DE102019114272A1 - Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops und Maskeninspektionsmikroskop - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops (1), wobei das Maskeninspektionsmikroskop (1) eine Abbildungsoptik (9), einen Tubus (11), eine Aufnahmevorrichtung (2), einen Objekttisch (7), eine Beleuchtungseinheit (17) zur Messung mit Durchlicht und eine Beleuchtungseinheit (4) zur Messung in Reflexion umfasst, umfassend folgende Verfahrensschritte:a) Messung der Intensitäten in der Pupillenebene (15) der Abbildungsoptik (9) in einer reflektiven Messung,b) Messung der Intensitäten in der Pupillenebene (15) der Abbildungsoptik (9) in einer Durchlichtmessung,c) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik (9),d) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der in der Beleuchtungseinheit (17) für die Durchlichtmessung umfassten Beleuchtungsoptik (6).Weiterhin betrifft die Erfindung ein Maskeninspektionsmikroskop (1) zur Bestimmung der Abweichung einer Ist-Struktur von einer Soll-Struktur auf einem Objekt (8) umfassend- eine Abbildungsoptik (9),- einen Tubus (11), eine Aufnahmevorrichtung (2),- eine zusätzliches optisches Modul (3),- eine Beleuchtungseinheit (17) zur Messung mit Durchlicht,- eine Beleuchtungseinheit (4) zur Messung in Reflexion und- einen Objekttisch (7), wobei der Objekttisch (7) dazu eingerichtet ist eine Position mit einer Abweichung von weniger als 100nm, insbesondere von weniger als 20nm anzufahren,- eine Berechnungseinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, das Maskeninspektionsmikroskop (1) zu kalibrieren.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops und ein Maskeninspektionsmikroskop.
• Photolithographische Masken werden in Lithographiesystemen oder zum Herstellen mikrostrukturierter Bauelemente, wie etwa integrierter Schaltkreise oder LCDs (Liquid Crystal Displays) eingesetzt. In einem Lithographieprozess oder einem Mikrolithographieprozess beleuchtet eine Beleuchtungseinheit eine photolithographische Maske, welche auch als Photomaske oder einfach Maske bezeichnet wird. Das durch die Maske hindurchtretende Licht oder das von der Maske reflektierte Licht wird von einer Projektionsoptik auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes, in der Bildebene der Projektionsoptik angebrachtes Substrat (beispielsweise einen Wafer) projiziert, um die Strukturelemente der Maske auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen und so eine gewünschte Struktur auf dem Substrat zu erzeugen.
• Die Platzierung von Strukturelementen auf der Oberfläche von Masken muss hochgenau sein, so dass die Abweichungen von deren vorgegebenen Positionen oder Abweichungen von einer kritischen Abmessung (CD, Critical Dimension) eines Strukturelementes im Nanometerbereich liegen, um nicht zu Fehlern auf Wafern bei der Belichtung mit der entsprechenden Maske zu führen. Die Herstellung von Photomasken, die diese Anforderungen erfüllen können, ist extrem komplex, fehleranfällig und damit teuer. Masken müssen deshalb wann immer möglich repariert werden.
• Eine wichtige Voraussetzung für das Reparieren defekter Masken ist das Auffinden und Charakterisieren vorhandener Defekte, insbesondere von Platzierungsdefekten oder Platzierungsfehlern (englisch: „Registration Error“ oder einfach „Registration“). Die Detektion von Platzierungsdefekten und/oder Abweichungen der CD ist aufwändig und schwierig, müssen doch diese Größen mit einer Genauigkeit im einstelligen Nanometerbereich, vorzugsweise im Subnanometerbereich, ermittelt werden.
• Zur Untersuchung von Platzierungsfehlen und/oder des CD-Werts werden Maskeninspektionsmikroskope oder Positionsbestimmungsvorrichtungen eingesetzt. Zum Messen von Strukturen oder Strukturelementen auf einer Maske können zwei verschiedene Gruppen von Verfahren eingesetzt werden:
1. (a) Auswerteverfahren, die ein Bild der Strukturelemente absolut bezüglich eines Bezugspunktes messen.
2. (b) Auswerteverfahren, die das Bild von Strukturelementen relativ messen, d.h. in Relation zu einem Referenzbild setzen.
• Das US-Patent US 8 694 929 B2 beschreibt beispielsweise ein Verfahren, bei welchem ebenfalls ein Referenzbild verwendet wird. In dem dort offenbarten Verfahren wird das ungenügende Wissen der Parameter über Parameter-Scans berücksichtigt, wobei am Ende immer das Referenzbild mit der besten Übereinstimmung weiterverwendet wird.
• Weiterhin betrifft die US Patentanmeldung US 2017 0018064 A1 ein Verfahren zu der Bestimmung der Abweichung der Position einer Struktur durch (a) Bereitstellen eines gemessenen Referenzbildes des zumindest einen Strukturelements; (b) Ableiten eines Datensatzes zum gemessenen Referenzbild, der Metadaten umfasst, die sich auf das gemessenen Referenzbild beziehen; (c) Bereitstellen zumindest eines gemessenen Bildes des zumindest einen Strukturelements; und (d) Optimieren des gemessenen Referenzbildes mittels des abgeleiteten Datensatzes und Korrelieren des zumindest einen gemessenen Bildes und des optimierten gemessenen Referenzbildes. Die beschriebene Optimierung des Referenzbildes hat den Nachteil, dass sie sehr aufwendig ist und die intrinsischen Abbildungsfehler der abbildenden Optik des Maskeninspektionsmikroskops oder der Positionsbestimmungsvorrichtung nicht oder nur indirekt berücksichtigen.
• Daneben offenbart das US Patent US 9 786 046 B2 ein Verfahren, bei dem der laterale Versatz eines Musters durch die Messung und die Simulation der Abbildung des Musters in verschiedenen äquidistanten Defokus-Positionen ermittelt wird. Unter einer Defokus-Position versteht man eine Position der Maske ober- oder unterhalb der Fokusebene der abbildenden Optik. Für jede Defokus-Position wird aus den gemessenen und simulierten Bilderpaaren ein lateraler Versatz bestimmt und durch die lateralen Versätze aller Muster einer jeden Defokus-Position eine Fitgerade gelegt. Dadurch können zumindest die Abbildungsfehler der abbildenden Optik, die abhängig von der Defokus-Position sind, ermittelt und bei der Messung des Musters berücksichtigt werden. Die beschriebene Bestimmung der Abbildungsfehler der abbildenden Optik hat jedoch den Nachteil, dass sie sehr aufwendig ist und nur einen Teil der Abbildungsfehler der optischen Aufnahmeeinheit erfasst.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die Probleme des Standes der Technik löst.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops mit einer Abbildungsoptik, einem Tubus, einer Aufnahmevorrichtung, einem Objekttisch, einer Beleuchtungseinheit zur Messung mit Durchlicht und einer Beleuchtungseinheit zur Messung in Reflexion umfasst folgende Verfahrensschritte:
1. a) Messung der Intensitätsverteilung in der Pupillenebene der Abbildungsoptik in einer reflektiven Messung,
2. b) Messung der Intensitätsverteilung in der Pupillenebene der Abbildungsoptik in einer Durchlichtmessung,
3. c) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik,
4. d) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der in der Beleuchtungseinheit für die Durchlichtmessung verwendeten Beleuchtungsoptik.
• Die Messung der Pupillenebene umfasst die Einflüsse aller optischen Elemente, die bei der Messung im Messstrahlengang angeordnet sind. Bei der Messung in Reflexion sind dies in der Reihenfolge des Durchtritts beziehungsweise der Reflexion ein halbdurchlässiger Spiegel in Reflexion, die Abbildungsoptik, das Objekt als reflektierendes optisches Element, wiederum die Abbildungsoptik in umgekehrter Richtung, der halbdurchlässige Spiegel im Durchtritt und der Tubus. Bei einer Messung im Durchtritt sind dies die als Kondensor ausgebildete Beleuchtungsoptik, das Objekt im Durchtritt, die Abbildungsoptik, der halbdurchlässige Spiegel im Durchtritt und der Tubus. Die Pupille kann auf der beispielsweise als CCD-Kamera ausgebildeten Aufnahmevorrichtung abgebildet werden.
• Insbesondere kann die Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik auf Basis der Intensitäten der Reflexionsmessung bestimmt werden. Im Fall einer Messung der Pupille in Reflexion (Pup_R) misst die Aufnahmevorrichtung die Intensitätsverteilung über die Pupille als Summe der Beiträge aller optischen Elemente im Strahlengang, wobei die Abbildungsoptik zweimal durchtreten wird. Unter der Annahme, dass die Beiträge des halbdurchlässigen Spiegels, des Objektes selbst und des Tubus vernachlässigt werden können, ergibt sich daraus folgende Formel für die Intensitätsverteilung in der Pupille Pup_R: $${\text{Pup}}_{\text{R}}={\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}*{\text{F}}_{\text{rot }180\left(\text{Abbildungsoptik}\right),}$$

  

  wobei F_{Abbildungsoptik} für die Abbildungsfunktion der Intensitäten bei dem Durchtritt von dem Objekt in Richtung der Aufnahmevorrichtung und F_{rot180(Abbildungsoptik)} die Abbildungsfunktion der Intensitäten bei dem Durchtritt des Messlichtes vom halbdurchlässigen Spiegel zum Objekt der Abbildungsoptik steht. Dabei beschreibt die Abbildungsfunktion jeweils die Änderung einer konstanten Intensitätsverteilung beim Durchtritt der Abbildungsoptik.
• Unter der Annahme, dass die optischen Flächen der optischen Elemente, wie beispielsweise Linsen oder Spiegel, der Abbildungsoptik rotationssymmetrisch ausgebildet sind und die Änderung der Abbildungseigenschaften der optischen Elemente über den Winkel vernachlässigbar sind, ergibt sich für Pup_R: $${\text{Pup}}_{\text{R}}={\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}*{\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}={\left({\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}\right)}^2$$

  
• Dadurch ergibt sich für die Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik F_{Abbildungsoptik} folgende Formel: $${\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}=\text{sqrt}\left({\text{Pup}}_{\text{R}}\right)$$

  
• Weiterhin kann die Abbildungsfunktion der Intensitäten der in der Beleuchtungseinheit verwendeten Beleuchtungsoptik für die Durchlichtmessung auf Basis der aus der Reflexionsmessung bereits bekannten Abbildungsfunktion der Abbildungsoptik und einer Durchlichtmessung bestimmt werden. Für die Änderung der Intensitätsverteilung in der Pupille durch die Summe der Beiträge aller optischen Elemente im Strahlengang bei der Durchlichtmessung (Pup_T), also der Abbildungsfunktion der Intensitäten der Beleuchtungsoptik, ergibt sich bei der gleichen Annahme wie weiter oben beschrieben folgende Formel: $${\text{Pup}}_{\text{T}}={\text{F}}_{\text{Beleuchtung}}*{\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}\text{,}}$$

  

  wobei F_Beleuchtung für die Abbildungsfunktion der Beleuchtungsoptik beim Durchtritt von der Lichtquelle in Richtung des Objektes steht.
• Durch Einsetzen der bereits ermittelten F_{Abbildungsoptik} in die gemessene Pup_T und Auflösen nach F_Beleuchtung ergibt sich daraus für die Abbildungsfunktion F_Beleuchtung: $${\text{F}}_{\text{Beleuchtung}}={\text{Pup}}_{\text{T}}/\text{sqrt}\left({\text{Pup}}_{\text{R}}\right)$$

  
• Weiterhin können die Abbildungsfunktionen der Intensitäten der Abbildungsoptik F_{Abbildungsoptik} und der Beleuchtungsoptik F_Beleuchtung durch Radizieren in Abbildungsfunktionen für Amplituden umgerechnet werden. Diese können nachfolgend beispielsweise durch Normierung gewichtet werden. Die Amplituden in der Pupillenebene von Abbildung und Beleuchtung entsprechen in der Simulation der Wichtung der entsprechenden Beugungswinkel (Abbildung) oder Beleuchtungswinkel (Beleuchtung). Diese Wichtung ist Bestandteil einer Standard-Bildsimulation eines partiell kohärenten Abbildungssystems, z.B. über Abbe-Summe oder Transfer Cross Coefficent (TCC).
• Zur Messung der Intensitätsverteilung in der Pupillenebene kann beispielsweise ein zusätzliches optisches Modul in den Strahlengang des Maskeninspektionsmikroskops eingeschwenkt werden. Dieses Modul kann beispielsweise als eine sogenannte Bertrand-Optik, ausgebildet sein, wie sie beispielsweise im Handbook of Optics, Vol. 2, Chapter 17, Page 17.39 beschrieben ist. Dies erlaubt unter Weiterbenutzung des normalen Abbildungsstrahlengangs des optischen Abbildungssystems die Pupille in die im optischen Abbildungssystem ohnehin vorgesehene Bildebene auf der Aufnahmevorrichtung abzubilden. Auch der Beitrag der Bertrandoptik wird bei den oben beschriebenen Verfahren vernachlässigt.
• Weiterhin kann ein Objekt zur Kalibrierung bei den Verfahrensschritten a) und b) die gleiche Dicke wie ein zu vermessendes Objekt, wie beispielsweise eine Photomaske, aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei der Durchlichtmessung der Strahlengang am Objekt im Rahmen der Toleranzen der Materialeigenschaften der gemessenen Objekte identisch beeinflusst wird.
• Insbesondere können die Messungen an einer Stelle des Objektes zur Kalibrierung ohne Strukturen erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass nur die Beiträge der optischen Elemente im Strahlengang in die Intensitätsmessung in der Pupille eingehen und diese keine von abgebildeten Strukturen herrührenden Fehler beinhalten.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Abweichung einer Ist-Struktur von der zugehörigen Soll-Struktur auf einem Objekt bestimmt werden, wobei dieses Verfahren neben den weiter oben beschriebenen Verfahrensschritten folgende zusätzliche Verfahrensschritte umfassen kann:
• e) Messung einer Ist-Struktur mit dem Maskeninspektionsmikroskop,
• f) Simulation der Abbildung der Soll-Struktur unter Berücksichtigung der Abbildungsfunktionen der Abbildungsoptik und/oder der Beleuchtungsoptik,
• g) Ermittlung der Abweichung Abbildung der Struktur aus der Messung der Ist-Struktur von der mittels der Simulation der Soll-Struktur gewonnenen simulierten Abbildung.
• Die Messung der Ist-Struktur, welche Strukturen umfasst, ist von der Position des Objekttisches abhängig, weswegen dieser dazu eingerichtet sein kann, eine Position mit einer Abweichung von weniger als 100nm, insbesondere weniger als 20nm anzufahren. Dies hat den Vorteil, dass die durch einen Positionsfehler des Objekttisches bewirkten Abbildungsfehler auf ein Minimum reduziert werden können.
• Insbesondere kann die Abweichung zwischen Ist-Struktur und Soll-Struktur durch Differenzbildung der Messung und der Simulation bestimmt werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Korrektur von „Lensheating“, also Abbildungsfehlern, die von der Erwärmung optischer Elemente herrühren oder anderen betriebsbegründeten Fehlern in der Simulation beitragen.
• Eine erfindungsgemäßes Maskeninspektionsmikroskop zur Bestimmung der Abweichung einer Ist-Struktur von einer Soll-Struktur auf einem Objekt umfasst eine Abbildungsoptik, einen Tubus, eine Aufnahmevorrichtung, eine Bertrand-Optik, eine Beleuchtungseinheit zur Messung mit Durchlicht, eine Beleuchtungseinheit zur Messung in Reflexion und einen Objekttisch, wobei der Objekttisch dazu eingerichtet ist eine Position mit einer Abweichung von weniger als weniger als 100nm, insbesondere weniger als 20nm anzufahren. Darüber hinaus umfasst das Maskeninspektionsmikroskop eine Berechnungseinheit, wobei die Berechnungseinheit dazu eingerichtet ist, das Maskeninspektionsmikroskop zu kalibrieren.
• Insbesondere kann die Kalibrierung des Maskeninspektionsmikroskops nach den Schritten a) bis d) des weiter oben beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
• Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• 1 eine schematische Darstellung eines Maskeninspektionsmikroskops,
• 2 a-f schematische Darstellungen zu Intensitätsverteilungen,
• 3 a-c schematische Darstellungen von Amplituden einer Abbildungsfunktion,
• 4 eine schematische Darstellung der Amplituden einer weiteren Abbildungsfunktion, und
• 5 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.
• 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Maskeninspektionsmikroskops 1 zur Vermessung eines Objektes 8, welches beispielsweise als Photomaske ausgebildet sein kann. Das Maskeninspektionsmikroskop 1 umfasst zwei Lichtquellen 4, 5, wobei eine erste Lichtquelle 4 für eine Messung des Objektes 8 in Reflexion und eine zweite Lichtquelle 5 für eine Messung des Objektes 8 in Durchlicht ausgebildet ist. Das Objekt 8 ist auf einem Objekttisch 7 angeordnet, der das Objekt 8 im SubNanometerbereich lateral und vertikal positionieren kann. Die Positionsgenauigkeit kann dabei insbesondere in einem Bereich von weniger als 100nm liegen, insbesondere unter 20nm. Bei einer Durchlichtmessung tritt das Messlicht 14 der Beleuchtungseinheit 17, welche die Lichtquelle 5 und eine als Kondensor 6 ausgebildete Beleuchtungsoptik umfasst, durch den Kondensor 6, der auf dem Objekt 8 eine gewünschte Lichtverteilung erzeugt. Die Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 6 ist in der Figur mit der Bezugsziffer 16 bezeichnet. Das Messlicht 14 tritt weiter durch das Objekt 8, welches in der Folge durch eine Abbildungsoptik 9 und einen Tubus 11 abgebildet wird. Der Tubus 11 vergrößert die Abbildung des Objektes 8 und bildet sie wiederum auf eine als CCD-Kamera ausgebildete Aufnahmevorrichtung 2 ab. Der zwischen der Abbildungsoptik 9 und dem Tubus 11 angeordnete halbdurchlässige Spiegel 10 wird für die Messung in Reflexion verwendet und hat keinen Einfluss auf die Messung in Durchlicht.
• Bei einer Messung in Reflexion wird das von der Lichtquelle 4 emittierte Messlicht 13 am halbdurchlässigen Spiegel 10 reflektiert und trifft anschließend auf die Abbildungsoptik 9. Diese fokussiert das Messlicht 13 auf dem Objekt 8, von dem dieses reflektiert wird. Die Abbildungsoptik 9 wird von dem Messlicht 13 ein weiteres Mal durchtreten und bildet das Objekt 8 durch den halbdurchlässigen Spiegel 10 auf dem Tubus 11 ab. Der Tubus 11 vergrößert die Abbildung des Objektes 8 und bildet sie auf die Aufnahmevorrichtung 2 ab.
• Zur Charakterisierung der Abbildungsfunktionen des Kondensors 6 (F_Beleuchtung) und der Abbildungsoptik 9 (F_{Abildungsoptik}) kann zwischen der Aufnahmevorrichtung 2 und dem Tubus 11 optional ein zusätzliches optisches Modul 3, wie beispielsweise in Form einer Fresnel-Zonenplatte, eine sogenannte Bertrand-Optik 3, in den Strahlengang des Maskeninspektionsmikroskops 1 eingeschwenkt werden. Dies führt dazu, dass nicht mehr das Objekt 8 auf die Aufnahmevorrichtung 2 abgebildet wird, sondern die Pupille 15 der Abbildungsoptik 9. Die Pupille 15 umfasst die Einflüsse aller an der Abbildung beteiligten optischen Komponenten, also insbesondere des Kondensors 6 und/oder der Abbildungsoptik 9. Im Fall einer Messung in Reflexion misst die Aufnahmevorrichtung 2 die Intensitäten der Pupille 15 (PupR), wobei die Abbildungsoptik 9 zweimal durchtreten wird, woraus sich folgende Formel für PupR ergibt: $${\text{PupR=F}}_{\text{Abbildungsoptik}}*{\text{F}}_{\text{rot }180\left(\text{Abbildungsoptik}\right).}$$

  

  wobei F_{Abbildungsoptik} für die Abbildungsfunktion der Abbildungsoptik 9 beim Durchtritt des Messlichtes 13 von dem Objekt 8 in Richtung der CCD-Kamera 2 und F_{rot180(Abbil dungsoptik)} der Abbildungsfunktion der Abbildungsoptik 9 beim Durchtritt des Messlichtes 13 vom halbdurchlässigen Spiegel 10 zum Objekt 8 steht.
• Für die Intensitäten in der Pupille 15 bei der Durchlichtmessung (Pup_T) ergibt sich folgender Zusammenhang: $${\text{PupT=F}}_{\text{Beleuchtung}}*{\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}\text{,}}$$

  

  wobei F_Beleuchtung für die Abbildungsfunktion des Kondensors 6 beim Durchtritt von der Lichtquelle 5 in Richtung des Objektes 8 steht.
• Unter der Annahme, dass die optischen Flächen der optischen Elemente, wie beispielsweise Linsen oder Spiegel, der Abbildungsoptik 9 rotationssymmetrisch ausgebildet sind und die Änderung der Abbildungsfehler der optischen Elemente über den Winkel vernachlässigbar sind und der Einfluss des halbdurchlässigen Spiegels 10, des Objektes 8 selber, der Bertrand-Optik 3 und des Tubus 11 ebenfalls vernachlässigt werden können, ergibt sich für Pup_R: $${\text{Pup}}_{\text{R}}={\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}*{\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}={\left({\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}\right)}^2$$

  
• Dadurch ergibt sich für die Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik 9 folgende Formel: $${\text{F}}_{\text{Abbildungsoptik}}=\text{sqrt}\left({\text{Pup}}_{\text{R}}\right)$$

  
• Dies in Pup_T eingesetzt und nach F_Beleuchtung aufgelöst ergibt für die Abbildungsfunktion der Intensitäten F_Beleuchtung: $${\text{F}}_{\text{Beleuchtung}}={\text{Pup}}_{\text{T}}/\text{sqrt}\left({\text{Pup}}_{\text{R}}\right)$$

  
• Diese Abbildungsfunktionen beziehen sich auf die in der Pupille 15 gemessenen Intensitäten, also auf die Lichtleistung pro Flächeneinheit.
• Weiterhin können die Abbildungsfunktionen der Intensitäten der Abbildungsoptik 9 F_{Abbildungsoptik} und der Beleuchtungsoptik 6 F_Beleuchtung durch das Ziehen der Wurzel in Abbildungsfunktionen für Amplituden umgerechnet werden. Diese können nachfolgend beispielsweise durch Normierung gewichtet werden. Die Amplituden in der Pupillenebene von Abbildung und Beleuchtung entsprechen in der Simulation der Wichtung der entsprechenden Beugungswinkel (Abbildung) oder Beleuchtungswinkel (Beleuchtung). Diese Wichtung ist Bestandteil einer Standard-Bildsimulation eines partiell kohärenten Abbildungssystems, z.B. über Abbe-Summe oder Transfer Cross Coefficent (TCC).
• 2a-f zeigt schematische Darstellungen zu Intensitätsverteilungen. 2a zeigt eine Intensitätsverteilung einer Messung in Reflexion in einer graustufenkodierten 2D-Darstellung, wobei der Ausschnitt des vermessenen Objektes 8 keine Strukturen umfasst, so dass lediglich die Einflüsse der Abbildungsoptik 9 auf die Abbildung wirken. 2b zeigt ein Diagramm, welches einen Schnitt durch die Intensitätsverteilung von einem zum anderen Rand des optisch aktiven Bereichs durch die optische Achse darstellt, wobei die optische Achse in 2b beim Wert 500 der Abszisse liegt. Der Durchmesser ist auf der Abszisse aufgetragen und die Intensität auf der Ordinate. In 2c ist die auf Basis des oben beschriebenen Verfahrens simulierte Intensitätsverteilung dargestellt. 2d zeigt die Differenz zwischen den gemessenen Intensitäten in 2a und den simulierten Intensitäten in 2c als graustufenkodierte 2D-Darstellung. 2e zeigt die Differenz der 2d als Diagramm, wobei auf der Abszisse der Durchmesser der Pupille von einem zum anderen Rand des optischen aktiven Bereichs durch die optischen Achse dargestellt ist und auf der Ordinate die Abweichung zwischen Messung und Simulation. 2f zeigt die Koeffizienten der einzelnen Zernike-Polynome, die zur Simulation der in 2c dargestellten Intensitäten verwendet wurden, wobei auf der Abszisse die Nummer des Zernike-Polynoms aufgetragen ist und auf der Ordinate der Wert des jeweiligen Koeffizienten.
• 3a zeigt die bereits auf 1 normierten Amplituden der Abbildungsfunktion der Abbildungsoptik 9 in einer graustufenkodierten 2D-Darstellung. 3b zeigt einen Schnitt der Abbildungsfunktion von einem zum anderen Rand des optisch aktiven Bereichs durch die optische Achse, wobei die optische Achse bei dem Wert der Abszisse von 500 liegt. Die 3c zeigt wiederum die gewichteten Beiträge der einzelnen Zernike-Polynome der Abbildungsfunktion.
• 4a zeigt die bereits auf 1 normierten Amplituden des Kondensors 6 in einer graustufenkodierten 2D-Darstellung. 4b zeigt einen Schnitt der Abbildungsfunktion von einem Rand zum anderen des optisch aktiven Bereichs durch die optische Achse, wobei die optische Achse bei dem Wert der Abszisse von 500 liegt. Die 4c zeigt wiederum die gewichteten Beiträge der einzelnen Zernike-Polynome der Abbildungsfunktion der Beleuchtungsoptik, also des Kondensors. Der kleinere Durchmesser ist auf die kleinere numerische Apertur des Kondensors 6 im Vergleich zur Abbildungsoptik 9 zurückzuführen.
• 5 beschreibt ein mögliches Verfahren, mit dem die Abbildungsfunktion der Abbildungsoptik und der Beleuchtungsoptik bestimmt werden kann.
• In einem ersten Verfahrensschritt 20 wird die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 15 der Abbildungsoptik 9 in einer reflektiven Messung gemessen.
• In einem zweiten Verfahrensschritt 21 wird die Intensitätsverteilung in der Pupillenebene 15 der Abbildungsoptik 9 in einer Durchlichtmessung gemessen.
• In einem dritten Verfahrensschritt 22 werden die Abbildungsfunktionen der Intensitäten der Abbildungsoptik 9 bestimmt.
• In einem vierten Verfahrensschritt 23 werden die Abbildungsfunktionen der Intensitäten der Beleuchtungsoptik 6 zur Durchlichtmessung bestimmt.
• Bezugszeichenliste

1

Maskeninspektionsmikroskop

2

Aufnahmevorrichtung , CCD-Kamera

3

Optisches Modul, Bertrand Optik

4

Lichtquelle Reflexion

5

Lichtquelle Durchlicht

6

Kondensator

7

Objekttisch

8

Objekt

9

Abbildungsoptik

10

Spiegel

11

Tubus

12

Berechnungseinheit

13

Strahlengang Reflexion

14

Strahlengang Durchlicht

15

Pupille Abbildungsoptik

16

Pupille Kondensor

17

Beleuchtungseinheit

20

Verfahrensschritt 1

21

Verfahrensschritt 2

22

Verfahrensschritt 3

23

Verfahrensschritt 4

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• US 8694929 B2 [0006]
• US 20170018064 A1 [0007]
• US 9786046 B2 [0008]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• Handbook of Optics, Vol. 2, Chapter 17, Page 17.39 [0018]

Claims (13)

1. Verfahren zur Bestimmung einer Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops (1), wobei das Maskeninspektionsmikroskop (1) eine Abbildungsoptik (9), einen Tubus (11), eine Aufnahmevorrichtung (2), einen Objekttisch (7), eine Beleuchtungseinheit (17) zur Messung mit Durchlicht und eine Beleuchtungseinheit (4) zur Messung in Reflexion umfasst, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) Messung der Intensitäten in der Pupillenebene (15) der Abbildungsoptik (9) in einer reflektiven Messung, b) Messung der Intensitäten in der Pupillenebene (15) der Abbildungsoptik (9) in einer Durchlichtmessung, c) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik (9), d) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der in der Beleuchtungseinheit (17) für die Durchlichtmessung verwendeten Beleuchtungsoptik (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik (9) auf Basis der Reflexionsmessung bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsfunktion der Intensitäten der Beleuchtungsoptik (6) auf Basis der Reflexionsmessung und der Durchlichtmessung bestimmt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsfunktionen der Intensitäten in Abbildungsfunktionen von Amplituden umgerechnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden zur Gewichtung normiert werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das zur Messung der Intensitätsverteilung in der Pupillenebene ein zusätzliches optisches Modul (3) in den Strahlengang (13, 14) des Maskeninspektionsmikroskops (1) eingeschwenkt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Objekt (8) zur Kalibrierung bei den Verfahrensschritten a) und b) die gleiche Dicke wie ein zu vermessendes Objekt (9) aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen an einer Stelle des Objektes (8) zur Kalibrierung ohne Strukturen erfolgt.
9. Verfahren zur Bestimmung von Abweichungen einer Ist-Struktur von der zugehörigen Soll-Struktur auf einem Objekt (8), wobei eine Abbildungsfunktion eines Maskeninspektionsmikroskops nach einem der vorangehenden Ansprüche bestimmt wurde, umfassend folgende zusätzliche Verfahrensschritte: e) Messung einer Ist-Struktur mit dem Maskeninspektionsmikroskop, f) Simulation der Abbildung der Soll-Struktur unter Berücksichtigung der Abbildungsfunktionen der Abbildungsoptik (9) und/oder der Beleuchtungsoptik (6), g) Ermittlung der Abweichung der Abbildung der Struktur aus der Messung der Ist-Struktur von der mittels der Simulation der Soll-Struktur gewonnenen simulierten Abbildung.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Objekttisch (7) dazu eingerichtet ist, eine Position mit einer Abweichung von weniger als 100nm, insbesondere von weniger als 20nm anzufahren.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung durch Differenzbildung der Messung und der Simulation bestimmt wird.
12. Maskeninspektionsmikroskop (1) zur Bestimmung der Abweichung einer Ist-Struktur von einer Soll-Struktur auf einem Objekt (8) umfassend - eine Abbildungsoptik (9), - einen Tubus (11), eine Aufnahmevorrichtung (2), - ein zusätzliches optisches Modul (3), - eine Beleuchtungseinheit (17) zur Messung mit Durchlicht, - eine Beleuchtungseinheit (4) zur Messung in Reflexion und - einen Objekttisch (7), wobei der Objekttisch (7) dazu eingerichtet ist eine Position mit einer Abweichung von weniger als 100nm, insbesondere von weniger als 20nm anzufahren, - eine Berechnungseinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, das Maskeninspektionsmikroskop (1) zu kalibrieren.
13. Maskeninspektionsmikroskop (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (12) dazu eingerichtet ist, die Kalibrierung des Maskeninspektionsmikroskops (1) nach folgenden Schritten durchzuführen: a) Messung der Intensitäten in der Pupillenebene (15) der Abbildungsoptik (9) in einer reflektiven Messung, b) Messung der Intensitäten in der Pupillenebene (15) der Abbildungsoptik (9) in einer Durchlichtmessung, c) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der Abbildungsoptik (9), d) Bestimmung der Abbildungsfunktion der Intensitäten der in der Beleuchtungseinheit (17) für die Durchlichtmessung verwendeten Beleuchtungsoptik (6).

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