DE102017115262A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren werden Strukturen einer zur Verwendung in einem Lithographieprozess in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bestimmten Maske mit einer Beleuchtungsoptik (610) beleuchtet, wobei die Maske (621) mit einer Abbildungsoptik (630) auf eine Detektoreinheit (640) abgebildet wird, wobei von der Detektoreinheit (640) aufgenommene Bilddaten in einer Auswerteeinheit (650) ausgewertet werden. Dabei erfolgt zur Emulation eines für den Lithographieprozess in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorgegebenen Beleuchtungssettings die Abbildung der Maske (621) auf die Detektoreinheit (640) in einer Mehrzahl von Einzelabbildungen, welche sich hinsichtlich des in der Beleuchtungsoptik (610) eingestellten Beleuchtungssettings oder der in der Abbildungsoptik (630) eingestellten polarisationsbeeinflussenden Wirkung voneinander unterscheiden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie. Die Erfindung ist sowohl bei der Defektfindung als auch in weiteren Anwendungen zur Charakterisierung der Strukturen auf einer Maske, etwa bei der Positionsbestimmung oder bei der Bestimmung der Linienbreite der Strukturen (CD= „critical dimension“) sowie bei der Ermittlung von Prozessfenstern (z.B. unter Bestimmung der Linienbreite in Abhängigkeit von Dosis und Defokus) anwendbar.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
  • Im Lithographieprozess wirken sich unerwünschte Defekte auf der Maske besonders nachteilig aus, da diese mit jedem Belichtungsschritt reproduziert werden können. Zur Minimierung der Maskendefekte sowie zur Realisierung einer erfolgreichen Maskenreparatur ist somit eine unmittelbare Analyse des Abbildungseffektes möglicher Defektpositionen wünschenswert. Es besteht daher ein Bedarf, die Maske schnell und einfach zu vermessen bzw. zu qualifizieren, und zwar möglichst unter den gleichen Bedingungen, wie sie real in der Projektionsbelichtungsanlage vorliegen.
  • Hierzu ist es bekannt, in einer Maskeninspektionsanlage ein Luftbild eines Ausschnitts der Maske aufzunehmen und auszuwerten. Zur Aufnahme des Luftbilds werden dabei die zu vermessenden Strukturen auf der Maske mit einer Beleuchtungsoptik beleuchtet, wobei das von der Maske kommende Licht über eine Abbildungsoptik auf eine Detektoreinheit projiziert und detektiert wird.
  • Um die Vermessung der Maske nach Möglichkeit unter zur Projektionsbelichtungsanlage analogen Bedingungen vorzunehmen, erfolgt in der Maskeninspektionsanlage typischerweise die Beleuchtung der Maske in zur Projektionsbelichtungsanlage identischer Weise, wobei insbesondere die gleiche Wellenlänge, die gleiche numerische Apertur sowie das identische (gegebenenfalls polarisierte) Beleuchtungssetting in der Maskeninspektionsanlage eingestellt werden.
  • Allerdings resultiert in der Praxis ein Problem daraus, dass in der Abbildungsoptik der Maskeninspektionsanlage die Abbildung der Maske auf die Detektoreinheit nicht - wie die in der Projektionsbelichtungsanlage erfolgende Abbildung auf dem Wafer - verkleinert, sondern vielmehr stark vergrößert stattfindet. Die somit stark unterschiedliche, in der jeweiligen Projektions- bzw. Abbildungsoptik vorliegende numerische Apertur (welche in der Abbildungsoptik der Maskeninspektionsanlage nahezu Null beträgt) hat zur Folge, dass sich die im Lithographieprozess stattfindende Abbildung auf dem Wafer hinsichtlich auftretender Vektoreffekte signifikant von der in der Maskeninspektionsanlage stattfindenden Abbildung auf die Detektoreinheit unterscheidet. Unter „Vektoreffekt“ ist hierbei die Polarisationsabhängigkeit der in der jeweiligen Bildebene stattfindenden Interferenz der elektromagnetischen Strahlung zu verstehen.
  • Um dem vorstehenden Problem Rechnung zu tragen und die in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretenden Vektoreffekte zu bestimmen sowie bei der Luftbilderzeugung zu berücksichtigen, ist es insbesondere bekannt, eine Mehrzahl von Einzelabbildungen mit der Maskeninspektionsanlage durchzuführen, bei welchen verschiedene polarisationsoptische Bauelemente in der Beleuchtungs- und/oder Abbildungsoptik platziert und die entsprechend erzeugten Bilder miteinander kombiniert und verrechnet werden. Das vorstehend beschriebene Vorgehen erfordert jedoch einen vergleichsweise hohen Zeitaufwand.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2004 033 603 A1 , DE 10 2004 033 602 A1 , DE 10 2005 062 237 A1 , DE 10 2007 009 661 A1 und EP 1 615 062 B1 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie bereitzustellen, welche eine schnellere und vereinfachte Vermessung unter Berücksichtigung der im Lithographieprozess gegebenen Bedingungen einschließlich der dort auftretenden Vektoreffekte ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie werden Strukturen einer zur Verwendung in einem Lithographieprozess in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bestimmten Maske mit einer Beleuchtungsoptik beleuchtet, wobei die Maske mit einer Abbildungsoptik auf eine Detektoreinheit abgebildet wird, und wobei von der Detektoreinheit aufgenommene Bilddaten in einer Auswerteeinheit verarbeitet werden.
  • Das Verfahren ist gemäß einem Aspekt der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zur Emulation eines für den Lithographieprozess in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorgegebenen Beleuchtungssettings die Abbildung der Maske auf die Detektoreinheit in einer Mehrzahl von Einzelabbildungen erfolgt, welche sich hinsichtlich des in der Beleuchtungsoptik eingestellten (Beleuchtungs)-Settings voneinander unterscheiden.
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, bei der Maskeninspektion die im späteren Lithographieprozess in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretenden Vektoreffekte mit einem signifikant verringerten Messaufwand und in vergleichsweise kurzer Zeit dadurch zu bestimmen, dass das im Lithographieprozess gewünschte bzw. vorgegebene polarisierte Setting insofern in geeigneter Weise „zerlegt“ wird, als in der Beleuchtungsoptik der Maskeninspektionsanlage voneinander verschiedene, jeweils eine günstige (z.B. konstant lineare) Polarisationsverteilung aufweisende Beleuchtungssettings eingestellt werden.
  • Dabei werden diese in der Beleuchtungsoptik der Maskeninspektionsanlage eingestellten („Sub-“) Beleuchtungssettings derart gewählt, dass sie bei Überlagerung miteinander das vorgegebene, im Lithographieprozess gewünschte polarisierte Beleuchtungssetting zumindest näherungsweise ergeben.
  • Mit diesem Ansatz macht sich die Erfindung den Umstand zunutze, dass die eingangs beschriebene, für sich bekannte Vektoreffekt-Berechnung wesentlich einfacher und schneller vorgenommen werden kann, wenn es sich bei dem jeweils hinsichtlich des Vektoreffekts zu berücksichtigenden polarisierten Beleuchtungssetting um ein Beleuchtungssetting mit konstant linearer Polarisationsrichtung handelt. Diesem Ansatz liegt die i.d.R. in guter Näherung erfüllte Annahme zugrunde, dass eine in der Beleuchtungsoptik vorhandene, konstante Polarisationsrichtung durch die nachfolgende Maske sowie die Abbildungsoptik in der Maskeninspektionsanlage nicht mehr wesentlich verändert wird.
  • Die Erfindung beinhaltet somit insbesondere eine Abkehr von herkömmlichen Ansätzen, bei denen jeweils in der Maskeninspektionsanlage das im eigentlichen Lithographieprozess vorgegebene polarisierte Beleuchtungssetting identisch eingestellt wird. Vielmehr erfolgt gemäß der Erfindung in der Beleuchtungsoptik der Maskeninspektionsanlage die gezielte Einstellung geeigneter polarisierter Beleuchtungssettings, welche sich von dem im Lithographieprozess gewünschten bzw. vorgegebenen polarisierten Beleuchtungssetting unterscheiden, dafür jedoch eine raschere und vereinfachte Berechnung der im Lithographieprozess zu erwartenden Vektoreffekte ermöglichen. Vorteilhafterweise werden diese so gewählt, dass die Summe der eingestellten Beleuchtungssettings von der Lichtverteilung und der Polarisation näherungsweise oder exakt dem im eigentlichen Lithographieprozess vorgegebenen Beleuchtungssetting entspricht.
  • Gemäß einer Ausführungsform weisen die in der Beleuchtungsoptik eingestellten Beleuchtungssettings jeweils eine konstant lineare Polarisationsverteilung auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage einzustellende Beleuchtungssetting eine quasitangentiale Polarisationsverteilung auf.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage einzustellende Beleuchtungssetting ein Quadrupol-Beleuchtungssetting oder ein annulares Beleuchtungssetting.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Mehrzahl von Einzelabbildungen ohne Modifikation der Abbildungsoptik durchgeführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das in der Beleuchtungsoptik eingestellte Beleuchtungssetting eine Polarisationsverteilung auf, welche zumindest näherungsweise der Polarisationsverteilung des im eigentlichen Lithographieprozess vorgegebenen Beleuchtungssettings entspricht (z.B. x-Polarisation in ersten Bereichen der Beleuchtungspupille und y-Polarisation in zweiten Bereichen der Beleuchtungspupille). Die Variation des in den jeweiligen Belichtungsschritten verwendeten Beleuchtungssettings kann dann durch Beleuchten jeweils ausgewählter Bereiche der Beleuchtungspupille (vorteilhafterweise beleuchtet man bei einem Belichtungsschritt alle Bereiche mit übereinstimmender Polarisation) und Abdunkeln der übrigen Bereiche erfolgen. Somit muss gegebenenfalls nur noch die Helligkeitsverteilung der Beleuchtung geändert werden, nicht aber die in der Beleuchtungsoptik eingestellte Polarisationsverteilung.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings für die Einzelabbildungen dadurch, dass Bereiche eines in der Beleuchtungsoptik angeordneten polarisationsbeeinflussenden optischen Elements, von welchen Licht bei der jeweiligen Einzelabbildung zur Maske gelangt, für die Einzelabbildungen voneinander verschieden gewählt werden.
  • In Ausführungsformen der Erfindung kann die Änderung der Helligkeitsverteilung durch Austausch oder Verfahren bzw. Verschieben wenigstens einer Blende erfolgen.
  • In weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Änderung der Helligkeitsverteilung unter Verwendung eines Mikrospiegelarray erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass die Änderung der Helligkeitsverteilung besonders schnell erfolgen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings bzw. die Änderung der Helligkeitsverteilung für die Einzelabbildungen in der Beleuchtungsoptik durch Austausch oder Verschieben von Blenden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings bzw. die Änderung der Helligkeitsverteilung für die Einzelabbildungen in der Beleuchtungsoptik unter Verwendung einer Spiegelanordnung mit einer Vielzahl unabhängig voneinander einstellbaren Spiegelelementen. In weiteren Ausführungsformen kann erfindungsgemäß auch eine aktiv formbare Lichtquelle (z.B. unter Einsatz von LCD's oder LED'S) zur Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings bzw. zur Änderung der Helligkeitsverteilung für die Einzelabbildungen eingesetzt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Beleuchtungssetting eingestellt, das näherungsweise oder exakt dem im eigentlichen Lithographieprozess vorgegebenen polarisierten Beleuchtungssetting entspricht (z.B. x-Polarisation in ersten Bereichen der Beleuchtungspupille und y-Polarisation in zweiten Bereichen der Beleuchtungspupille). In den Beleuchtungsstrahlengang kann dann zusätzlich ein linearer Polarisator eingefahren werden, wobei z.B. in einem Belichtungsschritt nur die x-polarisierten Anteile des Lichts zur Maske gelangen und in einem weiteren Belichtungsschritt nur die y-polarisierten Anteile des Lichts zur Maske gelangen. Somit wird die Mehrzahl von Einzelabbildungen ohne Modifikation der Abbildungsoptik und ohne Modifikation der „eigentlichen“ Beleuchtungsoptik durchgeführt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Maske bei sämtlichen Einzelabbildungen mit identischem polarisierten Beleuchtungssetting beleuchtet (z.B. x-Polarisation in ersten Bereichen der Beleuchtungspupille und y-Polarisation in zweiten Bereichen der Beleuchtungspupille). In den Abbildungsstrahlengang kann dann jeweils ein linearer Polarisator eingefahren werden, wobei z.B. in einem Belichtungsschritt nur die x-polarisierten Anteile des Lichts zum Detektor gelangen und in einem weiteren Belichtungsschritt nur die y-polarisierten Anteile des Lichts zum Detektor gelangen. Somit wird die Mehrzahl von Einzelabbildungen ohne Modifikation der Beleuchtungsoptik durchgeführt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Maske mit einem polarisierten Beleuchtungssetting beleuchtet, welches näherungsweise oder exakt dem im eigentlichen Lithographieprozess vorgegebenen polarisierten Beleuchtungssetting entspricht (z.B. x-Polarisation in ersten Bereichen der Beleuchtungspupille und y-Polarisation in zweiten Bereichen der Beleuchtungspupille). Im Abbildungsstrahlengang wird ein geeignetes optisches Element (z.B. Polarisationsstrahlteiler-Würfel, Rochon-Prisma oder Wollaston-Prisma) platziert, welches z.B. die x-polarisierten Anteile des Lichts auf einen ersten Detektor lenkt und die y-polarisierten Anteile des Lichts auf einen zweiten Detektor oder auf einen anderen Bereich des ersten Detektors lenkt. Somit wird die Mehrzahl von Einzelabbildungen ohne Modifikation der Beleuchtungsoptik und mit nur einer einzigen Belichtung durchgeführt. Wenngleich in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils auf „x-Polarisation“ bzw. „y-Polarisation“ Bezug genommen wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern auch auf andere voneinander verschiedene Polarisationsverteilungen in ersten bzw. zweiten Bereichen der Beleuchtungspupille anwendbar.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt bei der Auswertung der von der Detektoreinheit bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten jeweils eine Umrechnung dieser Bilddaten, bei welcher diese Bilddaten einer polarisationsabhängigen Wichtung unterzogen werden. Hierbei kann die Polarisationsabhängigkeit der im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage in der Waferebene stattfindenden Interferenz elektromagnetischer Strahlung (Vektoreffekt) für das bei der Einzelabbildung eingestellte Beleuchtungssetting berücksichtigt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden die von der Detektoreinheit bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten nach dieser Umrechnung addiert, gewichtet addiert, gemittelt oder gewichtet gemittelt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie, wobei Strukturen einer zur Verwendung in einem Lithographieprozess in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bestimmten Maske mit einer Beleuchtungsoptik beleuchtet werden und wobei die Maske mit einer Abbildungsoptik auf wenigstens eine Detektoreinheit abgebildet wird, wobei von der Detektoreinheit aufgenommene Bilddaten in einer Auswerteeinheit ausgewertet werden,
    • - wobei zur Emulation eines für den Lithographieprozess in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorgegebenen Beleuchtungssettings die Abbildung der Maske auf die wenigstens eine Detektoreinheit in einer Mehrzahl von Einzelabbildungen erfolgt, welche sich hinsichtlich des in der Beleuchtungsoptik eingestellten Beleuchtungssettings oder der polarisationsbeeinflussenden Wirkung der Abbildungsoptik voneinander unterscheiden;
    • - wobei bei der Auswertung der von der wenigstens einen Detektoreinheit bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten jeweils eine Umrechnung dieser Bilddaten erfolgt, bei welcher diese Bilddaten einer polarisationsabhängigen Wichtung unterzogen werden; und
    • - wobei die von der wenigstens einen Detektoreinheit bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten nach dieser Umrechnung addiert, gewichtet addiert, gemittelt oder gewichtet gemittelt werden.
  • Auch hierbei kann bei der Umrechnung der Bilddaten die Polarisationsabhängigkeit der im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage in der Waferebene stattfindenden Interferenz elektromagnetischer Strahlung (Vektoreffekt) für das bei der Einzelabbildung eingestellte Beleuchtungssetting berücksichtigt werden.
  • Dabei ist die Formulierung, dass sich Einzelabbildungen hinsichtlich des in der Beleuchtungsoptik eingestellten Beleuchtungssettings voneinander unterscheiden, so zu verstehen, dass hiervon auch Szenarien mit Einzelabbildungen, bei denen die jeweiligen Beleuchtungssettings voneinander verschiedene Polarisationsverteilungen bei gleicher Intensitätsverteilung aufweisen, umfasst werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden zur Aufnahme der Bilddaten bei den Einzelabbildungen wenigstens zwei voneinander verschiedene Detektoreinheiten oder wenigstens zwei unterschiedliche Bereiche einer Detektoreinheit verwendet.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden hierbei Lichtanteile unterschiedlicher Polarisationseigenschaften simultan von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Detektoreinheiten oder von wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen einer Detektoreinheit aufgenommen.
  • Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung von Strukturen auf der Maske, einer Detektoreinheit, einer Abbildungsoptik zur Abbildung der Maske auf die Detektoreinheit, und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der von der Detektoreinheit aufgenommenen Bilddaten, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen.
  • Zu Vorteilen und bevorzugten Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1-5 schematische Darstellungen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    • 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines beispielhaften Aufbaus einer bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbaren Vorrichtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 6 zeigt einen möglichen Aufbau einer Maskeninspektionsanlage 600, in welcher die vorliegende Erfindung realisiert werden kann.
  • Gemäß 6 ist in einer Maskeninspektionsanlage 600 eine Maske 621 auf einem Maskenhalter 620 gelagert. Die zu vermessenden Strukturen auf der Maske 621 werden mit von einer Lichtquelle 601 erzeugtem Beleuchtungslicht über eine Beleuchtungsoptik 610 beleuchtet. Von der Maske 621 kommendes Licht wird von einer Abbildungsoptik 630 auf eine Detektoreinheit 640 abgebildet und detektiert. Die von der Detektoreinheit 640 aufgenommenen Bilddaten werden in einer Auswerteeinheit 650 zur Positionsbestimmung der Strukturen ausgewertet.
  • Im Weiteren werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 1ff unterschiedliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Vermessung einer Maske in einer Maskeninspektionsanlage (z.B. mit dem in 6 gezeigten Aufbau) beschrieben. Diesen Ausführungsformen ist jeweils gemeinsam, dass in der Beleuchtungsoptik 610 der Maskeninspektionsanlage 600 nicht etwa das für den eigentlichen Lithographieprozess vorgegebene, gewünschte polarisierte Beleuchtungssetting eingestellt wird, sondern vielmehr eine Mehrzahl von Einzelabbildungen mit voneinander verschiedenen Beleuchtungssettings durchgeführt wird.
  • Diese den Einzelabbildungen zugrundegelegten Beleuchtungssettings werden nun so gewählt, dass sie zum einen „in Summe“ das vorgegebene polarisierte Beleuchtungssetting des Lithographieprozesses ergeben, zum anderen aber auch jeweils für sich eine besonders einfache und schnelle Berechnung der zugehörigen Vektoreffekte, welche für den Lithographieprozess in der Projektionsbelichtungsanlage bei dem dort eingestellten polarisierten Beleuchtungssetting zu erwarten sind bzw. berücksichtigt werden müssen, ermöglichen.
  • Konkret handelt es sich bei dem für den Lithographieprozess vorgegebenen, polarisierten Beleuchtungssetting in sämtlichen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen um ein quasitangentiales Beleuchtungssetting, wobei die jeweilige Intensitätsverteilung je nach Ausführungsform wie im Weiteren beschrieben unterschiedlich sein kann.
  • Die in den einzelnen Ausführungsformen den jeweiligen Einzelabbildungen zugrundegelegten Beleuchtungssettings weisen jeweils eine konstant lineare Polarisationsverteilung auf und werden durch „Zerlegung“ des besagten quasitangentialen Beleuchtungssettings derart ermittelt, dass sie „in Summe“ bzw. bei Überlagerung das betreffende quasitangentiale Beleuchtungssetting ergeben.
  • Unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel gemäß 1a-d handelt es sich bei dem für den Lithographieprozess vorgegebenen polarisierten Beleuchtungssetting um ein quasitangentiales Quadrupol-Beleuchtungssetting, für welches die Polarisationsverteilung 101 in 1a und die Intensitätsverteilung 102 in 1b dargestellt ist.
  • 1c und 1d zeigen den Einzelabbildungen gemäß der o.g. „Zerlegung“ zugrundegelegte Beleuchtungssettings 110, 120, wobei gemäß 1c in einer ersten Einzelabbildung ein Dipolsetting, welches in x-Richtung einander gegenüberliegende Beleuchtungspole mit in y-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung aufweist, und in einer zweiten Einzelabbildung gemäß 1d ein weiteres Dipolsetting, welches in y-Richtung einander gegenüberliegende Beleuchtungspole mit in x-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung aufweist, eingestellt werden. Die Beleuchtungssettings 110, 120 ergeben somit zum einen „in Summe“ das quasitangentiale Quadrupol-Beleuchtungssetting gemäß 1a-b und ermöglichen zum anderen aufgrund der konstant linearen Polarisationsverteilung auch in für sich bekannter Weise eine schnelle und einfache Berechnung der jeweiligen, für den Lithographieprozess zu berücksichtigen Vektoreffekte, ohne dass hierzu der Einsatz eines zusätzlichen polarisationsoptischen Elements in der Abbildungsoptik 630 von 6 erforderlich ist.
  • Die Einstellung der den Einzelabbildungen gemäß 1c und 1b zugrundegelegten Beleuchtungssettings kann unter Verwendung entsprechender Blenden in der Beleuchtungsoptik 610 oder über eine Anordnung aus unabhängig voneinander zur Einstellung gewünschter Beleuchtungssettings verstellbaren Einzelelementen, z.B. Einzelspiegeln (wie z.B. aus DE 10 2013 212 613 B4 bekannt) erfolgen. Zur Erzeugung der entsprechenden Polarisationsverteilung kann ein beliebiges geeignetes polarisationsbeeinflussendes Element verwendet werden, welches die in 1c bzw. 1d dargestellte Polarisationsverteilung erzeugt. Alternativ kann auch ein linearer Polarisator verwendet werden, der zwischen den beiden Belichtungen um 90° gedreht wird.
  • Nach Erfassung der bei den Einzelabbildungen gemäß 1c-d jeweils erhaltenen Messbilder in der Detektoreinheit 640 werden zunächst nach dem für sich bekannten Verfahren die zugehörigen, im Lithographieprozess zu erwartenden Vektoreffekte den jeweiligen Bilddaten hinzugerechnet und anschließend die entsprechend im Hinblick auf die Vektoreffekte korrigierten Messdaten zum Gesamtbild addiert. Vorzugsweise erfolgt diese Addition der Bilddaten zum Gesamtbild „energienormiert“, indem eine Normierung auf die ohne Maskenstruktur erhaltenen, mit einer geeignet positionierten Detektorrichtung ermittelten Intensitätswerte durchgeführt wird, um optikspezifische Effekte wie z.B. Kamerainhomogenitäten zu eliminieren. In diesem Zusammenhang wird zum Stand der Technik auf die EP 1 615 062 B1 verwiesen.
  • 2a-b zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform, wobei es sich hier bei dem für den Lithographieprozess vorgegebenen, polarisierten Beleuchtungssetting um ein quasitangentiales Quasar-Beleuchtungssetting mit um einen Winkel von 45° relativ zur x- bzw. y-Richtung verdrehten Beleuchtungspolen handelt. Erfindungsgemäß wird hier nun in zum Ausführungsbeispiel von 1a-d analoger Weise den Einzelabbildungen jeweils ein Dipol-Beleuchtungssetting 210 bzw. 220 mit jeweils konstant linearer, unter 45° zur x- bzw. y-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung zugrundegelegt. Zur Erzeugung der entsprechenden Polarisationsverteilung kann ein geeignetes polarisationsbeeinflussendes Element verwendet werden, welches die in 2a dargestellte Polarisationsverteilung 201 erzeugt. Alternativ kann auch ein linearer Polarisator verwendet werden, der zwischen den beiden Belichtungen um 90° gedreht wird. wobei die entsprechenden Beleuchtungspole über Blenden oder eine Anordnung mit unabhängig voneinander verstellbaren Elementen, z.B. Spiegeln, erzeugt werden können.
  • 5a-b zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform, welche sich von der Ausführungsform von 1a-d dadurch unterscheidet, dass das für den Lithographieprozess vorgegebene, polarisierte Beleuchtungssetting zusätzlich einen unpolarisierten Bereich bzw. Beleuchtungspol enthält (wobei dieser unpolarisierte Bereich gemäß 5a lediglich beispielhaft in der Pupillenmitte positioniert ist).
  • 5b und 5c zeigen die erfindungsgemäß den in der Maskeninspektionsanlage 600 durchgeführten Einzelabbildungen zugrundegelegten Beleuchtungssettings 510 bzw. 520. Hierbei wird gemäß 5b zusätzlich zu den in y-Richtung einander gegenüberliegenden Beleuchtungspolen mit in x-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung auch in dem Bereich, für welchen im Lithographieprozess unpolarisiertes Licht gewünscht ist, eine konstant lineare Polarisationsverteilung mit in x-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung erzeugt (wobei die Intensität in diesem Pupillenbereich auf 50% des eigentlich benötigten Wertes reduziert wird). Analog wird in dem Beleuchtungssetting 520 von 5c zusätzlich zu den in x-Richtung einander gegenüberliegenden Beleuchtungspolen mit y-Polarisation auch in dem Bereich, für welchen im Lithographieprozess unpolarisiertes Licht gewünscht ist, eine konstant lineare Polarisationsverteilung mit in y-Richtung verlaufender Polarisationsrichtung erzeugt. Hierbei wird ausgenutzt, dass bei nachfolgender Addition der (durch Hinzurechnung der jeweiligen Vektoreffekte analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen korrigierten) Bilddaten die Überlagerung der orthogonal zueinander polarisierten Bereiche im Ergebnis unpolarisiertes Licht ergibt.
  • In Ausführungsformen der Erfindung kann die Einstellung der den erfindungsgemäßen Einzelabbildungen gemäß den vorstehend anhand von 1c-d, 2c-d und 5c-d beschriebenen Ausführungsformen jeweils zugrundegelegten polarisierten Beleuchtungssettings mit konstant linearer Polarisationsrichtung dadurch erfolgen, dass ein bereits zur Erzeugung einer quasitangentialen Polarisationsverteilung (z.B. der Polarisationsverteilung 101 gemäß 1a) ausgelegtes Polarisatorelement permanent im Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungsoptik 610 verbleibt, jedoch jeweils nur partiell (d.h. nur in den für die Einzelabbildungen gewünschten Beleuchtungspolen) beleuchtet wird.
  • In weiteren Ausführungsformen kann die Einstellung der den erfindungsgemäßen Einzelabbildungen jeweils zugrundegelegten polarisierten Beleuchtungssettings mit konstant linearer Polarisationsrichtung auch dadurch erfolgen, dass ein jeweils zur Erzeugung einer linearen Ausgangspolarisation ausgelegter Polarisator im Beleuchtungsstrahlengang der Beleuchtungsoptik 610 entsprechend gedreht wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine Einstellung der den Einzelabbildungen jeweils zugrunde zu legenden, konstant linearen Polarisationsrichtung in der Beleuchtungsoptik der Maskeninspektionsanlage beschränkt. So kann in weiteren Ausführungsformen eine konstant lineare Polarisationsrichtung auch innerhalb der Abbildungsoptik 620 der Maskeninspektionsanlage 600 eingestellt werden, indem ein entsprechender Analysator, welcher nur die jeweils gewünschte Polarisationsrichtung durchlässt, in den Strahlengang der Abbildungsoptik eingeführt wird.
  • Eine solche Realisierung kann insbesondere in einer Maskeninspektionsanlage vorteilhaft sein, welche nicht über die Möglichkeit zur variablen Einstellung des Beleuchtungssettings über eine Anordnung mit unabhängig voneinander verstellbaren Elementen, z.B. Spiegeln, verfügt, wobei dann auf die Verwendung verschiebbarer Blenden in der Beleuchtungsoptik verzichtet werden kann.
  • Somit kann anstelle der Änderung des bei den erfindungsgemäßen Einzelabbildungen in der Beleuchtungsoptik eingestellten Beleuchtungssettings auch ein Polarisator bzw. Analysator in der Abbildungsoptik 630 genutzt werden, um zu erreichen, dass die betreffenden Einzelabbildungen jeweils mit nur einer konstant linearen Polarisationsrichtung erfolgen. Hierzu kann z.B. gemäß 3 (bei einem für den Lithographieprozess vorgegebenen quasitangentialen Quadrupol-Beleuchtungssetting gemäß 3a-b analog den Ausführungsbeispielen von 1a-b und 2a-b) in der Beleuchtungsoptik das Beleuchtungssetting bei den jeweiligen Einzelabbildungen unverändert gemäß 3c gewählt werden.
  • Zur Manipulation der Polarisation in der Abbildungsoptik 630 kann gemäß 4a-b grundsätzlich ein Polarisationsstrahlteilerwürfel 410 eingesetzt und je nach gewünschter, in der Abbildungsoptik einzustellender linearer Polarisationsrichtung im Strahlengang gedreht werden, wobei - wie in 4a-b angedeutet - Teilstrahlen mit zueinander senkrechter Polarisationsrichtung jeweils in voneinander verschiedene Raumrichtungen gelenkt werden. 4c-d zeigen schematische Darstellungen zur Veranschaulichung einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, in welcher bezogen auf den optischen Strahlengang vor dem Polarisationsstrahlteilerwürfel 410 eine Lambda/2-Platte 405 angeordnet wird. Die Einstellung der jeweils gewünschten Polarisationsrichtung kann hierbei durch Drehen der Lambda/2-Platte 405 (bei festgehaltenem Polarisationsstrahlteilerwürfel 410) erfolgen, da hierdurch (wie in 4c und 4d angedeutet) die Polarisationsrichtung noch vor Eintritt in den Polarisationsstrahlteilerwürfel 410 gedreht wird, so dass auch die Polarisationsrichtung des Lichtes bei Austritt aus dem Polarisationsstrahlteilerwürfel 410 variiert.
  • Die Drehung der Lambda/2-Platte 405 anstelle des Polarisationsstrahlteilerwürfels 410 gemäß 4c-d hat hierbei den Vorteil eines vergleichsweise geringeren Bildversatzes, welcher grundsätzlich mit fertigungsbedingten Abweichungen der betreffenden optischen Elemente von einer exakten planparallelen Geometrie einhergeht. Ein solcher Bildversatz aufgrund fertigungsbedingter Strahlablenkungen ist nämlich bei der Lambda/2-Platte 405 infolge deren wesentlich geringeren Dicke weniger stark ausgeprägt, so dass im Ergebnis eine höhere Genauigkeit bei der Einstellung des jeweiligen polarisierten Beleuchtungssettings erzielt wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann auch jedem der beiden aus dem Polarisationsstrahlteilerwürfel 410 gemäß 4b bzw. 4c austretenden Teilstrahlen eine separate Detektoreinheit zugeordnet sein mit der Folge, dass die zu diesen Polarisationsrichtungen gehörenden Einzelabbildungen gleichzeitig durchgeführt und vermessen werden können, wodurch in vorteilhafter Weise eine weitere Erhöhung der Messgeschwindigkeit erzielt werden kann.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (14)

  1. Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie, wobei Strukturen einer zur Verwendung in einem Lithographieprozess in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bestimmten Maske mit einer Beleuchtungsoptik (610) beleuchtet werden und wobei die Maske (621) mit einer Abbildungsoptik (630) auf eine Detektoreinheit (640) abgebildet wird, wobei von der Detektoreinheit (640) aufgenommene Bilddaten in einer Auswerteeinheit (650) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Emulation eines für den Lithographieprozess in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorgegebenen Beleuchtungssettings die Abbildung der Maske (621) auf die Detektoreinheit (640) in einer Mehrzahl von Einzelabbildungen erfolgt, welche sich hinsichtlich des in der Beleuchtungsoptik (610) eingestellten Beleuchtungssettings voneinander unterscheiden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Beleuchtungsoptik (610) eingestellten Beleuchtungssettings jeweils eine konstant lineare Polarisationsverteilung aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage einzustellende Beleuchtungssetting eine quasitangentiale Polarisationsverteilung aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage einzustellende Beleuchtungssetting ein Quadrupol-Beleuchtungssetting oder ein annulares Beleuchtungssetting ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Einzelabbildungen ohne Modifikation der Abbildungsoptik (630) durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings für die Einzelabbildungen dadurch erfolgt, dass Bereiche eines in der Beleuchtungsoptik angeordneten polarisationsbeeinflussenden optischen Elements, von welchen Licht bei der jeweiligen Einzelabbildung zur Maske gelangt, für die Einzelabbildungen voneinander verschieden gewählt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings für die Einzelabbildungen durch Austausch oder Verschieben wenigstens einer Blende in der Beleuchtungsoptik erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung unterschiedlicher Beleuchtungssettings für die Einzelabbildungen unter Verwendung einer Spiegelanordnung mit einer Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegelelemente erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung der von der Detektoreinheit (640) bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten jeweils eine Umrechnung dieser Bilddaten erfolgt, bei welcher diese Bilddaten einer polarisationsabhängigen Wichtung unterzogen werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Detektoreinheit (640) bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten nach dieser Umrechnung addiert, gewichtet addiert, gemittelt oder gewichtet gemittelt werden.
  11. Verfahren zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie, wobei Strukturen einer zur Verwendung in einem Lithographieprozess in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bestimmten Maske mit einer Beleuchtungsoptik (610) beleuchtet werden und wobei die Maske (621) mit einer Abbildungsoptik (630) auf wenigstens eine Detektoreinheit (640) abgebildet wird, wobei von der Detektoreinheit (640) aufgenommene Bilddaten in einer Auswerteeinheit (650) ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Emulation eines für den Lithographieprozess in der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage vorgegebenen Beleuchtungssettings die Abbildung der Maske (621) auf die wenigstens eine Detektoreinheit (640) in einer Mehrzahl von Einzelabbildungen erfolgt, welche sich hinsichtlich des in der Beleuchtungsoptik (610) eingestellten Beleuchtungssettings oder der polarisationsbeeinflussenden Wirkung der Abbildungsoptik (630) voneinander unterscheiden; - wobei bei der Auswertung der von der wenigstens einen Detektoreinheit (640) bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten jeweils eine Umrechnung dieser Bilddaten erfolgt, bei welcher diese Bilddaten einer polarisationsabhängigen Wichtung unterzogen werden; und - wobei die von der wenigstens einen Detektoreinheit (640) bei den Einzelabbildungen aufgenommenen Bilddaten nach dieser Umrechnung addiert, gewichtet addiert, gemittelt oder gewichtet gemittelt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Bilddaten bei den Einzelabbildungen wenigstens zwei voneinander verschiedene Detektoreinheiten oder wenigstens zwei unterschiedliche Bereiche einer Detektoreinheit verwendet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass hierbei Lichtanteile unterschiedlicher Polarisationseigenschaften simultan von wenigstens zwei voneinander verschiedenen Detektoreinheiten oder von wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen einer Detektoreinheit aufgenommen werden.
  14. Vorrichtung zur Charakterisierung einer Maske für die Mikrolithographie, mit einer Beleuchtungsoptik (610) zur Beleuchtung von Strukturen auf der Maske (621), einer Detektoreinheit (640), einer Abbildungsoptik (630) zur Abbildung der Maske (621) auf die Detektoreinheit (640), und einer Auswerteeinheit (650) zur Auswertung der von der Detektoreinheit (640) aufgenommenen Bilddaten, dadurch gekennzeichnet, das s die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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