DE102016224690A1

DE102016224690A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Untersuchen eines Elements einer photolithographischen Maske für den EUV-Bereich

Info

Publication number: DE102016224690A1
Application number: DE102016224690.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Frederik Blumrich; Johannes Ruoff
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: DE102016224690B4; US20180164207A1; JP7132711B2; JP2018120208A; KR20180067452A; US10386297B2; KR102512163B1

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen zumindest eines Elements (520, 620) einer photolithographischen Maske (500, 1620) für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Untersuchen des zumindest einen Elements (520, 620) mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich; und (b) Bestimmen eines Verhaltens des zumindest einen Elements (520, 620) im EUV-Wellenlängenbereich.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Untersuchen eines Elements einer photolithographischen Maske für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kompensieren eines Defekts einer Maske für den EUV-Wellenlängenbereich.
Stand der Technik
Als Folge der wachsenden Integrationsdichte in der Halbleiterindustrie müssen Photolithographiemasken zunehmend kleinere Strukturen auf Wafer abbilden. Um diesem Trend Rechnung zu tragen, wird die Belichtungswellenlänge von Lithographiegeräten zu immer kleineren Wellenlängen verschoben. Zukünftige Lithographiesysteme werden wahrscheinlich mit Wellenlängen im extrem ultravioletten (EUV)-Bereich arbeiten (vorzugsweise aber nicht notwendigerweise im Bereich von 6 nm bis 15 nm). Der EUV-Wellenlängenbereich stellt enorme Anforderungen an die Präzision optischer Elemente im Strahlengang der zukünftigen Lithographiesysteme. Die optischen Elemente und damit auch die photolithographischen Masken werden aller Vorrausicht nach reflektierende optische Elemente sein.
EUV-Spiegel weisen ein Substrat mit geringer thermischer Ausdehnung auf. Auf das Substrat wird eine Mehrschichtstruktur (englisch Multilayer) aus beispielsweise etwa 20 bis etwa 80 Doppelschichten aus Silizium (Si) und Molybdän (Mo) oder anderen geeigneten Materialien aufgebracht, die als dielektrischer Spiegel wirken. Die europäische Patentschrift EP 1829 052 B1 offenbart ein mögliches Ausführungsbeispiel eines solchen reflektierenden Mehrschichtsystems für den EUV-Wellenlängenbereich.
EUV-Photolithographiemasken oder einfach EUV-Masken weisen auf der Mehrschichtstruktur zusätzlich eine Absorberstruktur aus absorbierenden Pattern-Elementen auf. In den Bereichen der EUV-Maske, die mit Pattern-Elementen der Absorberstruktur bedeckt sind, werden einfallende EUV-Photonen absorbiert oder zumindest nicht so reflektiert wie in anderen Bereichen.
EUV-Masken - oder allgemein Photomasken - sind Projektionsvorlagen deren wichtigste Anwendung die Photolithographie zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, insbesondere von integrierten Schaltungen, ist. Photomasken müssen weitestgehend fehlerfrei sein, da sich ein Fehler der Maske bei jeder Belichtung auf jedem Wafer reproduzieren würde. Deshalb werden an die Materialien der optischen Elemente für den EUV-Bereich, insbesondere die Photomasken, höchste Anforderungen hinsichtlich der Planarität, der Reinheit, der Temperaturstabilität, der Reflexionskonstanz und der Fehlerfreiheit gestellt.
Bei einer Photomaske ist es wichtig, dass die Pattern-Elemente der Absorberstruktur auf der Photomaske exakt die vom Design des Halbleiterbauelements vorgegebenen Strukturelemente in den Photolack oder Photoresist auf dem Wafer abbilden. Die Sollgröße der von dem Absorber-Pattern in dem Photoresist erzeugten Strukturelemente wird Kritische Dimension (CD, Critical Dimension) genannt. Diese Größe bzw. deren Variation ist eine zentrale Kenngröße für die Qualität einer Photomaske. Fehlerfreiheit bei Photomasken bedeutet in diesem Kontext, dass die Maske bei Belichtung mit der aktinischen Wellenwellenlänge eine Sollgröße innerhalb eines vorgegebenen Fehlerintervalls auf einen Wafer abbildet, d.h. die CD darf nur innerhalb des vorgegebenen Fehlerintervalls variieren. Ist diese Bedingung erfüllt, weist die Photomaske keine auf einem Wafer sichtbaren oder druckbaren Defekte (englisch printable defects) auf.
Derzeit können keine Substrate und/oder Mehrschichtstrukturen für Photomasken für den EUV-Wellenlängenbereich hergestellt werden, die frei von druckbaren Defekten oder Fehlern sind. Die in dieser Anmeldung behandelten Defekte können ihren Ursprung in kleinen lokalen Unebenheiten des Maskensubstrats haben (< 10 nm Abweichung von einer vorgegebenen Dicke), die sich durch die Mehrschichtstruktur hindurch fortpflanzen können. Ferner sind lokale Defekte innerhalb der Mehrschichtstruktur oder Partikel auf dem Substrat oder innerhalb der Mehrschichtstruktur Ursache für Störungen der Funktion der Mehrschichtstruktur als Spiegel. Diese Defekte werden im Folgenden - wie im Fachgebiet üblich - vergrabene Defekte oder Defekte der Mehrschichtstruktur genannt. Es gibt zurzeit verschiedene Konzepte, die Auswirkung druckbarer Defekte von EUV-Masken, die von Defekten der Mehrschichtstruktur verursacht werden, zu vermeiden oder zumindest abzuschwächen.
So können nach einer Untersuchung der Defekte eines Maskenrohlings, d.h. eines Substrats mit aufgebrachter Mehrschichtstruktur, die Pattern-Elemente der Absorberstruktur so auf dem Maskenrohling angeordnet werden, dass die Elemente des Absorber-Patterns, die druckbaren Defekte im Wesentlichen überdecken. Der Artikel „EUV multilayer defect compensation (MDC) by absorber pattern modification - From theory to wafer validation“, der Autoren L. Peng, P. Hu, M. Satake, V. Tolani, D. Peng, Y. Li und D. Chen, in „Photomask Technology 2011", herausgegeben von W. Maurer, F.E. Abboud, Proc. of SPIE, Vol. 8166, 81662E-1 - 81662E-15, beschreibt ein Simulations-Tool, mit dessen Hilfe sehr schnell die bestmögliche Anordnung eines Absorber-Patterns auf einen defektbehafteten Maskenrohling bestimmt werden kann. Ab einer bestimmten Defektdichte und in Abhängigkeit von der Struktur der absorbierenden Pattern-Elemente stößt dieses Konzept jedoch schnell an seine Grenzen.
Das naheliegende Vorgehen zur Behebung eines vergrabenen Defekts wäre es, im ersten Schritt die Mehrschichtstruktur oberhalb des Defekts zu entfernen, in einem zweiten Schritt den freigelegten Defekt zu beseitigen und sodann in einem abschließenden Schritt den Teil der entfernten Mehrschichtstruktur wieder aufzubringen. Dieser Prozess ist aufgrund der Vielzahl der Schichten der Mehrschichtstruktur und deren geringe Dicke von etwa 3 nm für die Molybdän- (Mo) Schichten sowie ungefähr 4 nm für die Silizium- (Si) Schichten und der hohen Anforderungen an die Planarität der Schichten bzw. deren Grenzflächen in der Praxis nicht durchführbar.
Stattdessen offenbart die US 6 235 434 B1 ein Verfahren, durch eine Modifikation der Pattern-Elemente der Absorberstruktur einer EUV Maske in der Nähe eines vergrabenen Defekts den Amplitudenanteil eines vergrabenen Defekts zu kompensieren. Dieser Prozess wird im Folgenden „Compensational Repair“ oder kompensierende Reparatur genannt. In der 1 ist seine Wirkungsweise schematisch dargestellt. Eine lokale Verringerung der Reflektivität, die durch die lokal gestörte Oberfläche eines vergrabenen Defekts verursacht wird, wird durch das Entfernen von Teilen des Absorbermaterials benachbarter Pattern-Elemente des Defekts kompensiert.
Die vorgenannte Patentschrift beschreibt, dass nicht die geometrische Größe des vergrabenen Defekts kompensiert werden soll, sondern seine äquivalente Größe. Die äquivalente Größe eines vergrabenen Defekts hängt von dessen Lage zu den benachbarten Pattern-Elementen ab und ist umso größer, je weiter der Defekt von dem nächsten Pattern-Element entfernt ist. Phasendefekte weisen eine kleinere äquivalente Fläche als Amplitudendefekte auf. Die Position und die äquivalente Größe von Defekt induzierten Reflexionsstörungen können durch eine Charakterisierungstechnik, wie etwa lithographisches Drucken bestimmt werden.
Die kompensierende Reparatur wird beispielsweise ebenfalls in der Publikation „Compensation for EUV multilayer defects within arbitrary layouts by absorber pattern modification“ der Autoren L. Pang, C. Clifford, D. Peng, Y. Li, D. Chen, M. Satake, V. Tolani und L. He, in „Extreme Ultraviolet Lithography", herausgegeben von B.M. La Fontaine, P.P. Naulleau, Proc. of SPIE, Vol. 7969, 79691E-1-79691E-14 erläutert. Die zur Defektkompensation notwendigen Veränderungen der Pattern-Elemente der Absorberstruktur zum Kompensieren von lokalen Vertiefungen (englisch: pits) oder Erhöhungen (englisch: bumps) eines Maskenrohlings werden mit Hilfe eines Simulations-Tools bestimmt.
Die WO 00 / 34828 beschreibt das Reparieren von Amplituden- und Phasendefekten von EUV-Masken auf der Basis einer Änderung der Pattern-Elemente in der Nähe der Defekte.
Die US-Patentschrift mit der Nr. 8 739 098 beschreibt ein Simulationsverfahren zum Bestimmen der Größe von vergrabenen Defekten von EUV-Masken und das Anwenden einer „Compensational Repair“ zum Reparieren der vergrabenen Defekte.
Die WO 2016 / 037 851 schlägt das Einteilen von Defekten von Maskenrohlingen in zwei Klassen vor, wobei die Defekte der ersten Klasse durch Pattern-Elemente der Absorberstruktur überdeckt werden und die Defekte der zweiten Klasse durch die oben erwähnte kompensierende Reparatur zumindest abgeschwächt werden.
Der Artikel „The door opener for EUV mask repair" der Autoren M. Waiblinger, R. Jonckheere, T. Bret, D. van den Heuvel, C. Baur und G. Baralia, in „Photomask and Next Generation Lithography Mask Technology XIX", herausgegeben von K. Kato, Proc. of SPIE, Vol. 84441, 84410F1 - 84410F-10, 2012, beschreibt sowohl das Reparieren von Defekten der absorbierenden Pattern-Elemente als auch von Defekten der Mehrschichtstruktur von EUV-Masken, wobei die zuletzt genannten Defekte mit Hilfe der kompensierenden Reparaturtechnik repariert werden.
Ferner beschreibt die WO 2011 / 161243 das Kompensieren von Defekten von EUV-Masken durch das Erzeugen lokaler Änderungen in der Mehrschichtstruktur einer EUV-Maske mit Hilfe eines Elektronenstrahls.
Darüber hinaus beschreibt die WO 2013 / 010 976 das Korrigieren von vergrabenen Defekten von EUV-Masken, wobei die Defekte durch den kombinierten Einsatz einer ultravioletten Strahlungsquelle, eines Rastersondenmikroskops und eines Rasterteilchenmikroskops lokalisiert werden.
Überdies verwendet ein weiteres Verfahren ultrakurze Laserpulse zur lokalen Verdichtung des Substratmaterials einer Photomaske oder eines Maskenrohlings zum Kompensieren von Defekten von EUV-Masken. Die WO 2015 / 144 700 beschreibt das Einbringen von Pixeln in ein Substrat einer EUV-Maske durch die Rückseite des Substrats, d.h. der Seite des Maskensubstrats, das der Mehrschichtstruktur gegenüberliegt.
Schließlich beschreiben die Autoren G. McIntyre, E. Gallagher, T. Robinson, A.C. Smith, M. Lawliss, J. LeClaire, R. Bozak, R. White und M. Archuletta in dem Artikel „Through-focus EUV multilayer defect repair with nanomachining", in „Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography IV", herausgegeben von P.P. Naulleau, Proc. of SPIE, Vol. 8679, 86791I-1 - 867911-4, dass durch eine Kompensation der durch lokale Erhebungen (bumps) oder Vertiefungen (pits) induzierten Phasenstörungen der Mehrschichtstruktur durch lokales Entfernen eines Teils des Defekts (im Falle einer lokalen Erhebung) oder lokales Abscheiden von Material auf den Defekt, der in Form einer lokalen Vertiefung vorliegt, der Phasenfehler dieser Defekte kompensiert werden kann.
Defekte der Mehrschichtstruktur stellen derzeit ein Haupthindernis für den Einsatz der Photolithographie im EUV-Wellenlängenbereich dar. Trotz der Vielzahl der eingesetzten Methoden zur Defektkorrektur oder Defektabschwächung können vergrabene Defekte oder Defekte der Mehrschichtstruktur von EUV-Masken häufig noch immer nicht mit der erforderlichen Qualität repariert werden.
Überdies ist es für die Analyse einer EUV-Maske sehr wichtig, dass Messwerkzeuge zur Verfügung stehen, die es ermöglichen, das Verhalten oder das Betriebsverhalten einer EUV-Maske zuverlässig zu bestimmen, ohne dass Zeit- und Kosten-aufwändige Belichtungen von Wafern durchgeführt werden müssen. Dieser Punkt ist insbesondere vor dem Hintergrund der Weiterentwicklung von EUV-Masken von Relevanz.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, die das Untersuchen von EUV-Masken verbessern und dadurch auch eine bessere Kompensation von Defekten von EUV-Masken ermöglichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. In einer Ausführungsform weist das Verfahren zum Untersuchen zumindest eines Elements einer photolithographischen Maske für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, die Schritte auf: (a) Untersuchen des zumindest einen Elements mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich; und (b) Bestimmen eines Verhaltens des zumindest einen Elements bei einer Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren setzt zum Untersuchen eines Elements einer photolithographischen Maske für den EUV-Wellenlängenbereich (oder kurz einer EUV-Maske) Strahlung ein, die im Bereich der aktinischen Wellenlänge der EUV-Maske liegt. Dadurch wird es möglich, die Strukturelemente einer EUV-Maske, die für die aktinische Wellenlänge ausgelegt sind, direkt zu messen und Abweichungen von einer vorgegebenen Sollgröße in direkter Weise experimentell zu bestimmen.
Das zumindest eine Element kann zumindest ein Mitglied aus der Gruppe umfassen: zumindest einen Defekt einer photolithographischen Maske, zumindest eine kritische Stelle einer photolithographischen Maske, und zumindest eine Komponente und/oder zumindest einen Teil einer Komponente einer photolithographischen Maske.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann zum Analysieren eines Defekts einer EUV-Maske eingesetzt werden. Neben der Analyse der in dieser Anmeldung vorwiegend beschriebenen vergrabenen Defekte können auch alle weiteren Defekte von EUV-Masken untersucht werden. Dies gilt insbesondere für die experimentelle Bestimmung von Defekten der Absorberstruktur oder von Defekten einer phasenschiebenden Struktur.
Neben dem Untersuchen eines Defekts einer EUV-Maske kann ein erfindungsgemäßes Verfahren auch zum Untersuchen einer kritischen Stelle einer photolithographischen Maske für den EUV-Wellenlängenbereich eingesetzt werden. Ein Defekt weist einen Parameterwert oberhalb einer Defektschwelle auf, wohingegen eine kritische Stelle einen Parameterwert aufweist, der nur knapp unterhalb der Defektschwelle liegt. Damit sind kritische Stellen einer photolithographischen Maske Stellen, deren Parameter die Spezifikation erfüllen, wobei jedoch zumindest ein Parameter einer kritischen Stelle der entsprechenden Defektschwelle nahekommt. Wie unten im Detail ausgeführt wird, erlaubt ein erfindungsgemäßes Verfahren das quantitative Bestimmen eines Defekts.
Ferner eröffnet ein erfinderisches Verfahren die neue Möglichkeit zuverlässig kritische Stellen zu analysieren. Die Messdaten können als Startwerte für eine spätere Simulation gespeichert werden. Somit ermöglicht ein erfindungsgemäßes Verfahren einen Schritt in Richtung einer ganzheitlichen Lithographie. Dieses Ziel ist im Fachgebiet unter dem Stichwort „holistic litho“ bekannt.
Darüber hinaus ermöglicht das Belichten einer EUV-Maske mit Licht im EUV-Wellenlängengereich ein experimentelles Untersuchen defektfreier EUV-Masken. Beispielsweise kann die exakte Platzierung von Elementen der Absorberstruktur untersucht werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren eignet sich deshalb als Messwerkzeug für die Weiterentwicklung verschiedener Typen von EUV-Masken.
Schließlich ist ein erfindungsgemäßes Verfahren nicht auf das Untersuchen von EUV-Masken beschränkt. Vielmehr kann dieses auch zum Analysieren von Spiegeln für den EUV-Wellenlängenbereich eingesetzt werden.
Das Bestimmen des Verhaltens des zumindest einen Elements kann umfassen: Bestimmen einer Phasenänderung und/oder einer Amplitudenänderung, die durch das zumindest eine Element bei der Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich verursacht wird.
Für das Analysieren der Funktion beispielsweise eines phasenschiebenden Elements einer (zukünftigen) EUV-Maske kann es ausreichend sein, die von dem phasenschiebenden Element bewirkte Phasenänderung zu analysieren. Für die Analyse von kritischen Stellen oder von Defekten, insbesondere von Defekten der Mehrschichtstruktur ist es jedoch normalerweise notwendig, sowohl die Phasen- als auch die Amplitudenänderung dieser Elemente zu betrachten. Im Folgenden wird dies am Beispiel vergrabener Defekte erläutert.
Vergrabene Defekte entstehen meist an der Substratoberfläche oder durch eine lokale Störung der Mehrschichtstruktur. Diese Defekte setzen sich typischerweise durch die Mehrschichtstruktur hindurch fort. Das Ergebnis ist ein vergrabener Defekt, der sowohl in einer reduzierten Intensität bzw. Amplitude, die zu wesentlichen Teilen durch eine Änderung der Oberflächenneigung der Mehrschichtstruktur hervorgerufen wird, als auch in einer veränderten Phasenfront, die überwiegend durch eine Änderung der Topographie der tiefer liegenden Schichten der Mehrschichtstruktur bewirkt wird, resultiert. Die natürlich vorkommenden Defekte der Mehrschichtstruktur beeinflussen somit typischerweise gleichzeitig die Amplitude und die Phase des an der Defektposition eintreffenden und damit auch des von dieser Stelle reflektierten Lichts. Allerdings schwankt das Gewicht der Phasen- und der Amplitudenbeeinflussung vergrabener Defekte von Defekt zu Defekt erheblich. Für eine optimale Reparatur vergrabener Defekte ist es deshalb eine Voraussetzung, individuell den Phasenfehler und den Amplitudenfehler eines untersuchten Defekts zu bestimmen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren erschließt die Auswirkungen vergrabener Defekte photolithographischer Masken bei der aktinischen Wellenlänge nicht in indirekter Weise aus Messungen. Vielmehr misst ein erfindungsgemäßes Verfahren die Defekte bei der aktinischen Wellenlänge. Dadurch werden auf direkte Weise die Auswirkungen der Defekte untersucht, wie sie in einer entsprechenden Belichtungsvorrichtung auftreten. Auf der Basis dieser Messdaten werden in einem zweiten Schritt für jeden untersuchten vergrabenen Defekt individuell dessen Amplituden- und Phasenanteile bestimmt.
Das Untersuchen des zumindest einen Defekts kann ein kontrolliertes Verändern einer Phase des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich nach einer Reflexion durch die photolithographische Maske umfassen.
Indem die Phase der EUV-Strahlung in definierter Weise über den Defekt hinweg verändert wird und mehrere Messungen des Defekts mit definiert veränderter Phasenlage durchgeführt werden, werden Daten oder Messdaten gewonnen, durch deren Analyse sowohl der Phasen- als auch der Amplitudenanteil des untersuchten Defekts ermittelt werden können.
Das kontrollierte Verändern der Phase des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich kann das Einbringen einer phasenschiebenden Folie in einen Strahlengang nach einer Reflexion des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich durch die photolithographische Maske umfassen.
Das Einbringen einer phasenschiebenden Folie in den Strahlengang kann umfassen: Ausführen von zumindest zwei Messungen mit phasenschiebenden Folien unterschiedlicher Dicke.
Das Bestimmen des Amplituden- und Phasenfehlers kann umfassen: Ausführen eines rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus mit Daten der zumindest zwei Messungen.
Außer einer phasenschiebenden Folie variierender Dicke und einer Halte- bzw. einer Verschiebungsvorrichtung werden in dieser Ausführungsform keine zusätzlichen Komponenten für die Vorrichtung zum Untersuchen von Defekten auf EUV-Masken mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich benötigt.
Die Messdaten von zwei oder mehreren Messungen des Defekts mit definiert geänderter Phasenlage dienen als Eingangsgrößen zum Ausführen eines rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus. Durch iteratives Propagieren zwischen den Ortsraum und dem Frequenzraum können aus den Daten von zwei oder mehr Messungen des Defekts sowohl der Phasenanteil als auch der Amplitudenanteil des Defekts quantitativ bestimmt werden. Durch die quantitative Amplituden- und Phasenrekonstruktion eines Defekts auf der Basis von Messungen bei der aktinischen Wellenlänge wird die Grundlage für ein bestmögliches Reparaturkonzept des untersuchten Defekts gelegt.
Das Material der phasenschiebenden Folie kann in dem EUV-Wellenlängenbereich einen Realteil eines Brechungsindex < 0,90, bevorzugt < 0,85, mehr bevorzugt < 0,80, und am meisten bevorzugt < 0,75 aufweisen. Die Folie kann Zirconium umfassen und/oder die Folie kann in einer ersten Pupillenebene nach der photolihographischen Maske angeordnet sein. Die Dicke der Folie kann in einem Bereich von 1 nm bis 1000 nm, bevorzugt 2 nm bis 500 nm, mehr bevorzugt 4 nm bis 250 nm, und am meisten bevorzugt 5 nm bis 100 nm variieren.
Das Untersuchen des zumindest einen Defekts kann die folgenden Schritte umfassen: (a) Durchführen von zumindest zwei Messungen des Defekts mit verschiedenen Einfallsbedingungen des auf die photolithographische Maske einfallenden Lichts im EUV-Wellenlängenbereich; und (b) Anwenden des rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus auf Daten der zumindest zwei Messungen.
Durch ein überlappendes Messen des Defekts mit EUV-Strahlung unter verschiedenen Winkeln werden die zusätzlichen Informationen generiert, die zur Lösung des Phasenproblems mittels eines rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus benötigt werden. Neben der auf diese Weise rekonstruierten Phase des vergrabenen Defekts ist es auch möglich, eine Abbildung des untersuchten Defekts mit verbessertem Kontrast zu rekonstruieren. Durch Vergleichen dieser Abbildung mit dem gemessenen Bild des Defekts können hochfrequente Bildinformationen, die im gemessenen Bild ggf. im Bildrauschen verschwinden, sichtbar gemacht werden.
Das Durchführen von zumindest zwei Messungen des Defekts mit verschiedenen Einfallsbedingungen kann umfassen: Durchführen von zumindest zwei Messungen des Defekts unter verschiedenen Winkeln mit einer zumindest teilweise kohärenten Lichtquelle oder Einfügen einer Monopol-Blende in den Strahlengang vor der photolithographischen Maske und Durchführen von zumindest zwei Messungen des Defekts unter verschiedenen Winkeln mit einer inkohärenten Lichtquelle.
Zum Analysieren eines vergrabenen Defekts einer EUV-Maske kann somit sowohl eine kohärente als auch eine inkohärente Lichtquelle für den EUV-Wellenlängenbereich eingesetzt werden.
Die Monopol-Blende kann ein Sigma im Bereich von 0,01 bis 0,6, bevorzugt von 0,02 bis 0,5, mehr bevorzugt von 0,04 bis 0,4, und am meisten bevorzugt von 0,05 bis 0,2 umfassen. Dabei bezeichnet Sigma (σ) den Bruchteil einer Apertur zur maximalen Apertur der Vorrichtung.
Derzeit bevorzugte Messvorrichtungen setzen inkohärente Lichtquellen ein. Die notwendige Monopol-Blende ist in diesen Metrologie-Vorrichtungen in der Regel vorhanden. An apparativem Aufwand verbleibt somit eine Einheit zum Schwenken der Monopol-Blende und ggf. des auf die Blende einfallenden EUV-Strahls um den zu untersuchenden Defekt.
Die verschiedenen Winkel der zumindest zwei Abbildungen können einen Winkelbereich von 0° bis 25°, bevorzugt 0° bis 20°, mehr bevorzugt 0° bis 15°, und am meisten bevorzugt von 0° bis 10° umfassen. Der Polarwinkel, d.h. der Winkel bezüglich der Senkrechten zur Oberfläche der photolithographischen Maske bestimmt den Winkelbereich, in dem verschiedene Abbildungen eines Defekts einer EUV-Maske ausgeführt werden.
Das Untersuchen des zumindest einen Defekts kann die folgenden Schritte umfassen: (a) Durchführen von zumindest zwei Messungen des zumindest einen Defekts mit verschiedenen Fokus-Positionen, und (b) Anwenden des rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus auf Daten der zumindest zwei Messungen.
Indem die optischen Intensitäten von mindestens zwei unterschiedlichen aber bekannten Fokus-Positionen der EUV-Strahlung gemessen werden, werden Eingabedaten für einen rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus erzeugt, die ausreichend sind, um sowohl den Phasenanteil wie auch den Amplitudenanteil des gemessenen Defekts in quantitativer Weise zu ermitteln. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, benötigt sie doch keinerlei apparative Änderung der Messapparatur, die zum Untersuchen des Defekts der photolithographischen Maske im EUV-Wellenlängenbereich eingesetzt wird. Somit erfordert diese Ausführungsform lediglich einen nachgelagerten Berechnungsschritt.
Die verschiedenen Fokus-Positionen können einen Fokusbereich von ±200 nm, bevorzugt von ±400 nm, mehr bevorzugt von ±800 nm, und am meisten bevorzugt von ±2000 nm bezüglich einer Fokus-Position auf der Oberfläche der photolithographischen Maske umfassen.
Die zumindest zwei Messungen können eine Anzahl von 2 bis 500, bevorzugt 3 bis 200, mehr bevorzugt 4 bis 100, und am meisten bevorzugt 5 bis 20 Messungen umfassen.
Der rekursive Phasenrekonstruktions-Algorithmus kann zumindest einen Algorithmus aus der Gruppe umfassen, die aufweist: einen iterativen Fourier ptychographischen Algorithmus, einen inversen Fourier-Transformations-Algorithmus, einen Gerchberg-Saxton-Algorithmus, einen Fehler-Reduktions-Algorithmus, ein Gradientenverfahren und einen hybriden Eingabe-Ausgabe-Algorithmus.
Ein Kriterium für die Auswahl des entsprechenden Algorithmus ist dessen Konvergenzverhalten für die jeweiligen Eingabedaten.
Die oben mit Bezug auf einen Defekt beschriebenen Aspekte eines definierten Verfahrens können auch zum Untersuchen einer kritischen Stelle einer photolithographischen Maske für den EUV-Wellenlängenbereich eingesetzt werden.
Wie oben ausgeführt, erlaubt ein erfindungsgemäßes Verfahren das quantitative Bestimmen des Phasenanteils und des Amplitudenanteils eines Defekts. Damit ist das erfinderische Verfahren in der Lage kritische Stellen zu analysieren. Kritische Stellen der photolithographischen Maske sind Stellen, deren Parameter die Spezifikation erfüllen, wobei jedoch zumindest ein Parameter einer kritischen Stelle der entsprechenden Defektschwelle nahekommt. Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet somit die Möglichkeit jede kritische Stelle auf der Maske zu messen, deren Phasen- und Amplitudeninformation zu bestimmen und als Startwert für eine spätere Simulation zu speichern. Somit ermöglicht das erfinderische Verfahren einen Schritt in Richtung einer ganzheitlichen Lithographie. Wie oben bereits erwähnt, ist dieses Ziel im Fachgebiet unter dem Stichwort „holistic litho“ bekannt.
Der Parameterwert der zumindest einen kritischen Stelle kann ≥ 70%, bevorzugt ≥ 80%, mehr bevorzugt ≥ 90%, und am meisten bevorzugt ≥ 95% der Defektschwelle erreichen.
Das Verfahren kann ferner die Schritte aufweisen: (a) Ermitteln eines Phasenfehlers und eines Amplitudenfehlers aus der bestimmten Phasenänderung und der bestimmten Amplitudenänderung; und (b) Ermitteln eines Reparaturkonzeptes für den zumindest einen Defekt aus dem bestimmten Amplitudenfehler und dem bestimmten Phasenfehler des untersuchten Defekts.
Auf der Basis der quantitativen Phasen- und Amplitudenanteile der analysierten Defekte kann ein bestmögliches Reparaturkonzept für den untersuchten Defekt ermittelt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das oben beschriebene Problem durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. In einer Ausführungsform weist das Verfahren zum Kompensieren zumindest eines Defekts einer photolithographischen Maske für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich die Schritte auf: (a) Analysieren von Daten des zumindest einen Defekts; und (b) Bereitstellen einer phasenschiebenden Struktur auf der photolithographischen Maske zum Kompensieren des untersuchten Defekts.
Durch die quantitative ganzheitliche Analyse der Defekte bei der aktinischen Wellenlänge eröffnen sich neue Perspektiven für die Korrektur von Defekten, besonders für die Kompensation vergrabener Defekte photolithographischer Masken im EUV-Wellenlängenbereich. Insbesondere wird es dadurch möglich, Reparaturansätze zu verfolgen, die signifikant über die kompensierende Reparatur hinausgehen.
Das Analysieren von Daten kann umfassen: Analysieren eines Reparaturkonzeptes und/oder Ermitteln eines Reparaturkonzeptes aus Messdaten.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Kompensieren eines Defekts einer EUV-Maske kann Daten einer bereits existierenden Reparaturform für den zu kompensierenden Defekt verwenden. Ein erfinderisches Verfahren kann aber auch so ausgelegt werden, dass in einem ersten Schritt aus Messdaten eine Reparaturform für den zu korrigierenden Defekt erzeugt wird. Zudem sind Zwischenstufen zwischen diesen beiden Polen möglich.
Das Bereitstellen der phasenschiebenden Struktur kann umfassen: Anbringen der phasenschiebenden Struktur auf dem untersuchten Defekt zum Kompensieren des Phasenfehlers des untersuchten Defekts.
Die phasenschiebende Struktur kann eine Schicht variierender Dicke phasenschiebenden Materials umfassen, die auf dem untersuchten Defekt angebracht wird.
Das Bereitstellen der phasenschiebenden Struktur kann umfassen: lokales Entfernen einer Schicht variierender Dicke über dem untersuchten Defekt.
Bei bestimmten Defekttypen kann es günstiger sein, den Defekt durch ein lokales Entfernen von Material über dem Defekt zu kompensieren als eine phasenschiebende Struktur variierender Dicke über dem untersuchten Defekt anzubringen. Hierzu wird eine über den Defekt sich ändernde Dicke der Schicht abzutragenden Materials berechnet. Welche Art der Defektkompensation für den betrachteten Defekt vorteilhafter ist, wird mit Hilfe der Simulation ermittelt, wobei die Absorption der phasenschiebenden Struktur variierender Dicke berücksichtigt wird.
Die oben ausgeführte präzise Defektanalyse ermöglicht das Abscheiden einer phasenschiebenden Struktur auf dem untersuchten Defekt. Die Oberflächenkontur eines Defekts einer Mehrschichtstruktur einer EUV-Maske kann sehr unterschiedlich sein. So können beispielsweise Defekte in Form einer lokalen Erhebung lateral ausgedehnt oder eher lokal begrenzt sein. Die Höhe eines Defekts der Mehrschichtstruktur kann von Null oder nahe Null bis in den zweistelligen Nanometerbereich reichen. Durch Abscheiden von phasenschiebendem Material mit einer Dicke, die über den Defekt variiert, kann der Phasenfehler des untersuchten Defekts zumindest zu einem großen Teil kompensiert werden.
Das Verfahren zum Kompensieren des zumindest einen Defekts kann ferner den Schritt aufweisen: Verändern zumindest eines Pattern-Elements der photolithographischen Maske zum Kompensieren eines Amplitudenfehlers des untersuchten Defekts.
Die kombinierende Wirkung der auf dem untersuchten Defekt angebrachten phasenschiebenden Struktur und das Verändern wenigstens eines Pattern-Elements sorgt dafür, dass der Bereich des Defekts die bei der aktinischen Wellenlänge einfallende Strahlung in gleicher Weise reflektiert wie ein Bereich der Mehrschichtstruktur, der keinen Defekt aufweist. Beim Design der phasenschiebenden Struktur wird berücksichtigt, dass das Licht im EUV-Wellenlängenbereich unter einem Winkel (vorzugsweise 6° bis 8°) gegen die Senkrechte auf die Mehrschichtstruktur einer EUV-Maske einfällt. Falls ein Teil eines vergrabenen Defekts von einem Pattern-Element der Absorberstruktur überdeckt wird, wird dies bei der Auslegung der phasenschiebenden Struktur ebenfalls in die Rechnung miteinbezogen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil eines oder mehrerer Pattern-Elemente verändert werden, um den Defekt der Mehrschichtstruktur besser reparieren zu können. Insbesondere kann ein Teil eines oder mehrerer Pattern-Elemente entfernt werden.
Indem die Reparatur des untersuchten Defekts, die von dem Defekt verursachte Phasenstörung und Intensitätsstörung beseitigt, ermöglicht das in dieser Anmeldung beschriebene Verfahren eine umfassende Kompensation vergrabener Defekte. Nach der Defektkorrektur ist der von einem Belichtungssystem nutzbare Fokusbereich nicht nennenswert eingeschränkt.
Das Verändern des zumindest einen Pattern-Elements kann umfassen: Entfernen eines Teils zumindest eines Pattern-Elements, das einen geringsten Abstand zum untersuchten Defekt aufweist.
Das Verändern des zumindest einen Pattern-Elements zum Kompensieren des Amplitudenfehlers kann eine Absorption des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich der phasenschiebenen Struktur und/oder der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke berücksichtigen.
Zum Kompensieren des Phasenanteils des untersuchten Defekts wird idealerweise ein Material eingesetzt, das ausschließlich die Phase des aktinischen Lichts verschiebt, ohne die optische EUV-Strahlung im Wesentlichen zu absorbieren. Derzeit sind solche Materialien nicht bekannt. Alle derzeit bekannten Materialien absorbieren im EUV-Wellenlängenbereich in erheblichen Umfang EUV-Strahlung. Es ist deshalb vorteilhaft, neben der durch den Defekt verursachten Intensitätsstörung ebenfalls die Absorption, die durch die phasenschiebende Struktur und/oder die phasenschiebene Schicht konstanter Dicke hervorgerufen wird, bei der Berechnung der Änderung eines oder mehrerer Pattern-Elemente der Absorberstruktur zu berücksichtigen.
Das Verändern zumindest eines Pattern-Elements der photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich kann ferner den Schritt aufweisen: Abscheiden zumindest eines Teils eines Pattern-Elements zum Kompensieren des Amplitudenfehlers des untersuchten Defekts.
Das Verfahren zum Kompensieren zumindest eines Defekts einer photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich kann ferner den Schritt aufweisen: Entfernen zumindest eines Teils zumindest eines Pattern-Elements, der dem zumindest einen Defekt benachbart ist, mittels eines zweiten Teilchenstrahls und eines Ätzgases. Der zweite Teilchenstrahl kann einen Elektronenstrahl umfassen und das Ätzgas kann Xenondifluorid (XeF2) umfassen.
Das Verfahren zum Kompensieren zumindest eines Defekts einer photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich kann ferner den Schritt aufweisen: Abscheiden zumindest eines Teils zumindest eines Pattern-Elements mittels des zweiten Teilchenstrahls und eines zweiten Depositionsgases. Das zweite Depositionsgas kann ein Metallcarbonyl umfassen, wie etwa Chromhexacarbonyl oder Dikobaltoktocarbonyl.
Wie oben ausgeführt, kann ein Reparaturprozess des untersuchten Defektes das Entfernen eines Teils eines Pattern-Elements der Absorberstruktur umfassen. Zum Korrigieren eines Amplitudenfehlers des untersuchten Defekts kann ein nachträgliches Anbringen eines Teils des bzw. der teilweise entfernten Pattern-Elemente der Absorberstruktur günstig sein. In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Kompensieren des zumindest eines Defekts das gleichzeitige Bestimmen einer phasenschiebenden Struktur und ein ggf. notwendiges Ändern eines oder mehrere Pattern-Elemente der Absorberstruktur.
Das Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen: Anbringen einer phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke im Bereich des untersuchten Defekts, wobei die Dicke der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke so gewählt wird, dass eine Phasendifferenz des kompensierten Defekts bezüglich eines Teils der photolithographischen Maske, der keinen Defekt aufweist, ausgeglichen wird.
Wie oben ausgeführt, bewirkt die kombinierende Wirkung der auf dem Defekt angebrachten phasenschiebenden Struktur und das Verändern wenigstens eines Pattern-Elements, dass im Bereich des Defekts Licht bei der aktinischen Wellenlänge mit der gleichen Phasenfront reflektiert wird wie aus einem ungestörten Bereich der EUV-Maske. Die reflektierte Phasenfront kann jedoch eine konstante Phasendifferenz relativ zu einer aus einem ungestörten Bereich der EUV-Maske reflektierten Phasenfront aufweisen. Die Dicke der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke wird so gewählt, dass die Schicht durch eine kontante Phasenverschiebung, die Phasenlage von Licht aus einem ungestörten Bereich und Licht, das aus dem Bereich des reparierten Defekts reflektiert wird, in Übereinstimmung bringt.
Das Verändern des zumindest einen Pattern-Elements kann eine Absorption des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich der phasenschiebenen Struktur und/oder der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke berücksichtigen.
Die phasenschiebende Struktur und die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke können die gleiche Materialzusammensetzung aufweisen.
Das Bereitstellen der phasenschiebenden Struktur und/oder der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke kann umfassen: Durchführen eines Abscheideprozesses mittels eines Teilchenstrahls und zumindest einem Präkursor-Gas.
Das Material der phasenschiebenden Struktur und/oder das Material der phasenschiebenen Schicht konstanter Dicke kann in dem EUV-Wellenlängenbereich einen Realteil eines Brechungsindex < 0,90, bevorzugt < 0,85, mehr bevorzugt < 0,80, und am meisten bevorzugt < 0,75 aufweisen.
Für die phasenschiebende Struktur und/oder für die Schicht konstanter Dicke kann ein Material gewählt werden, dessen β/δ < 1, bevorzugt < 0,7, mehr bevorzugt < 0,5, und am meisten bevorzugt < 0,3 bei der aktinischen Wellenlänge ist, wobei δ die Abweichung des Realteils des komplexen Brechungsindex von 1 bezeichnet, und wobei β den Imaginärteil des komplexen Brechungsindex des Materials der phasenschiebenden Struktur und/oder des Materials der Schicht konstanter Dicke bezeichnet.
Aus Tabellen (wie beispielsweise: http://henke.lbl.gov.optical.constants/) können die optischen Eigenschaften der verschiedenen Elemente des Periodensystems, die zum Bereitstellen einer phasenschiebenden Struktur auf einem Defekt einer Mehrschichtstruktur einer EUV-Maske und/oder zum Bereitstellen einer Schicht konstanter Dicke auf der Mehrschichtstruktur einer EUV-Maske in Frage kommen, entnommen werden.
Die phasenschiebende Struktur und die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke können die gleiche oder eine verschiedene Materialzusammensetzung aufweisen. Dies bedeutet, die phasenschiebende Struktur und die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke können in einem einzigen Prozessschritt abgeschieden werden.
Das Bereitstellen der phasenschiebenden Struktur und/oder der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke können umfassen: Durchführen eines Abscheideprozesses mittels eines Rasterteilchenstrahls und zumindest einem Präkursor-Gas. Der Teilchenstrahl kann einen Elektronenstrahl, einen Ionenstrahl, einen Atomstrahl, einen Molekülstrahl und/oder einen Photonenstrahl umfassen. Das Präkursor-Gas kann Dikobaltoktocarbonyl (Co₂(CO)₈), Dirheniumdecacarbonyl (Re₂(CO)₁₀), Nickeltetracarbonyl (Ni(CO)₄) oder Wolframhexacarbonyl (W(CO₆) umfassen.
Das Verfahren zum Kompensieren des zumindest einen Defekts kann ferner den Schritt aufweisen: Simulieren des Bereitstellens einer phasenschiebenden Struktur auf der photolithographischen Maske und/oder des Anbringens einer phasenschiebenden Struktur konstanter Dicke im Bereich des untersuchten Defekts. Ferner kann das Verfahren zum Kompensieren des zumindest einen Defekts den Schritt aufweisen: Simulieren des Veränderns des zumindest einen Pattern-Elements, das dem zumindest einen untersuchten Defekt benachbart ist.
Auf der Basis der bestimmten Amplituden- und Phasenbeeinflussung des untersuchten Defekts wird es möglich, die Kompensation des Phasenfehlers und/oder des Amplitudenfehlers vor dem Ausführen der Defektreparatur zu simulieren. Dadurch kann der Aufwand für die Reparatur des untersuchten Defekts minimiert werden. Überdies kann mit Hilfe der Simulation das zur Reparatur zur Verfügung stehende Prozessfenster ermittelt werden.
Das Verfahren zum Kompensieren des zumindest einen Defekts einer photolithographischen Maske für den extrem ultravioletten Wellenlängenbereich kann ferner den Schritt aufweisen: Abscheiden der abbildenden Struktur auf zumindest einem Teil des zumindest einen Defekts mittels eines ersten Teilchenstrahls und eines ersten Depositionsgases.
Falls der Defekt nicht teilweise von dem absorbierenden Pattern-Element überdeckt wird, ist es bevorzugt, die phasenschiebende Struktur im Wesentlichen zentral auf dem Defekt anzubringen. Wenn jedoch ein Teil des Defekts der Mehrschichtstruktur von einem Pattern-Element überdeckt wird, wird die phasenschiebende Struktur so ausgelegt, dass sie den nicht überdeckten und damit wirksamen Teil des vergrabenen Defekts korrigiert.
Alternativ kann der Teil eines oder mehrerer Pattern-Elemente, das bzw. die den Defekt der Mehrschichtstruktur abschatten, vor dem Kompensieren des untersuchten Defekts entfernt werden. Dies kann zunächst in der Simulation vor dem Ausführen des Reparaturvorgangs erfolgen, so dass der ausgeführte Reparaturprozess für eine bestmögliche Reparatur des Defekts bestimmt werden kann. Vor dem Anbringen der ermittelten Reparaturform auf den Defekt wird dann der in der Simulation entfernte Teil des Absorber-Patterns tatsächlich entfernt.
Ein Computerprogramm kann Anweisungen umfassen, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, die Verfahrensschritte eines der oben beschriebenen Aspekte auszuführen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung zum Untersuchen zumindest eines Elements einer photolithographischen Maske für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich: (a) Mittel zum Untersuchen des zumindest einen Elements mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich; und (b) Mittel zum Bestimmen eines Verhaltens des zumindest einen Elements bei Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich.
Die Vorrichtung zum Untersuchen des zumindest einen Elements kann ausgebildet sein, die Verfahrensschritte eines ersten Teils der oben beschriebenen Aspekte auszuführen.
Das Mittel zum Untersuchen des zumindest einen Elements kann ein EUV-AIMS™ (Aerial Image Metrology System) umfassen.
In noch einer anderen Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung zum Kompensieren zumindest eines Defekts einer photolithographischen Maske für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich: (a) Mittel zum Analysieren von Daten des zumindest einen Defekts; und (b) Mittel zum Bereitstellen einer phasenschiebenden Struktur auf der photolithographischen Maske zum Kompensieren des untersuchten Defekts.
Schließlich kann die Vorrichtung zum Kompensieren des zumindest einen Defekts ausgebildet sein, die Verfahrensschritte eines zweiten Teils der oben beschriebenen Aspekte auszuführen.
Figurenliste
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei

1 schematisch im linken Teilbild eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer EUV-Maske darstellt, der einen Defekt einer Mehrschichtstruktur aufweist; und das rechte Teilbild den Ausschnitt des linken Teilbildes nach einer kompensierenden Reparatur gemäß dem Stand der Technik wiedergibt;
2 schematisch im linken Teilbild eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer EUV-Maske zeigt, der einen vergrabenen Defekt aufweist, der mittels der kompensierenden Reparatur nach dem Stand der Technik kompensiert wurde; im mittleren Teilbild eine Simulation der Abbildung des reparierten Maskenbereichs darstellt, wobei der Fokus der auf die EUV-Maske auftreffenden Strahlung eine Fehleinstellung von -100 nm aufweist; und das rechte Teilbild eine Abbildung des Maskenausschnitts des linken Teilbildes auf einem Wafer präsentiert, wobei das Belichtungssystem der Photolithographie-Vorrichtung ebenfalls eine Fokus-Fehleinstellung von -100 nm aufweist;
3 in der oberen Teilbildreihe das Analysieren eines vergrabenen Defekts mit verschiedenen Metrologie-Tools zeigt und in der unteren Teilbildreihe die kompensierende Korrektur nach dem Stand der Technik des identifizierten vergrabenen Defekts bzw. eine Abbildung des reparierten Bereichs der EUV-Maske auf einem Wafer wiedergibt;
4 schematisch einen Querschnitt durch eine ideale Photomaske für den EUV-Wellenlängenbereich veranschaulicht;
5 schematisch einen Querschnitt durch einen Bereich einer Photomaske für den EUV-Wellenlängenbereich (EUV-Maske) wiedergibt, der einen vergrabenen Defekt aufweist, der auf der Oberfläche des Substrats lokalisiert ist, auf der die Mehrschichtstruktur auf das Substrat aufgebracht ist;
6 schematisch einen Querschnitt durch eine phasenschiebende EUV-Maske darstellt;
7 schematisch das Prinzip eines AIMS™ im Vergleich zu einem Scanner veranschaulicht;
8 schematisch ein Detektionssystem eines AIMS™ für den EUV-Wellenlängenbereich (EUV-AIMS™) präsentiert;
9 im oberen Teilbild die Defokussierung definiert und im unteren Teilbild schematisch den Intensitätsverlauf auf einem Wafer bzw. einer CCD-Kamera eines EUV-AIMS™ bei einer Reihe von Messungen durch den Fokus der 5 präsentiert;
10 das Detektionssystem der 8 wiederholt, in das zusätzlich eine phasenschiebende Folie vor dem ersten Spiegel eingebracht ist;
11 schematisch das Scannen in einem Winkelbereich 2·α über einen Defekt einer EUV-Maske illustriert, wobei am Ausgang des Belichtungssystems des EUV-AIMS™ eine Monopol-Blende angebracht ist, die synchron mit dem EUV-Strahl über den Winkelbereich 2·α bewegt wird;
12 schematisch eine Übersicht über verschiedene Schritte einer Defektanalyse und einer Defektreparatur präsentiert;
13 eine Übersicht über die vier Schritte zur Erzeugung einer Reparaturform angibt;
14 die 5 nach einer Reparatur des Phasenfehlers und des Amplitudenfehlers des vergrabenen Defekts darstellt, wobei eine phasenschiebende Schicht konstanter Dicke zusätzlich eine konstante Phasendifferenz bezüglich der Reflexion aus einem ungestörten Bereich der EUV-Maske korrigiert;
15 den Ausschnitt der 14 repräsentiert und die Auswirkung des reparierten Phasenfehlers auf die Phasenfront der reflektierten EUV-Strahlung veranschaulicht;
16 schematisch eine Vorrichtung zeigt, mit der die Reparatur von vergrabenen Defekten von EUV-Masken ausgeführt werden kann;
17 schematisch ein System präsentiert, das ein EUV-AIMS™ und die Reparaturvorrichtung der 16 kombiniert;
18 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Untersuchen eines Elements einer EUV-Maske angibt; und
19 schließlich ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Reparieren eines Defekts einer EUV-Maske darstellt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtungen anhand der Reparatur von Mehrschichtdefekten reflektierender photolithographischer Masken für den extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich(EUV-Maske) genauer erläutert. Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Untersuchen und Kompensieren von Defekten einer Photomaske sind jedoch nicht auf die im Folgenden diskutierten Beispiele beschränkt. Vielmehr können diese in gleicher Weise zum Reparieren von Defekten verschiedener Arten von EUV-Masken eingesetzt werden, insbesondere beispielsweise zur Korrektur von phasenschiebenden EUV-Masken. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Verfahren generell zum Untersuchen und Kompensieren lokaler Defekte transmissiver photolithographischer Masken verwendet werden.
Die 1 zeigt im linken Teilbild eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer absorbierenden EUV-Maske, die für eine Belichtungswellenlänge im Bereich von 13,5 nm ausgelegt ist. Zwischen den beiden Pattern-Elementen weist die Mehrschichtstruktur einen vergrabenen Defekt auf. Das rechte Teilbild zeigt den Ausschnitt des linken Teilbilds nach Ausführen einer kompensierenden Reparatur („Compensational Repair“) durch Entfernen von Teilen der beiden Pattern-Elemente nach dem Stand der Technik.
Die 2 präsentiert schematisch im linken Teilbild eine Aufsicht auf einen Ausschnitt einer EUV-Maske, die einen vergrabenen Defekt aufweist, der mittels der kompensierenden Reparatur gemäß dem Stand der Technik repariert wurde. Das mittlere Teilbild simuliert die Abbildung der reparierten Streifenstruktur des linken Teilbildes auf einem Wafer. In der Simulation weist der reparierte Bereich der EUV-Maske keine nachteiligen Auswirkungen des Abbildungsverhaltens des reparierten Bereichs auf einem Wafer auf. Allerdings wies das Belichtungssystem eine Fokus-Fehleinstellung von -100 nm auf. Das rechte Teilbild präsentiert eine Abbildung der Streifenstruktur des reparierten Bereichs nach einer tatsächlich ausgeführten Belichtung eines Wafers. Das Belichtungssystem der Photolihtographie-Vorrichtung wies die gleiche Defokussierung wie bei der im mittleren Teilbild dargestellten Simulation auf.
Das in der 2 dargestellte Beispiel einer kompensierenden Reparatur veranschaulicht, dass der reparierte Defekt eine Fokus-Fehleinstellung von -100 nm erfordert, damit der Defekt auf einem Wafer nicht in Erscheinung tritt. Dadurch wird der nutzbare Arbeitsbereich der Lithographie-Anlage drastisch eingeschränkt, falls die korrigierte EUV-Maske überhaupt benutzt werden kann. Zudem sind Belichtungen außerhalb der Fokusebene im EUV-Wellenlängenbereich deutlich kritischer als bei der Position des besten Fokus, da die Dosisverteilung für das Erreichen der spezifizierten CD- (Critical Dimension) einen kritischen Parameter darstellt.
Die 3 zeigt in der oberen Reihe der Teilbilder das Analysieren eines vergrabenen Defekts einer EUV-Maske. Das linke obere Teilbild präsentiert einen Defekt der sich in einer fehlerhaften Verbindung von zwei Pattern-Elementen, die die Form von Streifen aufweisen, bei der Abbildung der Pattern-Elemente auf einen Wafer manifestiert. Beim Abtasten des entsprechenden Teils der EUV-Maske mit einem Elektronenstrahl ist der vergrabene Defekt nicht sichtbar. Das Ergebnis eines Scans des Elektronenstrahls ist im mittleren oberen Teilbild dargestellt. Das linke obere Teilbild der 3 zeigt einen Scan eines Atomkraftmikroskops (AFM, englisch für Atomic Force Microscope) über den Defekt hinweg. In dem Scan des AFM erscheint der vergrabene Defekt in Form einer lokalen Aufwölbung (bump) mit einer Höhe von ungefähr 5,8 nm. Die laterale Abmessung des vergrabenen Defekts in Scan-Richtung beträgt etwa 80 nm.
Die untere Reihe der Teilbilder der 3 präsentiert eine kompensierende Reparatur des identifizierten Defekts bzw. eine Belichtung eines Wafers mit dem reparierten Bereich der EUV-Maske nach dem Stand der Technik. Das linke untere Teilbild stellt den reparierten Bereich dar, wie er sich in einem Bild eines Rasterelektronenmikroskops (SEM, englisch für Scanning Electron Microscope) zeigt. Das mittlere untere Teilbild zeigt einen Scan, der mit einem AFM über den reparierten Bereich ausgeführt wurde. Der Bildeinsatz des mittleren unteren Bildes, der eine einzelne Scan-Linie des AFM präsentiert, zeigt ganz deutlich, dass die „Compensational Repair“ den vergrabenen Defekt unangetastet lässt. Um den Defekt zu kompensieren, wurden an den Pattern-Elementen links und rechts des identifizierten Defekts ein Teil des absorbierenden Materials entfernt. Schließlich gibt das rechte untere Teilbild das Ergebnis einer Wafer-Belichtung des reparierten Bereichs der EUV-Maske wieder. Der kompensierte Defekt ist auf dem Wafer noch immer sichtbar, führt jedoch nicht länger zu einer Brückenverbindung der beiden dem Defekt benachbarten Pattern-Elemente.
Die 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Ausschnitt einer absorbierenden EUV-Maske 400 für eine Belichtungswellenlänge im Bereich von 13,5 nm. Die EUV-Maske 400 weist ein Substrat 410 aus einem Material mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, wie beispielsweise Quarz. Andere Dielektrika, Glasmaterialien oder halbleitende Materialien können ebenfalls als Substrate für EUV-Masken eingesetzt werden, wie etwa ZERODUR^®, ULE^® oder CLEARCERAM^®. Die Rückseite 417 des Substrats 410 der EUV-Maske 400 dient zum Halten des Substrats 410 während der Herstellung der EUV-Maske 400 und während ihres Betriebs. Auf der Rückseite 417 des Substrats 410 kann eine dünne elektrisch leitfähige Schicht zum Halten des Substrats 410 aufgebracht werden (in der 4 nicht gezeigt).
Auf die Vorderseite 415 des Substrats 410 wird ein Mehrschichtfilm oder eine Mehrschichtstruktur 440 abgeschieden, die 20 bis 80 Paare alternierender Molybdän- (Mo) 420 und Silizium- (Si) Schichten 425 umfasst, die im Folgenden auch als MoSi-Schichten bezeichnet werden. Die Dicke der Mo-Schichten 420 beträgt 4,15 nm und die Si-Schichten 425 weisen eine Dicke von 2,80 nm auf. Um die Mehrschichtstruktur 440 zu schützen, wird eine Deckschicht 430 beispielsweise aus Siliziumdioxid, typischerweise mit einer Dicke von vorzugsweise 7 nm auf der obersten Silizium-Schicht 425 aufgebracht. Andere Materialien wie beispielsweise Ruthenium (Ru) können ebenfalls zum Bilden einer Deckschicht 430 eingesetzt werden. Anstelle von Molybdän können für die MoSi-Schichten auch Schichten aus anderen Elementen mit hoher Nukleonenzahl, wie etwa Kobalt (Co), Nickel (Ni), Wolfram (W), Rhenium (Re), Zirconium (Zn) oder Iridium (Ir) verwendet werden. Das Abscheiden der Mehrschichtstruktur 440 kann beispielsweise durch Ionenstrahl-Abscheiden (IBD, Ion Beam Deposition) erfolgen.
Das Substrat 410, die Mehrschichtstruktur 440 und die Deckschicht 430 werden im Folgenden Maskenrohling 450 genannt. Es ist jedoch auch möglich, eine Struktur als Maskenrohling 450 zu bezeichnen, die alle Schichten einer EUV-Maske aufweist, allerdings ohne eine Strukturierung der ganzflächigen Absorberschicht 460.
Um aus dem Maskenrohling 450 eine EUV-Maske 400 herzustellen, wird auf der Deckschicht 430 eine Pufferschicht 435 abgeschieden. Mögliche Pufferschichtmaterialien sind Quarz (SiO₂), Silizium-Sauerstoff-Nitrid (SiON), Ru, Chrom (Cr) und/oder Chromnitrid (CrN). Auf der Pufferschicht 435 wird eine Absorptionsschicht 460 abgeschieden. Für die Absorptionsschicht 460 geeignete Materialen sind unter anderem Cr, Titannitrid (TiN) und/oder Tantalnitrid (TaN). Auf die Absorptionsschicht 460 kann eine Antireflexionsschicht 465 aufgebracht werden, beispielsweise aus Tantaloxynitrid (TaON).
Die Absorptionsschicht 460 wird beispielsweise mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder eines Laserstrahls strukturiert, so dass aus der ganzflächigen Absorptionsschicht 460 eine Struktur aus absorbierenden Pattern-Elementen 470 erzeugt wird. Die Pufferschicht 435 dient dem Schutz der Mehrschichtstruktur 440 während des Strukturierens der Absorberschicht 460, d.h. des Erzeugens der Pattern-Elemente 470.
Die EUV-Photonen 480 treffen auf die EUV-Maske 400 mit der Phasenfront 490. In den Bereichen der Pattern-Elemente 470 werden die einfallenden EUV-Photonen 480 absorbiert und in den Bereichen, die frei von absorbierenden Pattern-Elementen 470 sind, wird zumindest die Mehrzahl der EUV-Photonen 480 von der Mehrschichtstruktur 440 reflektiert. Die Phasenfront 495 symbolisiert die von der Mehrschichtstruktur 440 reflektierte auslaufende elektromagnetische Welle 485.
Die Mehrschichtstruktur 440 ist so auszulegen, dass die Schichtdicken beispielsweise einer Molybdän- und einer Silizium-Schicht für die auf die Mehrschichtstruktur 440 einfallenden EUV-Photonen 480 unter dem vorgegebenen Einfallswinkel einer optischen Dicke von λ/2 der aktinischen Wellenlänge entsprechen. Eine Abweichung von dieser Bedingung führt zu einer lokalen Verletzung der Bragg'schen Reflexionsbedingung und damit zu einer Änderung des lokal reflektierten Lichts im EUV-Wellenlängenbereich. Aufgrund der sehr kleinen Wellenlängen stellt der EUV-Bereich extreme Anforderungen an die Homogenität der einzelnen Schichten der Mehrschichtstruktur 440 sowie an deren Oberflächenrauigkeit über die Fläche der EUV-Maske 400 hinweg. Während des Herstellungsprozesses der Mehrschichtstruktur 440 kann es deshalb - wie bereits oben angesprochen - zu Abweichungen der realen Schichtdicken einzelner Schichten von einer vorgegebenen Schichtdicke kommen. Ferner können sich kleine lokale Unebenheiten des Substrats 410 der EUV-Maske 400 durch die Mehrschichtstruktur 440 hindurch fortpflanzen.
Die 4 stellt eine ideale EUV-Maske 400 dar. Die EUV-Maske 500 der 5 zeigt einen Schnitt durch einen Bereich der Maske 500, der einen vergrabenen Defekt 520 aufweist, der auf der Oberfläche des Substrats 410 verortet ist, auf der die Mehrschichtstruktur 540 der EUV-Maske 500 angeordnet ist. Der vergrabene Defekt 520 resultiert in einer gestörten Mehrschichtstruktur 540 im Bereich des Defekts 520. Der Defekt 520 führt zum einen dazu, dass im Bereich des Defekts EUV-Strahlung aus der Richtung des reflektierten Strahls 485 gestreut wird. Dadurch wird aus dem Bereich der EUV-Maske 500, die den vergrabenen Defekt 520 aufweist, weniger EUV-Strahlung in die Richtung des reflektierten Strahls reflektiert wird. Zum anderen führen die im Bereich des Defekts 520 gestörten Schichtdicken der MoSi-Schichten der Mehrschichtstruktur 540 zu einer Störung der Phase des aus dem Bereich des Defekts 520 reflektierten Lichts im EUV-Wellenlängenbereich. Dies ist in dem Beispiel der 5 durch die gestörte Phasenfront 595 veranschaulicht.
Der in der 5 beispielhaft dargestellte vergrabene Defekt 520 weist die Form einer lokalen Aufwölbung auf. Beim Polieren der Oberfläche 415 des Substrats 410 können kleinste Kratzer entstehen (in der 5 nicht dargestellt). Wie bereits im einleitenden Teil angesprochen, können beim Abscheiden der Mehrschichtstruktur 540 Partikel auf der Oberfläche 415 des Substrats 410 überwachsen werden oder es können Partikel in die Mehrschichtstruktur 540 eingebaut werden (in der 5 ebenfalls nicht gezeigt).
Die vergrabenen Defekte 520 einer EUV-Maske 500 können ihren Ausgangspunkt im Substrat 410, an der Vorderseite oder der Oberfläche 415 des Substrats 410, in der Mehrschichtstruktur 540 und/oder an der Oberfläche 560 des Maskenrohlings 550 haben (in der 5 nicht gezeigt). Defekte 520, die an der Vorderseite 415 des Substrats 210 existent sind, können während der Ausbreitung in der Mehrschichtstruktur 540 sowohl ihre lateralen Abmessungen als auch ihre Höhe ändern. Dies kann in beide Richtungen geschehen, d.h. ein Defekt 520 kann in der Mehrschichtstruktur 540 wachsen oder schrumpfen und/oder kann seine Form ändern. Vergrabene Defekte 520 einer EUV-Maske 500, die ihren Ursprung nicht ausschließlich auf der Oberfläche 460 der Deckschicht 430 haben, werden in dieser Anmeldung - wie bereits ausgeführt - als vergrabene Defekte bezeichnet.
Wie bereits ebenfalls oben erwähnt, können verschiedene Defekttypen in einem Maskenrohling oder auf einer EUV-Maske 500 vorhanden sein. Die verschiedenen Typen vergrabener Defekte 520 können mit allen nachfolgend beschriebenen Verfahren untersucht und kompensiert werden.
Der Defekt 520 der 5 stellt ein erstes Beispiel eines Elements einer EUV-Maske dar, das mit einem im dritten Abschnitt definierten Verfahren untersucht werden kann. Die 6 präsentiert ein zweites Beispiel eines Elements einer EUV-Maske 600, das mit Hilfe einfallender EUV-Strahlung analysiert werden kann. Die EUV-Maske 600 der 6 zeigt das Substrat und die Mehrschichtstruktur 440 der 4 oder des Maskenrohlings 450 der 4. Anstelle eines Musters aus absorbierenden Pattern-Elementen 470 der 4 weist die EUV-Maske 600 der 6 ein Muster phasenschiebender Pattern-Elemente 620 auf. Die Höhe der phasenschiebenden Pattern-Elemente 620 wird mit Hilfe auf den Maskenrohling einfallender 650 und reflektierter EUV-Strahlung 660 im Vergleich zu auf die phasenschiebenden Pattern-Elemente 620 einfallender 630, 670 und hiervon reflektierter EUV-Strahlung 640, 680 bestimmt. Aus der Phasendifferenz der reflektierten 640, 660 bzw. 640, 680 EUV-Strahlung kann die Höhe der phasenschiebenden Pattern-Elemente 620 berechnet werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Materialzusammensetzung der phasenschiebenden Pattern-Elemente 620 bekannt ist. Falls letztere nicht bekannt ist, kann diese aus einer Analyse der Amplitudenänderung der vom Maskenrohling 450 und den Pattern-Elementen 620 reflektierter Strahlung ebenfalls ermittelt werden. Zudem kann neben der Höhe der phasenschiebenden Pattern-Elemente 620 auch deren Position auf der Mehrschichtstruktur 540 bestimmt werden.
Die 7 veranschaulicht das Prinzip eines AIMS™ (Aerial Image Metrology System). Im linken Teilbild sind schematisch einige Komponenten eines Scanners dargestellt. Ein Belichtungssystem fokussiert elektromagnetische Strahlung der aktinischen Wellenlänge auf eine photolithographische Maske. Eine Projektionsoptik bildet die durch die Photomaske hindurchtretende Strahlung verkleinert (typischerweise 1:4 oder 1:5) auf einen Wafer, bzw. auf einen auf dem Wafer verteilten Photolack mit großer numerischer Apertur (NA) ab. Im rechten Teilbild sind einige Komponenten eines AIMS™ für die gleiche aktinische Wellenlänge des Scanners des linken Teilbildes gezeigt. Das Belichtungssystem des Scanners und eines AIMS™ sind im Wesentlichen identisch. Dies bedeutet die Bilderzeugung ist für beide Systeme im Wesentlichen gleich. Das AIMS™ bildet somit eine Maske ab, wie diese ein Wafer tatsächlich sieht. Anders als bei einem Scanner bildet jedoch bei einem AIMS™ ein Objektiv einen kleinen Ausschnitt einer Photomaske stark vergrößert auf eine CCD- (Charge-Coupled Device) Kamera ab. Dadurch wird es möglich, Defekte, die die Photomaske bei der aktinischen Wellenlänge aufweist, in deren Luftbild darzustellen und mit Hilfe eines CCD-Sensors oder einer CCD-Kamera nachzuweisen. Die 7 zeigt ein AIMS™ das zum Analysieren von transmissiven Photomasken eingesetzt wird.
Die 8 zeigt schematisch ein Beispiel eines optischen Detektionssystems 800 eines AIMS™ für den EUV-Wellenlängenbereich. Wie bereits erwähnt, werden in Photolithographiesystemen für den EUV-Wellenlängenbereich derzeit ausschließlich reflektive Komponenten eingesetzt. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Belichtungssystem des AIMS™ für den EUV-Wellenlängenbereichs oder kurz des EUV-AIMS™ unterdrückt. Auf die EUV-Maske 500, die ein Element einen vergrabenen Defekt 520 aufweist, wird Licht im EUV-Wellenlängenbereich, das beispielsweise eine Wellenlänge von 13,5 nm aufweist, auf die strukturierte Seite der EUV-Maske 500 fokussiert. Typischerweise weist die auf die EUV-Maske einfallende Strahlung 810 und damit auch die von der Mehrschichtstruktur 540 reflektierte EUV-Strahlung einen Winkel von 6° bis 9° gegenüber der Senkrechten der Maske auf. In der schematischen Darstellung der 8 ist dies ebenfalls unterdrückt. Die von der EUV-Maske reflektierte Strahlung 820 wird von dem ersten Spiegel 830 des Detektionssystems 800 gesammelt und auf den zweiten Spiegel 840 weitergeleitet. Über einen dritten 850 und einen vierten Spiegel 860 wird die von der EUV-Maske 500 reflektierte Strahlung 820 auf die CCD-Kamera 870 gerichtet, die die EUV-Strahlung detektiert. In dem in der 8 dargestellten Beispiel ist der erste Spiegel 830 ein asphärischer Spiegel und die Spiegel 840, 850 und 860 weisen eine sphärische Form auf. Der Abstand zwischen der EUV-Maske 500 und der CCD-Kamera 870 liegt im Bereich von einem Meter.
Das beispielhafte Detektionssystem 800 der 8 weist ferner eine Analyseeinheit 880 auf, die über die Verbindung 890 mit dem CCD-Sensor 870 verbunden ist. Die Analyseeinheit 880 erhält Messdaten von dem CCD-Sensor 870 und ausgelegt den CCD-Sensor zu steuern. Ferner kann die Analyseeinheit 880 die empfangenen Messdaten analysieren und ein Reparaturkonzept für den Defekt 520 der EUV-Maske 500 ermitteln.
Um den von dem Defekt 520 der EUV-Maske 500 verursachten Fehler der reflektierten Phasenfront (Phasenfehler) und die Abweichung der aus dem Bereich des vergrabenen Defekts 520 reflektierten Intensität (Amplitudenfehler) quantitativ bestimmen zu können, sind Daten oder Messdaten von mehr als einer Abbildung des Defekts 520 notwendig. Zumindest drei verschiedene Verfahren können eingesetzt werden, um die Daten oder Messdaten zu erzeugen, die es erlauben, sowohl den Phasenfehler als auch den Amplitudenfehler des identifizierten vergrabenen Defekts 520 zu ermitteln.
Als erste Möglichkeit kann eine Serie von Wafer-Belichtungen und/oder eine Reihe von Luftbildern aufgenommen werden. Dabei wird systematisch die Fokusebene des Belichtungssystems von oberhalb der EUV-Maske bis unterhalb der EUV Maske 500 verändert. Das obere Teilbild der 9 veranschaulicht diesen Zusammenhang. Liegt die Fokusebene des Belichtungssystems über der Maske, so spricht man von positiver („+“) Defokussierung oder von Überfokussierung. Dieser Fall ist im oberen Teilbild der 9 durch punktierte Linien symbolisiert. Wenn hingegen die Fokusebene des Belichtungssystems in der Maske selber liegt, wie dies im oberen Teilbild der 9 beispielhaft gestrichelt dargestellt ist, wird dies negative („-“) Defokussierung oder Unterfokussierung genannt.
Das untere Teilbild der 9 veranschaulicht die optische Intensitätsverteilung einer Reihe von Luftbildern bzw. von Wafer-Belichtungen bei einer Messung durch den Fokus. Für eine möglichst genaue Bestimmung des von dem vergrabenen Defekt 520 bewirkten Phasenfehlers und des Amplitudenfehlers ist es günstig, eine große Anzahl von Aufnahmen oder Abbildungen des Bereichs des vergrabenen Defekts 520 beim Durchstimmen des Fokus bzw. der Fokusebene von der Unterfokussierung zur Überfokussierung aufzunehmen. Die geeignete Anzahl hängig von dem zu analysierenden Defekttyp ab. Mit Ausnahme von speziellen Defekten sind 10 bis 100 Abbildungen typisch. Das Durchstimmen der Fokusebene kann durch Ändern der Fokussierung der Belichtungseinrichtung des EUV-AIMS™ erfolgen oder bei feststehendem Fokus durch Verschieben der EUV-Maske 500 in Richtung des EUV-Strahls.
Mit den erzeugten Daten als Input-Daten wird ein Phasenrekonstruktions-Algorithmus ausgeführt, um den Phasenfehler und den Amplitudenfehler des vergrabenen Defekts 520 zu bestimmten. Für die hier diskutierte erste Möglichkeit der Messdaten-Generierung kann als Phasenrekonstruktions-Algorithmus beispielsweise der Gerchberg-Saxton- oder der IFTA- (Inverse Fourier Transform Algorithm) Algorithmus eingesetzt werden.
Diese erste Möglichkeit zum Ermitteln von Daten bzw. Messdaten als Input für einen Phasenrekonstruktions-Algorithmus weist den großen Vorzug auf, dass ein EUV-AIMS™ nicht modifiziert werden muss, um die Eingangsdaten für den Phasenrekonstruktions-Algorithmus zu generieren.
Die 10 stellt schematisch eine zweite Möglichkeit zum Aufnehmen einer Serie von Luftbildern des vergrabenen Defekts 520 dar. Die 10 zeigt nochmals das optische Detektionssystem 800 des EUV-AIMS™ der 8. Vor dem ersten Spiegel 830 des Detektionssystems 800 ist eine phasenschiebene Folie 1000 in den Strahlengang des von der EUV-Maske 500 reflektierten Lichts für den EUV-Wellenlängenbereich eingebracht. Die Dicke und damit auch die optische Dicke der phasenschiebenen Folie 1000 variiert in definierter Weise in der Folienebene und damit senkrecht zum auf den Spiegel 830 einfallenden EUV-Licht. Die phasenschiebene Folie 1000 ist mit einer Halterung 1010 an einer Bewegungsvorrichtung 1020 angebracht. Die Bewegungsvorrichtung 1020 kann die phasenschiebende Folie 1000 definiert in den Strahlengang der von der EUV-Maske reflektierten Strahlung 820 hinein- und herausfahren. Dadurch wird es möglich, mehrere Abbildungen des vergrabenen Defekts 520 mit definierten Wellenfrontveränderungen auszuführen. Die so erzeugten Daten können wiederum als Eingabedaten zum Ausführen eines Phasenrekonstruktions-Algorithmus benutzt werden.
Zum Bestimmen des Phasenfehlers und des Amplitudenfehlers eines vergrabenen Defekts können die Abbildungen mit definierter Winkeländerung mittels eines Fehler-Reduktions-Algorithmus oder eines Gradienten-Verfahrens analysiert werden.
Ähnlich der im Kontext der 9 erläuterten ersten Möglichkeit ist es auch für die zweite Möglichkeit der Eingabedatenerzeugung für die Analyse mit definierter Winkeländerung günstig, eine große Anzahl von Abbildungen des vergrabenen Defekts 520 mit einer großen Spannbreite geänderter Wellenfronten zu generieren. Dadurch wird eine möglichst präzise quantitative Bestimmung des Phasen- und des Amplitudenfehlers des vergrabenen Defekts 520 ermöglicht. Für nicht ausgefallene Defekte 520 werden normalerweise 5 bis 50 Abbildungen mit verschiedenen Positionen der phasenschiebenen Folie 1000 im Strahlengang der reflektierten Strahlung 820 benötigt. Für die phasenschiebende Folie 1000 ist es günstig, ein Material zu wählen, das die Phase der von der Maske 500 reflektierten EUV-Strahlung in definierter Weise verändert und gleichzeitig in möglichst geringem Umfang EUV-Strahlung absorbiert. Dies wird durch Materialien erreicht, deren k -Wert möglichst klein ist. In der Größe k = β/δ beschreibt β den Imaginärteil des komplexen Brechungsindex und δ steht für die Abweichung des Realteils der komplexen Brechzahl von 1 (n = n-iβ = 1-δ-iβ). Beispiele von Materialien, die eine relativ große Abweichung des Realteils des komplexen Brechungsindex von 1 aufweisen, sind die bereits im Kontext der 4 genannten Metalle Molybdän (Mo), Kobalt (Co), Nickel (Ni), Wolfram (W), Rhenium (Re), Zirconium (Zr) oder Iridium (Ir).
Die variierende Dicke der phasenschiebenden Folie 1000 umfasst vorzugsweise einen Bereich von 1 nm (am dünnen Ende) bis zu 100 nm (am dicken Ende). Die Dicke der phasenschiebenden Folie kann in der Folienebene kontinuierlich variieren, wie dies in der 10 schematisch dargestellt ist. Es ist auch möglich, dass die phasenschiebende Folie 1000 eine gestufte Dicke aufweist. Ferner können zwei oder mehrere Folien eingesetzt werden, deren Dicke konstant ist. Die phasenschiebene Wirkung wird dann durch deren Anordnung im Strahlengang der EUV-Strahlung 820 eingestellt. Bei der Auslegung der Dicke der phasenschiebenden Folie 1000 ist zu beachten, dass die EUV-Strahlung zweimal durch die Folie hindurchtritt. Derzeit wird bevorzugt eine Zr-Folie als phasenschiebende Folie 1000 eingesetzt
Das Diagramm 1100 der 11 illustriert eine dritte Möglichkeit Messdaten zu erzeugen, die als Eingabedaten zum Ausführen eines Phasenrekonstruktions-Algorithmus benutzt werden können. In den EUV-Strahl 1110 der das Belichtungssystem des EUV-AIMS™ verlässt, wird eine Lochblende 1120 oder eine Monopol-Blende 1120 eingesetzt. Die Monopol-Blende 1120 kann beispielsweise ein Sigma von 0.1 aufweisen, d.h. die Monopol-Blende 1120 weist eine Apertur oder eine Öffnung auf, die 10% des Durchmessers des Strahls am Ausgang des Belichtungssystems des EUV-AIMS™ entspricht. Die Lochblende 1120 wirkt als eine Punktlichtquelle für die EUV-Strahlung 1110. Der Bereich der Mehrschichtstruktur 540, der den vergrabenen Defekt 520 aufweist, wird unter verschiedenen Winkeln α abgetastet. Dabei bezeichnet α den Polarwinkel der photolithographischen Maske 500, d.h. einen Winkel bezogen auf die Senkrechte zur Maskenebene. Der Winkelbereich, in dem Messungen vorgenommen werden, umfasst 2·α. Dadurch werden Abbildungen des Defekts 520 unter verschiedenen Betrachtungswinkeln generiert. Diese Messdaten dienen als Eingabedaten zum Ausführen eines Phasenrekonstruktions-Algorithmus zum Ermitteln des Phasen- und des Amplitudenfehlers des vergrabenen Defekts 520.
Für die hier diskutierte dritte Möglichkeit der Messdatenerzeugung kann beispielsweise ein Fourier ptychographischer Algorithmus als Phasenrekonstruktions-Algorithmus eingesetzt werden.
Die Variation des Winkels α liegt typischerweise im Bereich von ±15° um die Senkrechte zur Oberfläche der EUV-Maske 500. Die Anzahl der in diesem Winkelbereich auszuführenden Messungen liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 Messungen.
Um den vergrabenen Defekt 520 unter verschiedenen Winkeln belichten zu können, muss das Belichtungssystem des EUV-AIMS™ eine Strahlkippvorrichtung aufweisen, die es erlaubt, den die Maske 500 belichtenden EUV-Strahl 1010 zusammen mit der Lochblende 1120 um eine Achse senkrecht zur Maske 500 in einem definierten Winkelbereich zu verändern (in der 11 nicht gezeigt). Eine Strahlkippvorrichtung kann durch das Kippen oder Drehen eines oder mehrerer Spiegel des Belichtungssystems in Kombination mit einem dazu parallelen Nachführen der Monopol-Blende 1120 realisiert werden.
In einer alternativen Ausführungsform wird nicht der EUV-Strahl um den vergrabenen Defekt 520 bewegt, sondern die EUV-Maske 500 wird relativ zum EUV-Strahl bewegt (in der 11 nicht dargestellt). Dafür kann die Haltevorrichtung der EUV-Maske 500 mit einer entsprechenden Bewegungsvorrichtung ausgestattet werden.
Das beispielhafte EUV-AIMS™ der 11 weist eine EUV-Strahlungsquelle auf, die inkohärente Strahlung erzeugt. Falls ein EUV-AIMS™ eine kohärente EUV-Strahlungsquelle aufweist, kann zum Abtasten des vergrabenen Defekts 520 über einen vorgegebenen Winkelbereich auf den Einbau einer Lochblende 1120 in das EUV-AIMS™ verzichtet werden.
Die Mehrschichtstrukturen 440, 540 derzeitiger EUV-Masken 400, 500 sind typischerweise für eine maximale Reflexion bei 6° zur Richtung der Normalen optimiert. Bei derzeitigen EUV-AIMS™ sind Beleuchtungswinkel möglich, die sich aus den um 6° geneigten NA-Kegeln ergeben, letzterer entspricht einem Winkelbereich von etwa 10° bis 2° zur Normalen. Eine relative Kippung zwischen einfallender EUV-Strahlung und der Normalen der EUV-Maske innerhalb eines Winkelbereichs von ±15° um die Senkrechte zur Oberfläche verletzt die Bragg'sche Reflexionsbedingung nicht in signifikanter Weise.
Das Flussdiagramm 1200 der 12 gibt einen Überblick über die Abläufe der Verfahren zum Untersuchen eines Defekts 520 einer EUV-Maske 500 bei der aktinischen Wellenlänge und zum Korrigieren des untersuchten Defekts 520. Im ersten Schritt 1210 wird ein identifizierter Defekt 520 mit Hilfe eines EUV-AIMS™ untersucht. Zu diesem Schritt wurden oben drei verschiedene Messverfahren erläutert. Im zweiten Schritt 1220 erfolgt eine Amplituden- und Phasenrekonstruktion des untersuchten Defekts 520. Dazu wird mit den im ersten Schritt erzeugten Messdaten als Input-Daten ein Phasenrekonstruktions-Algorithmus ausgeführt. Bei der Diskussion der verschiedenen Messverfahren wurden jeweils Algorithmen angegeben, die es ermöglichen, aus den generierten Messdaten den Phasenfehler und den Amplitudenfehler zu bestimmen.
Im dritten Schritt 1230 werden für den untersuchten Defekt 520 mit Hilfe der Simulation ein Reparaturkonzept ermittelt. Dies geschieht auf der Basis der im zweiten Schritt bestimmten quantitativen Phasen- und Amplitudenfehler. Im nachfolgenden Diagramm 1300 der 13 wird ein Beispiel des Ermittelns einer Reparaturform ausgeführt. Dieser Schritt liegt nicht der Fokus der vorliegenden Anmeldung und wird deshalb nur kurz abgehandelt.
Im vierten Schritt 1240 wird schließlich auf der Basis des im dritten Schritt ermittelten bestmöglichen Reparaturkonzepts der untersuchte Defekt 520 repariert. Dieser Schritt wird nachfolgend in Detail erläutert.
Das Diagramm 1300 der 13 veranschaulicht die vier Schritte zum Bestimmen eines Reparaturkonzepts. Im ersten Schritt 1310 wird ein Luftbild des untersuchten Defekts 520 simuliert. Die Simulation erfolgt auf der Basis der durch den Defekt 520 hervorgerufenen Amplituden- und Phasenänderung. Diese wiederum basiert auf Messdaten, die von einem EUV-AIMS™ geliefert werden. Dadurch wird das Übertragungsverfahren des Defekts 520 als Funktion des Ortes und Frequenz bzw. der Wellenzahl k (t_Defekt(r,k)) bestimmt. Für die EUV-AIMS™ Messungen kann die Beleuchtungseinstellung (setting) einer entsprechenden Wafer-Belichtungsanlage verwendet werden, im Fachjargon wird dies „scanner matching“ genannt. In einer alternativen Ausführungsform kann mit einer Belichtungseinstellung gearbeitet werden, die für eine maximale Messgenauigkeit des Reparaturkonzepts optimiert ist. Beispielsweise sind die Phaseneffekte vergrabener Defekte 520 unter kohärenter Beleuchtung besonders dominant und daher unter diesen Bedingungen besonders genau messbar.
Im zweiten Schritt 1320 wird sodann eine äquivalente Stelle der EUV-Maske 500 simuliert, die keinen Defekt aufweist. Hierdurch wird ein Referenzübertragungsverhalten (t_Referenz(r,k)) der EUV-Maske 520 für die Position des Defekts ermittelt. Die Simulation einer Referenzposition kann auf der Basis von Messdaten einer defektfreien äquivalenten Position, die ebenfalls mit Hilfe eines EUV-AIMS™ bestimmt sind und/oder mit Hilfe von Design-Daten der EUV-Maske 520 („die to database“) erfolgen. Eine äquivalente Position ist eine Stelle auf der EUV-Maske 500, die von der gleichen Anordnung von Pattern-Elementen umgeben ist wie die defektbehaftete Stelle.
Im dritten Schritt 1330 wird das Ausmaß der Korrektur des Übertragungsverhaltens (t_Kompensation(r,k)) bestimmt, so dass der Defekts 520 im Wesentlichen das gleiche Übertragungsverhalten (d.h. Reflexionsverhalten) aufweist wie eine Referenzposition.
Schließlich werden im vierten Schritt 1340 die Materialänderung(en) berechnet, die notwendig ist (sind), um das beabsichtigte Übertragungsverhalten des Defekts 520 zu erreichen. Die Materialänderung kann das Aufbringen von Material auf und das Entfernen von Material von dem Defekt 520 umfassen. Ferner kann die Materialänderung das Entfernen und das Abscheiden von Teilen von absorbierenden und/oder phasenschiebenden Pattern-Elementen umfassen. Auf der Basis von Materialkonstanten und den Eigenschaften des Reparaturprozesses werden die Materialänderung(en) für das am Reparaturprozess beteiligte Material (bzw. für alle der am Reparaturprozess beteiligten Materialien) optimiert und dadurch ein Reparaturkonzept erstellt. Ein EUV-AIMS™ kann benutzt werden, um die Materialeigenschaften, des an dem Reparaturprozess beteiligte Materials (bzw. der beteiligten Materialien) zu kalibrieren. Details hierzu werden im Kontext der Diskussion der nachfolgenden Figuren erläutert. Das Reparaturkonzept beschreibt somit die auszuführende(n) Materialänderung(en) im Bereich des Defekts 520 zum Kompensieren der Amplituden- und Phasenänderung, die von dem vergrabenen Defekt bewirkt werden.
Das Diagramm 1400 der 14 zeigt die EUV-Maske 500 der 5 nach ausgeführter Reparatur des vergrabenen Defekts 520. Auf den Defekt 520 ist eine phasenschiebende Struktur 1410 in Form von phasenschiebendem Material aufgebracht. Das Aufbringen des phasenschiebenden Materials zum Erzeugen einer phasenschiebenden Struktur 1410 wird nachfolgend im Kontext der Diskussion der 16 erläutert. In dem Beispiel der 14 umfasst die phasenschiebende Struktur 1410 eine Schicht, deren Dicke über den vergrabenen Defekt 520 hinweg variiert. Das Material der phasenschiebenen Struktur 1410 weist einen Brechungsindex bei der aktinischen Wellenlänge auf, dessen Realteil möglichst weit von 1 entfernt ist, d.h. dessen Realteil möglichst klein ist. Gleichzeitig sollte der Imaginärteil des Brechungsindex ebenfalls so klein wie möglich sein, so dass das Material der phasenschiebenden Struktur 1410 nur wenig der auftreffenden EUV-Strahlung absorbiert. Ein niedriger Absorptionskoeffizient des Materials der phasenschiebenden Struktur 1410 ist besonders günstig, da die EUV-Strahlung zweimal die phasenschiebende Struktur 1410 durchläuft. Materialien, die dieser Zielsetzung derzeit am nächsten kommen, sind im Kontext der Diskussion der 4 und 10 beschrieben.
Die lokale Dicke der phasenschiebenden Struktur 1410 wird so bestimmt, dass die durch die phasenschiebende Struktur 1410 bewirkte lokale Phasenverschiebung die lokale durch den vergrabenen Defekt 520 hervorgerufene Phasenstörung gerade kompensiert. Die maximale Dicke der phasenschiebenden Struktur 1410 liegt im Bereich von 100 nm. Das Material der phasenschiebenden Struktur 1410 kann bis zu einer minimalen Dicke von etwa 1 nm abgeschieden werden.
Der Amplitudenfehler des vergrabenen Defekts 520 oder die vom Defekt 520 verursachte Intensitätsänderung in der Richtung der reflektierten Strahlung wird durch eine kompensierende Reparatur repariert. Zu diesem Zweck werden Teile 1430, 1440 der beiden Pattern-Elemente 1470 beidseits des vergrabenen Defekts 520 entfernt. Der hierzu ausgeführte Teilchenstrahl-induzierte Ätzprozess wird im Rahmen der Diskussion der 16 erläutert. Bei der Berechnung der zu entfernenden Teile 1430, 1440 der Pattern-Elemente 1470 wird neben dem Amplitudenfehler des Defekts 520 auch die Absorption der phasenschiebenden Struktur 1410 berücksichtigt.
Das Bestimmen der phasenschiebenden Struktur 1410 und das Bestimmen der zu entfernenden Teile 1430, 1440 der Pattern-Elemente 1470 werden im Rahmen des Ermittelns eines bestmöglichen Reparaturkonzepts auf der Basis von Simulationen ausgeführt, wie im Kontext der Diskussion der 3 kurz ausgeführt. Das bestmögliche ganzheitliche Reparaturkonzept basiert - wie bereits oben ausgeführt - auf einer quantitativen Bestimmung der durch den Defekt 520 hervorgerufenen Phasen- und Intensitätsstörung.
Nach den oben beschriebenen Reparaturschritten sind der Phasenfehler und der Amplitudenfehler des vergrabenen Defekts 520 korrigiert. Dies bedeutet die EUV-Maske 500 reflektiert nach ausgeführter Reparatur aus dem Bereich des vergrabenen Defekts 520 im Wesentlichen die gleiche Intensität wie aus einem ungestörten Teil der EUV-Maske 500. Zudem weist die aus dem Bereich des Defekts reflektierte EUV-Strahlung die gleiche Form der Phasenfront auf wie EUV-Strahlung, die von einem ungestörten Bereich der EUV-Maske 500 reflektiert wird. Allerdings kann die aus dem reparierten Bereich der EUV-Maske reflektierte EUV-Strahlung als Folge der phasenschiebenden Struktur 1410 eine feste Phasendifferenz zu der Phasenfront aufweisen, die aus ungestörten Bereichen der EUV-Maske 500 reflektiert wird.
Um diese konstante Phasendifferenz zu beseitigen, wird über dem Bereich des reparierten Defekts 520 eine Schicht phasenschiebenden Materials mit konstanter Dicke 1420 abgeschieden. Die Schichtdicke der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke 1420 richtet sich nach der zu korrigierenden festen Phasendifferenz. Wie bereits oben ausgeführt, können Schichtdicken im Bereich von einem 1 nm hergestellt werden. Die maximale Schichtdicke der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke 1420 wird durch den Absorptionskoeffizienten des Materials der Schicht 1420 limitiert. Die maximale Schichtdicke derzeit verfügbarer phasenschiebender Materialien liegt im Bereich von 100 nm. Dabei ist zu beachten, dass die reflektierte EUV-Strahlung zweimal durch die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke 1420 hindurchtritt.
Als Material für die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke 1220 kommen die oben beschriebenen Materialien in Frage. Es ist deshalb möglich, die phasenschiebende Struktur 1410 und phasenschiebene Schicht konstanter Dicke 1420 mit der gleichen Materialzusammensetzung in einem Abscheideprozess über den Defekt 520 hinweg anzubringen. Ferner wird die Absorption der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke 1420 bei der Bestimmung der zu entfernenden Teile 1430, 1440 der Pattern-Elemente 1470 ebenfalls berücksichtigt.
Die Reihenfolge der Reparaturschritte kann beliebig gewählt werden. Falls jedoch neben der phasenschiebenden Struktur 1410 zusätzlich eine phasenschiebende Schicht konstanter Dicke 1420 über den vergrabenen Defekt 520 aufgebracht wird, ist es günstig, im ersten Schritt den Amplitudenfehler des Defekt 520 zu korrigieren, so dass die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke 1420 bis an den Rand der geänderten Pattern-Elemente 1470 geführt werden kann.
Die 15 veranschaulicht die Wirkung der reparierten EUV-Maske 500. Auf die Maske 500 trifft EUV-Strahlung 480 mit einer ebenen Phasenfront 495 unter einem definierten Winkel. Die EUV-Maske 500 reflektiert Strahlung 485 unter einem identischen Winkel bezüglich der Senkrechten zur Maskenoberfläche. Mit dem Bezugszeichen 595 ist die durch den nicht reparierten Defekt 520 bewirkte Phasenverzerrung, die in der 5 angegeben ist, gekennzeichnet. Nach der Korrektur des vergrabenen Defekts 520 weist die von der EUV-Maske 500 im Bereich des korrigierten Defekts reflektierte EUV-Strahlung wieder eine ebene Phasenfront 1510 auf. Eine konstante Phasendifferenz zur EUV-Strahlung 1520, die aus nicht gestörten Bereichen der EUV-Maske 500 reflektiert wird, wird durch die phasenschiebende Schicht konstanter Dicke 1420 korrigiert.
Die 16 zeigt schematisch im Schnitt einige Komponenten einer Vorrichtung 1600 die zum Bereitstellen einer phasenschiebenden Struktur 1410 und zum Anbringen einer phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke 1420 eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann die Vorrichtung 1600 zum Verändern 1430, 1440 eines oder mehrerer Pattern-Elemente 1470 der EUV-Maske 500 benutzt werden. Das in der 16 dargestellte Beispiel präsentiert ein Rasterteilchenmikroskop 1600 in Form eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) 1600. Ein Teilchenstrahl 1605 in Form eines Elektronenstrahls 1605 zum Reparieren des vergrabenen Defekts 520 hat den Vorteil, dass dieser die EUV-Maske 1620 im Wesentlichen nicht oder nur in geringem Umfang schädigen kann. Es sind jedoch auch andere geladene Teilchenstrahlen möglich, etwa ein Ionenstrahl eines FIB (Focused Ion Beam) Systems (in der 16 nicht dargestellt).
Das modifizierte SEM 1600 umfasst als wesentliche Komponenten eine Teilchenkanone 1602 und eine Säule 1610, in der die Elektronenoptik oder Strahloptik 1612 angeordnet ist. Die Elektronenkanone 1602 erzeugt einen Elektronenstrahl 1605 und die Elektronen- oder Strahloptik 1612 bündelt den Elektronenstrahl 1605 und richtet ihn am Ausgang der Säule 1612 auf die EUV-Maske 1620, die mit der EUV-Maske 500, 600 der 5, 6 und 8 bis 11 identisch sein kann.
Die EUV-Maske 1620 wird auf einem Probentisch 1625 angeordnet. Wie in der 16 durch die Pfeile symbolisiert, kann der Probentisch 1625 in drei Raumrichtungen relativ zum Elektronenstrahl 1605 des SEM 1600 bewegt werden.
Die Vorrichtung 1600 beinhaltet einen Detektor 1630 zum Nachweisen der von dem einfallenden Elektronenstrahl 1605 am Messpunkt 1632 erzeugten Sekundärelektronen oder rückgestreuten Elektronen. Der Detektor 1630 wird von der Steuereinrichtung 1680 gesteuert. Ferner empfängt die Steuereinrichtung 1680 der Vorrichtung 1600 die Messdaten des Detektors 1630. Die Steuereinrichtung 1680 kann aus den Messdaten Bilder erzeugen, die auf einem Monitor 1690 dargestellt werden.
Darüber hinaus kann die Messvorrichtung 1600 eine Ionenquelle umfassen, die niederenergetische Ionen im Bereich des Messpunktes 1632 bereitstellt, die verhindern, dass die EUV-Maske 1620 bzw. deren Oberfläche eine negative Oberflächenladung aufweist (in der 16 nicht dargestellt). Mit Hilfe einer Ionenquelle kann eine negative Aufladung der EUV-Maske 1620 lokal und kontrolliert verringert werden und damit eine Verringerung der lateralen Ortsauflösung des Elektronenstrahls 1620 verhindert werden.
Der Elektronenstrahl 1605 der Vorrichtung 1600 kann zum Analysieren des Defekts 520 und insbesondere zum Auffinden des untersuchten Defekts 520 eingesetzt werden.
Die Steuereinrichtung 1680 umfasst ein Computersystem 1685. Das Computersystem 1685 umfasst eine Schnittstelle 1687. Über diese Schnittstelle kann das Computersystem 1685 mit der Analyseeinheit 880 des Detektionssystems 800 des EUV-AIMS™ 1710 der nachfolgenden 17 verbunden werden (in der 16 nicht dargestellt). Über die Schnittstelle 1687 kann das Computersystem 1685 Messdaten erhalten. Insbesondere kann das Computersystem 1685 über die Schnittstelle 1687 Messdaten des vergrabenen Defekts 520 erhalten, die mittels eines oder mehrerer der drei oben erläuterten Messverfahren aufgenommen wurden. Aus diesen Messdaten kann das Computersystem 1685 die von dem Defekt 520 ausgehende Phasen- und Intensitätsstörung der EUV-Maske 1620 im Bereich des Defekts 520 die reflektierte Phasenfront 595, 1510, 1520 rekonstruieren. Dies bedeutet, das Computersystem 1680 kann einen Phasenrekonstruktions-Algorithmus ausführen. In einer alternativen Ausführungsform wird ein Phasenrekonstruktions-Algorithmus extern von der Vorrichtung 1600 oder der Reparaturvorrichtung 1600 ausgeführt (siehe nachfolgende 17).
Das Computersystem 1685 oder die Steuerungseinheit 1680 umfasst ferner eine Scan-Einheit, die den Elektronenstrahl 1605 über die EUV-Maske 1620 scannt. Die Scan-Einheit steuert Ablenkelemente in der Säule 1610 des SEM 1600, die in der 16 nicht dargestellt sind. Ferner umfasst das Computersystem 1685 oder die Steuereinrichtung 1680 eine Einstelleinheit, um die verschiedenen Parameter des SEM 1600 einzustellen und zu kontrollieren. Von der Einstelleinheit einstellbare Parameter können beispielsweise sein: die Vergrößerung, der Fokus des Elektronenstrahls 1605, eine oder mehrere Einstellungen des Stigmators, die Strahlverschiebung, die Position der Elektronenquelle und/oder eine oder mehrere Blenden (in der 16 nicht dargestellt).
Die Vorrichtung 1600 zum Korrigieren eines Defekts 520 und zum Ermitteln eines bestmöglichen Reparaturkonzepts für einen untersuchten Defekt 520 umfasst bevorzugt mehrere verschiedene Vorratsbehälter für verschiedene Gase oder Präkursorgase. In der beispielhaften Vorrichtung 1600 der 16 sind drei Vorratsbehälter 1640, 1650 und 1660 dargestellt. Eine Vorrichtung 1600 kann jedoch auch mehr als drei Vorratsbehälter zum Bearbeiten einer EUV-Maske 520, 1620 aufweisen.
Der erste Vorratsbehälter 1640 speichert ein Präkursorgas oder ein erstes Depositionsgas, das im Zusammenwirken mit dem Elektronenstrahl 1605 des SEM 1600 zum Abscheiden von Material in Form einer phasenschiebenden Struktur 1410 auf dem Defekt 520 der EUV-Maske 1620 benutzt werden kann. Der erste Vorratsbehälter 1640 kann beispielsweise ein Präkursorgas in Form eines Metallcarbonyls aufweisen, beispielsweise Molybdänhexacarbonyl (Mo(CO)₆).
Der zweite Vorratsbehälter 1650 beinhaltet ein Ätzgas, mit dessen Hilfe ein Teil 1630 oder mehrere Teile 1630, 1640 eines oder mehrerer Pattern-Elemente 1670 von der Oberfläche der Mehrschichtstruktur 540 der EUV-Maske 1620 geätzt werden können. Beispielsweise kann der zweite Vorratsbehälter 1650 Xenondifluorid (XeF₂) umfassen. Alternative Ätzgase, die in dem Vorratsbehälter 1650 gespeichert werden können, sind beispielsweise ein Halogen, etwa Fluor (F₂) oder Chlor (Cl₂) oder eine ein Halogen enthaltende Verbindung.
Der dritte Vorratsbehälter 1660 speichert ein zweites Depositionsgas, mit dessen Hilfe in einer Teilchenstrahl-induzierten Abscheidereaktion, z.B. unter Zuhilfenahme eines Elektronenstrahls 1605 ein Material einer phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke 1620 in dem Bereich des vergrabenen Defekts 520 abgeschieden werden kann. Der dritte Vorratsbehälter kann beispielsweise ein Metallcarbonyl, z.B. Dikobaltoktocarbonyl (Co₂(CO)₈), Dirheniumdecacarbonyl (Re₂(CO)₁₀), Nickeltetracarbonyl (Ni(CO)₄) oder Wolframhexacarbonyl (W(CO)₆) enthalten.
Das zweite Depositionsgas kann mit dem ersten Depositionsgas identisch sein. In einer alternativen Ausführungsform kann deshalb der dritte Vorratsbehälter 1660 ein Depositionsgas enthalten, mit dem ein Teil oder mehrere Teile eines oder mehrerer Pattern-Elemente 1470 auf der Mehrschichtstruktur 540 der EUV-Maske 500,1620 abgeschieden werden können. Der dritte Vorratsbehälter 1660 kann ein Metallcarbonyl, z.B. Chromhexacarbonyl (Cr(CO)₆) enthalten.
Jeder Vorratsbehälter 1640, 1650, 1660 ist mit einem eigenen Ventil 1642, 1652, 1662 ausgestattet, um die Menge der pro Zeiteinheit bereitgestellten Gaspartikel oder den Gasmengenstrom am Ort des Auftreffens 1632 des Elektronenstrahls 1605 auf die Oberfläche der EUV-Maske 1620 zu kontrollieren. Außerdem haben die drei Vorratsbehälter 1640, 1650, 1660 eigene Gaszuführungen 1644, 1654 und 1664, die mit einer Düse 1646, 1656 und 1666 nahe am Auftreffpunkt 1632 des Elektronenstrahls 1605 auf der EUV-Maske 1620 enden. In der in der 16 dargestellten beispielhaften Vorrichtung 1600 sind die Ventile 1642, 1652, 1662 in der Nähe der Vorratsbehälter 1640, 1650, 1660 eingebaut. In einer alternativen Ausführungsform können die Ventile 1642, 1652, 1662 in der Nähe der entsprechenden Düse 1646, 1656, 1666 angeordnet werden (in der 16 nicht gezeigt). Jeder Vorratsbehälter 1640, 1650, 1660 kann sein eigenes Element zur individuellen Temperatureinstellung und Kontrolle aufweisen. Die Temperatureinstellung ermöglicht sowohl eine Kühlung als auch eine Heizung für jedes Gas. Zusätzlich können die Gaszuführungen 1644, 1654, 1664 ebenfalls jeweils ein eigenes Element zur Einstellung und zur Überwachung der Bereitstellungstemperatur der Gase am Reaktionsort 1632 aufweisen (in der 16 ebenfalls nicht gezeigt).
Die Vorrichtung 1600 der 16 kann ein Pumpensystem 1670 aufweisen, um ein erforderliches Vakuum zu erzeugen und aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus kann die Vorrichtung 1600 eine Absaugvorrichtung enthalten (in der 16 nicht dargestellt). Die Absaugvorrichtung in Kombination mit dem Pumpensystem 1670 macht es möglich, dass die bei der Zerlegung eines Präkursorgases, d.h. eines Depositionsgases oder eines Ätzgases, entstehenden Fragmente oder Bestandteile, die nicht für die lokale chemische Reaktion benötigt werden, im Wesentlichen am Ort des Entstehens aus der Vakuumkammer 1675 der Vorrichtung 1600 abzusaugen. Da die nicht benötigten Gasbestandteile lokal an der Stelle des Auftreffens 1632 des Elektronenstrahls 1605 auf die EUV-Maske 1620 aus der Vakuumkammer 1675 der Vorrichtung 1600 abgepumpt werden, bevor sie sich in dieser verteilen und absetzen können, wird eine Kontamination der Vakuumkammer 1675 verhindert.
Zur Initialisierung einer lokalen Ätzreaktion oder eines lokalen Abscheideprozesses wird in der beispielhaften Vorrichtung 1600 der 16 vorzugsweise ausschließlich ein fokussierter Elektronenstrahl 1605 verwendet. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich oder alternativ die lokale(n) Reaktion(en) mit Hilfe eines Photonenstrahls zu initiieren.
Das Diagramm 1700 der 17 zeigt schematisch eine beispielhafte Verknüpfung eines EUV-AIMS™ 1710 mit der Reparaturvorrichtung 1600 der 16. Das EUV-AIMS™ 1710 enthält das Detektionssystem 800 der 8. In dem Beispiel der 17 ist das EUV-AIMS™ 1710 über die Verbindung 1730 mit einem Server 1720 verbunden. Der Server kann beispielsweise ein Maskenreparaturzentrum sein. Der Server 1720 kann die Kalibrierungsdaten des EUV-AIMS™ 1710 sowie der Reparaturvorrichtung 1600 speichern. Ferner kann der Server 1720 die Design-Daten der EUV-Maske 500 und eine Defektdatenbank enthalten. Zudem kann der Server 1720 Software zum Simulieren von Luftbildern umfassen. Darüber hinaus kann der Server 1720 ein oder mehrere Software-Programme speichern, die dafür ausgelegt sind, ein Reparaturkonzept für den vergrabenen Defekt 520 zu ermitteln.
In dem in der 17 dargestellten Beispiel erhält das EUV-AIMS™ 1710 über die Verbindung 1730 Kalibrierungsdaten und gibt über die Verbindung 1730 Messdaten an den Server 1720 weiter.
Die Reparaturvorrichtung 1600 ist über ihren Anschluss 1687 mittels der Verbindung 1740 mit dem Server 1720 verbunden. Der Server 1720 gibt über die Verbindung 1740 ein Reparaturkonzept für den untersuchten Defekt 520 an die Reparaturvorrichtung 1600 weiter. Ferner kann der Server 1720 über die Verbindung 1740 Messdaten von der Reparaturvorrichtung erhalten wie etwa die Position des untersuchten Defekts, die mit Hilfe des Elektronenstrahls 1605 der Reparaturvorrichtung 1600 bestimmt wurden.
Die Verbindungen 1720 und 1740 können elektrische und/oder optische Signalleitungen sein.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Funktion des Servers 1720 von dem EUV-AIMS™ 1710 oder von der Reparaturvorrichtung 1600 übernommen werden. Ferner ist es möglich, die Funktion des Servers 1720 auf das EUV-AIMS™ 1710 und die Reparaturvorrichtung 1600 aufzuteilen.
Die 18 präsentiert ein Flussdiagramm 1800 eines Ausführungsbeispiels des in dieser Anmeldung definierten Verfahrens zum Untersuchen eines Defekts 520 einer EUV-Maske 500, 1620. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1810. Im ersten Schritt 1820 wird ein Element einer photolithographischen Maske für den EUV-Wellenlängenbereich mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich untersucht. Zum Untersuchen des Elements kann das EUV-AIMS™ 1710 der 18 eingesetzt werden. Ein zu untersuchendes Element kann einen Defekt, eine kritische Stelle und/oder eine Komponente eiern EUV-Maske 500, 600, 1620 umfassen. Im zweiten Schritt 1830 wird ein Verhalten des Elements bei Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich bestimmt. Falls es sich bei dem untersuchten Element um einen Defekt handelt, kann ein Phasenrekonstruktions-Algorithmus eingesetzt werden, um den Amplituden- und den Phasenfehler des untersuchten Defekts zu bestimmen Das Verfahren endet bei Schritt 1840.
Schließlich zeigt die 19 ein Flussdiagramm 1900 eines Ausführungsbeispiels des in dieser Anmeldung definierten Verfahrens zum Kompensieren eines Defekts 520 von EUV-Masken 500, 1620. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1910. Im ersten Schritt 1920 werden Daten eines Defekts 520 analysiert. Das Analysieren von Daten kann das Analysieren eines vorhandenen Reparaturkonzepts umfassen oder das Analysieren von Messdaten zur Erzeugen eines Reparaturkonzepts. Im zweiten Schritt 1930 wird eine phasenschiebende Struktur 1410 auf der photolithographischen Maske 500, 1620 zum Kompensieren des untersuchten Defekts 520 bereitgestellt. Die phasenschiebende Struktur 1410 kann mittels der Reparaturvorrichtung 1600 auf dem untersuchten Defekt abgeschieden werden. Das Verfahren endet bei Schritt 1940.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1829052 B1 [0003]
US 6235434 B1 [0010]
WO 00/34828 [0013]
US 8739098 [0014]
WO 2011/161243 [0017]
WO 2013/010976 [0018]
WO 2015/144700 [0019]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

L. Peng, P. Hu, M. Satake, V. Tolani, D. Peng, Y. Li und D. Chen, in „Photomask Technology 2011“, herausgegeben von W. Maurer, F.E. Abboud, Proc. of SPIE, Vol. 8166, 81662E-1 - 81662E-15 [0008]
L. Pang, C. Clifford, D. Peng, Y. Li, D. Chen, M. Satake, V. Tolani und L. He, in „Extreme Ultraviolet Lithography“, herausgegeben von B.M. La Fontaine, P.P. Naulleau, Proc. of SPIE, Vol. 7969, 79691E-1-79691E-14 [0012]
„The door opener for EUV mask repair” der Autoren M. Waiblinger, R. Jonckheere, T. Bret, D. van den Heuvel, C. Baur und G. Baralia, in „Photomask and Next Generation Lithography Mask Technology XIX“, herausgegeben von K. Kato, Proc. of SPIE, Vol. 84441, 84410F1 - 84410F-10, 2012 [0016]
G. McIntyre, E. Gallagher, T. Robinson, A.C. Smith, M. Lawliss, J. LeClaire, R. Bozak, R. White und M. Archuletta in dem Artikel „Through-focus EUV multilayer defect repair with nanomachining“, in „Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography IV“, herausgegeben von P.P. Naulleau, Proc. of SPIE, Vol. 8679, 86791I-1 - 867911-4 [0020]

Claims

Verfahren zum Untersuchen zumindest eines Elements (520, 620) einer photolithographischen Maske (500, 600) für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a. Untersuchen des zumindest einen Elements (520, 620) mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich; und b. Bestimmen eines Verhaltens des zumindest einen Elements (520, 620) bei einer Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine Element (520, 620) zumindest ein Mitglied aus der Gruppe umfasst: zumindest einen Defekt (520) einer photolithographischen Maske (500, 600), zumindest eine kritische Stelle einer photolithographischen Maske (500, 600), und zumindest eine Komponente (620) und/oder zumindest einen Teil einer Komponente (620) einer photolithographischen Maske (500, 600).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bestimmen des Verhaltens des zumindest einen Elements (520, 620) umfasst: Bestimmen einer Phasenänderung und/oder einer Amplitudenänderung, die durch das zumindest eine Element (520, 620) bei der Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich verursacht wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Untersuchen des zumindest einen Defekts (520) ein kontrolliertes Verändern einer Phase des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich nach einer Reflexion durch die photolithographische Maske (500) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das kontrollierte Verändern der Phase des Lichts im EUV-Wellenlängenbereich das Einbringen einer phasenschiebenden Folie (1000) in einen Strahlengang nach der Reflexion des Lichts durch die photolithographische Maske (500) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einbringen einer phasenschiebenden Folie (1000) in den Strahlengang umfasst: Ausführen von zumindest zwei Messungen mit phasenschiebenden Folien unterschiedlicher Dicke.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bestimmen der Amplitudenänderung und der Phasenänderung umfasst: Ausführen eines rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus mit Daten der zumindest zwei Messungen.
Verfahren einem der Ansprüche 2-7, wobei das Untersuchen des zumindest einen Defekts (520) die folgenden Schritte umfasst: a. Durchführen von zumindest zwei Messungen des zumindest einen Defekts (520) mit verschiedenen Einfallsbedingungen des auf die photolithographische Maske (500) einfallenden Lichts im EUV-Wellenlängenbereich; und b. Anwenden des rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus auf Daten der zumindest zwei Messungen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt a. umfasst: Durchführen von zumindest zwei Messungen des Defekts (520) unter verschiedenen Winkeln mit einer zumindest teilweise kohärenten Lichtquelle oder Einfügen einer Monopol-Blende (1120) in den Strahlengang vor der photolithographischen Maske (500) und Durchführen von zumindest zwei Messungen des Defekts (520) unter verschiedenen Winkeln mit einer inkohärenten Lichtquelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-9, wobei das Untersuchen des zumindest einen Defekts (520) die folgenden Schritte umfasst: a. Durchführen von zumindest zwei Messungen des zumindest einen Defekts (520) mit verschiedenen Fokus-Positionen, und b. Anwenden des rekursiven Phasenrekonstruktions-Algorithmus auf Daten der zumindest zwei Messungen.
Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 10, wobei der rekursive Phasenrekonstruktions-Algorithmus zumindest einen Algorithmus aus der Gruppe umfasst, die aufweist: einen iterativen Fourier ptychographischen Algorithmus, einen inversen Fourier-Transformations-Algorithmus, einen Gerchberg-Saxton-Algorithmus, einen Fehler-Reduktions-Algorithmus, ein Gradientenverfahren und einen hybriden Eingabe-Ausgabe-Algorithmus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-11, ferner die Schritte aufweisend: a. Ermitteln eines Phasenfehlers und eines Amplitudenfehlers aus der bestimmten Phasenänderung und der bestimmten Amplitudenänderung; und b. Ermitteln eines Reparaturkonzeptes für den zumindest einen Defekt (520) aus dem ermittelten Amplitudenfehler und dem ermittelten Phasenfehler des untersuchten Defekts (520).
Verfahren zum Kompensieren zumindest eines Defekts (520) einer photolithographischen Maske (500) für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a. Analysieren von Daten des zumindest eines Defekts (520); und b. Bereitstellen einer phasenschiebenden Struktur (1410) auf der photolithographischen Maske (500) zum Kompensieren des untersuchten Defekts (520).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Analysieren von Daten umfasst: Analysieren eines Reparaturkonzeptes und/oder Ermitteln eines Reparaturkonzeptes aus Messdaten.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Bereitstellen der phasenschiebenden Struktur (1410) umfasst: Anbringen der phasenschiebenden Struktur (1410) auf dem untersuchten Defekt (520) zum Kompensieren eines Phasenfehlers des untersuchten Defekts (520).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-15, ferner den Schritt aufweisend: Verändern zumindest eines Pattern-Elements (1470) der photolithographischen Maske (500) zum Kompensieren eines Amplitudenfehlers des untersuchten Defekts (520).
Verfahren nach einem der Ansprüche 13-16, ferner den Schritt aufweisend: Anbringen einer phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke (1420) im Bereich des untersuchten Defekts (520), wobei die Dicke der phasenschiebenden Schicht konstanter Dicke (1420) so gewählt wird, dass eine Phasendifferenz des kompensierten Defekts bezüglich eines Teils der photolithographischen Maske, der keinen Defekt aufweist, ausgeglichen wird.
Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, die Verfahrensschritte eines der Ansprüche 1 bis 17 auszuführen.
Vorrichtung (1710) zum Untersuchen zumindest eines Elements (520, 620) einer photolithographischen Maske (500, 600) für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, wobei die Vorrichtung (1710) umfasst: a. Mittel zum Untersuchen des zumindest einen Elements (520, 620) mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich; und b. Mittel zum Bestimmen eines Verhaltens des zumindest einen Elements (520, 620) bei Bestrahlung mit Licht im EUV-Wellenlängenbereich.
Vorrichtung (1710) nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung (1710) ausgebildet ist, die Verfahrensschritte der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Vorrichtung (1600) zum Kompensieren zumindest eines Defekts (520) einer photolithographischen Maske (500, 1620) für einen extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, wobei die Vorrichtung (1600) umfasst: a. Mittel zum Analysieren von Daten des zumindest einen Defekts (520); und; b. Mittel zum Bereitstellen einer phasenschiebenden Struktur (1410) auf der photolithographischen Maske (500) zum Kompensieren des untersuchten Defekts (520).
Vorrichtung (1600) nach Anspruch 21, wobei die Vorrichtung (1600) ausgebildet ist, die Verfahrensschritte der Ansprüche 13 bis 17 auszuführen.