondere eine kreisförmige Blende auf. Die Blende und die Phasenmaske sind wie vorhergehend beschrieben aneinander angepasst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Phasenkontrastoptik eine Bertrand-Optik, mit der sich das Abbild der Phasenkontrastblende auf die CCD-Kamera abbilden lässt. Dies vereinfacht die laterale Justage der Phasenblende bezüglich der beleuchtungsseitigen Blende.
Weitere Details und Einzelheiten der Erfindung sowie Vorteile derselben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
1 schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Inspektion von Substraten,
2 schematisch den Strahlengang in einer Vorrichtung zur Inspektion von Substraten,
3 schematisch den prinzipiellen Aufbau eines Substrats für eine EUV-Maske,
4 eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs IV des Querschnitts des Substrats gemäß 3,
5 bis 8 schematische Ablaufpläne unterschiedlicher Varianten von Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken,
9 eine schematische Darstellung der Vorbereitungsschritte zur Vorbereitung der Inspektion eines Substrats,
10 eine schematische Darstellung der Untersuchungsschritte zur Untersuchung des Substrats,
11 eine schematische Darstellung der Analysisschritte zur Untersuchung des Substrats,
12 bis 14 exemplarische Darstellungen von Bildern unterschiedlicher Substrate mit einem Defekt (Bump) mit SEVD 28 nm und Höhe 0,5 nm,
15 eine exemplarische Darstellung eines Bildes eines Defekts (Pit) mit SEVD = 18 nm und Höhe 5 nm,
16 einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI durch die 15,
17 und 18 Darstellungen entsprechend den 15 und 16 für einen Defekt (Pit) mit SEVD = 18 nm und Höhe 0,5 nm,
19 bis 22 exemplarische Darstellungen zur Erläuterung des Verfahrens zur Bestimmung der genauen Position eines Defekts mit Hilfe eines Korrelationsverfahrens,
23 eine schematische Darstellung des Ergebnisses einer FEM-Simulation zur Bestimmung der z-Durchbiegung des Substrats,
24 eine entsprechende Darstellung der xy-Verzeichnung gemäß der FEM-Simulation,
25 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs des Bildrauschens δI mit Positionsrauschen δx der Detektion,
26 eine schematische Darstellung zum Vergleich der Kantensteilheit einer Objektamplitude und einer Bildamplitude desselben Objekts,
27 eine schematische Darstellung entsprechend 26 zum Vergleich der Kantensteilheit der Objektphase und der Bildphase desselben Objekts, und
28 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs eines Verfahrens zur Registriervermessung von Phasenbildern.
Im Folgenden wird zunächst unter Bezugnahme auf die 1 der allgemeine Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Inspektion von Substraten, insbesondere zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten, insbesondere auf Substraten für EUV-Masken, 2 beschrieben.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 3. In der 1 sind zwei Beleuchtungseinrichtungen 3 dargestellt, wobei die obere Beleuchtungseinrichtung 3 zur Beleuchtung des Substrats 2 im Reflexionsmodus dient. Die untere Beleuchtungseinrichtung 3 dient zur Beleuchtung des Substrats 2 im Transmissionsmodus. Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine dieser beiden Beleuchtungseinrichtungen 3. Sie kann auch beide Beleuchtungseinrichtungen 3 umfassen. Hierdurch kann die Flexibilität der Vorrichtung 1 vergrößert werden. Zwei unterschiedliche Beleuchtungseinrichtungen 3 ermöglichen es insbesondere, die Vorrichtung 1 zur Inspektion unterschiedlicher Substrate 2 zu verwenden.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 umfasst eine Strahlungsquelle 4. Bei der Strahlungsquelle 4 kann es sich insbesondere um einen Laser, insbesondere um einen ArF-Laser, handeln. Die Strahlungsquelle 4 dient der Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung 5. Die Beleuchtungsstrahlung 5 hat eine Wellenlänge von 193 nm.
Alternative Strahlungsquellen 4, welche Beleuchtungsstrahlung 5 mit anderen Wellenlängen oder in einem anderen Wellenlängenbereich erzeugen, sind ebenfalls möglich.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 kann Bestandteil eines Beleuchtungssystems 7 mit weiteren optischen Komponenten sein. Das Beleuchtungssystem 7 kann insbesondere Linsen 6 und/oder Spiegel und/oder Filter und/oder Blenden aufweisen.
Die in 2 dargestellte Linse 6 ist exemplarisch zu verstehen. Bei diesem Bauelement kann es sich auch um mehrere Linsen und/oder einen oder mehrere Spiegel handeln.
Das Beleuchtungssystem 7 kann insbesondere eine Blende 8 umfassen. Die Blende 8 ist insbesondere ringförmig, das heißt annular, ausgebildet. Die Blende 8 ist insbesondere im Bereich der Eintrittspupille des Beleuchtungssystems 7 angeordnet.
Das Substrat 2 wird somit mit einem ringförmigen, das heißt annularen, Beleuchtungssetting beleuchtet.
Die Blende 8 definiert insbesondere ein Beleuchtungssetting zur Beleuchtung des Substrats 2.
Anstelle einer ringförmigen Blende 8 kann auch eine ringförmige Strahlungsquelle verwendet werden. Alternativ hierzu ist es möglich, eine Vielzahl punktförmiger Strahlungsquellen in einem ringförmigen Bereich anzuordnen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die ringförmige Beleuchtung durch ein entsprechend geschaltetes Mikrospiegel-Array zu realisieren.
Die Beleuchtungspupille zur Beleuchtung des Substrats 2 hat einen Radius R_ip.
Die annulare Beleuchtung, welche mit Hilfe der Strahlungsquelle 4 und/oder der Blende 8 erzeugt werden kann, hat einen inneren Radius r_i0.
Die annulare Beleuchtung, insbesondere die Blende 8, wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 eine Abbildungsoptik 9. Die Abbildungsoptik 9 hat eine objektseitige numerische Apertur von 0,8. Die Abbildungsoptik 9 wird auch als Projektionsoptik bezeichnet.
Im Strahlengang ist nachfolgend zur abbildenden Optik 9 eine Vergrößerungsoptik 10 angeordnet.
Die Abbildungsoptik 9 und die Vergrößerungsoptik 10 sind Bestandteile einer Phasenkontrastoptik.
Die Gesamtvergrößerung der Abbildungsoptik 9 und der Vergrößerungsoptik 10 beträgt 265:1.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 1, insbesondere die Phasenkontrastoptik, eine Phasenmaske 11. Die Phasenmaske 11 kann insbesondere in einer Pupillenebene 12 des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung 5 angeordnet sein. Sie kann insbesondere im Strahlengang hinter der Vergrößerungsoptik 10 angeordnet sein.
Die Phasenmaske 11 ist an die Form des Beleuchtungssettings, insbesondere an die Form der Blende 8, angepasst. Sie ist insbesondere derartig ausgebildet, dass die Blende 8 gerade auf den phasenschiebenden Bereich 13 der Phasenmaske 11 abgebildet wird, falls das zu untersuchende Substrat 2 vollständig defektfrei ist.
Die Phasenmaske 11 ist insbesondere kreisringförmig, insbesondere annular, ausgebildet.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere als Kamera, insbesondere als CCD-Kamera 14, ausgebildet. Mittels der CCD-Kamera 14 ist ein Bild 15 des zu untersuchenden Substrats 2 aufnehmbar. Mittels der CCD-Kamera 14 ist insbesondere ein Bildstapel des Substrats 2 mit mindestens zwei Bildern mit unterschiedlichem Defokus aufnehmbar.
Die CCD-Kamera 14 ist in datenübertragender Weise mit einer Bildverarbeitungseinrichtung 16 verbunden.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 eine Halteeinrichtung 17. Die Halteeinrichtung 17 dient der Positionierung des Substrats 2 im Strahlengang der Inspektionsvorrichtung 1. Die Halteeinrichtung 17 ist aktiv steuerbar. Sie ist insbesondere präzise verlagerbar. Sie weist sechs Verlagerungsfreiheitsgrade auf. Zur Bestimmung der Lage und/oder Ausrichtung der Halteeinrichtung 17 ist insbesondere eine Interferometer-Einrichtung 18 vorgesehen.
Die Halteeinrichtung 17 umfasst drei Stützen 19. Die Stützen 19 bilden Auflagepunkte 20, an welchen das Substrat 2 auf der Halteeinrichtung 17 aufliegt.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 eine Hilfsoptik 21. Die Hilfsoptik 21 ist in datenübertragender Weise mit einer Steuereinrichtung 22 zur Steuerung der Verlagerung der Halteeinrichtung 17 verbunden. Mittels der Hilfsoptik 21 kann das Substrat 2 grob ausgerichtet werden.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 ein Autofokussystem 23. Außerdem können im Strahlengang der Vorrichtung 1 ein oder mehrere Strahlteiler 24 vorgesehen sein.
Das Substrat 2 liegt insbesondere derart auf der Halteeinrichtung 17, dass die zu strukturierende Seite nach oben weist. Das Substrat 2 liegt insbesondere mit der der zu strukturierenden Seite entgegengesetzten Seite auf den Stützen 19 auf.
Außerdem kann die Vorrichtung 1 eine in den Figuren nicht dargestellte Interferometer-Einheit, insbesondere in Form eines Etalons, aufweisen. Das Etalon dient der Überwachung der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 5. Mit Hilfe des Etalons können Veränderungen der Wellenlänge, welche beispielsweise aufgrund von Druck-, Temperatur- oder Feuchtigkeitsschwankungen auftreten können, korrigiert werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 das zu untersuchende Substrat 2 näher beschrieben.
Das Substrat 2 umfasst ein Basissubstrat 25. Das Basissubstrat 25 ist aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (LTEM-Material; Low Thermal Expansion Material Substrat). Hierbei kann es sich insbesondere um Quarz oder ein sogenanntes ULE-Glas (Ultra Low Expansion Glas, Glas mit ultrageringer Ausdehnung) handeln. Das Substrat weist eine Länge l und eine Breite w auf. Die Länge l und die Breite w betragen beispielsweise 152 mm. Andere Abmessungen des Substrats 2 sind ebenso möglich. Das Basissubstrat 25 weist eine Dicke d auf. Die Dicke d des Substrats 2 kann 6,35 mm betragen. Andere Dicken sind ebenso möglich.
Auf das Basissubstrat 25 ist eine Viellagenschicht 26 aufgebracht. Die Viellagenschicht 26 umfasst eine Abfolge von mindestens 10, insbesondere 20, insbesondere 30, insbesondere 40, insbesondere 50 Silizium-Molybdän-Doppellagen. Die Anzahl der Silizium-Molybdän-Doppellagen beträgt insbesondere weniger als 200, insbesondere weniger als 100. Sie kann insbesondere weniger als 80, insbesondere weniger als 70, insbesondere weniger als 60 betragen. Hierbei weist jede Doppellage eine Siliziumlage einer Stärke von 4,1 nm und eine Molybdänlage einer Stärke von 2,8 nm auf. Die Viellagenschicht 26 dient insbesondere der Reflexion von EUV-Strahlung. Auf die Viellagenschicht 26 ist eine Abdeckschicht 27 aufgebracht. Die Abdeckschicht 27 kann aus Ruthenium sein. Sie weist eine Dicke von 2,5 nm auf.
Auf die Abdeckschicht 27 ist eine Absorberschicht 28 aufgebracht. Die Absorberschicht 28 kann insbesondere aus Materialien mit einem Anteil einer Tantalnitridverbindung, insbesondere Tantal-Nitrid, Tantal-Bornitrid oder Tantal-Siliziumnitrid aufweisen.
Die Absorberschicht 28 weist eine Dicke im Bereich von 44 bis 108 nm auf.
Auf die Absorberschicht 28 ist eine Antireflexionsbeschichtung 29 (ARC, Ant-Reflective-Coating) aufgebracht. Die Antireflexionsschicht 29 kann aus dem gleichen Basismaterial wie die Absorberschicht 28 sein. Üblicherweise besteht zwischen der Absorberschicht 28 und der Antireflexionsschicht 29 ein Sauerstoff-Gradient derart, dass der Sauerstoffanteil der Antireflexionsschicht 29 höher ist als der der Absorberschicht 28. Die Antireflexionsschicht 29 kann insbesondere einen Anteil an Tantal-Oxinitrid aufweisen.
Schließlich ist auf der Rückseite des Basissubstrats 25, das heißt auf der der Viellagenschicht 26 gegenüberliegenden Seite des Basissubstrats 25, eine Rückseitenschicht 30 aufgebracht. Die Rückseitenschicht 30 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material. Es kann sich insbesondere um eine Beschichtung aus Chrom handeln. Die Rückseitenschicht 30 weist eine Dicke im Bereich von 20 bis 200 nm auf.
Die Gesamtheit der Schichten 25 bis 30 wird auch als EUV-Blank bezeichnet. Sie bildet das Substrat 2 zur Herstellung einer EUV-Maske.
Es wurde festgestellt, dass insbesondere die Grenzschicht zwischen dem Basissubstrat 25 und der Viellagenschicht 26 für die Qualität der aus dem Substrat 2 hergestellten EUV-Maske entscheidend ist. Es wird angenommen, dass über 90% an Defekten 31 der späteren EUV-Masken an dieser Grenzschicht ihren Ursprung haben. Derartige Defekte 31 können dazu führen, dass die aus dem Substrat 2 hergestellte Lithografiemaske nicht mehr zur Strukturierung eines Wafers eingesetzt wird.
Weiter wurde festgestellt, dass die Defekte 31 auf der Oberfläche des Basissubstrats 25 bei der Abscheidung der Viellagenschicht 26 überdeckt werden. Sie sind jedoch als Phasendefekt sichtbar. Sie sind insbesondere bei der Bestrahlung der Maske mit EUV-Strahlung, insbesondere im reflektierten Anteil der EUV-Strahlung, als Phasendefekt sichtbar.
Zur Veranschaulichung ist in der 4 dargestellt, wie einer der Defekte 31 zu einem sogenannten Bump-Defekt in der Viellagenschicht 26 führt. Im Allgemeinen führt ein Defekt 31 zu einer Abweichung der Oberfläche des Basissubstrats und/oder der Viellagenschicht 26 von einer perfekt planen Ausbildung.
Zur Kennzeichnung der Größe des Defekts 31 dient der sogenannte Kugel-Äquivalenz-Volumen-Durchmesser (SEVD, Spherical Equivalent Volume Diameter).
In Tabelle 1 ist eine Übersicht kritischer Defektgrößen zu bestimmten Knoten angegeben. Hierbei bezeichnet ein Knoten den halben Linienabstand auf dem zu strukturierenden Wafer. Die kritische Defektgröße ist als SEVD auf dem Substrat 2 angegeben.

Knoten [nm] Kritische Defektgröße [nm]

32 25,6

22 17,6

16 12,8

11 8,8

Tabelle 1
Die Defekte 31 können sehr flach sein. Sie können eine Höhe von weniger als 1 nm aufweisen. Die Höhe der Defekte 31 liegt insbesondere im Bereich von 0,5 nm bis 10 nm.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein kritischer Defekt 31, das heißt ein Defekt 31, der groß genug ist, um sich gegebenenfalls nachteilig auf die Strukturierung eines Wafers auszuwirken, zum einen identifiziert, zum anderen repariert oder kompensiert werden muss.
Für Defekte 31, welche an der Grenze zwischen dem Basissubstrat 25 und der Viellagenschicht 26 oder innerhalb der Viellagenschicht 26 auftreten, sind konventionelle Strategien, welche die Oberfläche des Substrats 2 bearbeiten, nicht zum Reparieren oder Kompensieren geeignet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, derartige Defekte 31 unter der Absorberschicht 28 zu verstecken. Hierzu ist vorgesehen, die Struktur, mit welcher das Substrat 2 strukturiert werden soll, derart zu wählen und/oder auszurichten, dass die Defekte 31 auf dem Substrat 2 auch nach Aufbringen der Struktur von der Absorberschicht 28 überdeckt sind.
Hierzu ist es nötig, die genaue Position der Defekte 31 auf dem Substrat 2 zu bestimmen.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten 2 für EUV-Masken dient insbesondere der Vermessung derartiger Defekte 31, insbesondere der präzisen Lokalisierung derselben, insbesondere relativ zu Messmarken 32 (Fiducial Marks), welche, insbesondere in einer standardisierten Weise, insbesondere gemäß dem SEMI-P48-Standard, auf das Substrat 2 aufgebracht werden.
Es sind insbesondere mindestens drei Messmarken 32 auf das Substrat 2 aufgebracht. Die Messmarken 32 definieren ein Substrat-Koordinatensystem.
Sind die Positionen sämtlicher Defekte 31 eines Substrats 2 bekannt, kann eine Substrat-Karte mit diesen Positionen erstellt werden. Anschließend kann das Maskendesign derartig an diese Karte angepasst werden, insbesondere durch eine lineare Verschiebung und/oder eine Rotation des Designs, dass zumindest ein Anteil der Defekte 31 von der Absorberschicht 28 überdeckt werden. Es ist insbesondere möglich, das Maskendesign derart anzupassen, dass mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%, insbesondere mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 99%, insbesondere sämtliche kritischen Defekte 31 von der Absorberschicht 28 überdeckt sind. Die Defekte 31 sind insbesondere mindestens soweit von der Absorberschicht 28 überdeckt, dass sie sich nicht mehr nachteilig auf die Strukturierung eines Wafers auswirken. Sollte dies nicht möglich sein, kann das Substrat 2 ausgesondert werden.
Im Folgenden werden unterschiedliche Verfahrensabläufe zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken, insbesondere zur Strukturierung des Substrats 2, beschrieben. Die unterschiedlichen Varianten unterscheiden sich insbesondere dahingehend, zu welchem Zeitpunkt im Verfahrensablauf das Substrat 2 einer Inspektion zur Lokalisierung der Defekte 31 unterzogen wird. Dies kann insbesondere davon abhängen, wer diese Inspektion durchführt. Hierbei wird insbesondere zwischen dem Hersteller und/oder Vertreiber des Substrats 2 („Blank Supplier“) und dem Vertreiber der fertigen Masken („Mask Shop“) unterschieden.
Bei dem in 5 dargestellten Verfahrensablauf steht die Vorrichtung 1 zur Lokalisierung von Defekten auf dem Substrat 2 dem Lieferanten des Substrats 2 nicht zur Verfügung. Außerdem wird davon ausgegangen, dass die Vermessung und/oder Lokalisierung der Defekte 31 vor Aufbringen der Absorberschicht 28 auf die Abdeckschicht 27 stattfinden soll.
In einem ersten Abscheidungsschritt 33 werden die Viellagenschicht 26 und die Abdeckschicht 27 auf das Basissubstrat 25 aufgebracht. In einem nachfolgenden Markierungsschritt 34 werden die Messmarken (Fiducial Marks) auf das Substrat 2 aufgebracht.
In einem nachfolgenden Inspektionsschritt 35 wird die Viellagenschicht 26 untersucht.
Sodann wird das Substrat 2 in einem ersten Sendeschritt 36 zum Maskenvertreiber gesendet.
In einem darauffolgenden Lokalisierungsverfahren 37 werden die Defekte 31 vermessen, insbesondere lokalisiert. In einem zweiten Sendeschritt 38 wird das Substrat 2 zum Hersteller zurückgeschickt.
In einem nachfolgenden zweiten Abscheidungsschritt 39 wird die Absorberschicht 28 auf der Abdeckschicht 27 abgeschieden.
Anschließend ist ein zweiter Inspektionsschritt 40 zur Inspektion der Absorberschicht 28 vorgesehen.
In einem nachfolgenden Reinigungs- und Endinspektionsschritt 41 wird das Substrat 2 gereinigt und noch einmal inspiziert.
Hierauf wird es in einem dritten Sendeschritt 42 zum Maskenvertreiber zurückgesendet.
Dort wird es in einem Strukturierungsschritt 43 schließlich zur Herstellung der EUV-Maske mit einer Struktur versehen, wobei die Struktur derart gewählt und/oder ausgerichtet wird, dass die Defekte 31 auf dem Substrat 2 von der Absorberschicht 28 überdeckt bleiben.
Zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Prozessstationen sind die vom Hersteller des Substrats 2 durchgeführten Verfahrensschritte 33 bis 35 und 39 bis 41 in den 5 bis 8 durch vertikale Schraffierungen gekennzeichnet. Die vom Maskenvertreiber durchgeführten Prozessschritte 37 und 43 sind durch horizontale Schraffierungen gekennzeichnet.
In 6 ist der entsprechende Verfahrensablauf dargestellt, für den Fall, dass das Lokalisierungsverfahren 37 vom Hersteller des Substrats 2 durchgeführt werden kann. In diesem Fall kann auf zwei Sendeschritte 38, 42 verzichtet werden. Es ist nur der erste Sendeschritt 36 notwendig. Dieser kann nach dem Reinigungs- und Endinspektionsschritt 41 stattfinden.
Vor dem Strukturierungsschritt 43 ist in diesem Fall beim Maskenvertreiber noch ein Inspektionsschritt 44 zur Inspektion des EUV-Blanks vorgesehen.
In 7 ist der Verfahrensablauf dargestellt für den Fall, dass das Lokalisierungsverfahren 37 zwar nicht beim Hersteller des Substrats 2 durchgeführt wird, jedoch die Defekte 31 erst nach dem zweiten Abscheidungsschritt 39 zur Abscheidung der Absorberschicht 28 durchgeführt wird. In diesem Fall ist es möglich, das Lokalisierungsverfahren 37 zwischen dem Inspektionsschritt 44 und dem nachfolgenden Strukturierungsschritt 43 durchzuführen.
In 8 ist der Fall dargestellt, dass der Hersteller des Substrats 2 das Lokalisierungsverfahren 37 durchführt, und zwar nach dem zweiten Abscheidungsschritt 39 zur Abscheidung der Absorberschicht 28. In diesem Fall muss vom Maskenvertreiber nur noch der Strukturierungsschritt 43 durchgeführt werden.
Im Folgenden wird das Lokalisierungsverfahren 37 zur Lokalisierung der Defekte 31 auf dem Substrat 2 näher beschrieben.
Allgemein umfasst das Lokalisierungsverfahren 37 Vorbereitungsschritte 45 zur Vorbereitung der Inspektion des zu untersuchenden Substrats 2, Untersuchungsschritte 46 zur Untersuchung des Substrats 2 und Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte zur Verarbeitung und Prozessierung der mittels der CCD-Kamera 14 erfassten Signale. Die Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte werden im Folgenden kurz als Bildanalyse 47 bezeichnet.
Die Vorbereitungsschritte 45 sind schematisch in der 9 dargestellt. Sie umfassen einen Einbringungsschritt 48, in welchem das zu untersuchende Substrat 2 in die Vorrichtung 1 eingebracht wird. Hierfür kann eine spezielle Aufbewahrungs- und Einbringungs-Einheit vorgesehen sein. Es ist insbesondere möglich, mehrere zu untersuchende Substrate 2 in einer derartigen Einheit aufzubewahren. Sie können nacheinander in die Vorrichtung 1 eingebracht werden. Die Substrate 2 können insbesondere automatisiert von der Aufbewahrungseinheit auf die Halteeinrichtung 17 aufgebracht werden.
Zur Vereinfachung von Lagebezeichnungen wird im Folgenden ein kartesisches Koordinatensystem verwendet. Hierbei gibt die z-Richtung die Richtung eines Hauptstrahls der Beleuchtungsstrahlung 5 wieder. Die xy-Ebene ist senkrecht hierzu. Sie ist im Wesentlichen parallel zur Halteeinrichtung 17 sowie zum zu untersuchenden Substrat 2, sofern von dessen Durchbiegung abgesehen wird. Die x- und y-Richtungen sind insbesondere parallel zu den Seitenkanten des Substrats 2.
Das Substrat 2 wird nach dem Aufbringen auf die Halteeinrichtung 17, insbesondere nach dem Auflegen auf die Stützen 19, in einem ersten Justierschritt justiert. Der erste Justierschritt 49 dient insbesondere der Justierung des Substrats 2 in z-Richtung.
Zur Durchführung des ersten Justierschritts 49 ist insbesondere das Autofokussystem 23 vorgesehen. Das Substrat 2 wird an mindestens drei Punkten mit Hilfe des Autofokussystems 23 in z-Richtung justiert. Aus diesen Daten kann die Lage des Substrats 2 in z-Richtung, insbesondere ein Offset und eine Verkippung des Substrats 2 auf der Halteeinrichtung 17 ermittelt werden.
In einem zweiten Justierschritt 50 wird das Substrat 2 in x- und y-Richtung justiert. Als Bezugssystem für die Justierung in x- und y-Richtung dienen die Messmarken 32 auf dem Substrat 2. Aus den in den beiden Justierschritten 49 und 50 erfassten Daten kann ein Substrat-Koordinatensystem abgeleitet werden, welches als Referenz für die nachfolgenden Vermessungen, insbesondere Lokalisierungen, der Defekte 31 dient.
Nachdem das Substrat 2 auf der Halteeinrichtung 17 angeordnet und ausgerichtet, insbesondere justiert, ist, können die eigentlichen Untersuchungsschritte 46 zur Vermessung der Defekte 31, insbesondere zur Lokalisierung derselben durchgeführt werden. Die nachfolgende Abfolge der Untersuchungsschritte 46 kann manuell gestartet und/oder durchgeführt werden. Sie kann auch automatisiert durchgeführt werden. Sie kann insbesondere mittels einer Steuereinrichtung, insbesondere mittels eines Skripts, gestartet und/oder gesteuert werden.
Zunächst wird in einem Vorgabeschritt 51 eine nominelle, erwartete Position eines der Defekte 31 vorgegeben. Die erwartete Position des Defekts 31 wird insbesondere im Substrat-Koordinatensystem, welches insbesondere durch die Messmarken 32 vorgegeben ist, vorgegeben. Die nominelle Position der Defekte 31 ist aus einem vorhergegangenen Inspektionsschritt, bei welchem das komplette EUV-Blank gescannt wird, bekannt. Bei diesem Inspektionsschritt kann eine Lagegenauigkeit der Position der Defekte 31 von maximal 200 nm bis 300 nm erreicht werden.
Die Ermittlung der nominellen Position der Defekte 31 kann in einem separaten Verfahren durchgeführt werden. In diesem Fall können die nominellen Positionen der Defekte 31 abgespeichert und im vorliegenden Verfahren abgerufen werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die nominellen Positionen der Defekte 31 in einem Inspektionsschritt im vorliegenden Verfahren zu ermitteln.
Der nominelle Wert der Position des Defekts 31 wird mit einer Genauigkeit vorgegeben, welche erheblich kleiner, das heißt genauer, ist als das Gesichtsfeld der abbildenden Optik 9. Dieses kann insbesondere einen Durchmesser von 15 µm oder weniger aufweisen. Vorteilhafterweise wird die nominelle Position des Defekts 31 mit einer Genauigkeit von besser als 1 µm vorgegeben.
Für das weitere Verfahren kann ein zu untersuchender Bereich 62 (ROI, region of interest) vorgegeben werden. Der zu untersuchende Bereich wird insbesondere mit einer Genauigkeit vorgegeben, welche präzisier ist als der Durchmesser des Gesichtsfeldes der abbildenden Optik 9, insbesondere präzisier als 15 µm, insbesondere präziser als 10 µm, insbesondere präziser als 5 µm, insbesondere präziser als 3 µm, insbesondere präziser als 1 µm.
In einem darauffolgenden z-Ausgleichsschritt 52 wird das Substrat 2 mit Hilfe der Halteeinrichtung 17 in z-Richtung verschoben, um die Durchbiegung des Substrats 2 an der nominellen Position des Defekts 31 zu kompensieren. Sodann wird das Substrat 2 in einem Verlagerungsschritt 53 mit Hilfe der Halteeinrichtung 17 und der Steuereinrichtung 22 derart verlagert, dass der zu untersuchende Bereich 62, insbesondere der Defekt 31, im Strahlengang der abbildenden Optik 9 zentriert ist.
Danach kann die Bilderfassung 54 starten.
Die Bilderfassung 54 umfasst die Aufnahme eines Autofokusbildes zur Fokussierung des Defekts 31. Außerdem wird ein Fokusstapel mit unterschiedlichen, vorgegebenen, diskreten Defokussierungen aufgenommen. Es wird insbesondere mindestens ein intrafokales und mindestens ein extrafokales Bild aufgenommen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, einen Bildstapel mit sieben aufeinanderfolgenden Bildern, deren Defokus sich jeweils um 30 nm unterscheidet, aufzunehmen.
Sodann ist die Bildanalyse 47 zur Bestimmung der Position des Defekts 31 in den aufgenommenen Bildern vorgesehen. Die Bildanalyse 47 kann mit Hilfe der Bildverarbeitungseinrichtung 16 durchgeführt werden. Dies kann insbesondere online oder auch offline geschehen.
In der Bildverarbeitungseinrichtung wird der aufgenommene Bildstapel analysiert und die Position des Defekts 31 im besten Fokus berechnet.
Da die Bilder im Koordinatensystem der Abbildungsoptik 9 erfasst werden, die Verlagerung der Halteeinrichtung 17 im z-Ausgleichsschritt 52 beziehungsweise im Verlagerungsschritt 53 jedoch bekannt ist, können die aus den Bildern ermittelten Positionen des Defekts 31 in einem ersten Korrekturschritt 56, in welchem die Position der Halteeinrichtung 17 in Betracht gezogen wird und in einem zweiten Korrekturschritt 57, in welchem die Durchbiegung des Substrats 2 berücksichtigt wird, in das Substrat-Koordinatensystem transformiert werden.
In einem Speicherschritt 58 wird die Position des Defekts 31 beziehungsweise der Defekte 31 des Substrats 2 abgespeichert.
Die Sequenz der Untersuchungsschritte 46 und der Bildanalyse 47 kann mehrfach durchlaufen werden. Sie kann insbesondere so oft durchlaufen werden, bis sämtliche Defekte 31 auf dem Substrat 2 vermessen wurden. Sie kann auch so oft durchlaufen werden, bis die gesamte Oberfläche des Substrats 2 vermessen wurde.
Prinzipiell können bei einem Durchgang der Sequenz der Untersuchungsschritte 46 gleichzeitig mehrere Defekte 31 vermessen, insbesondere lokalisiert, werden.
Im Folgenden wird die Bilderfassung 54 näher beschrieben. Wie bereits unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben wurde, ist bei dem Verfahren zur Lokalisierung der Defekte 31 auf dem Substrat 2 mit Hilfe der Vorrichtung 1 vorgesehen, eine kreisringförmige Strahlungsquelle 4 oder eine in der Eintrittspupille des Beleuchtungssystems 7 angeordnete Blende 8 auf das Substrat 2, insbesondere den Defekt 31, zu fokussieren. In dem exemplarisch beschriebenen Ausführungsbeispiel erzeugt die Strahlungsquelle 4 eine Beleuchtungsstrahlung 5 mit einer Wellenlänge von 193 nm. Das Substrat 2 wird im Reflexionsmodus untersucht. In erster Näherung kann angenommen werden, dass die vom Substrat 2 reflektierte Beleuchtungsstrahlung eine Phase aufweist, welche proportional zur Höhenverteilung auf dem Substrat 2 ist. Im Falle eines perfekt planaren Substrats 2 hat die reflektierte Beleuchtungsstrahlung 5 über die gesamte Oberfläche des Substrats 2 dieselbe identische Phase. Defekte 31, insbesondere Erhebungen (Bumps) oder Vertiefungen (Pits) führen zu entsprechenden Verzerrungen der Wellenfront.
Die reflektierte Beleuchtungsstrahlung 5 wird mittels der als CCD-Kamera 14 ausgebildeten Sensoreinrichtung erfasst.
Bildseitig zum Substrat 2 ist im Strahlengang der Abbildungsoptik 9 die Phasenmaske 11 angeordnet. Die Phasenmaske 11 ist im Strahlengang hinter der Vergrößerungsoptik 10 angeordnet. Sie ist insbesondere in einer Pupillenebene des Strahlengangs der Phasenkontrastoptik angeordnet.
Bei der Phasenmaske 11 handelt es sich um eine π/2-Phasenmaske. Die Beleuchtungsstrahlung 5 erfährt somit beim Durchgang durch die Phasenmaske 11 eine Phasenverschiebung um π/2.
Die Phasenmaske 11 weist Abmessungen auf, welche an die der ringförmigen Strahlungsquelle 4 beziehungsweise der Blende 8 angepasst sind. Hierunter sei verstanden, dass die Strahlungsquelle 4 im Falle einer perfekten, fehlerfreien Reflexion am vollständig defektfreien Substrat 2 exakt auf die Phasenmaske 11 abgebildet wird und umgekehrt. Die direkt von der Strahlungsquelle 4 zur Phasenmaske 11 umlaufende Beleuchtungsstrahlung 5, das heißt die Beleuchtungsstrahlung 5, welche die Phasenmaske 11 beugungsfrei erreicht, wird somit von der Phasenmaske 11 um π/2-Phasen verschoben. Die gebeugte Beleuchtungsstrahlung 5 trifft nicht auf den phasenschiebenden Bereich der Phasenmaske 11 und bleibt unverändert. Es kommt somit zu einer Interferenz der gebeugten und ungebeugten Anteile der Beleuchtungsstrahlung 5. Dies wiederum ermöglicht es, die Phasenverteilung der Wellenfront mit einem Detektor, insbesondere mit der CCD-Kamera 14, zu bestimmen.
Es wurde gefunden, dass kreisringförmige Ausbildungen der Strahlungsquelle 4 beziehungsweise der Blende 8 und der Phasenmaske 11 für ein hohes Kontrast zu Rausch-Verhältnis vorteilhaft sind.
Um das Signal zu Rausch-Verhältnis zu optimieren, kann die genaue Form der Strahlungsquelle 4 beziehungsweise der Blende 8 sowie der Phasenmaske 11 optimiert werden. Es ist insbesondere vorgesehen, die Form dieser Elemente an den Füllfaktor der Beleuchtungspupille, das heißt die Größe der Strahlungsquelle 4, und/oder die zu erwartende Höhenverteilung des zu erfassenden Phasendefekts, insbesondere deren Krümmung, anzupassen.
Für flache Defekte 31, insbesondere Defekte 31 mit einer Höhe von weniger als 5 nm, insbesondere weniger als 3 nm, insbesondere weniger als 2 nm, insbesondere weniger als 1 nm, insbesondere weniger als 0,5 nm und einen hohen Füllgrad ist eine ringförmige Beleuchtung mit einem inneren Radius r_i,0 vorgesehen, dessen Verhältnis zum Radius R_ip der Beleuchtungspupille im Bereich von 0,4 bis 0,5 liegt. Der äußere Radius der Beleuchtung wird durch den Füllgrad der Beleuchtungspupille bestimmt.
Entsprechend weist die Phasenmaske 11 in der bildseitigen Apertur einen inneren Radius r_a,0 auf, dessen Verhältnis zum Radius R_ap der bildseitigen Apertur im Bereich von 0,4 bis 0,5 liegt.
Für Defekte 31 mit einer größeren Krümmung und/oder einer Beleuchtungspupille mit einem geringeren Füllgrad ist eine Beleuchtung des zu untersuchenden Substrats 2 mit einem inneren Radius r_i,0 = 0 optimal. Auch hier wird der äußere Radius durch den Füllgrad der Beleuchtungspupille bestimmt. In diesem Fall weist auch die Phasenmaske 11 einen inneren Radius r_a,0 = 0 auf.
Im Folgenden werden einzelne Schritte und Details der Bildanalyse 47 näher beschrieben.
Zunächst wird in einem Fokus-Ermittlungs-Schritt 59 aus dem aufgenommenen Bildstapel die beste Fokusposition ermittelt. Dies kann durch Anpassung eines Kontrastkriteriums, beispielsweise über die Summe der Abweichungsquadrate benachbarter Pixel, an unterschiedliche z-Positionen der Halteeinrichtung 17 geschehen. Bei einem Defokus im Bereich von weniger als 1 Rayleigh-Länge ist eine parabolische Anpassung vorteilhaft.
Sodann wird in einer Einzelbildanalyse 60 für jedes Bild des Bildstapels die Position des Defekts 31 ermittelt. Hierzu wird insbesondere der zu untersuchende Bereich 62 (ROI) für jedes der Bilder mit unterschiedlichen Defokus-Positionen analysiert.
Zur Ermittlung der Position des Defekts 31 dient insbesondere ein Korrelations-Verfahren, insbesondere ein Symmetrie-Korrelations-Verfahren, welches nachfolgend noch näher beschrieben wird. Alternative Verfahren sind jedoch ebenso möglich.
In einem nachfolgenden Interpolationsschritt 61 werden die für die unterschiedlichen Bilder mit unterschiedlichen Defokus-Positionen ermittelten Werte aus der jeweiligen Defokus-Position in die beste Fokuslage transformiert. Dies kann mittels eines Anpassungsverfahrens, insbesondere mit einem linearen oder einem quadratischen Ansatz, erfolgen. Aus den unterschiedlichen Werten wird schließlich ein gemeinsamer Wert zur Kennzeichnung der Position und/oder der Ausmaße des oder der Defekte 31 ermittelt.
Es konnte gezeigt werden, dass diese Bildanalyse 47 robust ist gegenüber dem zu erwartenden Hintergrundrauschen, selbst bei Defekten 31 mit einem geringen Signal-Rausch-Verhältnis.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren bekannt, um die Position eines Defekts 31 in einem Kamerabild zu bestimmen. Diesbezüglich sei auf die US 2010/153059 A , die US 2010/254611 A , die US 2012/121205 A und die US 2012/063666 A verwiesen. Es wurde erkannt, dass korrelations-basierte Verfahren, die sämtliche Pixel der zu untersuchenden Region (ROI) in Betracht ziehen, bei Bildern mit geringem Kontrast und/oder einem niedrigen Signal-Rausch-Verhältnis vorteilhaft sind. Ein bevorzugtes Verfahren für die Einzelbildanalyse 60 stellt ein sogenanntes Symmetrie-Korrelations-Verfahren beziehungsweise der sogenannte Symmetrie-Korrelations-Algorithmus, welcher nachfolgend noch näher beschrieben wird, dar. Für Details dieses Symmetrie-Korrelations-Verfahrens sei auf die DE 10 2010 047 051 A1 verwiesen, die hiermit vollständig als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert ist.
In erster Näherung kann angenommen werden, dass kleine Defekte 31 symmetrisch in Bezug auf ihre Position auf dem Substrat 2 sind. Es wurde erkannt, dass ein Symmetrie-Korrelations-Verfahren daher zur Bestimmung der Position eines derartigen Defekts 31 vorteilhaft ist.
Wie schematisch in der 19 dargestellt ist, befindet sich der Defekt 31, welcher in den 19 bis 22 kreuzförmig dargestellt ist, exakt im Zentrum des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62. Die Lage des Defekts 31 stimmt in diesem Fall exakt mit dem Zentrum 64 des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62 überein. In diesem Fall wäre die Lage des Defekts 31 bereits bekannt.
Wie in 20 exemplarisch dargestellt ist, kann die tatsächliche Position des Defekts 31 um einen zunächst unbekannten Betrag, welcher in der 20 als Vektor 63 veranschaulicht ist, von der erwarteten Position abweichen.
Aus dem zunächst unbekannten Vektor 63 kann die präzise Lage des Defekts 31 im Koordinatensystem der Optik und damit unter Einbeziehung der Information über die Verlagerungsposition der Halteeinrichtung 17 und/oder der Durchbiegung des Substrats 2 im Substrat-Koordinatensystem bestimmt werden.
Bei der Einzelbildanalyse 60 wird der zu untersuchende Bereich (ROI) 62 sodann am Zentrum 64 punktgespiegelt. Der zu untersuchende Bereich (ROI) 62 wird mit anderen Worten in x- und y-Richtung gespiegelt. Hierdurch ergibt sich das exemplarisch in 21 dargestellte virtuelle Bild des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62’, insbesondere des Defekts 31’.
Sodann werden das tatsächliche Bild des Defekts 31 (siehe 20) und das virtuelle Bild des Defekts 31’ (siehe 21) korreliert, um einen Verschiebungsvektor 65 zwischen der tatsächlichen Lage des Defekts 31 und des gespiegelten Defekts 31’ zu ermitteln. Der Verschiebungsvektor 65 ist gerade das Doppelte des Vektors 63, welcher die Position des Defekts 31 relativ zum Zentrum 64 des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62 angibt.
Bei der Positionierung des Substrats 2 auf den Stützen 19 kann das Substrat 2 aufgrund von Gravitation eine Durchbiegung erfahren. Der Betrag und der genaue Verlauf dieser Durchbiegung kann aus den mechanischen Eigenschaften des Substrats ermittelt werden. Mögliche Werte sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.

Material E-Modul [N/m²] Poissonverhältnis Dichte [kg/m²]

Quarz 73800 0,17 2210

ULE-Glas 76600 0,17 2210

Tabelle 2

Weitere geometrische Daten des Substrats 2 und der Schichten 26, 27, 28, 29 und 30 sind in Tabelle 3 stichwortartig zusammengefasst:

Substrat
Länge	152 mm
Breite	152 mm
Dicke	6,35 mm
Viellagenschicht 26	Mindestens 40 Si-Mo-Doppellagen
Dicke der einzelnen Siliziumlagen	4,1 nm
Dicke der einzelnen Molybdänlagen	2,8 mm
Dicke der Abdeckschicht 27	2,5 nm
Dicke der Absorberschicht 28	44 nm bis 108 nm
Dicke der Rückseitenschicht 30	20 nm bis 200 nm

Tabelle 3

Die Durchbiegung des Substrats 2 kann auch mit Hilfe einer Simulation, insbesondere mit Hilfe einer Finite Elemente-Methode ermittelt werden.
Das Ergebnis der Durchbiegung ist exemplarisch in 23 und 24 dargestellt. In der 23 ist insbesondere das z-Durchbiegungsfeld des Substrats 2, welches auf den Stützen 19 angeordnet ist, in Graustufen dargestellt. Das Durchbiegungsmodell kann in für jeden beliebigen (x, y)-Messpunkt interpoliert werden, um den entsprechenden Wert für die z-Durchbiegung an der Stelle (x, y) zu erhalten.
In der 24 ist insbesondere das xy-Durchbiegungsfeld, also die xy-Verzeichnung entsprechend der Durchbiegung, dargestellt. Die Verzeichnung kann für jeden beliebigen (x, y)-Punkt interpoliert werden. Die maximale xy-Verzeichnung beträgt 47 nm. Es ist daher wesentlich, die Durchbiegung des Substrats 2, bei der Bildanalyse 47, insbesondere bei der Transformation zwischen dem Koordinatensystem der Vorrichtung 1 und dem Koordinatensystem des Substrats 2, zu berücksichtigen.
Nach der Rücktransformation der Position des Defekts 31 in das Koordinatensystem des Substrats 2 liegen die genauen Positionsdaten des Defekts 31 für das ideale, das heißt das nicht-durchgebogene Substrat 2, vor.
Um das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zur Bilderfassung 54, zu testen, wurden Simulationen durchgeführt. Hierbei wurde auf den vereinfachten, in 2 dargestellten Aufbau der Vorrichtung 1 zurückgegriffen. Für die Simulation spielt es keine Rolle, ob das Substrat 2 im Reflexionsmodus oder im Transmissionsmodus analysiert wird.
Für die Simulation wurde die Strahlungsquelle 4 als begrenzte Anzahl diskreter Punktlichtquellen modelliert. Jede dieser Punktlichtquellen sendet eine sphärische Wellenfront aus, welche kohärent durch das optische System propagiert und zu einer Intensitätsverteilung in der Bildebene, welche dem Sensor der CCD-Kamera 14 entspricht, führt. Die Intensitätsverteilungen der einzelnen Punktlichtquellen werden inkohärent summiert, um ein partiell-kohärentes Bild der Strahlungsquelle 4 zu simulieren.
Des Weiteren wurde eine numerische Apertur der Abbildungsoptik 9 von 0,8 und ein Pupillenfüllgrad der Beleuchtungspupille von 15% angenommen. Als Charakteristika der CCD-Kamera 14 wurden unter anderem die folgenden Werte angesetzt: Ausleserauschen: 8 e^–; Dunkelstrom bei einer Integrationszeit von 200 ms: 1,22 e^–.
Für Defekte 31 mit einem sphärischen Äquivalenz-Volumen-Durchmesser (SEVD; Spherical Equivalent Volume Diameter) von 28 nm und einer Höhe von 0,5 nm ergibt sich als ideale Form für die Strahlungsquelle 4 eine Scheibe mit innerem Radius 0, das heißt eine kreisförmige Strahlungsquelle 4. Entsprechend ist die Phasenmaske 11 in diesem Fall kreisförmig ausgebildet. Die damit erhaltenen Bilder sind exemplarisch in den 12 bis 14 dargestellt. In der 12 ist der Fall dargestellt, dass das Substrat 2 vor Aufbringen der Absorberschicht 28 analysiert wird. Der Defekt 31 wird somit vor Aufbringung der Absorberschicht 28, das heißt vor dem zweiten Abscheidungsschritt 39, lokalisiert. In der 13 ist der Fall dargestellt, dass das Substrat 2 nach Aufbringung der Absorberschicht 23 auf die Abdeckschicht 27, das heißt nach dem zweiten Abscheidungsschritt 39, vermessen wird. Dargestellt ist exemplarisch der Fall, dass 98% der Beleuchtungsstrahlung 5 absorbiert, das heißt nicht reflektiert, beziehungsweise im Transmissionsmodus nicht transmittiert werden.
Der in der 14 dargestellte Fall entspricht dem in der 13 dargestellten Fall, wobei die Integrationszeit auf 4 s verlängert wurde. Bei den in den 12 und 13 dargestellten Bildern beträgt die Integrationszeit 200 ms.
Dargestellt ist jeweils ein zu untersuchender Bereich (ROI) 62 von 4 µm·4 µm, welcher bei 0 zentriert ist.
Das Bildkontrast-Rausch-Verhältnis (cnr; contrast to noise ratio) beträgt bei der in 12 dargestellten Abbildung 8,5, bei der in 13 dargestellten Abbildung 0,2 und bei der in 14 dargestellten Abbildung 3,4.
Die Abbildungen sind jeweils derart normiert, dass das Bild ohne Defekte 31 und Hintergrundrauschen komplett gesättigt ist, das heißt aus Einsen besteht, sofern die Kamera mit voller Kapazität betrieben wird.
Die Gesamtvergrößerung der Phasenkontrastoptik, das heißt der Abbildungsoptik 9 und der Vergrößerungsoptik 10, ist jeweils derart gewählt, dass jeder Pixel des Bildes eine Größe von (17,5 nm)² aufweist.
Bei den in den 12 bis 14 dargestellten Defekten 31 handelt es sich um Erhebungen (Bumps).
In der 15 ist ein entsprechendes Bild wie in der 12, jedoch für einen Defekt 31 in Form einer Vertiefung (Pit) mit einem SEVD von 18 nm und einer Tiefe von 5 nm dargestellt. Das Bildkontrast-Rausch-Verhältnis beträgt 3,9. In der 16 ist ein Schnitt (y = 0) durch das Bild gemäß 15 dargestellt. Dargestellt ist ein tatsächliches, rauschbehaftetes Signal 6 sowie ein ideales, rauschfreies Signal 67. Das rauschfreie Signal 67 kann beispielsweise durch eine Kurvenanpassung an das rauschbehaftete Signale 66 ermittelt werden.
In den 17 und 18 sind entsprechende Bilder wie in den 15 und 16, jedoch für einen Defekt 31 mit einem SEVD von 18 nm und einer Tiefe von 0,5 nm dargestellt. Das Bildkontrast-Rausch-Verhältnis beträgt 3,3. Auch in diesem Fall ist der Defekt 31 klar identifizierbar und lokalisierbar.
Wie aus einem Vergleich der Bilder gemäß den 12 bis 14 und 15 bis 18 unmittelbar qualitativ hervorgeht, lässt sich aus diesen direkt zwischen Defekten 31 in Form von Erhebungen (Bumps) und Vertiefungen (Pits) unterscheiden. Für diese Unterscheidung ist insbesondere eine einzige Fokusposition ausreichend. Es wird insbesondere keine Fokusstaffel benötigt.
Um die Anwendbarkeit der Bildanalyse 47 zur Lokalisierung von Defekten 31 mit unterschiedlichen Formen, insbesondere Erhebungen (Bumps) und Vertiefungen (Pits), zu zeigen, wurde eine Monte Carlo-Simulation durchgeführt. Hierbei wurden Defekte 31 mit drei unterschiedlichen Größen simuliert. Die simulierten Bilder wurden mit dem vorhergehend beschriebenen Kamerarauschen überlagert. Der Bildstapel enthielt jeweils sieben Bilder mit 30 nm Defokus-Unterschied zwischen benachbarten Bildern. Für jede Konfiguration wurden 100 Simulationen mit stochastischem Rauschen durchgeführt. Aus diesen Daten wurde als Maß für die Zuverlässigkeit, insbesondere die Wiederholbarkeit, die dreifache Standardabweichung mittels Symmetrie-Korrelation ermittelt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Die Werte geben jeweils die dreifache Standardabweichung [nm] in x- beziehungsweise y-Richtung wieder. Für Defekte in Form einer Vertiefung (pit) und in Form einer Erhebung (bump)

Defektgröße (SEVD; Höhe) 40 nm; 5 nm 40 nm; 0,5 nm 28 nm; 0,5 nm

X Y X Y X Y

Vertiefung (pit) 0,90 0,96 4,50 4,78 5,21 5,36

Erhebung (bump) 1,14 1,04 4,94 4,97 5,46 5,47

Tabelle 4: dreifache Standardabweichung [nm]
Diese Ergebnisse belegen, dass das Verfahren zu einer Zuverlässigkeit, charakterisiert durch die dreifache Standardabweichung, von weit besser als 10 nm, insbesondere besser als 6 nm, führt. Es führt somit zu einer erheblichen Verbesserung der Lokalisierung von Defekten 31 auf Substraten 2 zur Herstellung von EUV-Masken.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 25 bis 28 Details eines bevorzugten Verfahrens zur Bildanalyse 47 beschrieben.
Bei der Einzelbildanalyse 60, insbesondere bei der Registrier-Vermessung von Mikroskop-Bildern, spielt für die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Vermessung die Kantensteilheit der abgebildeten Strukturen eine maßgebliche Rolle. Über die Kantensteilheit m übersetzt sich ein im Kamerabild stets vorhandenes Bildrauschen δI in ein Positionsrauschen δx der Detektion, und zwar nach der Formel δx = δI/m (siehe 25).
Dies ist insbesondere der Fall für kleine Strukturen, insbesondere für Strukturen, die aufgrund von Beugungseffekten eine niedrige Kantensteilheit zeigen. In der 26 ist exemplarisch ein Vergleich einer Objektamplitude 70 mit einer Bildamplitude 71 dargestellt. Bei den dargestellten Amplituden 70, 71 handelt es sich um die Amplituden 70, 71 eines Objekts der Linienbreite 125 nm bei kohärenter Beleuchtung mit einer Wellenlänge von λ = 193 nm und einer numerischen Apertur NA = 0,6. Die reduzierte Kantensteilheit der Bildamplitude 71 im Vergleich zur Objektamplitude 70 ist sichtbar.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Phasenbilder den Vorteil haben, dass ihre Kantensteilheit, insbesondere Phasensprung-Kanten, deutlich steiler ist als die von Intensitätsbildern. Dies kann vorteilhafterweise bei der Bildanalyse 47 ausgenutzt werden.
In der 27 ist exemplarisch eine Objektphase 72 und eine Bildphase 73 für dasselbe Objekt dargestellt. Die Bildphase 73 weist dieselbe Kantensteilheit auf wie die Objektphase 72. Jedoch zeigt die Bildphase 73 eine Verbreiterung der Phasenlinie. Diese stört im vorliegenden Zusammenhang nicht.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahren, dessen Ablauf schematisch in der 28 dargestellt ist, ist nach dem Bilderfassungsschritt 54 ein Rekonstruktionsschritt 74 vorgesehen. Bei diesem Rekonstruktionsschritt 74 wird ein Phasenbild aus dem bei der Bilderfassung 54 aufgenommenen Intensitätsbild rekonstruiert.
Im Rekonstruktionsschritt 74 wird insbesondere die Bildphase rekonstruiert. Alternativ hierzu kann eine Äquivalenzphase in der Bildebene ermittelt werden. Diesbezüglich wurde erkannt, dass die Äquivalenzphase ebenso als Grundlage für eine Registriermessung herangezogen werden kann wie die Bildphase.
Für den Rekonstruktionsschritt 74 können unterschiedliche Verfahren vorgesehen sein. Es kann insbesondere ein Verfahren ausgewählt aus der folgenden Liste vorgesehen sein: Phasenermittlung mittels eines iterativen Fourier-Transformationsalgorithmus 75 (IFTA, Iterative Fourier Transformation Algorithm), insbesondere mittels eines Gerchberg-Saxton-Algorithmus, modellbasierte Phasenermittlung 76, Methoden 77, welche auf der Intensitätstransport-Gleichung (TIE, Transport of Intensity Equation) beruhen und Fourier-Ptychographie 78. Weitere Möglichkeiten zur Ermittlung der Bildphase oder der Äquivalenzphase im Rekonstruktionsschritt 74 sind ebenso möglich. Das Verfahren funktioniert grundsätzlich für jede Möglichkeit, mit welcher die Bildphase oder die Äquivalenzphase bestimmt werden kann.
Für Details der Phasenermittlung mittels eines iterativen Fourier-Transformationsalgorithmus 75 sei auf die WO 2008/025 433 A2 verwiesen.
Bei der modellbasierten Phasenermittlung 76 wird die Phase nicht pixelweise ermittelt, sondern es werden die Parameter eines Modells, beispielsweise Zernike-Polynome, insbesondere iterativ ermittelt.
Die Bildanalyse 47 umfasst bei diesem Verfahren die Phasenbildauswertung 79. Sie kann optional auch eine Intensitätsbildauswertung 80 sowie insbesondere einen Vergleich der Ergebnisse der Phasenbildauswertung 79 mit denen der Intensitätsbildauswertung 80 umfassen. Die Bildauswertungen 79, 80 werden auch als Registriermessungen bezeichnet.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für kohärente Beleuchtung. Jedoch lässt sich auch für nicht kohärent beleuchtete Mikroskop-Bilder mittels des vorhergehend beschriebenen Verfahrens eine Bildphase oder eine Äquivalenzphase des Bildes bestimmen.
Auch hierbei hat das Phasenbild steilere Kanten als das Intensitätsbild.
Die Phasenbildauswertung 79 kann mit Grenzwertmethoden (Threshold-Methods) durchgeführt werden. Für Details sei beispielsweise auf die DE 10 2009 015 594 A1 verwiesen. Die Phasenbildauswertung 79 kann auch mit Hilfe von Korrelations-basierten Verfahren durchgeführt werden. Für Details sei auf die US 2013/0019212 A1 und die DE 10 2011 077 296 A1 verwiesen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/018186 A [0002]
US 2010/153059 A [0185]
US 2010/254611 A [0185]
US 2012/121205 A [0185]
US 2012/063666 A [0185]
DE 102010047051 A1 [0185]
WO 2008/025433 A2 [0221]
DE 102009015594 A1 [0226]
US 2013/0019212 A1 [0226]
DE 102011077296 A1 [0226]

Claims

Verfahren zur Lokalisierung von Defekten (31) auf Substraten (2) zur Herstellung von optischen Bauelementen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, auf Substraten für Lithographie-Masken oder auf Lithographie-Masken umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellungsschritte zur Bereitstellung – eines zu untersuchenden Substrats (2), – einer Beleuchtungseinrichtung (3) zur Beleuchtung des zu untersuchenden Substrats (2) mit Beleuchtungsstrahlung (5), – einer Phasenkontrastoptik zur Untersuchung des zu untersuchenden Substrats (2) und – einer Sensoreinrichtung (14) zur Erfassung von Beleuchtungsstrahlung, – Vorbereitungsschritte (45) zur Vorbereitung der Inspektion des zu untersuchenden Substrats (2) und – Untersuchungsschritte (46) zur Untersuchung des Substrats (2) umfassend – Erfassung (54) mindestens eines Bildes des Substrats (2) und – Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47), – wobei die Phasenkontrastoptik eine Phasenmaske (22) umfasst, – wobei die Sensoreinrichtung (14) im Strahlengang hinter der Phasenmaske (11) angeordnet ist, und – wobei die Untersuchungsschritte (46) das Erfassen einer durch das Substrat (2) bewirkten Phasenverschiebung der Beleuchtungsstrahlung (5) mittels der Sensoreinrichtung (14) umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbereitungsschritte (45) ein Ermitteln einer Positionierung des Substrats (2) in einem Koordinatensystem der Phasenkontrastoptik umfassen, wobei als Bezugspunkte vorgegebene Auflagepunkte (20) einer Positioniereinrichtung (17) und/oder Messmarken (32) auf dem Substrat (2) dienen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Untersuchungsschritte (46) die Vorgabe eines zu untersuchenden Bereichs (62) auf dem Substrat (2) umfassen, wobei der zu untersuchende Bereich (62) mit einer Genauigkeit vorgegeben wird, welche präziser ist als ein Durchmesser eines Gesichtsfeldes der Phasenkontrastoptik.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) vor der Aufnahme des mindestens einen Bildes mittels einer Positioniereinrichtung (17) verlagert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Untersuchungsschritte (46) eine Bilderfassung (54) mit Aufnehmen eines Bildstapels mit mindestens einem intrafokalen und mindestens einem extrafokalen Bild umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47) die Ermittlung einer besten Fokusposition umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47) ein zweistufiges Verfahren umfassen, bei welchem in einer ersten Stufe eine Defektposition für jedes Bild eines Bildstapels ermittelt wird, und bei welchem in einer zweiten Stufe die Defektpositionen der Bilder an eine beste Fokusposition angepasst werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Defekts (31) in einem Substrat-Koordinatensystem mit einer Genauigkeit von besser als 100 nm ermittelt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) bei der Durchführung der Untersuchungsschritte eine Absorberschicht (28) aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47) einen Rekonstruktionsschritt (74) zur Ermittlung eines Phasenbildes und eine nachfolgende Phasenbildauswertung (79) umfassen.
Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Substrats (2) für eine EUV-Lithografiemaske, – Inspektion des Substrats (2) zur Lokalisierung von Defekten (31) mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, – Strukturierung (43) des Substrats (2) mit einer Struktur, – wobei die Struktur derart gewählt und/oder ausgerichtet wird, dass Defekte (31) auf dem Substrat (2) von einer Absorberschicht (28) überdeckt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektion des Substrats (2) zur Lokalisierung von Defekten (31) nach Aufbringen der Absorberschicht (28) durchgeführt wird.
Vorrichtung (1) zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten (2) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfassend ein Beleuchtungssystem (7) zur Beleuchtung eines zu untersuchenden Substrats (2) mit Beleuchtungsstrahlung (5) und eine Phasenkontrastoptik zur Abbildung des zu untersuchenden Substrats (2), wobei die Phasenkontrastoptik eine Phasenmaske (11) aufweist, welche an eine Verteilung der Beleuchtungsstrahlung (5) in einer Eintrittspupille der Phasenkontrastoptik angepasst ist.