DE102015213045B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturelementen einer photolithographischen Maske - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements (470) einer photolithographischen Maske (105, 200), das Verfahren die Schritte aufweisend:a. Bereitstellen eines gemessenen Referenzbildes (570) des zumindest einen Strukturelements (470);b. Ableiten eines Datensatzes zum gemessenen Referenzbild (570), der Metadaten umfasst, die sich auf das gemessene Referenzbild (570) beziehen;c. Bereitstellen zumindest eines gemessenen Bildes (810) des zumindest einen Strukturelements (470) der photolithographischen Maske (105, 200); undd. Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) mittels des abgeleiteten Datensatzes und Korrelieren des zumindest einen gemessenen Bildes (810) und des optimierten gemessenen Referenzbildes (770).

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Strukturelementen einer photolithographischen Maske.
• Stand der Technik
• Photolithographische Masken werden in Lithographiesystemen oder zum Herstellen mikrostrukturierter Bauelemente, wie etwa integrierter Schaltkreise oder LCDs (Liquid Crystal Displays) eingesetzt. In einem Lithographieprozess oder einem Mikrolithographieprozess beleuchtet eine Belichtungsanlage eine photolithographische Maske, eine Photomaske oder einfach eine Maske. Das durch die Maske hindurchtretende Licht oder das von der Maske reflektierte Licht wird von einem Projektionsmikroskop auf ein mit einer Licht-empfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes, in der Bildebene des Projektionsmikroskops angebrachtes Substrat (beispielsweise einen Wafer) projiziert, um die Strukturelemente der Maske auf die Licht-empfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
• Die Platzierung von Pattern-Elementen oder Strukturelementen auf der Oberfläche von Masken muss hochgenau sein, d.h. Abweichungen von deren vorgegebenen Positionen oder Abweichungen von einer kritischer Abmessung (CD, Critical Dimension) eines Pattern-Element müssen im Nanometerbereich liegen, um nicht zu Fehlern auf Wafern bei der Belichtung mit der entsprechenden Maske zu führen. Die Herstellung von Photomasken, die diese Anforderungen erfüllen können, ist extrem komplex, fehleranfällig und damit teuer. Masken müssen deshalb wann immer möglich repariert werden.
• Eine wichtige Voraussetzung für das Reparieren defekter Masken ist das Auffinden und Charakterisieren vorhandener Defekte, insbesondere von Platzierungsdefekten oder Platzierungsfehlern (englisch: „registration error“ oder einfach „registration“). Die Detektion von Platzierungsdefekten und/oder der CD ist aufwändig und schwierig, müssen doch diese Größen mit einer Genauigkeit im einstelligen Nanometerbereich, vorzugsweise im Subnanometerbereich ermittelt werden.
• Zur Untersuchung von Platzierungsfehlen und/oder des CD-Werts werden Maskeninspektionsmikroskope oder Positionsbestimmungsvorrichtungen eingesetzt. Zum Messen von Strukturen, Strukturelementen oder Pattern-Elementen auf einer Maske können zwei verschiedene Gruppen von Verfahren eingesetzt werden:
1. (a) Auswerteverfahren, die ein Bild der Strukturelemente oder der Pattern-Elemente absolut bezüglich eines Bezugspunktes messen. Beispiele aus dieser Gruppe sind Schwellenwert-basierte Verfahren. Die US 2012 / 0 0 063 666 A1 beschreibt detailliert verschiedene Ausführungsformen solcher Analysen. In diese Gruppe fallen auch Schwerpunkt-basierte Verfahren. Ein drittes Beispiel aus dieser Gruppe sind Symmetrie-Korrelations-Verfahren. Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 047 051 A1 erläutert diesen Auswertetyp anhand verschiedener Ausführungsbeispiele.
2. (b) Auswerteverfahren, die das Bild von Strukturelementen relativ messen, d.h. in Relation zu einem Referenzbild setzen. In diese Kategorie fallen Verfahren, die ein gemessenes Bild von Strukturelementen mit einem Referenzbild vergleichen, das aus Designdaten der Pattern-Elemente generiert wurde, d.h. die eine sogenannte „die-to-database-Auswertung“ durchführen. In diesem Fall wird ein Referenzbild auch ein Modell-Referenzbild genannt, da dieses aus den Modelldaten des Designs erzeugt wurde. Die US Patentschrift mit der Nr. 8 694 929 B2 beschreibt ein Verfahren, bei dem nicht einfach ein aus Designdaten erzeugtes Referenzbild mit einem gemessenen Bild eines Maskenausschnitts verglichen wird, sondern bei dem die Maskenparameter des Referenzbildes und die optischen Parameter des Aufnahmegeräts, mit dem das gemessene Bild oder das Messbild aufgenommen wurde, gleichzeitig durch Simulation variiert werden, um den Positionsunterschied zwischen Referenzbild und Messbild mit hoher Präzision zu bestimmen. Die US 2012 / 0 121 205 A1 beschreibt ein Verfahren, das es ermöglicht, die Position eines zweiten Strukturelements relativ zu einem ersten Strukturelement oder einem Referenzelement zu bestimmen („die-to-die-Auswertung“).
• Die unter (a) genannten Auswerteverfahren haben den Vorteil, dass sie eine absolute Positionsangabe für die in einem Bildfeld liegenden Struktur- oder Pattern-Elemente einer Maske liefern. Dabei zeigt ein Bildfeld einen Teil oder einen Ausschnitt einer Maske. Diese Verfahren haben aber den Nachteil, dass sie Artefakte einer optischen Positionsbestimmungsvorrichtung (z.B. Aberrationen, Apodisation, Optical-Proximity-Effekte, Bildfeld-Verzeichnungen) mitmessen und somit ein von den Eigenschaften der Positionsbestimmungsvorrichtung verfälschtes Messergebnis liefern.
• Die unter (b) genannten Verfahren weisen den Vorzug auf, dass sie bei geeigneter Anwendung weitgehend unabhängig von den optischen Fehlern der Positionsbestimmungsvorrichtung sind. Wird ein Modell-Referenzbild eingesetzt, d.h. wird die-to-database-Auswertung durchgeführt, ist dieses abhängig von der Güte der Modell-Funktion. Ein weiterer Vorteil der auf einem Referenzbild basierenden Verfahren ist ihre höhere Toleranz gegenüber Pattern-Elementen, die ein schlechtes Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) aufweisen. Dies macht die unter (b) genannten Verfahren beispielsweise für kleine Strukturelemente in der Nähe der Auflösungsgrenze der Positionsbestimmungsvorrichtung vorteilhaft. Im Gegensatz zu den unter (a) aufgeführten Bildauswerteverfahren werden bei den auf einem Referenzbild basierenden Verfahren alle Bildinhalte oder Pixel für den Vergleich von gemessenem Bild und Referenzbild herangezogen.
• Andererseits ist bei den auf einem Referenzbild basierenden Verfahren nachteilig, dass das Ergebnis der Positionsbestimmung von Pattern-Elementen nur relativ zum Referenzbild bekannt ist. Dies ist insbesondere bei Verfahren relevant, die auf einem gemessenen Referenzbild („die-to-die“) beruhen, da in diesem Fall das Referenzbild selbst einen unbekannten Positions- und/oder Platzierungsfehler aufweisen kann. Ferner kann die Position eines Messtisches, der die Maske während des Aufnehmens trägt, fehlerbehaftet sein. Überdies können die Einstellungen der Positionsbestimmungsvorrichtung beim Aufnehmen eines Referenzbildes nicht optimal sein.
• Die US 2007 / 0 053 582 A1 beschreibt eine Probeninspektionsvorrichtung, die eine erste SSD (Sum of Squared Difference) Berechnungseinheit, die den Verschiebungsbetrag von einer vorläufigen Ausrichtungsposition eines optischen Bildes und eines Referenzbildes bezüglich einer Position berechnet, an der die SSD eines Pixelwerts des optischen Bildes und eines Pixelwerts des Referenzbildes minimiert wird, und eine Berechnungseinheit für ein Verfahren kleinster Quadrate umfasst, die den Verschiebungsbetrag durch ein Verfahren kleinster Quadrate von der vorläufigen Ausrichtungsposition des optischen Bildes und des Referenzbildes berechnet, wobei die Ausrichtungsposition des optischen Bildes und des Referenzbildes zu einer Position korrigiert wird, an der die kleinere SSD der minimalen SSD als Ergebnis der Berechnung durch die erste SSD Berechnungseinheit und der SSD erreicht wird, die als das Ergebnis der Berechnung der ersten Berechnungseinheit und der SSD erhalten wird, die als das Ergebnis der Berechnung durch die durch die Berechnungseinheit der kleinsten Quadrate erhalten wird, bestimmt wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position eines Strukturelements einer photolithographischen Maske anzugeben, welche die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest zum Teil vermeiden.
• Zusammenfassung der Erfindung
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. In einer Ausführungsform weist das Verfahren zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements einer photolithographischen Maske folgende Schritte auf: (a) Bereitstellen eines gemessenen Referenzbildes deszumindest einen Strukturelements; (b) Ableiten eines Datensatzes zumgemessenen Referenzbild, derMetadaten umfasst, die sich auf das gemessenen Referenzbild beziehen; (c) Bereitstellen zumindest eines emessenen Bildes des zumindest einen Strukturelements; und (d) Optimieren des gemessenen Referenzbildes mittels des abgeleiteten Datensatzes und Korrelieren des zumindest einen gemessenen Bildes und des optimierten gemessenen Referenzbildes.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren verbessert oder optimiert ein Referenzbild und eliminiert dadurch weitgehend die Nachteile relativ messender „die-to-die-Auswerteverfahren“. Mit Hilfe eines optimierten Referenzbildes lassen sich Pattern-Elemente auf Masken mit einer größeren Genauigkeit als bisher ermitteln. Zudem kann unter Zuhilfenahme des optimierten Referenzbildes der CD-Wert der Strukturelemente eines gemessenen Bildes bestimmt werden. Der Aufwand zum Optimieren eines Referenzbildes wird bewusst in Kauf genommen. Er fällt nur einmalig an und führt damit nur zu einer geringfügigen Verringerung des Durchsatzes zu untersuchender photolithographischer Masken bei gleichzeitiger Verbesserung der Positionsbestimmung der Strukturelemente der zu analysierenden Masken.
• In einem Ausführungsbeispiel beziehen sich die Metadaten zumindest auf einen der folgenden Aspekte: zumindest einen Defekt des Referenzbildes; zumindest eine fehlerhafte Einstellung eines Messtisches, der eine Referenzmaske während des Aufnehmens des Referenzbildes hält, und zumindest eine Parametereinstellung eines optischen Systems einer Positionsbestimmungsvorrichtung während des Aufnehmens des Referenzbildes.
• Das Verbessern oder Optimieren des Referenzbildes umfasst nicht nur das Korrigieren von Defekten des Referenzbildes selber, sondern in einem Ausführungsbeispiel auch das zumindest teilweise Korrigieren von Fehlern, die bei der Aufnahme des Referenzbildes mit der Positionsbestimmungsvorrichtung entstanden sind. Dadurch kann das Ergebnis der Korrelation von einem gemessenen Bild und optimierten Referenzbild unabhängig von den Artefakten bei der Aufnahme des Referenzbildes gemacht werden und wird deshalb sehr präzise.
• Nach einem weiteren Aspekt umfasst der zumindest eine Defekt des Referenzbildes zumindest eine der folgenden Ursachen: einen Platzierungsfehler des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes, eine kritische Abmessung (CD, Critical Dimension) des zumindest einen Strukturelements, die außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, und ein Rauschen des Referenzbildes. Ferner umfasst die zumindest eine fehlerhafte Einstellung des Messtisches eine Positionsänderung des Messtisches in der Ebene der photolithographischen Maske bezüglich eines Referenzpunktes während des Aufnehmens des Referenzbildes, und/oder eine Positionsänderung des Messtisches in der Ebene senkrecht zu der photolithographischen Maske. Zudem umfasst die zumindest eine Parametereinstellung des optischen Systems der Positionsbestimmungsvorrichtung eine Position eines Fokus beim Aufnehmen des Referenzbildes, und/oder eine Belichtungszeit beim Aufnehmen des Referenzbildes.
• Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das Ableiten des Datensatzes das Bestimmen des zumindest einen Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes mittels eines Schwellenpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens, eines Schwerpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens und/oder eines Symmetrie-Korrelations-Bildauswerteverfahrens, und/oder das Bestimmen der kritischen Abmessung des zumindest einen Strukturelements mittels des Schwellenpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens, des Schwerpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens und/oder des Symmetrie-Korrelations-Bildauswerteverfahrens.
• Mit Hilfe der im einleitenden Teil unter (a) erwähnten Bildauswerte-Verfahren können die Strukturelemente eines Referenzbildes analysiert werden und deren Defekte können zumindest zum Teil detektiert werden. Durch Erzeugen eines optimierten Referenzbildes können Defekte des Referenzbildes selbst sowie Defekte, die bei der Aufnahme des Referenzbildes entstanden sind, korrigiert werden.
• Nach einem weiteren Aspekt umfasst das Ableiten des Datensatzes ein zumindest zweimaliges Aufnehmen des Referenzbildes und ein Mitteln der zumindest zwei Referenzbilder.
• Das Referenzbild weist Rauschen, beispielsweis in Form von Pixel-Rauschen, auf. Durch mehrere Aufnahmen des Referenzbildes und Mittelung dieser Bilder kann eine Verringerung des Bildrauschens des Referenzelements erreicht werden. Da mehrere Aufnahmen nur für das Referenzbildes anfallen, ist dieser Punkt nicht Durchsatzkritisch für das Aufnehmen von gemessenen Bildern oder Messbildern multipler Pattern-Elemente auf einer Maske und/oder von mehreren Photomasken.
• Gemäß einem anderen Aspekt umfasst das Ableiten des Datensatzes das Aufnehmen von zumindest zwei Referenzbildern mit verschiedenen Belichtungszeiten und ein Skalieren der zumindest zwei Referenzbilder auf die Belichtungszeit des zumindest einen gemessenen Bildes.
• Eine Verringerung des Rauschens kann auch durch eine Verlängerung der Belichtungszeit gegenüber der Belichtungszeit eines Messbildes erreicht werden. Bei einer Verlängerung der Belichtungszeit kann eine Normierung oder Skalierung des Referenzbildes bezüglich des gemessenen Bildes durchgeführt werden.
• In einem anderen Aspekt umfasst das Ableiten des Datensatzes das Bestimmen der Position des Messtisches in der Ebene der photolithographischen Maske während des Aufnehmens des Referenzbildes mit Hilfe zumindest eines Interferometers, und/oder das Bestimmen der Position des Messtisches senkrecht zu der Ebene der photolithographischen Maske während des Aufnehmens des Referenzbildes mit Hilfe eines Interferometers.
• Die nominelle Position des Messtisches und seine tatsächliche Position können beim Aufnehmen des Referenzbildes voneinander abweichen. Indem die tatsächliche Position des Messtisches gemessen wird, kann ein Positionsfehler des bzw. der Strukturelement(e) des Referenzbildes, der durch diese Abweichung verursacht wird, zumindest zu einem großen Teil ermittelt und korrigiert werden.
• In einem weiteren Aspekt umfasst das Ableiten des Datensatzes das Bestimmen der Position des Fokus beim Aufnehmen des Referenzbildes durch Auswerten eines Fokusstapels des Referenzbildes, und/oder das Bestimmen der Position des Fokus beim Aufnehmen des Referenzbildes durch Aufnehmen eines Fokusstapels des Referenzbildes und Auswerten des Fokusstapels des Referenzbildes.
• Eine fehlerhafte Fokus-Lage beim Aufnehmen des Referenzbildes kann durch Aufnehmen einer Serie von Referenzbildern durch den Fokus und eine Kontrast-Auswertung der Serie der Referenzbilder ermittelt werden. Falls bereits ein Fokusstapel des Referenzbildes in einem Speicher vorhanden ist, können diese Referenzbilder zum Bestimmen der Fokus-Lage des Referenzbildes analysiert werden.
• In noch einem anderen Aspekt umfasst das Optimieren des Referenzbildes das Korrigieren des zumindest einen Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes, und/oder das Korrigieren der kritischen Abmessung des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes, so dass diese eine vorgegebene Spezifikation erfüllt.
• Gemäß einem günstigen Aspekt umfasst das Optimieren des zumindest einen Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes das Verschieben des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes um einen Vektor, der den Platzierungsfehler des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes beschreibt. In einem weiteren Aspekt umfasst das Korrigieren der kritischen Abmessung des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes ein Variieren der kritischen Abmessung des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes.
• Nach noch einem weiteren vorteilhaften Aspekt umfasst das Optimieren des Referenzbildes das Verringern des Rauschens des Referenzbildes durch Ersetzen des Referenzbildes durch ein gemitteltes Referenzbild der zumindest zwei gemessenen Referenzbilder.
• Damit können Fehler des Referenzbildes, die auf Begrenzungen eines Detektors beim Aufnehmen des Referenzbildes beruhen, in einem optimierten Referenzbild zumindest zum Teil korrigiert werden.
• Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Optimieren des Referenzbildes das Korrigieren der Position des Messtisches in der Ebene der photolithographischen Maske während des Aufnehmens des Referenzbildes bezüglich eines Referenzpunktes, und/oder das Korrigieren der Position des Messtisches in der Richtung senkrecht zu der Ebene der photolithographischen Maske bezüglich eines Referenzpunktes.
• Nach noch einem anderen Aspekt umfasst das Korrigieren der Position des Messtisches in der Ebene der photolithographischen Maske das Verschieben des zumindest einen Strukturelements des Referenzbildes um einen Vektor, der eine Verschiebung des Messtisches während des Aufnehmens des Referenzbildes bezüglich eines Bezugspunktes beschreibt. Alternativ können die gemessenen Positionen nach der Aufnahme um einen Fehlervektor des Referenzbildes korrigiert werden.
• Dieser Aspekt ermöglicht das Korrigieren von Fehlern, die durch eine Abweichung der Position des Messtisches von seiner nominellen Position zustande kommen. Dadurch können Fehler, die beim Übergang von einem Laborkoordinatensystem, das seinen Bezugspunkt auf dem Messtisch hat, zu einem Maskenkoordinatensystem, das seinen Bezugspunkt auf dem Messtisch hat, entstehen, weitgehend vermieden werden.
• Nach noch einem anderen Aspekt umfassen das Referenzbild und das zumindest eine gemessene Bild zumindest eine Markierung zum Ausrichten der photolitholigraphischen Maske.
• Ein günstiger Aspekt umfasst das Optimieren des Referenzbildes durch das Korrigieren des Referenzbildes bezüglich der Belichtungszeit. Ein anderer Aspekt umfasst das Optimieren des Referenzbildes durch das Korrigieren des Fokus des Referenzbildes.
• Obwohl die Aufnahme eines Referenzbildes dieselben Artefakte wie ein gemessenes Bild des bzw. der Pattern-Elemente aufweist, kann das Referenzbild eine andere Einstellung der optischen Parameter und/oder eine andere Aussteuerung des Detektors der Positionsbestimmungsvorrichtung aufweisen als die Aufnahme des gemessenen Bildes. Indem die Einstellungen der optischen Parameter und/oder des Detektors beim Aufnehmen der beiden Bilder aufeinander angepasst werden, kann ein optimiertes Referenzbild erzeugt werden, das gleichzeitig bestmöglich für eine Korrelation mit einem gemessenen Bild ausgelegt ist.
• Nach noch einem anderen Aspekt weist das Verfahren ferner nach dem Ausführen des Schrittes (d) den folgenden Schritt auf: Bestimmen eines Verschiebungsvektors, der eine Verschiebung des zumindest einen Strukturelements des optimierten Referenzbildes und des zumindest einen Strukturelements des zumindest einen gemessenen Bildes beschreibt.
• Ein anderer bevorzugter Aspekt weist ferner den Schritt auf: Bestimmen eines absoluten Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements des zumindest einen gemessenen Bildes aus einer absoluten Position des zumindest einen Strukturelements des optimierten Referenzbildes und dem bestimmten Verschiebungsvektor des zumindest einen Strukturelements.
• Ein weiterer günstiger Aspekt weist ferner den Schritt auf: Bestimmen, ob die kritische Abmessung des zumindest einen Strukturelements des gemessenen Bildes eine vorgegebene Spezifikation erfüllt.
• Auf der Basis des optimierten Referenzbildes kann der Platzierungsfehler des bzw. der Strukturelemente des gemessenen Bildes ermittelt werden. Ferner kann analysiert werden, ob der bzw. die CD-Werte der Strukturelemente des gemessenen Bildes innerhalb einer vorgegebenen Bandbreite liegen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Bereitstellen des Referenzbildes das Aufnehmen des zumindest einen Strukturelements einer Referenzmaske mittels einer Positionsbestimmungsvorrichtung und/oder das Ermitteln des Referenzbildes aus Designdaten des zumindest einen Strukturelements der photolithographischen Maske.
• Wenn das Referenzbild mit der Positionsbestimmungsvorrichtung aufgenommen wird, enthält es bereits die Artefakte des optischen Systems der Positionsbestimmungsvorrichtung. Falls das Referenzbild anhand von Design-Daten modelliert wird, werden in dem Modell-Referenzbild die Eigenschaften des optischen Systems zumindest näherungsweise berücksichtigt.
• Ein Referenzbild kann von einer speziellen Referenzmaske aufgenommen werden, deren Strukturelemente vorher im Detail analysiert wurden. Von der Referenzmaske ist bekannt, dass deren Struktur- oder Pattern-Elemente die kritische(n) Abmessung(en) erfüllen und an den vom Design der Maske vorgegebenen Positionen lokalisiert sind. Ein Referenzbild kann jedoch auch von einem Ausschnitt einer Produktionsmaske aufgenommen werden, von dem bekannt ist, dass die Strukturelemente dieses Ausschnitts die Anforderungen bezüglich der Positionierung und der kritischen Abmessung(en) besonders gut erfüllen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Bereitstellen des zumindest einen gemessenen Bildes das Aufnehmen des zumindest einen gemessenen Bildes der photolithographischen Maske mittels einer Positionsbestimmungsvorrichtung.
• Die Korrelation eines gemessenen Bildes mit einem optimierten Referenzbild kann unmittelbar nach dem Aufnehmen des gemessenen Bildes erfolgen. Es ist aber auch möglich, eine Reihe von gemessenen Bildern oder Messbildern von Strukturelementen oder Pattern-Elementen an verschiedenen Stellen einer Photomaske und/oder von mehreren Photomasken aufzunehmen und die Messbilder zu speichern. Das Korrelieren der Messbilder mit einem optimierten Referenzbild kann dann zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Es ist bevorzugt, dass ein Referenzbild und ein Messbild eines Pattern-Elements von derselben Positionsbestimmungsvorrichtung aufgenommen werden. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für das Anwenden des oben definierten Verfahrens.
• Nach noch einem anderen Aspekt umfassen die Bilddaten des Referenzbildes und des gemessenen Bildes ein zweidimensionales Raster von Pixeln, und/oder die Bilddaten des Referenzbildes und des zumindest einen gemessenen Bildes weisen eine gleiche Anzahl von Pixeln auf. Bilder, deren Bilddaten diese Bedingungen erfüllen, sind für einen Korrelationsprozess günstig. Aber sie sind für das Ausführen des oben spezifizierten Positionsbestimmungsverfahrens nicht unbedingt notwendig.
• In einem weiteren bevorzugten Aspekt weist eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements einer photolithographischen Maske auf: (a) Mittel zum Bereitstellen eines gemessenen Referenzbildes des zumindest einen Strukturelements; (b) Mittel zum Ableiten eines Datensatzes zum gemessenen Referenzbild, der Metadaten umfasst, die sich auf das gemessene Referenzbild beziehen; (c) Mittel zum Bereitstellen zumindest eines gemessenen Bildes des zumindest einen Strukturelements der photolithographischen Maske; und (d) Mittel zum Optimieren des gemessenen Referenzbildes und Mittel zum Korrelieren des zumindest einen gemessenen Bildes und des optimierten gemessenen Referenzbildes.
• Gemäß einem weiteren günstigen Aspekt ist die Vorrichtung ausgebildet, die Verfahrensschritte der oben beschriebenen Aspekte auszuführen.
• Nach noch einem weiteren bevorzugten Aspekt enthält ein Computerprogramm Anweisungen, die ein Computersystem veranlassen, die Verfahrensschritte nach einem der oben beschriebenen Aspekte auszuführen.
• Schließlich weist nach noch einem anderen günstigen Aspekt eine Positionsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements einer photolithographischen Maske auf: (a) einen Messtisch, der in zumindest zwei Raumrichtungen beweglich ist und der ausgebildet ist, die photolithographische Maske zu halten; (b) ein optisches System umfassend ein Belichtungssystem und einen Detektor, das ausgebildet ist zum Aufnehmen des Referenzbildes des zumindest einen Strukturelements und zum Aufnehmen zumindest eines gemessenen Bildes des zumindest einen Strukturelements; (c) eine Analyseeinheit, die ausgebildet ist, das gemessene Referenzbild zu analysieren zum Ableiten zumindest eines Datensatzes, der sich auf das gemessene Referenzbild bezieht; (d) eine Optimierungseinheit, die ausgebildet ist, das gemessene Referenzbild mit Hilfe des abgeleiteten Datensatzes zu optimieren; und (e) eine Korrelationseinheit, die ausgebildet ist, eine Korrelation des optimierten gemessenen Referenzbildes und des zumindest einen gemessenen Bildes auszuführen.
• Figurenliste
• In der folgenden detaillierten Beschreibung werden derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei
• 1 schematisch ein Blockdiagramm von einigen wichtigen Komponenten einer Positionsbestimmungsvorrichtung zeigt;
• 2 eine schematische Aufsicht auf eine Photomaske darstellt;
• 3 schematische Aufsichten auf beispielhafte Ausrichtungsmarkierungen repräsentiert;
• 4 eine schematische Aufsicht auf einen Chip einer Photomaske mit mehreren Pattern-Elementen darstellt;
• 5 schematisch ein Referenzbild und einige mögliche Fehler eines Referenzbildes veranschaulicht;
• 6 in linken Teil schematisch eine fehlerhafte Fokus-Lage eines Referenzbild darstellt und im rechten Teil schematisch eine Möglichkeit zum Bestimmen des Fehlers der Fokus-Lage des Referenzbildes angibt;
• 7 schematisch eine Verschiebung eines gemessenen Referenzbildes bezüglich eines Referenzbildes repräsentiert, das mit einem absolut messenden Bildauswerte-Verfahren analysiert wurde und eine Korrektur einer fehlerhaften Position eines Messtisches während der Aufnahme des Referenzbildes veranschaulicht;
• 8 schematisch das Ergebnis eines Korrelationsprozesses eines gemessenen Bildes und eines optimierten Referenzbildes darstellt;
• 9 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Positionsbestimmung eines Strukturelements einer Photomaske wiedergibt;
• 10 ein Flussdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Positionsbestimmung eines Strukturelements einer Photomaske repräsentiert;
• 11 im Teilbild 11a einen Ausschnitt aus einer ersten Maske zeigt, im Teilbild 11c das dazugehörige Referenzbild darstellt, im Teilbild 11b einen Ausschnitt aus einer zweiten Maske darstellt sowie im Teilbild 11d das entsprechende Referenzbild angibt;
• 12 im Teilbild 12a das Korrelieren des Ausschnitts der ersten Maske mit dem entsprechenden Referenzbild und im Teilbild 12b das Korrelieren des Ausschnitts der zweiten Maske mit dem entsprechenden Referenzbild veranschaulicht;
• 13 schematisch die Überlagerung der Ausschnitte der ersten und der zweiten Maske ohne Korrektur der Platzierungsfehler der dazugehörigen Referenzbilder der Ausschnitte der ersten und der zweiten Maske repräsentiert; und
• 14 schematisch die Überlagerung der Ausschnitte der ersten und der zweiten Maske nach Korrektur der Platzierungsfehler der dazugehörigen Referenzbilder der Ausschnitte der ersten und der zweiten Maske wiedergibt.
• Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
• Im Folgenden werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Anwendung auf transmittierende und reflektierende Masken erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen von Defekten einer photolithographischen Maske, bevorzugt von deren Absorberschicht, ist jedoch nicht auf die im Folgenden diskutierten Beispiele beschränkt. Vielmehr kann dieses generell zum Messen oder Charakterisieren von Strukturen insbesondere von Mikrostrukturen auf einem Objektträger verwendet werden.
• Die 1 zeigt einen Schnitt durch eine schematische Skizze einer Positionsbestimmungsvorrichtung 100, mit der Platzierungsfehler von Struktur- oder Pattern-Elementen, die kritische Abmessung von Pattern-Elementen, d.h. deren CD (Critical Dimension) und/oder Überlagerungsfehler oder Overlay-Fehler beim Ausrichten der Masken eines Maskenstapels gemessen werden können. Eine photolithographische Maske 105 wird von einem hochpräzisen Messtisch 110 gehalten. In dem in der 1 dargestellten Beispiel ist die Photomaske 105 eine reflektierende Maske, beispielweise eine Maske für den extremen ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich. Der Messtisch 110 wird aktiv in allen sechs Freiheitsgraden von einer Positioniereinrichtung 115 kontrolliert und ist in dem in der 1 dargestellten Beispiel der einzig bewegliche Teil der Positionsbestimmungsvorrichtung 100. Die Position des Messtisches 110 in der Ebene der Photomaske 105, die im Folgenden xy-Ebene genannt wird, erfassen ein oder mehrere Interferometer 120, beispielsweise eines oder mehrere Laser-Interferometer. Ferner kann ein Interferometer zum Bestimmen der Position des Messtisches 110 in der z-Richtung eingesetzt werden (in der 1 nicht dargestellt).
• Als Lichtquelle 125 wird in der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 ein Excimer-Laser eingesetzt, der Licht im DUV - (Deep UltraViolet) Wellenlängenbereich erzeugt, beispielsweise ein ArF (Argon-Fluorid) Laser, der bei einer Wellenlänge im Bereich von 193 nm emittiert. Das Objektiv 130 weist in dem in der 1 dargestellten Beispiel eine numerische Apertur (NA) von 0,6 auf. Es kann jedoch in der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 ein Objektiv 130 mit größerer NA verwendet werden, um das Auflösungsvermögen der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 zu steigern. Die Laserstrahlung der Lichtquelle 125 wird durch Bewegen des Messtisches 110 in vertikaler oder z-Richtung auf die Oberfläche der Maske 105 fokussiert. Die Oberseite der Maske 105, die dem Objektiv 130 zugewandte Seite der Maske 105 ist, weist Struktur- oder Pattern-Elemente auf, die in der 1 nicht dargestellt sind.
• Ein CCD- (Charge Coupled Device) Sensor 135 bildet einen ortsauflösenden Detektor der Positionsbestimmungsvorrichtung 100. Der CCD-Sensor 135 misst das Licht, das lokal von der Maske 105 reflektiert wird. Typischerweise umfasst ein CCD-Sensor 135 eine zweidimensionale Pixelanordnung oder ein Pixel-Array, beispielsweise eine 1000·1000 Pixel-Konfiguration. Der CCD-Sensor 135 sendet sein Messsignal an die Signalverarbeitungseinheit 140, die ein Bild aus dem von dem CCD-Sensor 135 detektierten Signal berechnet. Das Belichtungssystem 127 mit den wesentlichen Komponenten Lichtquelle 125 und Objektiv 130 und der Detektor 135 bilden das optische System 185 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100.
• Ein Computersystem 145 kann das Bild anzeigen, das von der Signalverarbeitungseinheit 140 berechnet wurde und/oder kann die gemessenen Daten als Rohdaten und/oder als Bilddaten in einem nichtflüchtigen Speicher 150 speichern. Das Display des Computersystems 145 ist in der 1 aus Einfachheitsgründen nicht dargestellt. Das Computersystem 145 umfasst eine Analyseeinheit 155, mit der ein Referenzbild oder eine Serie von Referenzbildern analysiert werden kann, um Metadaten zum Referenzbild zu ermitteln, mit deren Hilfe das Referenzbild verbessert oder optimiert werden kann. Ferner kann die Analyseeinheit 155 die Bilddaten eines Referenzbildes bearbeiten, das von dem optischen System 185 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 aufgenommen wurde.
• Eine Optimierungseinheit 160 kann mit Hilfe der Metadaten eines Datensatzes, die von der Analyseeinheit 155 ermittelt wurden, ein optimiertes Referenzbild erzeugen, das in dem Speicher 150 des Computersystems 145 gespeichert werden kann. Eine Korrelationseinheit 165 kann ein gemessenes Bild oder ein Messbild mit dem optimierten Referenzbild korrelieren.
• Schließlich kann die Analyseeinheit 155 anhand der korrelierten Bilddaten eine Verschiebung der Strukturelemente der beiden Bilder relativ zueinander bestimmen. Zudem kann die Analyseeinheit 155 auf der Basis der korrelierten Bilddaten entscheiden, ob der CD-Wert des bzw. der Strukturelemente eines gemessenen Bildes eine vorgegebene Spezifikation erfüllt oder nicht.
• Die Analyseeinheit 155, die Optimierungseinheit 160 und/oder die Korrelationseinheit 165 können für diese Aufgaben Algorithmen enthalten, die in Hardware, Software oder einer Kombination aus beiden realisiert sind. Die Analyseeinheit 155, die Optimierungseinheit 160 und/oder die Korrelationseinheit 165 können, wie im Beispiel der 1 dargestellt, in das Computersystem 145 integriert sein oder diese Einheiten können als eigenständige Einheiten separat vom Computersystem 145 ausgeführt werden (in der 1 nicht gezeigt). Ferner ist es möglich, die Analyseeinheit 155, die Optimierungseinheit 160 und/oder die Korrelationseinheit 165 in einer Auswerteeinheit zusammenzufassen (in der 1 nicht dargestellt).
• Das Computersystem 145 kann die Positioniereinheit 115 des Messtisches 110, das bzw. die Interferometer 120, die Lichtquelle 125, das Objektiv 130, den CCD-Sensor 135, die Signalverarbeitungseinheit 140, die Analyseeinheit 155, die Optimierungseinheit 160 und/oder die Korrelationseinheit 165 kontrollieren und/oder steuern.
• Die Oberfläche der photolithographischen Maske 105 kann leicht verkippt sein. Zudem führt eine geringe Krümmung der Maske 105 aufgrund ihres eigenen Gewichts zu einer Variation der besten Fokusbedingung. Die Positionsbestimmungsvorrichtung 100 weist deshalb ein Autofokus- (AF) System 170 basierend auf einem schrägen Gitter auf (in der 1 nicht dargestellt). Die gekippten Spiegel 175 und die teildurchlässigen Spiegel 180 richten den Laser-Strahl auf das Objektiv 130. Ferner umfasst die Positionsbestimmungsvorrichtung 100 ein optisches Hilfssystem 190 zur groben Ausrichtung des Objektivs 130 auf die Pattern-Elemente der Photomaske 105.
• Falls die Maske 105 eine transparente Maske ist, wird die Lichtquelle 125 mit einem zweiten Objektiv von unten auf die Photomaske 105 gerichtet und das Objektiv 120 sammelt die die Oberfläche der Photomaske 105 verlassende Laserstrahlung (in der 1 nicht gezeigt).
• Die 2 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine transmittierende Photomaske 200. Der aktive Bereich 210, d.h. der Bereich der Strukturelemente tragen kann, ist von dem intransparenten, nicht aktiven Bereich 220 umgeben. Im aktiven Bereich 210 sind in periodischen Abständen Markierungen oder Ausrichtungsmarkierungen 240 auf das Substrat 220 der Maske 200 angebracht. Anhand der Markierungen 240 werden der Scanner oder der Stepper eines Belichtungssystems relativ zur Photomaske 200 ausgerichtet. Zwischen den Ausrichtungsmarkierungen 240 werden die Strukturelemente gleicher oder verschiedener Chips oder Dies angebracht. In dem in der 2 dargestellten Beispiel sind dies die Chips 250, 260 und 270. Eine reflektierende Maske weist zwischen Substrat 200 und den Pattern-Elementen der Chips 250, 260, 270 eine EUV-Strahlung reflektierende Mehrschichtstruktur auf (in der 2 nicht gezeigt).
• In dem Diagramm 300 der 3 sind beispielhafte Ausrichtungsmarkierungen 240 dargestellt. Neben einem Kreuz 342, einem Winkel 344 ist eine Box 346 in der 3 angegeben. Neben diesen einfacheren Markierungen können komplexere Strukturen mit mehreren oder vielen Elementen eingesetzt werden (AIM, Advanced Imaging Metrology). Unter dem Bezugszeichen 348 ist in der 3 ein Beispiel angegeben.
• Das Diagramm 400 der 4 zeigt vergrößert und schematisch eine Aufsicht auf einen der Chips 250 der Photomaske 200 der 2. Am unteren linken Rand des Chips 410 ist die benachbarte Ausrichtungsmarkierung 448 sichtbar. Der Chip 410 oder Die enthält eine Anordnung verschiedener Pattern-Elemente 430, 440, 450, 460, 470 und 480 innerhalb der Chip-Fläche 490. Die verschiedenen Strukturelemente 430, 330, 450, 460, 470, und 480 weisen in dem Beispiel der 4 eine Teststruktur 490 in Form eines Winkels zum Bestimmen der kritischen Abmessung des entsprechenden Pattern-Elements auf. Das Anbringen der Teststruktur 490 erleichtert die Ermittlung des CD-Werts der Pattern-Elemente 430, 440, 450, 460, 470 und 480. Da die kritische Abmessung auch direkt an einer oder mehreren Stellen des Pattern-Elements selber gemessen werden kann, ist das Anbringen der Teststrukturen 490 optional. Innerhalb der Chip-Fläche 490 sind zusätzliche Markierungen 420 (In-Die-Markierungen) angebracht, die das Ausrichten der Maske 200 und eines Scanners oder Steppers erleichtern. Diese sind wiederum optional, da die Ausrichtungsmarkierungen 240 zum Ausrichten des Messtisches 110 auf die Maske 105, 200 benutzt werden können.
• Im Folgenden wird nun das Herstellen eines optimierten Referenzbildes anhand des beispielhaften Pattern-Elements 470 des Chips 410 der Maske 200 beschrieben. Im ersten Schritt wird ein Referenzbild des Pattern-Elements 470 aufgenommen. Dies erfolgt beispielsweise mit der in der 1 erläuterten Positionsbestimmungsvorrichtung 100. Ein Referenzbild des Pattern-Elements 470 kann durch Aufnehmen eines Ausschnitts der Maske 200 erfolgen, der das Pattern-Element 470 enthält. Die Maske 200 kann eine in der Produktion eingesetzte Maske sein. Das Referenzbild des Strukturelements 470 kann jedoch auch von einer eigens für diesen Zweck hergestellten Referenzmaske aufgenommen werden (in der 4 nicht dargestellt).
• Es ist auch möglich, dass ein Referenzbild des Pattern-Elements 470 bereits im Speicher 150 des Computersystems 145 vorhanden ist und dieses zum Ableiten von Metadaten eingesetzt wird, um das vorhandene Referenzbild zu verbessern oder zu optimieren. Ferner kann ein Referenzbild eines Strukturelements aus Designdaten der Maske 105, 200 erzeugt werden, d.h. es wird ein Modell-Referenzbild hergestellt. Es ist zudem denkbar, ein Referenzbild durch Kombinieren eines gemessenen Referenzbildes und eines aus Designdaten generierten Referenzbildes zu synthetisieren.
• Das Diagramm 500 der 5 veranschaulicht schematisch das Ableiten von Metadaten zu einem Referenzbild. In der 5 ist aus Einfachheitsgründen nur die äußere Kontur 575 des Referenzbilds 570 des Pattern-Elements 470 dargestellt. Zusätzlich ist eine Teststruktur 590 zum Bestimmen der kritischen Abmessung in dem Referenzbild 570 symbolisiert. Das Kreuz 510 markiert den Koordinatenursprung des Messtisches 110 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 in der Maskenebene, d.h. in der xy-Ebene. Dieses Koordinatensystem wird häufig Laborkoordinatensystem genannt. Es hängt mit dem Maskenkoordinatensystem, d.h. den Koordinaten der Ausrichtungsmarkierungen 240 und/oder den In-die-Markierungen 420 über einen Abgleich der Markierungen 240, 420 der Maske 200 mit entsprechenden Markierungen des Messtisches 110 zusammen (in den 1 und 5 nicht dargestellt).
• Der zweidimensionale (2D) Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Meas\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  520 bestimmt den Ort des Referenzbildes 570 des Pattern-Elements 470 bezüglich des Ursprungs des Laborkoordinatensystems, wie er mit Hilfe des optischen Systems 185 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 gemessen wird. Der 2D Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Meas\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  stellt eine absolute Messung der Position des Pattern-Elements 470 dar.
• Das Referenzbild 570 wird nun mit einem oder mehreren absolut (d.h. bezüglich des Koordinatenursprungs 510) messenden Bildauswerte-Verfahren detailliert analysiert. Dazu können beispielsweise ein Schwellenwert-basiertes Verfahren, ein Schwerpunktbasiertes Verfahrens und/oder ein Symmetrie-Korrelations-Verfahren benutzt werden. Diese Untersuchung(en) des Referenzbildes 570 ergeben eine Position des Referenzbildes 572, die durch den 2D Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Int\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  540 beschrieben wird. Der Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Int\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  540 gibt die richtige bzw. die richtigere Position des Referenzbildes 570 bezüglich des Koordinatenursprungs 510 an. Der 2D Vektor $\Delta {\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}}\left(x\text{,}y\right)={\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Int\text{.}}\left(x\text{,}y\right)-{\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Meas\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  530 beschreibt die Verschiebung des Pattern-Elements 470 des Referenzbildes 572, das mit zumindest einem absolut messenden Bildauswerte-Verfahren analysiert wurde, gegenüber dem gemessenen Referenzbild 570. Die Vektoren $\Delta {\overrightarrow{E}}_{\text{Re}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  oder ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Int\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  sind Metadaten eines Datensatzes, der zum Optimieren des Referenzbildes 570 des Pattern-Elements 470 der Maske 200 verwendet wird.
• Neben dem Ermitteln der Position des Referenzbildes 570 bezüglich des Koordinatenursprungs 510 kann das optische System 185 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 auch die kritische Abmessung der Teststruktur 590 bestimmen. Analog zum Analysieren des Platzierungsfehlers oder Schreibfehlers des Pattern-Elements 470 des Referenzbildes 570 können die oben beschriebenen absolut messenden Bildauswerte-Verfahren benutzt werden, um den CD-Wert der Teststruktur 590 zu analysieren. Ähnlich zu der obigen Vektorbetrachtung für die Verschiebung des Pattern-Elements 470 des Referenzbildes 570 kann eine CD-Variation der beiden Messverfahren bestimmt werden: ΔCD = CD_Re.Tar. - CD_Re.Meas., wobei CD_Re.Tar. den CD-Wert der Teststruktur 590 eines absolut messenden Bildauswerte-Verfahrens bezeichnet und CD_Re.Meas. die kritische Abmessung der Teststruktur 590 des Referenzbildes 570 beschreibt. Die CD-Variation ΔCD oder der präzisere CD-Wert CD_Re.Tar. können als Metadaten ebenfalls den Datensatz hinzugefügt werden, der zum Optimieren des Referenzbildes 570 des Pattern-Elements 470 eingesetzt wird.
• Während der Aufnahme des Referenzbildes 570 kann die nominelle Position des Messtisches 110 von seiner tatsächlichen Position abweichen. Dies entspricht einer Verschiebung des Koordinatenursprungs 510 des Laborkoordinatensystems, die beispielsweise über ein Interferometer detektiert werden kann. In der 5 ist dies durch den Vektor ΔD(x, y) = (0,0)_Meas. - (0,0)_Tar. 550 veranschaulicht. Die tatsächliche Position des Messtisches 110 kann auch in der z-Richtung von ihrer nominellen Position abweichen, so dass der Vektor $\Delta \overrightarrow{D}$

  

  550, anders als die bisherigen Vektoren, einen dreidimensionalen (3D) Vektor repräsentiert. Eine fehlerhafte Messtischposition 550 kann mit einem oder mehreren der im Kontext der 1 besprochenen Interferometer 120 ermittelt werden. Der Datensatz zum Verbessern des Referenzbildes 570 kann ebenfalls den Vektor $\Delta \overrightarrow{D}$

  

  550 beinhalten.
• Das Diagramm 600 der 6 zeigt auf der linken Seite die Oberfläche 610 der Photomaske 105, 200. Die Lage des Fokus des optischen Systems 185 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 beim Aufnehmen des Referenzbildes 570 des Pattern-Elements 470 wird durch die Linie 620 symbolisiert. In dem in der 6 dargestellten Beispiel stimmte der Fokus nicht mit der Oberfläche 610 der Maske 105, 200 überein, sondern weicht um einen unbekannten Betrag 630 davon ab. Der rechte Teil der 6 repräsentiert das Messen von Referenzbildern des Pattern-Elements 470 mit verschiedenen Fokusbedingungen, d.h. eines Fokusstapels 640. Der Abstand des Fokus in z-Richtung der verschiedenen Bilder des Fokus-Stapels 640 des Pattern-Elements 470 beträgt beispielsweis 20 nm. Durch das Messen einer Serie von Referenzbildern 570 mit verschiedenen Fokusbedingungen kann sichergestellt werden, dass sowohl unterfokussierte (d.h. der Fokus liegt oberhalb der Oberfläche) als auch überfokussierte (d.h. der Fokus liegt unterhalb der Oberfläche 610)Referenzbilder erzeugt werden. Mittels einer Kontrast-Auswertung des Fokusstapels 640 des Referenzbildes 570 kann dessen Fokuslage Δz_Re. 620 bestimmt werden. Die Fokuslage Δz_Re. 620 des Referenzbildes 570 kann als Parameter ebenfalls in den Datensatz zum Optimieren des Referenzbildes 570 aufgenommen werden.
• Das Referenzbild 570 weist Rauschen auf, insbesondere Pixel-Rauschen des Detektors 135 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100. Das Rauschen kann durch das Aufnehmen mehrerer Referenzbilder und durch Mitteln der Referenzbilder 570 verringert werden. Das gemessene Referenzbild 570 wird dann durch ein gemitteltes Referenzbild ersetzt.
• Alternativ oder zusätzlich kann ein Referenzbild 570 mit einer Belichtungszeit aufgenommen werden, die größer als ein gemessenes oder ein Messbild des Pattern-Elements 470 ist, mit dem das Referenzbild verglichen wird. Damit kann das Rauschen des Referenzbildes 570 ebenfalls wirksam verringert werden. In diesem Fall wird die Belichtungszeit t_Re. des Referenzbildes 570 als Parameter in den Datensatz zum Verbessern des Referenzbildes 570 aufgenommen, um eine Skalierung des Referenzbildes 570 auf die Belichtung eines Messbildes zu ermöglichen.
• Die oben erwähnten Metadaten zum Referenzbild 570 können in einem Datensatz $\xi =\left\{\Delta {\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}}\left(x\text{,}y\right)\text{,}\Delta CD\text{,}\Delta \overrightarrow{D}\text{,}\Delta z_{\text{Re}\text{.}}\text{,}{t}_{\text{Re}}\right\}$

  

  zusammengefasst werden. Bei Bedarf können weitere Metadaten des Referenzbildes 570 zum Datensatz ξ hinzugefügt werden. Beispielsweise ist es möglich, Designdaten als Metadaten dem Datensatz ξ bereitzustellen, die dann benutzt werden können, das Referenzbild 570 zu optimieren.
• Auf der Basis des gemessenen Referenzbildes 570 und den Metadaten des Datensatzes ξ erzeugt die Optimierungseinheit 165 des Computersystems 145 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 ein optimiertes Referenzbild 770. Dieses ist in der 7 dargestellt. Die Optimierungseinheit 165 verschiebt das Pattern-Element 470 gegenüber dem gemessenen Referenzbild 570 um den Vektor $\Delta {\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}}\left(x\text{,}y\right)\text{.}$

  

  Damit wird der Platzierungsfehler oder der Schreibfehler des Referenzbildes 570 gegenüber einem absolut messenden Bildauswerte-Verfahren korrigiert. Ferner verschiebt die Optimierungseinheit 165 das Pattern-Element 470 um den Vektor $\Delta \overrightarrow{D}\left(x\text{,}y\right)$

  

  550 gegenüber der Position ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Meas\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  520 des gemessenen Referenzbildes 570. Dadurch wird eine fehlerhafte Position des Messtisches 110 während der Aufnahme des Referenzbildes 570 korrigiert. Ferner kann eine fehlerhafte Position des Messtisches 110 in vertikaler oder z-Richtung beim Messen des Referenzbildes 570 eliminiert werden (in der 7 nicht dargestellt). Der Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  740 beschreibt die Position Strukturelements 470 in dem optimierten Referenzbild 770 bezüglich des Koordinatenursprungs 510 oder des Bezugspunkts 510.
• Die kritische Abmessung 590 des Referenzbildes 570 ändert die Optimierungseinheit 165 anhand des im Datensatz ξ vorhandenen Parameters ΔCD. Dabei kann CD-Wert des optimierten Referenzbildes 770 gegenüber der kritischen Abmessung des Referenzbildes vergrößert oder verkleinert werden, abhängig von dem Ergebnis des oder der absolut messenden Bildauswerte-Verfahren der Teststruktur 590.
• Eventuell vorhandene Probleme beim Aufnehmen des Referenzbildes 570 hinsichtlich einer nicht optimalen Fokus-Lage werden durch Auswerten eines Fokusstapels, wie oben bei der Diskussion der 6 erläutert, bestimmt. Die Optimierungseinheit 165 korrigiert anhand des Parameters Δz_Re eine suboptimale Fokus-Lage des Referenzbildes 570.
• Rauschen des Referenzbildes 570, insbesondere Pixel-Rauschen verringert die Optimierungseinheit 165 durch Mitteln mehrerer Referenzbilder 570 und Ersetzen des Referenzbildes 570 im optimierten Referenzbild 770 durch ein gemitteltes Referenzbild. Falls das Referenzbild 570 zum Reduzieren des Pixel-Rauschens mit einer langen Belichtungszeit t_Re aufgenommen wurde, skaliert die Optimierungseinheit 165 im optimierten Referenzbild 770 die Intensitätsverteilung des optimierten Referenzbildes I_Re.Opt. gemäß der Formel: $I_{\text{Re}\text{.}Opt\text{.}}=I_{\text{Re}}\cdot \frac{t_{meas}}{t_{\text{Re}}}$

  
• Das optimierte Referenzbild 770 kann nun zum Korrelieren mit gemessenen Bildern oder Messbildern eingesetzt werden. Die 8 zeigt das Korrelationsergebnis eines Messbildes 810 mit dem optimierten Referenzbild 770. Wie bereits oben im Kontext der 7 ausgeführt, beschreibt der Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  740 die Position des Strukturelements 470 im optimierten Referenzbild 770 bezogen auf den Koordinatenursprung 510 des Laborkoordinatensystems. Der Vektor ${\overrightarrow{E}}_{Meas\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  820 repräsentiert die Position des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 bezüglich des Koordinatenursprungs 510. Der Vektor $\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\mathrm{.,}}-y_{Tar\text{.}}\right)$

  

  beschreibt die Verschiebung des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 in Bezug auf die Position des Struktur- oder Pattern-Elements 470 des optimierten Referenzbildes 770. Auf der Basis des Korrelationsresultats, das den Verschiebungsvektor $\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\mathrm{.,}}-y_{Tar\text{.}}\right)$

  

  liefert und der Position des Strukturelements 470 des optimierten Referenzbildes 770, repräsentiert durch den Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  kann der absolute Platzierungsfehler oder Schreibfehler des Strukturelements 470 des Messbildes 810 ermittelt werden: ${\overrightarrow{E}}_{Meas\text{.}}\left(x\text{,}y\right)={\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x\text{,}y\right)+\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\text{.}}-y_{Tar\text{.}}\right)\text{.}$

  

  Den Vektor ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x\text{,}y\right)$

  

  stellt das optimierte Referenzbild 770 bereit und den Verschiebungsvektor $\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\text{.}}-y_{Tar\text{.}}\right)$

  

  liefert die Korrelation von gemessenen Bild 810 und optimierten Referenzbild 770.
• Durch Vergleich der kritischen Abmessung der Teststruktur 890 des gemessenen Bildes 810 mit der CD der Teststruktur 790 des optimierten Referenzbildes 770 kann die Änderung der CD des gemessenen Bildes 810 bezüglich der kritischen Abmessung des optimierten Referenzbildes ermittelt werden. Anhand der CD-Variation des gemessenen Bildes 810 kann entschieden werden, ob die kritische Abmessung des Messbildes 810 eine vorgegebene Spezifikation erfüllt oder nicht. Durch Ermitteln der beiden Größen absoluter Platzierungsfehler und Linienbreite oder kritische Abmessung eines Strukturelements 470 mit Hilfe des optimierten Referenzbildes 770 und des Verschiebungsvektors $\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\mathrm{.,}}-y_{Tar\text{.}}\right)$

  

  ist das Pattern-Element 470 des Messbildes 810 im Wesentlichen charakterisiert.
• Die 9 zeigt ein Flussdiagramm 900 eines Ausführungsbeispiels des in dieser Anmeldung definierten Verfahrens zum Bestimmen einer Position eines Strukturelements 470 einer photolithographischen Maske 105, 200. Die Verfahrensschritte, die für das Ausführen des in dieser Anmeldung spezifizierten Verfahrens optional sind, sind in der 9 gepunktet eingerahmt dargestellt. Das Verfahren beginnt bei Schritt 910. Im nächsten Schritt 920 wird ein Referenzbild 570 bereitgestellt. Ein Referenzbild 570 kann durch Aufnehmen eines Referenzbildes 570 mit einer Positionsbestimmungsvorrichtung 100 dem Verfahren bereitgestellt werden (Schritt 922). Alternativ kann ein Referenzbild 570 aus den Designdaten einer Photomaske 105, 200 generiert werden (Schritt 924).
• Bei Schritt 930 werden Metadaten zum Referenzbild 570 abgeleitet. Die Metadaten können in einem Datensatz ξ zusammengefasst werden. Die abgeleiteten Metadaten werden bei Schritt 940 dazu verwendet, das bereitgestellte Referenzbild 570 zu optimieren, d.h. ein optimiertes Referenzbild 770 zu erzeugen.
• Ein gemessenes Bild 810 oder ein Messbild 810 wird bei Schritt 950 bereitgestellt. Das Bereitstellen eines gemessenen Bildes 810 kann durch Aufnehmen eines Messbildes 810 erfolgen (Schritt 952). Alternativ kann ein bereits vorhandenes Messbild aus einem Speicher, beispielsweise dem Speicher 150 des Computersystems 145 geladen werden (Schritt 954). Bei Schritt 960 wird eine Korrelation des gemessenen Bildes 810 mit dem optimierten Referenzbild 770 ausgeführt. Das Verfahren endet bei Schritt 990.
• Optional kann ferner bei Schritt 970 die kritische Abmessung des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 relativ zur CD des Strukturelements 470 des optimierten Referenzbild 770 bestimmt werden. Ferner kann bei Schritt 975 bestimmt werden, ob die kritische Abmessung des Messbildes 810 eine vorgegebene Spezifikation erfüllt. Das Verfahren endet dann bei Schritt 990.
• Überdies kann bei Schritt 980 ebenfalls optional ein 2D Verschiebungsvektor S(x_Meas. - x_Tar., y_Meas., - y_Tar.) eines Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 relativ zu dem Strukturelement 470 des optimierten Referenzbildes 770 bestimmt werden. Bei Schritt 985 kann ebenfalls optional der absolute Platzierungsfehler (d.h. bezogen auf den Koordinatenursprung 510 des Laborkoordinatensystems) des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 mit Hilfe des Verschiebungsvektors $\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\mathrm{.,}}-y_{Tar\text{.}}\right)$

  

  und der Position des Strukturelements 470 des optimierten Referenzbildes 770 ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Tar\text{.}}\right)$

  

  ermittelt werden: $E_{Meas\text{.}}\left(x_{Meas\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\text{.}}\right)={\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}Tar\text{.}}\left(x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Tar\text{.}}\right)+\overrightarrow{S}\left(x_{Meas\text{.}}-x_{Tar\text{.}}\text{,}{y}_{Meas\mathrm{.,}}-y_{Tar\text{.}}\right)\text{.}$

  

  Das Verfahren endet dann ebenfalls bei Schritt 990.
• Die beiden parallelen optionalen Schritte 970 und 975 bzw. 980 und 985 können jeweils einzeln oder beide für ein Strukturelement 470 eines Chips 410 der Maske 200 ausgeführt werden.
• Die 10 gibt ein Flussdiagramm 1000 eines zweiten Ausführungsbeispiels des in dieser Anmeldung definierten Verfahrens zum Bestimmen einer Position eines Strukturelements 470 einer photolithographischen Maske 105, 200 wieder. Ein Teil der Verfahrensschritte, die optionale Schritte sind und bereits im Kontext der 9 diskutiert wurden, sind in dem Flussdiagramm 1000 nicht angegeben. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1010. Im nächsten Schritt 1020 wird ein Referenzbild 570 des Strukturelements 470 bereitgestellt.
• Bei Schritt 1030 werden Metadaten zum Referenzbild 570 abgeleitet. Ein gemessenes Bild 810 oder ein Messbild 810 des Strukturelements 470 wird bei Schritt 1040 bereitgestellt. Im nächsten Schritt 1050 werden die Bilddaten des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 und des Referenzbildes 570 korreliert.
• Bei Schritt 1060 wird sodann eine CD-Variation des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 relativ zum Strukturelement 470 des Referenzbildes 570 ermittelt, dabei werden die abgeleiteten Metadaten des Datensatzes ξ verwendet. Das Verfahren endet dann bei Schritt 1080. Optional kann durch Ausführen des Schrittes 1065 bestimmt werden, ob die kritische Abmessung des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 eine vorgegebene Spezifikation erfüllt oder nicht. Das Verfahren endet sodann ebenfalls bei 1080.
• Alternativ oder zusätzlich zu Schritt 1060 kann der Schritt 1080 ausgeführt werden, bei dem ein Verschiebungsvektor des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 zum Strukturelement 470 des Referenzbildes 570 ermittelt wird. Beim Bestimmen des Verschiebungsvektors werden die für das Referenzbild 570 abgeleiteten Metadaten, die in dem Datensatz ξ zusammengestellt sind, berücksichtigt. Das Verfahren endet dann bei Schritt 1080. Optional ist es möglich, bei Schritt 1075 den absoluten Platzierungsfehler des Strukturelements 470 des gemessenen Bildes 810 bezüglich des Referenzbildes 570 zu bestimmen. Dabei werden, neben der Position des Strukturelements 470 im Referenzbild 570 und dem zuvor ermittelten Verschiebungsvektor zusätzlich die Metadaten des Datensatzes ξ verwendet, insbesondere wird der Vektor $\Delta \overrightarrow{D}$

  

  benutzt. Das Verfahren endet nach Ausführen dieser Option erneut bei Schritt 1080.
• Neben dem Bestimmen von Platzierungsfehlern und der kritischen Abmessung ist die Berechnung von Überlagerungsfehlern oder Overlay-Fehlern zwischen verschiedenen Strukturen oder Pattern-Elementen verschiedener Masken eines Maskenstapels eine typische Anwendung für das in dieser Anmeldung beschriebene Verfahren. Im Folgenden wird deshalb die Wirkung des erläuterten Verfahrens für diesen Anwendungsfall beispielhaft ausgeführt.
• Das Diagramm 1100 der 11 zeigt im Teilbild 11a einen Ausschnitt 1110 aus einer ersten Maske eines Maskenstapels mit einer zugehörigen Ausrichtungsmarkierung 1120 in Form eines Rahmens. Der Ausschnitt 1110 der ersten Maske umfasst vier Strukturelemente 1112, 1114, 1116 und 1118, die in der 11 durch Rechtecke symbolisiert sind. Das Teilbild 11b der 11 repräsentiert einen Ausschnitt 1130 aus einer zweiten Photomaske eines Maskenstapels. Der Ausschnitt 1130 der zweiten Maske beinhaltet ebenfalls vier Pattern-Elemente 1132, 1134, 1136 und 1138, die im Teilbild 11b ebenfalls als Rechtecke dargestellt sind. Die Markierung 1140 des zweiten Ausschnitts 1130 weist die Form eines Kreuzes 1140 auf.
• Das Teilbild 11c der 11 gibt ein Referenzbild 1150 des Ausschnitts 1110 der ersten Maske wieder. Die Strukturelemente 1152, 1154, 1156 und 1158 des Referenzbildes 1150 weisen einen systematischen Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)$

  

  auf, der durch den Pfeil 1155 dargestellt ist. Ferner weist das Referenzbild 1170 des zweiten Ausschnitts 1130, das im Teilbild 11d angegeben ist, ebenfalls einen Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)$

  

  auf, der im Teilbild 11d durch den Pfeil 1175 bezeichnet ist. Aus Einfachheitsgründen haben die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)$

  

  und ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)$

  

  der beiden Referenzbilder 1150 und 1170 einen ähnlichen Platzierungsfehler. Der Fachmann wird anerkennen, dass die Anwendung des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens nicht auf das in der 11 angegebene Beispiel beschränkt ist. Vielmehr können damit beliebige Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)$

  

  und ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)$

  

  von Referenzbildern, die zu verschiedenen Maske eines Maskenstapels gehören, korrigiert werden.
• Das Diagramm 1200 der 12 zeigt im Teilbild 12a das Ergebnis eines Korrelationsprozesses des Ausschnitts 1110 der ersten Maske mit dem dazugehörigen Referenzbild 1150. Die Korrelation liefert die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,1}}\text{, }{\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,2}}\text{, }{\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,3}}$

  

  und ${\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,4}}$

  

  der Strukturelemente 1112, 1114, 1116 und 1118 des Ausschnitts 1110 der ersten Maske, die durch die Pfeile 1212, 1214, 1216 und 1218 dargestellt sind. Der Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)$

  

  des Referenzbildes 1150 zeigt sich im linken Teilbild 12a in einer Verschiebung 1255 der Ausrichtungsmarkierung 1140 des Referenzbildes 1150 gegenüber der Markierung 1120 des Ausschnitts 1110 der ersten Maske.
• Das rechte Teilbild 12b repräsentiert das Resultat des Korrelationsvorgangs des Referenzbildes 1170 mit dem Ausschnitt 1130 der zweiten Photomaske. Die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,1}}\text{, }{\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,2}}\text{, }{\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,3}}$

  

  und ${\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,4}}$

  

  der Pattern-Elemente 1132, 1134, 1136, 1138 des Ausschnitts 1130 der zweiten Maske des Maskenstapels sind durch die Pfeile 1232, 1234, 1236 und 1238 repräsentiert. Der Pfeil 1275 bezeichnet die Verschiebung der Ausrichtungsmarkierung 1180 des Referenzbildes 1170 gegenüber der Markierung 1140 des Ausschnitts 1130 der zweiten Photomaske aufgrund des Platzierungsfehlers ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)$

  

  der Strukturelemente 1172, 1174, 1176 und 1178 der Referenzmaske 1170.
• Das Diagramm 1300 der 13 stellt das Ergebnis des Überlagerungsvorgangs der Ausschnitts 1110 der ersten Maske und des Ausschnitts 1130 der zweiten Maske dar. Der Fehler der Überlagerung oder der Ausrichtung der beiden Maskenausschnitte 1110 und 1130 beschreibt in dem in der 13 dargestellten Beispiel die Formel: 2 4 $\mathrm{\Delta }{\overrightarrow{E}}_{Overlay\text{,1}\text{,2}}={\displaystyle \sum _{i=1}^2{\displaystyle \sum _{j=1}^4\left({\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\text{.}i,j}+{\overrightarrow{R}}_{Mi,j}\right)}}$

  

  Wie in der 13 dargestellt ist, können die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,1}}\mathrm{1212,}{\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,2}}\mathrm{1214,}{\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,3}}\mathrm{1216,}{\overrightarrow{R}}_{M\text{1}\text{,4}}\mathrm{1218,}{\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,1}}\mathrm{1232,}{\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,2}}\mathrm{1234,}$

  

  ${\overrightarrow{R}}_{\text{M2}\text{,3}}1236$

  

  und ${\overrightarrow{R}}_{\text{M2}\text{,4}}1238$

  

  der Strukturelemente 1112, 1114, 1116, 1118, 1132, 1134, 1136 und 1138 durch den Überlagerungsprozess weitgehend kompensiert werden. Andererseits addieren sich in dem Beispiel der 13 die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)1155$

  

  und ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)1175$

  

  der Referenzbilder 1150 und 1170.
• Werden hingegen die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)1155$

  

  und ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)1175$

  

  der Referenzbilder 1150 und 1170 wie oben erläutert vermessen und korrigiert, indem optimierte Referenzbilder erzeugt werden, ergibt sich für den Platzierungsfehler der Referenzbilder näherungsweise: $\mathrm{\Delta }{\overrightarrow{E}}_{Overlay\text{,Re}\text{,1}\text{,2}}={\displaystyle \sum _{i=1}^2{\displaystyle \sum _{j=1}^4{\overrightarrow{E}}_{Mi,j}\approx 0}}\text{.}$

  

  Der Überlagerungsfehler der beiden Maskenausschnitte 1110 und 1130 ist somit im Wesentlichen durch die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{R}}_{M\text{2}\text{,2}}$

  

  der einzelnen Strukturelemente 1112, 1114, 1116, 1118, 1132, 1134, 1136 und 1138 der beiden Maskenausschnitte bestimmt: $\mathrm{\Delta }{\overrightarrow{E}}_{Overlay\text{,1}\text{,2}}={\displaystyle \sum _{i=1}^2{\displaystyle \sum _{j=1}^4{\overrightarrow{R}}_{Mi,j}\text{.}}}$

  

  Diese Situation ist in der 14 dargestellt. Das Erzeugen optimierter Referenzbilder (die in der 14 nicht dargestellt sind) entspricht einer Zentrierung der Referenzbilder auf ihre ideale Lage. Damit wird der Overlay-Fehler unabhängig von den Platzierungsfehlern der Referenzbilder 1150 und 1170 der Ausschnitte 1110, 1130 der beiden Masken.
• In einer alternativen Ausführungsform können die Platzierungsfehler ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M1}\left(x,y\right)1155$

  

  und ${\overrightarrow{E}}_{\text{Re}\mathrm{.,}M2}\left(x,y\right)1175$

  

  als Metadaten der Korrelationseinheit 165 der Positionsbestimmungsvorrichtung 100 übergeben werden und während des Überlagerungsprozesses der Ausschnitte 1110 und 1130 ersten und der zweiten Photomaske berücksichtigt werden. Diese Ausführungsform vermeidet das Erzeugen von optimierten Referenzbildern.

Claims (21)

1. Verfahren zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements (470) einer photolithographischen Maske (105, 200), das Verfahren die Schritte aufweisend: a. Bereitstellen eines gemessenen Referenzbildes (570) des zumindest einen Strukturelements (470); b. Ableiten eines Datensatzes zum gemessenen Referenzbild (570), der Metadaten umfasst, die sich auf das gemessene Referenzbild (570) beziehen; c. Bereitstellen zumindest eines gemessenen Bildes (810) des zumindest einen Strukturelements (470) der photolithographischen Maske (105, 200); und d. Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) mittels des abgeleiteten Datensatzes und Korrelieren des zumindest einen gemessenen Bildes (810) und des optimierten gemessenen Referenzbildes (770).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Metadaten sich zumindest auf einen der folgenden Aspekte beziehen: zumindest einen Defekt des gemessenen Referenzbildes (570); zumindest eine fehlerhafte Einstellung eines Messtisches (110), der eine Referenzmaske während des Aufnehmens des gemessenen Referenzbildes (570) hält; und zumindest eine Parametereinstellung eines optischen Systems (185) einer Positionsbestimmungsvorrichtung (100) während des Aufnehmens des Referenzbildes (570).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zumindest eine Defekt des gemessenen Referenzbildes (570) zumindest eine der folgenden Ursachen umfasst: einen Platzierungsfehler des zumindest einen Strukturelements (470) des gemessenen Referenzbildes (570), eine kritische Abmessung des zumindest einen Strukturelements (470), die außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt, und ein Rauschen des gemessenen Referenzbildes (570); wobei die zumindest eine fehlerhafte Einstellung des Messtisches (110) eine Positionsänderung des Messtisches (110) in der Ebene der photolithographischen Maske (105, 200) bezüglich eines Referenzpunktes (510) während des Aufnehmens des Referenzbildes (570) und/oder eine Positionsänderung (512) des Messtisches (110) in der Ebene senkrecht zu der photolithographischen Maske umfasst (105, 200); und/oder wobei die zumindest eine Parametereinstellung des optischen Systems (105) der Positionsbestimmungsvorrichtung (100) eine Position eines Fokus beim Aufnehmen des Referenzbildes (570), und/oder eine Belichtungszeit beim Aufnehmen des Referenzbildes (570) umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ableiten des Datensatzes umfasst: Bestimmen des zumindest einen Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements (470) des gemessenen Referenzbildes (570) mittels eines Schwellenpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens, eines Schwerpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens, und/oder eines Symmetrie-Korrelations-Bildauswerteverfahrens, und/oder Bestimmen der kritischen Abmessung des zumindest einen Strukturelements (470) mittels des Schwellenpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens, des Schwerpunkt-basierten Bildauswerteverfahrens und/oder des Symmetrie-Korrelations-Bildauswerteverfahrens.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Ableiten des Datensatzes umfasst: Zumindest zweimaliges Aufnehmen des Referenzbildes (570) und Mitteln der zumindest zwei Referenzbilder.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, wobei das Ableiten des Datensatzes umfasst: Aufnehmen von zumindest zwei Referenzbildern mit verschiedenen Belichtungszeiten und Skalieren der zumindest zwei gemessenen Referenzbilder auf die Belichtungszeit des zumindest einen gemessenen Bildes (810).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-6, wobei das Ableiten des Datensatzes umfasst: Bestimmen der Position des Messtisches (110) in der Ebene der photolithographischen Maske (105, 200) während des Aufnehmens des Referenzbildes (570) mit Hilfe zumindest eines Interferometers (120) und/oder Bestimmen der Position des Messtisches (110) senkrecht zu der Ebene der photolithographischen Maske (105, 200) während des Aufnehmens des Referenzbildes (570) mit Hilfe eines Interferometers (120).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-7, wobei das Ableiten des Datensatzes umfasst: Bestimmen der Position des Fokus beim Aufnehmen des Referenzbildes (570) durch Auswerten eines Fokusstapels (640) des gemessenen Referenzbildes (570), und/oder Bestimmen der Position des Fokus beim Aufnehmen des Referenzbildes (570) durch Aufnehmen eines Fokusstapels (640) des Referenzbildes (570) und Auswerten des Fokusstapels (640) des Referenzbildes (570).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-8, wobei das Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) umfasst: Korrigieren des zumindest einen Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements (470) des gemessenen Referenzbildes (570) und/oder Korrigieren der kritischen Abmessung des zumindest einen Strukturelements (470) des gemessenen Referenzbildes (570), so dass diese eine vorgegebene Spezifikation erfüllt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-9, wobei das Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) umfasst: Verringern des Rauschens des gemessenen Referenzbildes (570) durch Ersetzen des gemessenen Referenzbildes (570) durch ein gemitteltes Referenzbild der zumindest zwei gemessenen Referenzbilder.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-10, wobei das Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) umfasst: Korrigieren der Position des Messtisches (110) in der Ebene der photolithographischen Maske (105, 200) während des Aufnehmens des Referenzbildes (570) bezüglich eines Referenzpunktes (510), und/oder Korrigieren der Position des Messtisches (110) in der Richtung senkrecht zu der Ebene der photolithographischen Maske (105, 200) bezüglich eines Referenzpunktes (510).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-11, wobei das Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) umfasst: Korrigieren des gemessenen Referenzbildes (570) bezüglich der Belichtungszeit und/oder Korrigieren des Fokus des gemessenen Referenzbildes (570).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner den Schritt aufweisend: Bestimmen eines Verschiebungsvektors (830), der eine Verschiebung des zumindest einen Strukturelements (470) des optimierten gemessenen Referenzbildes (770) und des zumindest einen Strukturelements (470) des zumindest einen gemessenen Bildes (810) beschreibt, nach Ausführen des Schrittes d.
14. Verfahren nach Anspruch 13, ferner den Schritt aufweisend: Bestimmen eines absoluten Platzierungsfehlers des zumindest einen Strukturelements (470) des zumindest einen gemessenen Bildes (810) aus einer absoluten Position (740) des zumindest einen Strukturelements (470) des optimierten gemessenen Referenzbildes (770) und dem bestimmten Verschiebungsvektor (830) des zumindest einen Strukturelements (470).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-14, ferner den Schritt aufweisend: Bestimmen, ob die kritische Abmessung des zumindest einen Strukturelements (470) des gemessenen Bildes (810) eine vorgegebene Spezifikation erfüllt.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des gemessenen Referenzbildes (570) umfasst: Aufnehmen des zumindest einen Strukturelements (470) einer Referenzmaske mittels einer Positionsbestimmungsvorrichtung (100), und/oder Ermitteln des gemessenen Referenzbildes (570) aus Designdaten des zumindest einen Strukturelements (470) der photolithographischen Maske (105, 200).
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellen des zumindest einen gemessenen Bildes (810) das Aufnehmen des zumindest einen gemessenen Bildes (810) der photolithographischen Maske (105, 200) mittels einer Positionsbestimmungsvorrichtung (100) umfasst.
18. Vorrichtung (100) zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements einer photolithographischen Maske (105, 200), aufweisend: a. Mittel zum Bereitstellen eines gemessenen Referenzbildes (570) des zumindest einen Strukturelements (470); b. Mittel zum Ableiten eines Datensatzes zum gemessenen Referenzbild (570), der Metadaten umfasst, die sich auf das gemessene Referenzbild (570) beziehen; c. Mittel zum Bereitstellen zumindest eines gemessenen Bildes (810) des zumindest einen Strukturelements (470); und d. Mittel zum Optimieren des gemessenen Referenzbildes (570) und Mittel zum Korrelieren des zumindest einen gemessenen Bildes (810) und des optimierten gemessenen Referenzbildes (770).
19. Vorrichtung (100), die ausgebildet ist, die Verfahrensschritte der Ansprüche 1-18 auszuführen.
20. Computerprogramm, das Anweisungen enthält, die ein Computersystem veranlassen, die Verfahrensschritte der Ansprüche 1-18 auszuführen.
21. Positionsbestimmungsvorrichtung (100) zum Bestimmen einer Position zumindest eines Strukturelements (470) einer photolithographischen Maske (105, 200), aufweisend: a. einen Messtisch (110), der in zumindest zwei Raumrichtungen beweglich ist und der ausgebildet ist, die photolithographische Maske (105, 200) zu halten; b. ein optisches System (185) umfassend ein Belichtungssystem (127) und einen Detektor (135), das ausgebildet ist zum Aufnehmen des Referenzbildes (570) des zumindest einen Strukturelements (470) und zum Aufnehmen zumindest eines gemessenen Bildes (810) des zumindest einen Strukturelements (470); c. eine Analyseeinheit (155), die ausgebildet ist, das gemessene Referenzbild (570) zu analysieren zum Ableiten zumindest eines Datensatzes, der sich auf das gemessene Referenzbild (570) bezieht; d. eine Optimierungseinheit (160), die ausgebildet ist, das gemessene Referenzbild (570) mit Hilfe des abgeleiteten Datensatzes zu optimieren; und e. eine Korrelationseinheit (165), die ausgebildet ist, eine Korrelation des optimierten gemessenen Referenzbildes (770) und des zumindest einen gemessenen Bildes (810) auszuführen.

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