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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Maskeninspektion.
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Stand der Technik
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Die Inspektion von Masken zur Verwendung in der Lithographie ist insofern von großer Bedeutung, als etwaige auf der Maske vorhandenen Defekte zur Folge haben können, dass ggf. eine größere Produktion von Bauteilen unbrauchbar ist. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die Maskeninspektion von Masken mit vergleichsweise großen Abmessungen dar, wie sie z.B. bei der Fertigung von Flachbildschirmen bzw. der lithographischen Herstellung der in solchen Flachbildschirmen benötigten Leiterbahnen, Ansteuerungen etc. zum Einsatz kommen. Im Hinblick auf die Dimensionierung solcher Flachbildschirme sowie die zur lithographischen Herstellung üblicherweise eingesetzten „Kopiersysteme“ (mit einem Abbildungsmaßstab 1:1) können die betreffenden Masken z.B. Abmessungen von größenordnungsmäßig einem oder mehreren Quadratmetern aufweisen.
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Um trotz dieser vergleichsweise großen Abmessungen Maskendefekte insbesondere in Form von Abweichungen der Linienbreite der auf der Maske vorhandenen Strukturen in vertretbarer Zeit zu identifizieren, ist es bekannt, unter Ausnutzung des Umstandes, dass derartige Linienbreitenabweichungen zu für das geübte menschliche Auge auf der Maske sichtbaren Helligkeitsunterschieden führen, eine Vorabinspektion durch eine entsprechend geschulte Person vorzunehmen, wobei die hierbei identifizierten Bereiche dann einer eingehenderen quantitativen (z.B. elektronenmikroskopischen) Vermessung der Linienbreite unterzogen werden.
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Hierbei tritt jedoch in der Praxis das Problem auf, dass die durch Mitarbeiter visuell durchgeführten Inspektionen nicht ohne Weiteres reproduzierbar und zudem in Situationen nicht realisierbar sind, in denen geeignetes, zur Durchführung einer solchen Inspektionen geschultes Personal gerade nicht verfügbar ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Maskeninspektion bereitzustellen, welche auch bei Masken mit vergleichsweise großen Abmessungen, wie z.B. Masken zur lithographischen Herstellung von Flachbildschirmen, eine zuverlässige und reproduzierbare Inspektion in vertretbarer Zeitdauer ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 9 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Maskeninspektion, zur Inspektion einer Maske zur Verwendung in der Lithographie, weist folgende Schritte auf:
- - Identifizieren wenigstens eines Bereichs, für welchen gemäß qualitativer Abschätzung Abweichungen der Linienbreite von auf der Maske vorhandenen Strukturen von einer mittleren Linienbreite vorliegen; und
- - Quantitatives Ermitteln dieser Abweichungen durch Messung der Linienbreite in dem wenigstens einen identifizierten Bereich;
wobei das Identifizieren des wenigstens einen Bereichs auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an der Maske erfolgt, wobei die Maske bei diesen Intensitätsmessungen mit Beleuchtungslicht in einem kollimierten Strahlengang beleuchtet wird.
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Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine Transmissionsmessung an der jeweils zu inspizierenden Maske mit dem Ziel der Identifizierung von Bereichen mit signifikanter Linienbreitenabweichung nicht etwa nur punktuell, sondern unter Beleuchtung der betreffenden Maske mit einem kollimierten Strahlengang durchzuführen, um auf diese Weise für einen vergleichsweise großen Maskenbereich oder sogar für die gesamte Maske parallel und simultan eine Intensitätsmessung unter Verwendung eines flächig messenden Intensitätssensors und damit eine reproduzierbare und großflächige qualitative Beurteilung (im Hinblick darauf, ob und wo überhaupt Abweichungen der Linienbreite bei den auf der Maske vorhandenen Strukturen zu erwarten sind) durchführen zu können.
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Unter weiterer Ausnutzung des Umstandes, dass in dem erhaltenen Messergebnis auftretende Intensitätsunterschiede proportional zu Abweichungen der Linienbreite sind, können auf diese Weise automatisch, reproduzierbar und ohne Abhängigkeit von bestimmten geschulten Bedienpersonen Bereiche der Maske identifiziert werden, für welche gemäß einer zunächst qualitativen Abschätzung Abweichungen der Linienbreite von einer mittleren Linienbreite zu erwarten sind. Die auf diese Weise schnell und zuverlässig identifizierten Bereiche können dann in einem anschließenden zweiten Schritt einer quantitativen Messung der Linienbreite unterzogen werden, was in für sich bekannter Weise z.B. unter Anwendung elektronenmikroskopischer oder scatterometrischer Verfahren erfolgen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an der Maske derart durchgeführt, dass in höhere Beugungsordnungen als die nullte Beugungsordnung gebeugte elektromagnetische Strahlung wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus dem zur Intensitätsmessung beitragenden Anteil eliminiert wird.
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Gemäß einer Ausführungsform erfolgt dieses Eliminieren unter Verwendung wenigstens einer Blende.
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Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen mit einem flächig messenden Intensitätssensor durchgeführt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die elektromagnetische Strahlung auf den flächig messenden Intensitätssensor über eine Vergrößerungsoptik projiziert.
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Gemäß einer Ausführungsform wird die elektromagnetische Strahlung auf den flächig messenden Intensitätssensor über eine Verkleinerungsoptik projiziert.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge von wenigstens 13nm (z.B. EUV-Strahlung mit einer Wellenlänge von ca. 13.5nm), insbesondere von wenigstens 190nm (z.B. DUV-Strahlung eines ArF-Lasers mit einer Wellenlänge von ca. 193nm), weiter insbesondere von wenigstens 360nm (z.B. Licht der i-Linie mit einer Wellenlänge von ca. 365nm), auf. Weiter insbesondere kann breitbandige elektromagnetische Strahlung eingesetzt werden, deren Wellenlänge z.B. den sichtbaren Spektralbereich umfassen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Maske zur Verwendung bei der Herstellung von Flachbildschirmen ausgelegt.
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Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Maskeninspektion, zur Inspektion einer Maske zur Verwendung in der Lithographie, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu Vorteilen sowie bevorzugten Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1-2 schematische Darstellungen zur Erläuterung des der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Prinzips; und
- 3-5 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer möglicher Ausführungsformen der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Weiteren wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 und 2 das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert, woraufhin dann unter Bezugnahme auf 3-5 weitere mögliche Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.
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Den Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, dass eine Maskeninspektion insbesondere zur Untersuchung von Masken mit vergleichsweise großen Abmessungen (wie z.B. zur lithographischen Herstellung von Flachbildschirmen) eine zweistufige Inspektion insofern durchgeführt wird, als in einem ersten Schritt zunächst Bereiche identifiziert werden, für welche Abweichungen der Linienbreite von auf der Maske vorhandenen Strukturen von einer mittleren Linienbreite zu erwarten sind. In einem anschließenden zweiten Schritt wird dann eine quantitative Ermittlung der betreffenden Abweichungen durch tatsächliche Messung der Linienbreite nur noch in den betreffenden, im ersten Schritt identifizierten Bereichen durchgeführt.
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Den Ausführungsformen der Erfindung ist weiter gemeinsam, dass zur besagten Identifizierung der Bereiche im ersten Schritt eine Beleuchtung der Maske mit Beleuchtungslicht in einem kollimierten Strahlengang (d.h. mit wenigstens einem Strahlenbündel aus zueinander parallelen Strahlen) durchgeführt wird. Die Intensität der entsprechend an der Maske gebeugten elektromagnetischen Strahlung wird dann mit einem flächig messenden Intensitätssensor gemessen, wobei aus hierbei ermittelten Intensitätsänderungen auf Linienbreitenänderungen der auf der Maske vorhandenen Strukturen gefolgert wird.
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1 zeigt in lediglich schematischer Darstellung eine zu inspizierende Maske 110 mit auf der Maske befindlichen Strukturen, wobei zur Beleuchtung der Maske 110 die von einer Lichtquelle 101 erzeugte elektromagnetische Strahlung nach entsprechender Umformung durch eine über eine Linse 105 symbolisierte Optik in einem kollimierten Strahlengang auf die Maske 110 auftrifft und an den auf der Maske 110 befindlichen Strukturen in den unterschiedlichen Beugungsordnungen entsprechende Richtungen gebeugt wird.
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Wie in 1 ebenfalls schematisch angedeutet, kann durch eine in Lichtausbreitungsrichtung nach der Maske 110 im Strahlengang angeordnete Blende 120 durch Auskopplung höherer Beugungsordnungen (im Beispiel der ± 1. Beugungsordnung) erreicht werden, dass nur elektromagnetische Strahlung der nullten Beugungsordnung auf einen flächig messenden Intensitätssensor 130 (z.B. in Form einer CCD-Kamera) auftrifft.
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In 2 ist lediglich schematisch eine Maske 210 angedeutet, welche Bereiche 211, 212 mit unterschiedlichen Werten der Linienbreite aufweist. Entsprechend auf der Maske 210 befindliche Bereiche mit von der mittleren Linienbreite abweichender Linienbreite können nun anhand der vorstehend beschriebenen Intensitätsmessungen dadurch identifiziert werden, dass - wie in 2 ebenfalls angedeutet - die betreffenden Linienbreitenänderungen proportional zu einer bei den Intensitätsmessungen ermittelten Intensitätsänderung sind.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die vorstehend beschriebene Identifizierung der betreffenden Bereiche mit Abweichungen der Linienbreite von dem mittleren Wert insofern zunächst qualitativ ist, als der tatsächliche Wert der Linienbreite bei dieser Identifizierung noch nicht bestimmt wird. Vielmehr ist es für die Identifizierung der betreffenden Bereiche in dem besagten ersten Schritt ausreichend, festzulegen, in welchen Bereichen überhaupt Abweichungen von der mittleren Linienbreite auf der Maske und dementsprechende Defekte zu erwarten sind. Eine exakte Messung der tatsächlichen Werte der Linienbreite ist dann im nachfolgenden zweiten Schritt nur noch für die betreffenden, im ersten Schritt identifizierten Bereiche erforderlich, so dass ein mit einer exakten Messung der Linienbreite über die gesamte Maske einhergehender, erheblicher und ggf. je nach Maskenabmessung nicht mehr vertretbarer Zeitaufwand vermieden wird.
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Vorzugsweise wird die Pixelgröße des flächigen Intensitätssensors 130 derart gewählt, dass deren Projektion auf die Maske 110 um wenigstens einen Faktor 20, weiter insbesondere um wenigstens einen Faktor 100, größer ist als die mittlere Linienbreite der sich wiederholenden Strukturen auf der Maske 110. Hierdurch wird erreicht, dass sich pro Pixel bzw. Intensitätssensorelement auf dem flächig messenden Intensitätssensor 130 ein durchschnittlicher Intensitätswert unabhängig von der Relativposition zwischen Intensitätssensor 130 und Maske 110 ergibt. Bei einem typischen Wert der mittleren Linienbreite der sich wiederholenden Strukturen auf der Maske 110 im Bereich von (1-2)pm kann z.B. die Pixelgröße des flächigen Intensitätssensors 130 einen Wert von wenigstens 100pm aufweisen, da so erreicht wird, dass pro Pixel eine Vielzahl von Linien zur Intensitätsmessung beitragen und es somit keine signifikanten Auswirkungen auf das Messergebnis hat, ob der betreffende Pixelrand mit der Kante oder der Mitte einer Linie auf der Maske 110 zusammenfällt.
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3 zeigt eine weitere schematische Darstellung des vorstehend beschriebenen Aufbaus, wobei zugehörige geometrische Parameter insbesondere zur Erläuterung vorteilhafter Ausgestaltungen der zur Eliminierung höherer Beugungsordnungen eingesetzten Blende eingezeichnet sind. Dabei sind zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „200“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet.
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Bezeichnet man gemäß
3 die Wellenlänge der von der Lichtquelle erzeugten elektromagnetischen Strahlung mit λ und die Breite der streuenden Struktur auf der Maske
310 mit „d“, so gilt für den Streuwinkel φ zwischen 0. Beugungsordnung und 1. Beugungsordnung)
Zur Reduzierung bzw. Minimierung des Blendenabstandes b zwischen Blende
320 und Maske
310 bzw. zur Realisierung möglichst großer Streuwinkel φ weist somit vorzugsweise die Wellenlänge λ große Werte auf. Für eine Breite der streuenden Struktur auf der Maske
310 von 2pm und eine Wellenlänge λ von 500nm (entsprechend grünem Licht im sichtbaren Spektralbereich) ergibt sich ein Streuwinkel φ von ca. 14.5°. Für breitbandiges Licht wird der minimale Blendenabstand durch die kleinste vorhandene Wellenlänge bestimmt.
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In Ausführungsformen der Erfindung kann, wie in 4 bzw. 5 schematisch dargestellt, eine Verkleinerungsoptik oder Vergrößerungsoptik zur Projektion der an der Maske gebeugten elektromagnetischen Strahlung auf den flächig messenden Intensitätssensor verwendet werden. Dabei sind in 4 bzw. 5 wiederum zu 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „300“ bzw. in „400“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet. 4 zeigt hierbei die Ausgestaltung mit einer (durch Linsen 440, 450 gebildeten) Verkleinerungsoptik. 5 zeigt den Einsatz einer (durch Linsen 540, 550) gebildeten Vergrößerungsoptik. Durch Einsatz einer solchen Verkleinerungsoptik oder Vergrößerungsoptik kann der simultan erfassbare Messbereich flexibel ausgestaltet werden, wobei in einem Extremfall unter Zuhilfenahme einer Vergrößerungsoptik die gesamte Maske in einem einzigen Messschritt erfasst werden kann. Bei Zuhilfenahme einer Verkleinerungsoptik kann dagegen die laterale Auflösung gesteigert werden.
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Bei Verwendung einer Vergrößerungs- oder Verkleinerungsoptik gemäß
4 bzw.
5 wird eine analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen zwecks Eliminierung höherer Beugungsordnungen eingesetzte Blende zwischen der Maske und der in Lichtausbreitungsrichtung ersten Linse der Vergrößerungs- oder Verkleinerungsoptik angeordnet. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass höhere Beugungsordnungen auf den flächig messenden Intensitätssensor
330 abgebildet werden. Um zu erreichen, dass auf dem Intensitätssensor ausschließlich elektromagnetische Strahlung der nullten (0.) Beugungsordnung auftrifft, sind die Abmessungen der betreffenden Blende so zu wählen, dass auf der einen Seite der Blende gerade noch die nullte (0.) Beugungsordnung einer streuenden Struktur der Maske transmittiert wird und zugleich die Blende auf der gegenüberliegenden Seite bereits, die +1-te (bzw. -1-te) Beugungsordnung blockt bzw. eliminiert. Bezeichnet man mit die Linienbreite der betreffenden Struktur mit „d“, so gilt für das Verhältnis von Blendenöffnung s zum Blendenabstand b
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Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
