DE102019201497B3

DE102019201497B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske in deren Betriebsumgebung

Info

Publication number: DE102019201497B3
Application number: DE102019201497.6A
Authority: DE
Inventors: Carola Bläsing-Bangert
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-02-06
Filing date: 2019-02-06
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: CN113631983A; KR20210124399A; JP2022520760A; CN113631983B; TWI754889B; JP7312264B2; US20210364908A1; WO2020161235A1; TW202030549A

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Vorrichtung (1000) zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen (350) einer reflektiven fotolithographischen Maske (400) in deren Betriebsumgebung (450), wobei die Vorrichtung (1000) aufweist: (a) zumindest ein erstes Mittel (1010, 1100, 1200), das ausgebildet ist zum Bestimmen von Oberflächenunebenheitsdaten (420) einer Rückseite (315) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) und/oder von Oberflächenunebenheitsdaten (930) einer Halterung (900) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in einer Messumgebung (150), die nicht der Betriebsumgebung (450) entspricht; (b) zumindest ein zweites Mittel (1020, 1200), das ausgebildet ist zum Bestimmen von Platzierungsdaten der Pattern-Elemente (350) in der Messumgebung (150); und (c) zumindest eine Recheneinheit (1040), die ausgebildet ist zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente (350) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in der Betriebsumgebung (450) aus den bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten (420, 930) der Rückseite 315 und/oder der Halterung (900) und den bestimmten Platzierungsdaten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske in deren Betriebsumgebung.
Stand der Technik
Als Folge der wachsenden Integrationsdichte in der Halbleiterindustrie müssen fotolithographische Masken zunehmend kleinere Strukturen auf Wafer abbilden. Um diesem Trend Rechnung zu tragen, wird die Belichtungswellenlänge von Lithographieanlagen zu immer kleineren Wellenlängen verschoben. Zukünftige Lithographiesysteme werden wahrscheinlich zumindest teilweise 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 fotolithographischen Masken im EUV-Wellenlängenbereich werden aller Voraussicht nach reflektierende optische Elemente sein. Allerdings sind reflektierende optische Elemente auch für andere Wellenlängen einsetzbar.
Bei einer Fotomaske und insbesondere bei EUV-Masken ist es wichtig, dass die Pattern-Elemente der Fotomaske exakt die vom Design eines Halbleiterbauelements vorgegebenen Strukturelemente in den Fotolack oder Foto-Resist auf einem Wafer abbilden. Nur so ist es möglich, dass auf einem Wafer durch mehrere sequentielle Bearbeitungsprozesse und Belichtungsprozesse mit verschiedenen Masken reproduzierbar Strukturen mit Abmessungen im Nanometerbereich erzeugt werden können. Gemäß der ITRS (International Technology Roadmap Semiconductor) ist das Erfüllen der Überlagerungs- oder Overlay-Anforderungen fotolithographischer Masken für zukünftige Technologieknoten eine der schwierigsten Herausforderungen in der Lithographie.
Fotolithographische Masken für den EUV-Wellenlängenbereich weisen bedingt durch ihren Schichtaufbau innere Spannungen auf. Dabei liefert typischerweise die Mehrschichtstruktur den größten Einzelbeitrag zu einer inneren Verspannung. Die innere Verspannung einer EUV-Maske führt zu einer Krümmung von deren Oberfläche. Normalerweise führt die innere Verspannung einer EUV-Maske zu einer konvexen Oberfläche der Maskenvorderseite, d.h. der Oberfläche auf der die Mehrschichtstruktur und die Pattern-Elemente angeordnet sind.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2018 206 330 A1 betrifft im Allgemeinen Halbleiterstrukturen und insbesondere Maskenstrukturen und Herstellungsverfahren. Das Verfahren umfasst ein Bestimmen einer Ebene durch eine vorderseitige Oberfläche und eine rückseitige Oberfläche einer Maske, wobei jede Ebene eine Ebenheit der vorderseitigen Oberfläche und der rückseitigen Oberfläche entsprechend darstellt; ein Subtrahieren eines Unterschieds zwischen der Ebene der vorderseitigen Oberfläche und der Ebene der rückseitigen Oberfläche unter Verwendung von wenigstens einer Computervorrichtung, um eine Dickenänderung zu finden; ein Erzeugen einer Ausgleichung, um die Dickenänderung auszugleichen, unter Verwendung der wenigstens einen Computervorrichtung; und ein Subtrahieren unter Verwendung der wenigstens einen Computervorrichtung der Ausgleichung von der Dickenänderung, um die Reststruktur zum Sammeln einer Restebenheitsmessung zu erzeugen.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2016 204 535 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kalibrierung eines Messmikroskops, das eine Kalibriermaske und einen Selbstkalibrierungsalgorithmus einsetzt, um Fehlerkorrekturdaten des Messmikroskops zu ermitteln, die zur Fehlerkorrektur einer fotolithographischen Maske eingesetzt werden.
Derzeit wird die Platzierung der Pattern-Elemente herkömmlicher transmissiver Fotomasken vermessen, indem die erzeugten Fotomasken optisch vermessen werden. Bei der Messung werden die transmissiven Fotomasken typischerweise auf drei Halbkugeln gelagert und durch die Gravitationswirkung in Position gehalten. Die Durchbiegung der neu erzeugten Masken, die durch ihr Eigengewicht verursacht wird, wird mit Hilfe einer Finite-Elemente-Simulation ermittelt und die durch die Durchbiegung der transmissiven Maske verursachten Platzierungsfehler der Pattern-Elemente der Absorber-Struktur werden rechnerisch korrigiert.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2017 202 945 A1 beschreibt ein Verfahren, mit dem die Auswirkungen der inneren Spannungen und der Gravitation auf die Position von Pattern-Elementen beim Übergang zwischen verschiedenen Lagerungen oder Halterungen einer reflektiven Maske bestimmt werden können.
In absehbarer Zukunft werden immer mehr EUV-Masken zum Einsatz kommen. Dabei werden die EUV-Masken zusammen mit herkömmlichen transmissiven Masken in einem gemeinsamen Maskensatz eingesetzt (Mix-and-Match Anwendung). Da die EUV-Masken insbesondere zum Abbilden kritischer Strukturelemente auf Wafer eingesetzt werden, werden deren Beiträge zum OPO- (On-Product-Overlay) Budget zunehmend wichtiger.
In einem EUV-Stepper wird eine EUV-Maske typischerweise auf einer elektrostatischen Einspann- oder Spannvorrichtung oder englisch electrostatic chuck (ESC) gehalten. Hierfür wird die Rückseite der EUV-Maske mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen. Diese rückseitige Schicht verursacht ebenfalls Spannungen in der EUV-Maske. Außerdem weist die Rückseite einer EUV-Maske geringe Unebenheiten auf. Diese Unebenheiten können durch eine nicht perfekte Planarität der Rückseite des Maskensubstrats versursacht werden und/oder durch eine nicht vollständig ebene elektrisch leitfähige Beschichtung der rückseitigen Maskenoberfläche. Diese Unebenheiten werden im Betrieb der EUV-Maske durch die elektrostatische Einspannvorrichtung zumindest teilweise auf die Vorderseite der EUV-Maske übertragen.
Die DE 10 2004 010 002 A1 beschreibt einen Maskenhalter für EUV-Masken, mit einer Vielzahl von Stützelementen für die Maske, wobei jedes Stützelement individuell elektrisch vorspannbar ausgeführt ist.
Die nachfolgend beispielhaft genannten Dokumente analysieren rückseitige Unebenheiten von EUV-Masken: P. Vukkadala, D. Patil und R.I. Engelstad: „Overview of IP error compensation techniques for EUVL“, Proc. of SPIE, Vol. 7545, 26^th European Mask and Lithography Conference, 75404-1 - 75404-11; O. Tanaka et al.: „Overlay accuracy of EUV1 using compensation method for nonflatness of mask", EUVL Symposium, MA-P07, Oct. 2010; K. Ballman. C. Lee, T. Dunn und A. Bean: „Error analysis of overlay compensation methodologies and proposed functional tolerances of EUV photomask flatness", Proc. of SPIE, Vol. 9984, XXIII Symposium on Photomask and Next-Generation Lithography Mask Technology, May 2016, doi: 10.1117/12.2242282; und G. Brandstetter and S. Govindjee: „Analytical treatment of the deformation behavior of extreme-ultraviolet lithography masks during electrostatic chucking", J. of Micro/Nanolithography, MEMS, and NOEMS, Vol. 11(4), Oct.-Dec. 2012, S. 043005-1 - 043005-10.
Das Ermitteln der Platzierung von Pattern-Elementen auf EUV-Masken und das reproduzierbare Bestimmen der vorder- und rückseitigen Unebenheit von EUV-Masken stellen messtechnische Herausforderungen dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, die es ermöglichen, den beschriebenen Herausforderungen zumindest zum Teil gerecht zu werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 17 gelöst. In einer Ausführungsform weist eine Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske in deren Betriebsumgebung auf: (a) zumindest ein erstes Mittel, das ausgebildet ist zum Bestimmen von Oberflächenunebenheitsdaten einer Rückseite der reflektiven fotolithographischen Maske und/oder von Oberflächenunebenheitsdaten einer Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske in einer Messumgebung, die nicht der Betriebsumgebung der reflektiven fotolithographischen Maske entspricht; (b) zumindest ein zweites Mittel, das ausgebildet ist zum Bestimmen von Platzierungsdaten der Pattern-Elemente in der Messumgebung; und (c) zumindest eine Recheneinheit, die ausgebildet ist zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente der reflektiven fotolithographischen Maske in der Betriebsumgebung aus den bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Halterung und den bestimmten Platzierungsdaten.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, rückseitige Unebenheiten von reflektiven fotolithographischen Masken zu bestimmen. Allgemein macht es eine erfindungsgemäße Vorrichtung möglich, die Auswirkungen der Unebenheiten einer EUV-Maske und/oder einer Haltung der EUV-Maske, die in einer Messumgebung zum Halten oder Fixen der EUV-Maske eingesetzt wird, auf die Positionen der Pattern-Elemente in einer Betriebsumgebung der reflektiven fotolithographischen Maske beim Übergang von der Messumgebung in die Betriebsumgebung zu berücksichtigen. Dadurch kann der Beitrag einer reflektiven fotolithographischen Maske zu einem OPO-(On-Product-Overlay) Budget mit größerer Präzision bestimmt werden. Da reflektive Fotomasken aufgrund der Strukturabmessungen ihrer Pattern-Elemente in einem Maskenstapel hauptsächlich für kritische Prozessschritte zum Einsatz kommen, kann auf der Basis von reflektiven Fotomasken, deren Pattern-Element-Platzierungen mit größerer Genauigkeit bestimmt wurde, die Überlagerung von zwei oder mehreren reflektiven und/oder einer oder mehrerer reflektiven mit einer oder mehrerer transmissiven Fotomasken optimiert werden. Im Ergebnis kann dadurch die Ausbeute eines Halbleiterbauelement-Herstellungsprozesses, der beispielsweise auf einem Mix-and-Match Maskensatz basiert, gesteigert werden.
Die Rückseite der reflektiven fotolithographischen Maske ist entgegengesetzt zu einer Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske, welche die Pattern-Elemente aufweist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zum Bestimmen der Platzierungen von Pattern-Elementen aller Arten von herkömmlichen transmissiven Fotomasken eingesetzt werden.
Das zumindest eine zweite Mittel kann zusätzlich ausgebildet sein, Oberflächenunebenheitsdaten einer Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske zu bestimmen, und die Recheneinheit kann ferner ausgebildet sein, die bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente zu berücksichtigen.
Das zumindest eine erste Mittel und/oder das zumindest eine zweite Mittel können ausgebildet sein, die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske und/oder der Halterung sowie die Platzierungen der Pattern-Elemente von einer oder mehreren externen Messvorrichtungen zu erhalten. Das zumindest eine erste Mittel und/oder das zumindest eine zweite Mittel können die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske und/oder der Halterung sowie der Platzierungen der Pattern-Elemente aus einem Speicher entnehmen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel kann eine in dieser Anmeldung definierte Vorrichtung eine Schnittstelle aufweisen, über die die Vorrichtung Messdaten, zum Beispiel Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite einer reflektiven fotolithographischen Maske und/oder Oberflächenunebenheitsdaten der Halterung der reflektiven fotolithographischenMaske, von einer oder mehreren externen Messvorrichtungen erhalten kann. Die Schnittstelle kann eine drahtgebundene oder eine drahtlose Schnittstelle umfassen. Ferner kann die Vorrichtung Messdaten von einer weiteren externen Messvorrichtung erhalten, die Platzierungen von Pattern-Elementen beschreiben.
Die Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske kann eine Ansaugvorrichtung umfassen. Die Ansaugvorrichtung kann eine Vakuum-Ansaugvorrichtung (englisch: VC, Vacuum Chuck) oder eine elektrostatische Ansaugvorrichtung (englisch: ESC, Electrostatic Chuck) umfassen. Die Halterung kann eine Oberfläche aufweisen zum Halten der reflektiven fotolithographischen Maske. Die Oberfläche zum Halten oder Fixieren der reflektiven fotolithographischen Maske kann eine ebene Oberfläche umfassen. Die Oberfläche zum Halten der reflektiven fotolithographischen Maske kann Unebenheiten aufweisen. Die Unebenheiten der Oberfläche der Halterung können lokale Unebenheiten umfassen. Die lokalen Unebenheiten können Abweichungen bezüglich einer mittleren Oberfläche der Haltungen in einem Bereich von 0,1 nm bis 20 nm aufweisen.
In einer Messumgebung kann eine EUV-Maske auf zwei verschiedene Arten gehalten oder fixiert werden. Zum einen kann die EUV-Maske auf einer Dreipunkthalterung gelagert werden und zum zweiten kann die EUV-Maske mit Hilfe einer Ansaugvorrichtung oder eines Chucks in einer Messumgebung fixiert werden.
Das zumindest eine erste Mittel kann eine erste Messeinrichtung umfassen, die ausgebildet ist zum Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten in einer Umgebung, die nicht der Betriebsumgebung entspricht.
In ihrer Betriebsumgebung wird eine reflektive Fotomaske typischerweise mittels einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung in ihrer Position gehalten. In dieser Anordnung ist ein direktes Bestimmen der rückseitigen Unebenheiten einer reflektiven fotolithographischen Maske nicht möglich.
Das zumindest eine erste Mittel kann zumindest eine dritte Messeinrichtung umfassen, die ausgebildet ist zum Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten der Halterung. Die zumindest eine dritte Messeinrichtung kann ein Profilometer umfassen. Das Profilometer kann takile oder optische Verfahren einsetzen. Das Profilometer kann zumindest eine Technik aus der Gruppe einsetzen: Konfokaltechnik, Laserprofilometrie und Weißlichtinterferometrie. Die zumindest eine dritte Messeinrichtung zum Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten der Halterung kann ein Interferometer umfassen.
Das zumindest eine zweite Mittel kann eine zweite Messeinrichtung umfassen, die ausgebildet ist zum Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente in einer Umgebung, die nicht der Betriebsumgebung entspricht.
Wie bereits oben ausgeführt, wird eine reflektive Maske in ihrer Betriebsumgebung standardmäßig durch eine elektrostatische Ansaugvorrichtung in ihrer Position gehalten. Hingegen wird während eines Teils des Maskenherstellungsprozesses eine reflektive Maske normalerweise in einer Dreipunktlagerung durch die Wirkung der Schwerkraft fixiert.
Die zweite Messvorrichtung kann ausgebildet sein zum Bestimmen von Koordinaten der Pattern-Elemente der reflektiven fotolithographischen Maske.
Die zweite Messeinrichtung kann ausgebildet sein zum Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente in einer Umgebung, die der Betriebsumgebung zumindest zum Teil entspricht.
Es ist möglich, dass die zweite Messeinrichtung eine Ansaugvorrichtung aufweist, die die reflektive fotolithographische Maske in einer Weise fixiert, die der Fixierung der reflektiven Maske in deren Betriebsumgebung im Wesentlichen entspricht. Darüber hinaus kann die zweite Messeinrichtung ausgebildet sein, einen oder mehrere weitere Parameter der Betriebsumgebung einer reflektiven fotolithographischen Maske nachzubilden. Weitere Parameter der Betriebsumgebung können sein: die Temperatur, der Luftdruck und/oder die Luftfeuchtigkeit der Betriebsumgebung. Falls die Betriebsumgebung einer Vakuumumgebung entspricht, bezieht sich der Luftdruck und die Luftfeuchtigkeit auf einen verbleibenden Restdruck und eine verbleibende Restfeuchtigkeit in der Vakuumumgebung.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bedeutet hier wie auch an anderen Stellen der Beschreibung eine Angabe einer Messgröße innerhalb der üblichen Messfehler, wenn bei der Bestimmung der Messgröße Messgeräte gemäß dem Stand der Technik eingesetzt werden.
Das zumindest eine zweite Mittel der Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske kann ausgebildet sein zum Bestimmen von Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske. Das zumindest eine zweite Mittel kann eine vierte Messeinrichtung umfassen, die ausgebildet ist zum Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske in einer Umgebung, die nicht der Betriebsumgebung entspricht. Die vierte Messeinrichtung kann ausgebildet sein zum Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite in einer Umgebung, die der Betriebsumgebung entspricht. Die erste Messeinrichtung kann die vierte Messeinrichtung umfassen. Ferner kann die zweite Messeinrichtung die vierte Messeinrichtung umfassen.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, die erhaltenen Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite und/oder der Halterung und die erhaltenen Platzierungsdaten zu transformieren zum Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten und zum Bestimmen der Platzierungsdaten.
Falls die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite und die Platzierungsdaten von verschiedenen Einrichtungen oder verschiedenen Messeinrichtungen ermittelt werden, ist es notwendig, die Messdaten der beiden Metrologie-Tools präzise zueinander umzurechnen.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, die Platzierungen der Pattern-Elemente bezüglich einer Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske in der Betriebsumgebung zu bestimmen. Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, die Platzierungen der Pattern-Elemente bezüglich einer Oberfläche der Haltung der reflektiven fotolithographischen Maske in der Betriebsumgebung zu bestimmen. Die Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske in der Betriebsumgebung kann eine elektrostatische Ansaugvorrichtung umfassen.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, die Platzierungen der Pattern-Elemente der reflektiven fotolithographischen Maske bezüglich einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung mit einer ideal eben angenommenen Oberfläche in der Betriebsumgebung zu bestimmen.
Bei einer Fixierung einer Maske auf einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung oder einer Vakuum-Ansaugvorrichtung wird angenommen, dass die Ansaugvorrichtung eine Kraft auf die reflektive Maske ausüben kann, die so groß ist, dass deren Rückseite im Wesentlichen ganzflächig auf der Oberfläche der Ansaugvorrichtung aufliegt. Dies bedeutet, bei einer Fixierung einer reflektiven Maske in einer Ansaugvorrichtung, werden die rückseitigen Oberflächenunebenheiten der Maske durch die Oberflächenunebenheiten der Ansaugvorrichtung überdeckt bzw. eliminiert.
Wie oben erläutert, kann eine reflektive Maske in einer Messumgebung beispielsweise durch eine Dreipunktlagerung oder durch eine Ansaugvorrichtung gehalten werden. Die Oberfläche einer Ansaugvorrichtung, die eine reflektive fotolithographische Maske hält oder fixiert, ist nicht perfekt eben. Die Unebenheiten der Oberfläche einer Ansaugvorrichtung pflanzen sich zumindest in abgeschwächter Form durch die Maske fort und führen zu Veränderungen der Platzierungen der auf der Vorderseite der EUV-Maske angebrachten Pattern-Elemente.
Wie ebenfalls bereits oben ausgeführt, werden reflektive fotolithographische Masken typischerweise während ihres Betriebs, d.h. in ihrer Betriebsumgebung, d.h. in einem Belichtungssystem einer Lithographievorrichtung, von einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung gehalten. Die Fixierung der reflektiven fotolithographischen Maske in einer Betriebsumgebung wird häufig auf eine ideal eben angenommene Oberfläche eines ESC bezogen. Wenn in der Messumgebung eine reflektive Maske mit Hilfe eines VC oder ESC fixiert wird, transformiert die oben angegebene Vorrichtung die ermittelten Platzierungsdaten in die als ideal plan angenommene Oberfläche eines ESC in der Betriebsumgebung. Dies bedeutet, vorhandene Oberflächenunebenheiten eines Chucks in einer Messumgebung werden rechnerisch bezüglich der ideal eben angenommenen Oberfläche des in der Betriebsumgebung eingesetzten ESC korrigiert.
Das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite und/oder der Halterung und der Platzierungsdaten kann das Erhalten dieser Daten von einer externen Vorrichtung umfassen und/oder das Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite und/oder der Halterung und der Platzierungsdaten mit einer oder mehrerer Messeinrichtungen der Vorrichtung umfassen.
Die Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen kann ferner aufweisen: eine Maskenumdreheinheit, die ausgebildet ist, die reflektive fotolithographische Maske so zu positionieren, dass deren Vorderseite und deren Rückseite vertauscht sind.
Beim Drehen oder Flippen einer reflektiven Fotomasken ist zu beachten, dass diese nur in speziellen Bereichen gehalten werden darf, um eine Kontamination der reflektiven Maske oder das Erzeugen von Defekten in deren aktiven Bereich zu vermeiden.
Die erste Messeinrichtung und/oder die vierte Messeinrichtung kann ein Fokus-System umfassen, das ausgebildet ist, die Oberflächenunebenheitsdaten der reflektiven fotolithographischen Maske zu ermitteln.
Durch das Fokussieren eines Lichtstrahls auf die Rückseite bzw. die Vorderseite einer reflektiven Fotomaske zum Bestimmen der rückseitigen bzw. der vorderseitigen Unebenheit können die Unebenheiten mit einer großen lateralen Auflösung ermittelt werden, da ein Mitteln eines Lichtstrahls über eine größere Fläche der Rückseite bzw. der Vorderseite der reflektiven Maske unterbleibt. Mit der Wahl der lateralen Abstände der Abtastpunkte kann die Genauigkeit beim Bestimmen der Unebenheit der Maskenrückseite bzw. der Maskenvorderseite eingestellt werden.
Die zweite Messeinrichtung kann ein Fokus-System umfassen, das ausgebildet ist, die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente zu ermitteln.
Die zweite Messeinrichtung kann ausgebildet sein, die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite einer reflektiven Fotomaske und deren Platzierungsdaten automatisch zu ermitteln.
Die reflektive fotolithographischen Maske kann eine elektrisch leitfähige Beschichtung der Rückseite aufweisen.
Das Fokus-System der ersten, zweiten und/oder vierten Messeinrichtung kann ein Autofokus-System umfassen zum automatischen Ermitteln der Unebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite und/oder der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente. In einer alternativen Ausführungsform können die erste, die zweite und/oder die vierte Messeinrichtung die Unebenheitsdaten der Rückseite, der Vorderseite und/oder die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente mittels Fokusstapel-Messungen bestimmen.
Eine elektrisch leitfähige Beschichtung dient der Halterung oder der Fixierung einer reflektiven Maske in deren Betriebsumgebung mittels einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung. Eine elektrisch leitfähige Beschichtung umfasst typischerweise ein Metall oder eine Metalllegierung. Eine elektrisch leitfähige Beschichtung der Rückseite der reflektiven Maske wirkt typischerweise als Spiegel für Licht aus dem sichtbaren oder dem ultravioletten Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums.
Die reflektive fotolithographische Maske kann eine fotolithographische Maske für den extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich umfassen. Innerhalb des EUV-Bereichs wird derzeit bevorzugt ein Wellenlängenbereich von 10 nm bis 15 nm eingesetzt.
Die Vorderseite einer reflektiven fotolithographischen Maske kann Marken oder Justiermarken umfassen, die zum Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente eingesetzt werden. Die Justiermarken können in einem regelmäßigen oder einem unregelmäßigen Raster auf einer reflektiven Maske angebracht sein. Die Justiermarken können alleine oder in Kombination mit den Pattern-Elementen zum Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente verwendet werden. Es ist aber auch möglich, ausschließlich die Pattern-Elemente selbst zum Ermitteln von deren Position auf der reflektiven fotolithographischen Maske zu verwenden.
Die erste Messeinrichtung kann eine erste Lichtquelle für einen sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder eine zweite Lichtquelle für einen tief ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen.
Die zweite Messeinrichtung kann eine dritte Lichtquelle für den sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder eine vierte Lichtquelle für den tief ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen.
Die erste, zweite, dritte und/oder vierte Lichtquelle kann ein Laser-System oder eine Lampe, z.B. eine LED (Light Emitting Diode), umfassen. Die erste und die dritte Lichtquelle kann einen Helium-Neon-Laser umfassen. Die zweite und die vierte Lichtquelle kann einen Argon-Fluorid-Laser umfassen. Die erste, zweite, dritte und/oder vierte Lichtquelle kann eine numerische Apertur (NA) im Bereich von 0,1 bis 0,98, bevorzugt 0,1 bis 0,95, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,92 und am meisten bevorzugt von 0,1 bis 0,9 umfassen. Derzeit werden bevorzugt Lichtquellen im sichtbaren Wellenlängenspektrum eingesetzt, die eine NA im Bereich von 0,1 bis 0,4 aufweisen, oder Lichtquellen im tief ultravioletten (DUV) Wellenlängenbereich, etwa Laser-Systeme, die bei 193 emittieren, verwendet, die eine NA im Bereich von 0,4 bis 0,9 benutzen.
Die erste und/oder die dritte Lichtquelle kann eine Wellenlänge im Bereich von 10 nm bis 15 nm umfassen und eine Linienbreite < 1 nm aufweisen. Die erste und die dritte oder die zweite und die vierte Lichtquelle können als eine Lichtquelle ausgeführt werden.
Es ist günstig, für das Ermitteln der Platzierung von Pattern-Elementen reflektiver Masken und das Ermitteln der Oberflächenunebenheiten der Rückseite bzw. der Vorderseite reflektiver Masken Photonen mit möglichst geringer Wellenlänge einzusetzen, da das Auflösungsvermögen der Vorrichtung oder einer Messvorrichtung mit abnehmender Wellenlänge der eingesetzten Lichtquelle(n) zunimmt. Derzeit verhindert die mangelnde Verfügbarkeit von EUV-Lichtquellen noch weitgehend den Einsatz von Messvorrichtungen, die bei der aktinischen Wellenlänge reflektiver Masken arbeiten.
Die erste Messeinrichtung kann zumindest einen ersten Detektor aufweisen und die zweite Messeinrichtung kann zumindest einen zweiten Detektor aufweisen. Der zumindest eine erste Detektor und der zumindest eine zweite Detektor kann einen CCD-(Charged Coupled Device) Detektor umfassen.
Die erste Messeinrichtung kann die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite ermitteln und die zweite Messeinrichtung kann die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente ermitteln, ohne eine Position der reflektiven fotolithographischen Maske zu verändern. Ferner ist es möglich, dass die erste Messeinrichtung die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite bestimmt und die zweite Messeinrichtung die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente und in ihrer Funktion als vierte Messeinrichtung die Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite bestimmt, ohne die Position oder die Lage der reflektiven fotolithographischen Maske zu verändern.
Diese Ausführungsformen der oben definierten Vorrichtung haben den Vorteil, dass die Messdaten in einfacher Weise zueinander in Beziehung gesetzt werden können. Ferner sind diese Ausführungsformen günstig, da alle Messungen im gleichen Lagerungszustand der reflektiven fotolithographischen Maske ausgeführt werden können und dadurch einige potentielle Fehlerquellen nicht auftreten können.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, eine Verformung der reflektiven fotolithographischen Maske aufgrund des Haltens der reflektiven fotolithographischen Maske in der Messumgebung zu berücksichtigen. In der Messumgebung kann die reflektive fotolithographische Maske beispielsweise in einer Dreipunktlagerung oder mittels einer Ansaugvorrichtung gehalten werden. In der Messumgebung können die Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite und/oder die Platzierungsdaten der reflektiven fotolithographischen Maske bestimmt werden.
Bei einer Dreipunktlagerung einer Maske kommt es unabhängig vom betrachteten Maskentyp zu einer Durchbiegung der Fotomaske aufgrund ihres Eigengewichts, dieses Phänomen wird im Fachbereich als „Mask Sacking“ bezeichnet. Für transmissive Fotomasken kann die Recheneinheit der Vorrichtung eine Finite-Elemente-Simulation des Maskensubstrats ausführen, um die Durchbiegung der Maske bei der Dreipunktlagerung zu bestimmen. Für reflektive Masken kann die zweite Messeinrichtung ein Höhenprofil der Maske bestimmen. Die zweite Messeinrichtung kann ein Höhenprofil der Vorderseite und/oder der Rückseite der reflektiven Masken ermitteln. Ferner kann die zweite Messeinrichtung in ihrer Funktion als vierte Messeinrichtung Unebenheiten der vorderseitigen Oberfläche einer reflektiven fotolithographischen Maske bestimmen. Die erste Messeinrichtung kann ebenfalls ausgebildet sein, ein Höhenprofil der Rückseite der reflektiven Maske zu ermitteln.
Bei einer Fixierung der reflektiven fotolithographischen Maske mittels eines VC oder eines ESC kann die erste oder die zweite Messeinrichtung in einer Messumgebung zum Bestimmen der Platzierung der Pattern-Elemente eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass die zweite Messeinrichtung neben den Koordinaten der Pattern-Elemente der reflektiven Maske, d.h. der xy-Koordinaten, auch deren Höheninformation, d.h. die z-Koordinate, misst. Der ermittelte dreidimensionale Messdatensatz kann dann von der Recheneinheit zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente benutzt werden.
Die zweite Messeinrichtung kann das Bestimmen des Höhenprofils oder einer Oberflächenkontur der reflektiven Maske gleichzeitig mit dem Ermitteln der Koordinaten von Pattern-Elementen ausführen. Es ist aber auch möglich, dass die zweite Messeinrichtung das Ermitteln des Höhenprofils mittels einer getrennten Messung ausführt. Das Ermitteln des Höhenprofils und ggf. das Bestimmen der Unebenheiten der vorderseitigen Oberfläche einer reflektiven Fotomaske kann während eines Temperierungszeitraums der reflektiven fotolithographischen Maske in der Vorrichtung erfolgen.
Ferner ist es möglich, dass die zweite Messeinrichtung während dem Ermitteln der Platzierungsdaten das Höhenprofil der reflektiven Maske automatisch mitmisst. Falls die Platzierungsmessung nicht genügend Messpunkte umfasst, um das Höhenprofil mit einer vorgegebenen Genauigkeit zu bestimmen, kann die Oberflächenkontur der reflektiven Maske in einer separaten Messung beispielsweise mit einer von der zweiten Messeinrichtung ausgeführten Fokus-Messung bestimmt werden. Da die separate Bestimmung des Höhenprofils beispielsweise während einer Temperierungsphase der EUV-Maske in der Vorrichtung bzw. der zweiten Messeinrichtung ausgeführt werden kann, führt das Bestimmen der Oberflächenkontur typischerweise nicht zu einer Verlängerung der Messzeit der reflektiven Maske in der Vorrichtung.
Die zweite Messeinrichtung kann ausgebildet sein, im Wesentlichen senkrecht auf die Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske zu strahlen und die erste Messeinrichtung kann ausgebildet sein, im Wesentlichen senkrecht auf die Rückseite der reflektiven fotolithographischen Maske zu strahlen.
Diese Ausführungsform der oben definierten Vorrichtung ermöglicht das Ermitteln der Platzierungen der Pattern-Elemente und das Ermitteln der rückseitigen Unebenheiten einer reflektiven Maske, ohne die Position oder Lage der Maske zu verändern. Dadurch wird das Umrechnen der beiden Datensätze oder deren Transformation in eine gemeinsame Ebene bzw. in ein gemeinsames Koordinatensystem erleichtert.
Die Vorrichtung kann eine Dreipunktlagerung zum Halten der reflektiven fotolithographischen Maske umfassen. Ferner kann die Vorrichtung eine elektrostatische Ansaugvorrichtung zum Halten der reflektiven fotolithographischen Maske in einer Messumgebung umfassen.
Das zumindest eine erste Mittel ferner kann ausgebildet sein, Oberflächenunebenheitsdaten einer Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske in der Messumgebung zu empfangen.
Die Recheneinheit kann ferner ausgebildet sein, beim Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente in der Betriebsumgebung Unebenheitsdaten der Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske in der Messumgebung zu berücksichtigen.
Die Recheneinheit kann Unebenheitsdaten eines ESC oder eines VC erhalten, der die reflektive Maske in einer Messumgebung hält oder fixiert und diese erhaltenen Daten zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente in der Betriebsumgebung der reflektiven Maske zu kombinieren.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, die Gravitationswirkung auf die reflektive fotolithographische Maske während des Ermittelns der Platzierungsdaten und/oder während des Ermittelns der Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite zu berücksichtigen.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein, die Gravitationswirkung auf die reflektive fotolithographische Maske durch Ausführen einer Finite-Elemente-Simulation zu bestimmen.
Zu einer Verformung der reflektiven fotolithographischen Maske bei deren Dreipunkthalterung in der oben definierten Vorrichtung tragen neben den inneren Spannungen auch die Wirkung der Gravitation bei. Da sowohl die einzelnen Beiträge zur Verformung einer reflektiven Maske als auch die Gesamtverformung innerhalb des linearen Verformungsbereichs einer reflektiven Maske liegen, können die einzelnen Beiträge unabhängig voneinander bestimmt und in ihrer Wirkung berücksichtigt werden.
Die Recheneinheit kann ausgebildet sein zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente eine Lageänderung einer neutralen Faser der reflektiven fotolithographischen Maske beim Übergang von einer Messumgebung, die nicht der Betriebsumgebung der reflektiven fotolithographischen Maske entspricht, in die Betriebsumgebung zu bestimmen. In der Messumgebung, die nicht der Betriebsumgebung der reflektiven fotolithographischen Maske entspricht, kann die reflektive fotolithographische Maske mittels einer Dreipunktlagerung fixiert werden.
Eine neutrale Faser bezeichnet in einem Körper, zum Beispiel einem Balken oder einer Platte, eine Ebene, bei der eine Druckspannung in eine Zugspannung übergeht. Die neutrale Faser ist kräftefrei. Die neutrale Ebene einer Fotomaske kann in jedem Punkt der Maske durch Gradienten bzw. lokale Tangenten in der x- und der y-Richtung beschrieben werden.
Das Ermitteln der Lageänderung der neutralen Faser kann auf der Basis dreidimensionaler Platzierungsdaten erfolgen.
Einerseits führt eine Änderung der inneren Spannungen einer fotolithographischen Maske zu einer Änderung der Positionen der Pattern-Elemente auf der Oberfläche der reflektiven Maske. Andererseits äußert sich eine Änderung des Spannungszustandes einer reflektiven Maske in einer Änderung des Höhenprofils und damit auch der Lage der neutralen Faser einer reflektiven Maske. Deshalb kann aus einer Änderung der Oberflächenkontur auf eine Lageänderung der neutralen Faser geschlossen werden, die zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente in der Betriebsumgebung eingesetzt werden kann.
Das Bestimmen der Lageänderung der neutralen Faser bei einer Dreipunktlagerung kann das Ermitteln einer Änderung einer Vergrößerung der reflektiven Maske in der Messumgebung bzw. der Vorrichtung bezüglich der Betriebsumgebung umfassen. Das Ermitteln der Änderung einer Vergrößerung kann das Bestimmen eines isotropen Vergrößerungsfaktors umfassen und/oder kann das Bestimmen von zumindest zwei Vergrößerungsfaktoren, die eine anisotrope Vergrößerung der reflektiven Maske in der Vorrichtung erfassen, umfassen. Das Bestimmen der Lageänderung der neutralen Faser kann von der Recheneinheit der Vorrichtung ausgeführt werden.
Die Recheneinheit kann zudem ausgebildet sein, erhaltene und ermittelte Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite beim Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente zu berücksichtigen. Die Recheneinheit kann überdies ausgebildet sein, erhaltene und ermittelte Platzierungsdaten beim Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente zu berücksichtigen.
Das Bestimmen der Lageänderung der neutralen Faser kann umfassen: Auslesen der Lageänderung der neutralen Faser aus einer Datenbank, die die Lagen der neutralen Fasern verschiedener reflektiver fotolithographischer Maskentypen umfasst.
Die Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske kann einen nichtflüchtigen Speicher aufweisen. In dem nicht-flüchtigen Speicher können Modelle für verschiedene reflektive Maskentypen gespeichert sein, die beschreiben, wie sich Unebenheiten der Rückseite der reflektiven Maske in einer Dreipunktlagerung auf die Platzierung der Pattern-Elemente der reflektiven Masken in deren Betriebsumgebung auswirken. Die Recheneinheit kann die gespeicherten Modelle zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente der reflektiven Maske einsetzen.
Die Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske kann ferner eine Einrichtung aufweisen zum Bestimmen eines Brechungsindexes eines in der Vorrichtung vorliegenden Mediums. Diese Einrichtung kann beispielsweise ein Etalon aus Zerodur^® umfassen. Um die Präzision der Brechungsindexbestimmung zu erhöhen, kann die Änderung der Etalonlänge durch Materialalterung und/oder durch druckabhängige Kompression rechnerisch berücksichtigt werden. Die Materialalterung beträgt maximal 0,15 ppm/a (parts per million pro Jahr) und sollte möglichst immer berücksichtigt werden. Das Medium kann Luft umfassen. Die Einrichtung zum Bestimmen des Brechungsindexes zumindest kann zumindest ein Interferometer umfassen.
In einer Ausführungsform weist ein Verfahren zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske in deren Betriebsumgebung die Schritte auf: (a) Bestimmen von Oberflächenunebenheitsdaten einer Rückseite der reflektiven fotolithographischen Maske und/oder von Oberflächenunebenheitsdaten einer Halterung der reflektiven fotolithographischen Maske in einer Messumgebung, die nicht der Betriebsumgebung entspricht; (b) Bestimmen von Platzierungsdaten der Pattern-Elemente in der Messumgebung; und (c) Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente in der Betriebsumgebung aus den bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Halterung und den bestimmten Platzierungsdaten.
Das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten kann das Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten mit einer ersten Messeinrichtung umfassen, das Bestimmen der Platzierungsdaten kann das Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente mit einer zweiten Messeinrichtung umfassen, und die Oberflächenunebenheitsdaten und die Platzierungsdaten können in einem gemeinsamen Messprozess ermittelt werden.
Das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten kann das Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite einer reflektiven fotolithographischen Maske umfassen.
Das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten kann in einer Temperierungsphase der reflektiven fotolithographischen Maske erfolgen. Die Temperierungsphase der reflektiven fotolithographischen Maske kann in der oben definierten Vorrichtung erfolgen. Die Temperierungsphase der reflektiven fotolithographischen Maske kann in einer ersten Messeinrichtung und/oder einer zweiten Messeinrichtung der oben definierten Vorrichtung erfolgen.
Das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten und das Bestimmen der Platzierungsdaten können ohne eine Lageänderung der reflektiven fotolithographischen Maske erfolgen.
Das Verfahren zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske kann ferner den Schritt aufweisen: Bestimmen von Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite der reflektiven fotolithographischen Maske.
Ein Computerprogramm kann Anweisungen enthalten, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, das Verfahren nach einem 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 das obere Teilbild schematisch einen Schnitt durch eine auf drei Halbkugeln gelagerte herkömmliche transmissive fotolithographische Maske nach dem Stand der Technik zeigt und das untere Teilbild die fotolithographische Maske des oberen Teilbildes präsentiert, deren Durchbiegung aufgrund der Gravitationswirkung korrigiert wurde;
2 die Durchbiegung bzw. Oberflächendeformation einer transmissiven fotolithographischen Maske in einer Dreipunktlagerung präsentiert;
3 schematisch einen Querschnitt durch eine ideale reflektive fotolithographische Maske für den extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich veranschaulicht;
4 im oberen Teilbild schematisch einen Schnitt durch eine mittels einer Dreipunktlagerung fixierten realen reflektiven Maske präsentiert und im unteren Teilbild die reflektive Maske des oberen Teilbildes zeigt, die auf einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung gelagert ist;
5 aus dem Stand der Technik schematisch eine Out-of-Plane-Distortion (OPD) der gekrümmten EUV-Maske des oberen Teilbildes der 4 erläutert;
6 aus dem Stand der Technik schematisch eine In-Plane-Distortion (IPD) der gekrümmten EUV-Maske des oberen Teilbildes der 4 definiert;
7 aus dem Stand der Technik die EUV-Maske des oberen Teilbildes der 4 reproduziert, in der zusätzlich einige Größen angegeben sind, die eine Krümmung der Maske charakterisieren;
8 aus dem Stand der Technik die EUV-Maske der 7 wiedergibt, die von einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung gehalten wird;
9 im oberen Teilbild schematisch einen Schnitt durch eine reflektive Fotomaske zeigt, die von einer Ansaugvorrichtung gehalten wird, deren Oberfläche Unebenheiten aufweist, und im unteren Teilbild die Fixierung durch eine elektrostatische Ansaugvorrichtung wiedergibt, deren Oberfläche als ideal eben angenommen ist;
10 einen schematischen Schnitt durch einige Komponenten einer Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer fotolithographischen Maske präsentiert;
11 einen schematischen Schnitt durch eine erste Messeinrichtung zum Messen der rückseitigen Unebenheiten einer fotolithographischen Maske, insbesondere einer EUV-Maske, wiedergibt;
12 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Messeinrichtung zum Messen der Platzierung von Pattern-Elementen einer fotolithographischen Maske, insbesondere einer EUV-Maske, darstellt;
13 ein zweites Ausführungsbeispiel der zweiten Messeinrichtung zeigt, das sowohl die Platzierung von Pattern-Elementen als auch die Unebenheit einer Maskenrückseite messen kann;
14 eine Kombinationsvorrichtung veranschaulicht, die eine erste Messeinrichtung der 11 und eine zweite Messeinrichtung der 12 kombiniert;
15 einen schematischen Schnitt durch eine dritte Messeinrichtung zum Messen von Unebenheiten einer Oberfläche einer Halterung einer reflektiven fotolithographischen Maske in einer Messumgebung repräsentiert; und
16 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer fotolithographischen Maske, insbesondere einer EUV-Maske, in deren Betriebsumgebung wiedergibt.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand einer reflektiven fotolithographischen Maske für den extrem ultravioletten (EUV)-Wellenlängenbereich, deren Pattern-Elemente absorbierendes Material umfassen, erläutert. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen einer reflektiven fotolithographischen Maske ist jedoch nicht auf die im Folgenden diskutierten Beispiele beschränkt. Vielmehr kann diese in gleicher Weise zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen verschiedener Arten von EUV-Masken eingesetzt werden, insbesondere beispielsweise zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen phasenschiebender EUV-Masken. Darüber hinaus ist eine reflektive Fotomaske nicht auf den EUV-Wellenlängenbereich beschränkt. Überdies kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung generell zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen in einer Betriebsumgebung einer reflektiven Fotomaske eingesetzt werden, wobei die Platzierungen in einer Umgebung bestimmt werden, die nicht der Betriebsumgebung entspricht. Schließlich sind eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bestimmen der Platzierungen aller Typen herkömmlicher transmissiver Fotomasken geeignet.
Die 1 zeigt im oberen Teilbild 102 einen schematischen Schnitt durch eine herkömmliche transmissive Fotomaske 100 nach dem Stand der Technik. Die Fotomaske 100 weist ein transmissives Substrat 105, beispielsweise aus Quarz, und absorbierende Pattern-Elemente 115 und 120 auf, die auf einer Vorderseite 110 der Maske 100 angeordnet sind. Typischerweise weist das Substrat 105 einer transmissiven Fotomaske 100 eine Dicke von 6,35 mm auf. Häufig weisen herkömmliche Fotomasken 100 laterale Abmessungen (d.h. Abmessungen in der Maskenebene) von 152 mm × 152 mm auf. Vorzugsweise wird derzeit eine Fläche von maximal 142 mm × 142 mm zum Abbilden der Pattern-Elemente 115, 120 auf einen Wafer benutzt (aktive Fläche der Fotomaske 100). Innerhalb dieses Bereichs sind Pattern-Elemente 115 und 120 angeordnet.
Während des Erzeugens der Pattern-Elemente 115, 120 und während des Messens der Positionen der erzeugten Pattern-Elemente 115, 120 sind transmissive Fotomasken 100 häufig auf drei Kugeln bzw. Halbkugeln punktförmig gelagert. Das obere Teilbild 102 der 1 gibt einen Schnitt durch zwei der drei Halbkugeln bzw. Auflagekugeln 145 wieder. Die drei Halbkugeln bzw. Auflagekugeln 145 sind Teil einer Dreipunktlagerung 140, die die Fotomaske 100 fixieren. Die Dreipunktlagerung 140 wird in der Regel zum einen während deren Herstellung und dem Messen der hergestellten Fotomaske 100 eingesetzt und entspricht somit einer Messumgebung 150. Zum anderen wird eine transmissive Maske 100 während ihres Betriebs in einem Scanner durch eine Dreipunkthalterung oder Dreipunktlagerung 140 gehalten, d.h. in einer Betriebsumgebung der transmissiven Maske 100 wird ebenfalls eine Dreipunktlagerung 140 eingesetzt. Die gestrichelten Pfeile 155 und 160 veranschaulichen den Einfall von aktinischer Strahlung auf die Fotomaske 100. Strahlung 155, die auf ein absorbierendes Pattern-Element 115, 120 auftrifft, wird absorbiert. Strahlung 160, die auf das Substrat 105 der Maske 100 einfällt, durchdringt das Substrat 105 bzw. die Maske 100 und verlässt deren Rückseite 125 im Wesentlichen ungeschwächt.
Wie durch die punktierte Linie 130 in der Nähe der Rückseite 125 der Maske 100 angedeutet, biegt sich die Fotomaske 100 während der Herstellung der Maske 100, während des Messens der Pattern-Elemente 115, 120 und während des Betriebs der Maske 100 aufgrund ihrer Masse durch die Wirkung der Gravitation. Im Fachgebiet wird die Durchbiegung einer Maske in einer Dreipunktlagerung als „Mask Sacking“ bezeichnet. Die Biegung der Fotomaske 100 ändert die Positionen der Pattern-Elemente 115, 120 geringfügig im Vergleich zu einer Maske 100, die keine Biegung oder Krümmung des Substrats 105 aufweist. Das untere Teilbild 195 der 1 präsentiert die Fotomaske 100 des oberen Teilbildes 102, deren Substrat 105 plan ist. Die Pattern-Elemente 115, 120 der Fotomaske 100 des unteren Teilbildes 195 weisen gegenüber der im oberen Teilbild 102 der 1 dargestellten Fotomaske 100 eine geringe laterale Verschiebung auf.
Der senkrechte Pfeil 170 der 1 symbolisiert eine Finite-Elemente-Simulation 180 des Substrats 105 der Fotomaske 100. Die Finite-Elemente-Simulation 180 des Substrats 105 der Fotomaske 100 wird ausgeführt, um die Gravitationswirkung auf das Substrat 105 der Fotomaske 100 in der im oberen Teilbild 102 der 1 dargestellten Dreipunktlagerung 140 der Fotomaske 100 zu bestimmen. Gleichzeitig wird die Finite-Elemente-Simulation 180 benutzt, um die Positionen der Pattern-Elemente 115, 120 auf der ebenen Maskenvorderseite 110 auf Basis der im oberen Teilbild 102 gemessenen Pattern-Elemente 115, 120 zu ermitteln. Durch die Korrektur der Durchbiegung der Maske 100 wird die Platzierung der Pattern-Elemente 115, 120 auf ein planes Substrat 105 der Maske 100 bezogen.
Beim Durchführen der Finite-Elemente Simulation 180 kann die herkömmliche Fotomaske 100 in guter Näherung durch deren Substrat 105 ersetzt werden.
Das Diagramm 200 der 2 gibt die gemessene Durchbiegung und die Oberflächendeformation einer transmissiven Maske in einer Dreipunktlagerung 140 wieder. In Bezug zu den drei Auflagepunkten weist die transmissive Maske eine Durchbiegung im Bereich von ungefähr 1 µm auf. Zur Messung des Höhenprofils oder der Oberflächenkontur einer Maske kann die in Kontext der 12 erläuterte zweite Messeinrichtung eingesetzt werden.
Die 3 präsentiert schematisch einen Schnitt durch eine ideale absorbierende reflektive Maske 300 für den EUV-Wellenlängenbereich. Eine reflektive Maske für den EUV-Wellenlängenbereich wird im Folgenden auch EUV-Maske oder EUV-Fotomaske genannt. Die beispielhafte ideale EUV-Maske 300 ist für eine Belichtungswellenlänge im Bereich von 13,5 nm ausgelegt. Die EUV-Maske 300 weist ein Substrat 310 aus einem Material mit einem niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, wie beispielsweise Quarz. Andere Dielektrika, Glasmaterialien oder halbleitende Materialien können ebenfalls als Substrate 310 für EUV-Masken 300 eingesetzt werden, wie etwa ZERODUR®, ULE® oder CLEARCERAM®. Die Rückseite 312 bzw. die rückseitige Oberfläche 315 des Substrats 310 der EUV-Maske 300 dient zum Halten des Substrats 310 während der Herstellung der EUV-Maske 300 und während ihres Betriebs in einem Stepper einer Lithographievorrichtung. Auf der Rückseite 312 des Substrats 310 ist vorzugsweise eine dünne, elektrisch leitfähige Schicht 320 zum Halten des Substrats 310 auf einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung (englisch: electrostatic chuck (ESC)) aufgebracht. Die Ansaugvorrichtung ist in der 3 nicht dargestellt).
Auf die Vorderseite 322 des Substrats 310 wird ein Mehrschichtfilm oder eine Mehrschichtstruktur 370 abgeschieden, die 20 bis 80 Paare alternierender Molybdän- (Mo) 330 und Silizium- (Si) Schichten 335 umfasst, die im Folgenden auch als MoSi-Schichten bezeichnet werden. Um die Mehrschichtstruktur 370 zu schützen, wird eine Deckschicht 340 beispielsweise aus Siliziumdioxid auf der obersten Silizium-Schicht 335 aufgebracht. Andere Materialien wie beispielsweise Ruthenium (Ru) können ebenfalls zum Bilden einer Deckschicht 340 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 (Zr) oder Iridium (Ir) verwendet werden. Das Abscheiden der Mehrschichtstruktur 370 kann beispielsweise durch Ionenstrahl-Abscheiden (IBD, Ion Beam Deposition) erfolgen.
Das Substrat 310, die Mehrschichtstruktur 370 und die Deckschicht 340 werden im Folgenden auch Maskenrohling 375 genannt. Es ist jedoch auch möglich, eine Struktur als Maskenrohling 375 zu bezeichnen, die alle Schichten einer EUV-Maske 300 aufweist, allerdings ohne eine Strukturierung der ganzflächigen Absorber-Schicht 360.
Um aus dem Maskenrohling 375 eine EUV-Maske 300 herzustellen, wird auf der Deckschicht 340 eine Pufferschicht 345 abgeschieden. Mögliche Pufferschichtmaterialien sind Quarz (SiO₂), Silizium-Sauerstoff-Nitrid (SiON), Ru, Chrom (Cr) und/oder Chromnitrid (CrN). Auf der Pufferschicht 345 wird eine Absorptionsschicht 350 abgeschieden. Für die Absorptionsschicht 350 geeignete Materialien sind unter anderem Cr, Titannitrid (TiN) und/oder Tantalnitrid (TaN). Auf die Absorptionsschicht 350 kann eine Antireflexionsschicht 355 aufgebracht werden, beispielsweise aus Tantaloxynitrid (TaON).
Die Absorptionsschicht 350 wird beispielsweise mit Hilfe eines Elektronenstrahls oder eines Laserstrahls strukturiert, so dass aus der ganzflächigen Absorptionsschicht 360 eine Struktur aus absorbierenden Pattern-Elementen 350 erzeugt wird. Die Pufferschicht 345 dient dem Schutz der Mehrschichtstruktur 370 während des Strukturierens der Absorber-Schicht 360, d.h. des Erzeugens der Pattern-Elemente 350.
Die EUV-Photonen 380 treffen auf die EUV-Maske 300. In den Bereichen der Pattern-Elemente 350 werden die einfallenden EUV-Photonen 380 absorbiert und in den Bereichen, die frei von absorbierenden Pattern-Elementen 350 sind, wird zumindest die Mehrzahl der EUV-Photonen 380 von der Mehrschichtstruktur 370 reflektiert.
Die Mehrschichtstruktur 370 ist so auszulegen, dass die Schichtdicken beispielsweise einer Molybdän- 330 und einer Silizium-Schicht 335 für die auf die Mehrschichtstruktur 370 einfallenden EUV-Photonen 380 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 370 sowie an die Platzierung der Pattern-Elemente 350 auf der Mehrschichtstruktur 370.
Die 3 stellt eine ideale EUV-Maske 300 dar. Die EUV-Maske 400 im oberen Teilbild 405 der 4 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine reale EUV-Maske 400. Die EUV-Maske 400 ist auf zwei Halbkugeln 145 einer Dreipunktlagerung 140 gelagert. Die Dreipunktlagerung 140 ist Teil einer Messumgebung 150 der EUV-Maske 400, in der diese zumindest zum Teil hergestellt wird und vermessen wird, die nicht deren Betriebsumgebung entspricht. Neben der Dreipunktlagerung 140 weist die Messumgebung 150 definierte Umgebungsbedingungen auf, beispielsweise eine vorgegebene Temperatur, einen vorgegebenen Luftdruck und eine vorgegebene Luftfeuchtigkeit.
Anders als die ideale EUV-Maske 300 der 3 weist die reale EUV-Maske 400 in der Messumgebung 150 der 4 eine globale Krümmung 410 auf. Die globale Maskenkrümmung 410, Biegung oder Durchbiegung wird im Fachgebiet als „mask bow“ bezeichnet. Die maximale Höhendifferenz des Höhenprofils trägt im Fachgebiet die Bezeichnung PV für peak-to-valley. Die globale Krümmung oder Biegung 410 der Substratvorderseite 325, auf der die Mehrschichtstruktur 370 und die Pattern-Elemente 350 angebracht sind, weist in dem in der 4 dargestellten Beispiel eine konvexe Form auf. Die inneren Spannungen entstehen in der EUV-Maske 400, insbesondere in deren Substrat 310, durch das Abscheiden der Mehrschichtstruktur 370 bei einer Temperatur von etwa 200 °C auf dem Substrat 310. Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien der Mehrschichtstruktur 370 und des Substrats 310 führen während des Abkühlungsprozesses der Kombination aus dem Substrat 310 und der Mehrschichtstruktur 370 zum Aufbau von inneren Spannungen in dieser Materialkombination. In einer Dreipunktauflage 140 kommt es zu einer Kombination der Krümmung 410, die durch die inneren Spannungen der EUV-Maske 400 verursacht wird und einer Verformung, die durch das Eigengewicht der Maske in der Dreipunktauflage 140 hervorgerufen wird. In dem im oberen Teilbild 405 der 4 dargestellten Beispiel wirkt die Schwerkraft der durch die inneren Spannungen erzeugten Krümmung entgegen.
Das Abscheiden der Absorber-Schicht 360, das Strukturieren der Pattern-Elemente 350 und das Erzeugen von Lichtabschirmrändern (englisch: black borders) an den Grenzen der einzelnen Belichtungsfelder der EUV-Maske 400 tragen ebenfalls zu inneren Spannungen bzw. deren Änderung während des Maskenherstellungsprozesses in der EUV-Fotomaske 400 bei. Ferner liefert eine dünne, ganzflächige, elektrisch leitfähige, rückseitige Schicht 320 einen Beitrag zu den inneren Spannungen der fotolithographischen Maske 400. Die leitfähige rückseitige Schicht 320 der 3 ist in der 4 aus Übersichtlichkeitsgründen unterdrückt. Typischerweise kommt der größte Beitrag der inneren Spannungen einer EUV-Maske 400 von der Vielzahl der MoSi-Schichten 330, 335 der Mehrschichtstruktur 370. Die inneren Spannungen absorbierender EUV-Masken 400 liegen typischerweise in Bereich von 100 MPa bis 5 GPa, insbesondere im Bereich von 300 MPa bis 500 MPa.
Neben einer globalen Krümmung 410 der EUV-Maske 400, weist die Rückseite 315 der EUV-Maske 400 Unebenheiten 420 gegenüber einer mittleren Krümmung 410 auf. In der 4 sind die Unebenheiten 420 der rückseitigen Oberfläche 315 der EUV-Maske 400 aus Illustrationsgründen stark übertrieben dargestellt. Die Unebenheiten 420 der EUV-Maske 400 können ihren Ursprung in einer nicht perfekt plan polierten Rückseite 312 des Substrats 310 der EUV-Maske 400 haben. Die Unebenheiten 420 des Substrats 310 können durch die dünne, rückseitige, elektrisch leitfähige Schicht 320 geglättet oder aber verstärkt werden. Eine lokale Abweichung der rückseitigen Oberfläche 315 von der mittleren rückseitigen Oberfläche kann im zweistelligen Nanometerbereich liegen.
In der Messumgebung 150 des oberen Teilbildes 405 der 4 werden die Platzierungen, d.h. die Positionen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 gemessen. In der im oberen Teilbild 405 der 4 dargestellten beispielhaften Messumgebung 150 wirkt aufgrund der Dreipunktlagerung 140 der gekrümmten EUV-Maske 400 die Schwerkraft oder Gravitation der Krümmung 410 der EUV-Maske 400 entgegen. Es sollen nun die in der Messumgebung 150 bestimmten Messdaten, beispielsweise die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 und/oder die oben angesprochenen Umgebungsbedingungen der Messumgebung 150 in eine Betriebsumgebung 450 der EUV-Maske 300 transformiert werden.
Im unteren Teilbild 495 der 4 ist die EUV-Maske 400 des oberen Teilbildes 405 in ihrer Betriebsumgebung 450 veranschaulicht. In der Betriebsumgebung 450 wird die EUV-Maske 400 mittels einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 fixiert. Der Pfeil 490 veranschaulicht den Übergang von der Messumgebung 150 der EUV-Maske 400 in deren Betriebsumgebung 450. Im Folgenden wird angenommen, dass die Oberfläche 460 der elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 im Wesentlichen plan ist. Ferner wird nachfolgend davon ausgegangen, dass der ESC 430 eine Kraft auf die EUV-Maske 400 ausübt, die ausreichend ist, deren Rückseite 315 so zu verformen, dass diese im Wesentlichen ganzflächig auf der Oberfläche 460 des ESC 430 aufliegt. Unter diesen Voraussetzungen macht der ESC 430 die globale Krümmung 410 der EUV-Maske 400 im Wesentlichen rückgängig. Ferner gleicht die elektrostatische Anziehung des ESC 430 die Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 im Wesentlichen aus.
Die rückseitigen Unebenheiten 420 der EUV-Masken 400 pflanzen sich jedoch unter der Krafteinwirkung des ESC 430 durch die Maske 400 hindurch zumindest teilweise fort und treten als Unebenheiten 470 auf der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 in Erscheinung. Lokale Unebenheiten 470 der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 führen jedoch zu einer lokalen Änderung der Positionen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400. Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, die durch lokale Unebenheiten 420 der Rückseite 315 einer EUV-Maske 400 verursachten Änderungen der Positionen der Pattern-Elemente 450 beim Bestimmen der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 in deren Betriebsumgebung 450 zu berücksichtigen.
Anhand der 5 bis 8 werden im Folgenden einige der Hintergründe der oben beschriebenen Problematik des Herstellens und Messens einer EUV-Maske 400 in einer Messumgebung 150, in der die EUV-Maske 400 in einer Dreipunktlagerung 140 fixiert ist, und des Betriebs der EUV-Maske 400 in einer Betriebsumgebung 450, in der diese elektrostatisch gechuckt ist, d.h. von einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 gehalten wird, diskutiert.
Die 5 erläutert schematisch eine erste Auswirkung einer gekrümmten Maskenoberfläche 325, die in einem Strahlversatz reflektierter EUV-Strahlung 550 resultiert. Der Strahlversatz 550 hat seine Ursache in einem nicht senkrechten Auftreffen der aktinischen Strahlung auf die Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 in Kombination mit einer Höhenvariation der gekrümmten EUV-Maske 400. Der Strahlversatz bewirkt eine Verschiebung der gemessenen Pattern-Elemente 350 zu Positionen, die verschiedenen sind von Positionen der Pattern-Elemente 350 einer nicht gekrümmten EUV-Maske 400, die im unteren Teilbild 495 der 4 dargestellt ist. Der Strahlversatz 550 in x-Richtung, d.h. in einer Richtung in der Maskenebene, durch die globale Krümmung 410 der EUV-Maske 400 wird im Fachgebiet als Out-of-Plane-Distortion (OPD) bezeichnet. Die OPD wird durch die Formel erfasst: $O P D_{x} = Δ z \cdot tan Φ \cdot M$
Typischerweise fällt das EUV-Licht 510 in einem EUV-Scanner unter einem Winkel von 5° bis 9° bezogen auf die Normale der EUV-Maske 400 auf die Oberfläche 325 einer EUV-Maske 400. In dem in der 5 dargestellten Beispiel wurde ein Winkel von Φ = 6° gewählt. Die EUV-Maske der 5 weist aufgrund ihrer globalen Krümmung 410 eine Höhenänderung Δz über die Fläche der EUV-Maske auf. Häufig weist die Projektionsoptik des Scanners für den EUV-Wellenlängenbereich eine Vergrößerung in einem Bereich von 1/4 bis 1/8 auf. In dem Beispiel der 5 verkleinert die Projektionsoptik des Scanners die Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske um den Faktor 4.
Anhand der 6 wird schematisch eine zweite Auswirkung einer lokal gekrümmten Maskenoberfläche 325 auf die gemessene Platzierung der Pattern-Elemente 350 erläutert. Das obere Teilbild 605 der 6 präsentiert schematisch die gekrümmte EUV-Maske der 5. Die lokale Krümmung der Oberfläche einer EUV-Maske wird durch die Tangente Δz/ Δx beschrieben. Die Tangente kann ebenfalls durch den Winkel α gemäß der Gleichung tan α = Δz/ Δx ausgedrückt werden.
Die gestrichelte Linie 610 in der gekrümmten EUV-Maske veranschaulicht in beiden Teilbildern 605 und 695 der 6 die neutrale Faser 610 der EUV-Maske. Die neutrale Faser 610 beschreibt die Fläche in einem Körper, entlang der - bei einer Belastung des Körpers - eine Druckspannung in eine Zugspannung übergeht. In der EUV-Maske der 6 steht der Teil oberhalb der gestrichelten Linie 610 unter Zugspannung und der unterhalb der gestrichelten Linie liegende Teil unterliegt einer Druckspannung. In der zweidimensionalen Ebene der neutralen Faser 610 ist die EUV-Maske frei von inneren Verspannungen.
Das untere Teilbild 695 der 6 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der gekrümmten EUV-Maske des oberen Teilbildes 605 der 6. Anhand des Teilbildes 695 wird der Zusammenhang zwischen einer Lageänderung der neutralen Faser 610 und der Verschiebung eines Pattern-Elements 350 auf der Oberfläche 325, die durch eine Krümmung der EUV-Maske 400 bewirkt wird, erläutert. Die gestrichelte Schnittlinie 620 durch die EUV-Maske schneidet die neutrale Faser 610 senkrecht und damit im Wesentlichen auch die vorderseitige 325 und die rückseitige Oberfläche 315 unter einem rechten Winkel. Die Senkrechte des Schnittpunktes 630 der neutralen Faser 610 auf die vorderseitige Oberfläche 325 der EUV-Maske weist eine Länge k·T auf. Dabei beschreibt T („thickness“) die Dicke einer EUV-Maske. Das Substrat einer EUV-Maske weist - wie oben ausgeführt - typischerweise eine Dicke von 6,35 mm auf. Der Parameter k definiert die Lage der neutralen Faser 610 als Bruchteil der Maskendicke T. Für eine EUV-Maske ohne innere Verspannungen, etwa die ideale EUV-Maske 300 der 3, weist k den Wert 0,5 auf. Für eine verspannte EUV-Maske 400 liegt der Parameter k gemäß der im unteren Teilbild der 6 angegebenen Definition typischerweise in einem Intervall 1/2 < k < 2/3.
Die Verschiebung der Pattern-Elemente 350 auf der vorderseitigen Oberfläche 325 der EUV-Maske 400 oder die IPD (In-Plane-Distortion) in x-Richtung wird durch den Abstand 650 des Schnittpunkts 660 der Schnittlinie 620 und des Schnittpunkts 670 der Senkrechten k·T auf den Schnittpunkt 630 mit der Oberfläche 325 bestimmt. Damit bestimmt der Abstand 650 eine Verschiebung der Pattern-Elemente 350 aufgrund einer lokalen Krümmung der EUV-Maske 400. Für die IPD_x bezogen auf den Wafer ergibt sich: $I P D_{x} = k \cdot T \cdot \frac{Δ z}{Δ x} \cdot M,$
dabei bezeichnet M den Verkleinerungsfaktor der Projektionsoptik des EUV-Scanners. Die Richtung und die Größe der Verschiebung 650 der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 aufgrund einer Krümmung der EUV-Maske 400 ist proportional zur lokalen Krümmung $\frac{Δ z}{Δ x},$
der Dicke der EUV-Maske T und der Lageänderung der neutralen Faser 610 beschrieben durch den Parameter k und skaliert mit der Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Projektionsspiegel eines EUV-Steppers.
Die 7 reproduziert nochmals die gekrümmte EUV-Maske 400 des oberen Teilbildes 405 der 4. Die Pattern-Elemente 350 der Maske 400 sind in der 7 aus Gründen der Übersichtlichkeit unterdrückt. Ferner zeigt das Diagramm 700 einige der während der Diskussion der 5 und 6 eingeführten Größen. Die gestrichelte Kurve 610 bezeichnet, wie in der 6, die neutrale Faser 610 der EUV-Maske 400. Der Buchstabe T beschreibt die Dicke der EUV-Maske 400. Präziser ausgedrückt kennzeichnet T eine mittlere Dicke der EUV-Maske 400. Die Größe k·T charakterisiert die Lage der neutralen Faser 610 der EUV-Maske 400. Der Winkel $Φ = \frac{Δ z}{Δ x}$
beschreibt die lokale Krümmung. Für EUV-Masken wird die globale Krümmung 410 typischerweise durch einen polynominalen Fit zweiter Ordnung an ein gemessenes Höhenprofil bestimmt: $Z_{F i t} = a + b \cdot x + c \cdot y + d \cdot x \cdot y + e \cdot x^{2} + f \cdot y^{2} .$
Das Diagramm 800 der 8 reproduziert schematisch das untere Teilbild 495 der 4, in dem die EUV-Maske 400 von einem elektrostatischen Chuck 430 in einer vorgegebenen Position gehalten wird. Die globale Krümmung 410 der EUV-Maske 400, die durch die Gleichung (3) beschrieben wird, wird durch das Aufspannen der EUV-Maske 400 auf den elektrostatischen Chuck 430 im Wesentlichen entfernt. Dadurch verschieben sich die Pattern-Elemente 350. Der IPD-Fehler ergibt sich durch die Verschiebung der Pattern-Elemente 350 und der verbliebenen lokalen Steigung, die sich aus der Ebenheit der Maskenrückseite 315 und der Maskenvorderseite 325 ergibt:
Eine lokale Steigung kann definiert werden: $l o c a l s l o p e_{f r o n t} = \frac{Δ Z_{f r o n t}}{Δ x}, l o c a l s l o p e_{b a c k} = \frac{Δ Z_{b a c k}}{Δ x},$
wobei Δx den Abstand der Gitterpunkte des Fits zweiter Ordnung der Gleichung (3) bezeichnet. Die lokale Steigung wird normalerweise in µrad angegeben. Alternativ ist es auch möglich, die Oberflächenunebenheiten durch die lokalen Steigungen multipliziert mit dem gewählten Gitterabstand zu definieren.
Durch die elektrostatische Anziehung des ESC 430 wird die Rückseite 315 der EUV-Maske 400 verformt, so dass diese im Wesentlichen ganzflächig auf der Oberfläche 460 der elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 aufliegt. Die Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 werden durch die steifen Strukturen des Substrats 310 und die Mehrschichtstruktur 370 zumindest zum Teil auf die Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 übertragen. Die dadurch bewirkte zusätzliche Unebenheit 470 der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 führt zu einer Verschiebung der Pattern-Elemente 350 auf der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400. Die gesamte Verschiebung 850 der Pattern-Elemente 350 wird auch Bildplatzierungsfehler (englisch: IPE, image placement error) genannt. Der Bildplatzierungsfehler wird beschrieben: $I P E_{I P D} = k \cdot T \cdot ϕ \cdot M,$
wobei die Größen ihre oben eingeführte Bedeutung haben und ϕ die lokale Steigung der Maskenrückseite (local slopeback) 315 bezeichnet.
Das obere Teilbild 905 der 9 präsentiert einen schematischen Schnitt durch eine Halterung 900, um die reflektive Fotomaske 400 in einer zweiten Ausführungsform in der Messumgebung 150 zu fixieren. In der beispielhaften Ausführungsform der 9 ist die Halterung 900 in Form einer Ansaugvorrichtung 900 ausgeführt. Die Ansaugvorrichtung 900 kann in Form eines Vakuum-Chuck (VC) oder als elektrostatischer Chuck (ESC) ausgeführt werden. Die Oberfläche 910 der Halterung 900, die zum Halten oder Fixieren einer reflektiven Maske 400 ausgebildet ist, weist Unebenheiten 920 auf, die in der 9 aus Veranschaulichungsgründen stark übertrieben dargestellt sind. Die Unebenheiten 920 der Oberfläche 910 des Chucks 900 können als Oberflächenunebenheitsdaten 930 mit einer Messeinrichtung bestimmt werden. Dieser Messprozess wird nachfolgend im Kontext der 15 erläutert.
Die Unebenheiten 920 der Oberfläche 910 des Chucks 900 können ihren Ursprung in dem Polierprozess der Oberfläche 910 des Chucks 900 haben. Polierprozesse können Oberflächen erzeugen, die verbleibende Unebenheiten im zweistelligen Nanometerbereich aufweisen. Thermische Verspannungen des Chucks 900 können ebenfalls zu Unebenheiten 920 der Oberfläche 910 beitragen.
Auf der Oberfläche 910 der Halterung 900 ist in der Messumgebung 150 die reflektive fotolithographische Maske 400 fixiert. Die Oberflächenunebenheiten 420 der Rückseite 315 der reflektiven Maske 400 werden durch die Unebenheiten 920 der Oberfläche 910 der Halterung 900 überdeckt bzw. eliminiert. Dies gilt ebenfalls für innere Spannungen der reflektiven Maske 400, wie im Kontext der 8 erläutert.
In der Messumgebung 150 des oberen Teilbildes 905 der 9 werden die Platzierungen, d.h. die Positionen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 gemessen. In der im oberen Teilbild 905 der 4 dargestellten beispielhaften Messumgebung 150 können ebenfalls die vorderseitigen 325 Unebenheiten 940 der fixierten Maske 400 gemessen werden. Es sollen nun die in der Messumgebung 150 bestimmten Messdaten, beispielsweise die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350, die gemessenen Unebenheiten 940 der Vorderseite 325 der Maske 400, und/oder die oben angesprochenen Umgebungsbedingungen der Messumgebung 150 in eine Betriebsumgebung 450 der EUV-Maske 400 transformiert werden. Der Transformationsprozess ist in der 9 durch den Pfeil 990 illustriert. Die Verformung der Maske 400 durch die Halterung liegt im linearen Verformungsbereich der Maske 400. Deshalb nimmt die reflektive Maske 400 nach dem Abheben von der Halterung 900 im Wesentlichen wieder ihre ursprüngliche Form an.
Im unteren Teilbild 995 der 9 ist die EUV-Maske 400 des oberen Teilbildes 905 in ihrer Betriebsumgebung 450 veranschaulicht. In der Betriebsumgebung 450 wird die EUV-Maske 400 mittels einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 fixiert. Im Gegensatz zu der Halterung 900 wird nun - wie bereits bei der Diskussion der 4 erläutert - angenommen, dass die Oberfläche 460 der elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 im Wesentlichen plan ist. Ferner wird nachfolgend davon ausgegangen, dass der ESC 430 eine Kraft auf die EUV-Maske 400 ausübt, die ausreichend ist, die Rückseite 315 der reflektiven Maske 400 so zu verformen, dass diese im Wesentlichen ganzflächig auf der Oberfläche 460 des ESC 430 aufliegt. Unter diesen Voraussetzungen gleicht der ESC 430 die rückseitigen Unebenheiten ebenso wie eine globale Krümmung 410 der EUV-Maske 400 im Wesentlichen aus.
Wie bereits im Kontext der 4 erläutert, pflanzen sich die rückseitigen Unebenheiten 420 der EUV-Masken 400 jedoch unter der Krafteinwirkung des ESC 430 durch die Maske 400 hindurch zumindest in abgeschwächter Form fort und treten als Unebenheiten 940 auf der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 auf. Lokale Unebenheiten 940 der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 führen zu einer lokalen Änderung der Positionen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400. Die vorliegende Anmeldung berücksichtigt, die durch lokale Unebenheiten 920 der Oberfläche 910 der Halterung 900 der EUV-Maske 400 verursachten Änderungen der Positionen der Pattern-Elemente 450 beim Bestimmen der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 in der Betriebsumgebung 450.
Nachfolgend werden nun verschiedene Ausführungsformen einer Vorrichtung erläutert, die es ermöglichen, die rückseitigen Unebenheiten 420 der EUV-Maske 400 beim Bestimmen der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 in ihrer Betriebsumgebung 450 zu berücksichtigen.
Die 10 zeigt schematisch einen Schnitt durch einige Komponenten einer Vorrichtung 1000 zum Bestimmen der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 der reflektiven fotolithographischen Maske 400 in ihrer Betriebsumgebung 450. Die Vorrichtung 1000 umfasst ein erstes Mittel 1010, das Oberflächenunebenheitsdaten 420 einer Rückseite 315 der EUV-Maske 400 und/oder Oberflächenunebenheitsdaten 920 einer Halterung 900 der reflektiven fotolithographischen Maske 400 bestimmen kann.
In einer ersten einfachen Ausführungsform weist das erste Mittel 1010 eine Schnittstelle 1015 auf. Die Schnittstelle 1015 kann drahtlos oder drahtgebunden sein. Über die Schnittstelle 1015 erhält das erste Mittel 1010 Daten von einer externen ersten Messvorrichtung und/oder einer externen dritten Messvorrichtung, die in der 10 nicht dargestellt sind. Die Daten beinhalten Messdaten oder aus den Messdaten abgeleitete Daten der Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 und/oder Daten der Unebenheiten einer Halterung 900 einer reflektiven Maske 400 in einer Messumgebung 150. Das erste Mittel 1010 leitet die erhaltenden Daten, ggf. nach einer entsprechenden Bearbeitung, über die Verbindung 1035 an die Auswerteeinheit 1040 der Vorrichtung 1000 weiter.
Ferner weist die Vorrichtung 1000 ein zweites Mittel 1020 auf, das Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 bestimmen kann, wobei die EUV-Maske 400 auf einer Dreipunkthalterung 140 fixiert ist. Die Dreipunkthalterung 140 entspricht einer Messumgebung 150 der EUV-Maske 400 und letztere ist nicht mit der Betriebsumgebung 450 identisch, in der die EUV-Maske 400 von einem ESC 430 gehalten wird. Ferner kann das zweite Mittel 1020 Unebenheitsdaten der Vorderseite 325 einer reflektiven Maske 400 bestimmen, wobei die reflektive Maske 400 auf einer Dreipunktlagerung 140 gehalten werden kann oder von einem Chuck 900 fixiert sein kann.
In einer ersten Ausführungsform weist das zweite Mittel 1020 eine Schnittstelle 1025 auf. Ähnlich wie die Schnittstelle 1015 kann auch die Schnittstelle 1025 drahtlos oder drahtgebunden sein. Über die Schnittstelle 1025 kann das zweite Mittel 1020 Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 erhalten, die von der ersten Messeinrichtung oder einer zweiten externen Messvorrichtung, die in der 10 nicht gezeigt ist, gemessen wurden. Zudem kann das zweite Mittel 1020 der Vorrichtung 1000 Daten über die Unebenheiten 940 der Vorderseite 325 der reflektiven Maske 400 erhalten, die von einer vierten oder der zweiten externen Messvorrichtung erhalten werden, die in der 10 nicht gezeigt sind. Die erhaltenen Platzierungsdaten und/oder die Oberflächenunebenheitsdaten 940 der Vorderseite 315 der Maske 400 können in der Messumgebung 150 und/oder der Betriebsumgebung 450 der EUV-Maske 400 aufgenommen werden. Das zweite Mittel 1020 leitet die erhaltenden Platzierungsdaten, ggf. nach einer entsprechenden Bearbeitung, über die Verbindung 1030 an die Recheneinheit 1040 der Vorrichtung 1000 weiter.
Die Recheneinheit 1040 umfasst einen nicht-flüchtigen Speicher 1050. In dem nicht-flüchtigen Speicher 1050 können Modelle für verschiedene Typen von EUV-Masken 400 gespeichert sein. Die Modelle können die Krümmung 410 für verschiedene EUV-Maskentypen beschreiben. Ferner können die Modelle das Übertragen rückseitiger Unebenheiten verschiedener EUV-Maskentypen in Positionsänderungen der Pattern-Elemente 350 einer EUV-Maske 400 in deren Betriebsumgebung 450 nachbilden.
Die Recheneinheit 1040 kann Algorithmen enthalten, die aus den über die Verbindungen 1035 und 1030 erhaltenen Oberflächenunebenheitsdaten der Rückseite und/oder der Vorderseite und Platzierungsdaten die Platzierungen der Pattern-Elemente 350 der reflektiven Maske 400 in deren Betriebsumgebung 450 berechnen. Die Recheneinheit 1040 kann eine dedizierte Hardware-Komponente 1070 beinhalten, die speziell dafür ausgelegt ist, bestimmte Teile oder im Wesentlichen alle Teile der Berechnung der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 ausführen. Die Hardware-Komponente 1070 kann einen ASIC (application specific integrated circuit) umfassen.
Die Recheneinheit 1040 der Vorrichtung 1000 kann die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 und die Oberflächenunebenheitsdaten 420, 940 der Rückseite 315 und/oder der Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 in ein gemeinsames Koordinatensystem umrechnen. Zusätzlich zu den Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 und den Oberflächenebenheitsdaten 420, 940 der Rückseite 315 und/oder der Vorderseite 325 kann die Recheneinheit 1040 Parameter erhalten, die die Umgebungsbedingungen der Messumgebung 150 charakterisieren.
Die Recheneinheit 1040 kann eine Schnittstelle 1045 aufweisen, über die die Recheneinheit 1040 Daten empfangen und senden kann. Beispielsweise kann die Recheneinheit 1040 Daten über die Oberfläche bzw. die Oberflächenebenheit einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 erhalten. Typischerweise wird die Oberfläche eines ESC 430 als perfekt plan angenommen. Es ist aber auch möglich, dass die Recheneinheit 1040 Daten bezüglich der Ebenheit der Oberfläche der elektrostatischen Ansaugvorrichtung 430 über die Schnittstelle 1045 empfängt und diese Daten bei der Berechnung der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 in der Betriebsumgebung 450 der EUV-Maske 400 berücksichtigt.
Die Vorrichtung 1000 kann ferner einen Bildschirm 1060 beinhalten, der über die Verbindung 1055 von der Recheneinheit 1040 Daten empfängt. Auf dem Bildschirm 1060 können die berechneten Platzierungen der Pattern-Elemente 350 angezeigt werden. Ferner können auf dem Bildschirm 1060 auch die Rohdaten, d.h. die Oberflächenunebenheitsdaten 420 und die Platzierungsdaten dargestellt werden. Zudem können auf dem Bildschirm 1060 weitere Daten zur Anzeige gebracht werden, etwa weitere Parameter, die die Messumgebung 150 und/oder die Betriebsumgebung 450 charakterisieren.
Die 11 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des ersten Mittels 1010. Zum Bestimmen der Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 ist diese auf einer Dreipunktlagerung 140 fixiert. Letztere ruht auf einem hochpräzisen Objekttisch (englisch: stage), der in der 11 unterdrückt ist. Der Objekttisch ist in drei Translations- und drei Rotationsrichtungen bewegbar. Ferner wird die Bewegung des Objekttisches in allen sechs Freiheitsgraden aktiv überwacht und geregelt. In der ersten Messeinrichtung 1100 der 11 ist der Objekttisch die einzige bewegliche Komponente. Es ist aber auch möglich, die Bewegung zwischen dem Objekttisch und dem Objektiv 1140 der ersten Messeinrichtung 1100 aufzuteilen.
In der 11 weist die Vorderseite 325 der EUV-Maske 400 nach oben. Deren Rückseite 315 kann für die nachfolgend beschriebene Messung eine leitfähige Beschichtung 320 aufweisen. Die Messung kann jedoch auch ohne die leitfähige Beschichtung 320 ausgeführt werden. Zum Bestimmen der Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 kann die erste Messeinrichtung 1100 eingesetzt werden.
Die erste Messeinrichtung 1100 umfasst eine Lichtquelle 1110. Als Lichtquelle 1110 setzt die Messeinrichtung 1100 ein Laser-System ein. Das Laser-System kann einen Laser umfassen, der im tiefen ultravioletten (DUV) Wellenlängenbereich emittiert. Das Laser-System kann einen ArF- (Argon-Fluorid) Laser umfassen, der bei einer Wellenlänge von etwa 193 nm elektromagnetische Strahlung abstrahlt. Das Laser-System kann aber auch einen Laser beinhalten, der Licht im sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums abstrahlt. Die Lichtquelle 1110 kann jedoch auch eine EUV-Lichtquelle sein (in der 11 nicht gezeigt).
Das Licht der Lichtquelle 1110 durchläuft ein Fokus-System, das in der beispielhaften Vorrichtung 1100 der 11 als Autofokus-System 1120 ausgeführt ist, das dafür ausgelegt ist, das Licht der Lichtquelle 1110 auf die Rückseite 315 der EUV-Maske 400 zu fokussieren. Ein teildurchlässiger Umlenkspiegel 1130 richtet das Licht der Lichtquelle 1110 auf das Objektiv 1140. Letzteres fokussiert den Lichtstrahl der Lichtquelle 1110 auf die Rückseite 315 der EUV-Maske 400. Das abbildende Objektiv 1140 weist im normalen Betrieb eine numerische Apertur (NA) von 0,1 bis 0,2 auf, wenn die Lichtquelle 1110 elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich verwendet. Falls die Lichtquelle 1110 Licht um DUV-Wellenlängenbereich einsetzt, weist das abbildende Objektiv vorzugsweise eine NA im Bereich von 0,5 bis 0,9 auf. Bei Bedarf kann das Auflösungsvermögen der Messeinrichtung 1100 durch Vergrößern der NA des Objektivs 1140 gesteigert werden. Durch die Fokussierung von sichtbaren bzw. DUV-Licht kann ein kleiner Fleckdurchmesser des Lichts auf der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 erzeugt werden. Dadurch wird es möglich, die rückseitigen Unebenheiten 420 der EUV-Maske 400 mit hoher lateraler Ortsauflösung abzutasten.
Ein Teil des von der Rückseite 315 der EUV-Maske 300 reflektierten Lichts durchläuft eine optische Einheit, die zumindest das Objektiv 1140 und den teildurchlässigen Umlenkspiegel 1130 umfasst, und trifft auf den Detektor 1150. Als Detektor 1150 kann beispielsweise eine CCD- (charge-coupled device) Kamera eingesetzt werden. Der Detektor 1150 übermittelt die Messdaten über die Verbindung 1155 an eine Signalverarbeitungseinheit 1160, die ein Bild aus den Messdaten des Detektors 1150 generiert. Die Signalverarbeitungseinheit 1160 leitet die Messdaten des Detektors 1150 zusätzlich an ein Computersystem 1170 weiter. Das Computersystem 1170 kann die Recheneinheit 1040 der 10 enthalten. Es ist aber auch möglich, dass das Computersystem 1170 die Messdaten des Detektors 1150 über die Schnittstelle 1175 an die Recheneinheit 1040 der Vorrichtung 1000 zur weiteren Bearbeitung überträgt.
Die Vorrichtung 1100 kann eine Scan-Einheit beinhalten, die durch Verschieben des Objekttisches, der die Dreipunkthalterung 140 trägt, in der Maskenebene, d.h. in der xy-Ebene, ein Abtasten der rückseitigen Oberfläche 315 der EUV-Maske 400 über den aktiven Bereich der EUV-Maske 400 ermöglicht. Die Scan-Einheit ist in der 11 nicht wiedergegeben. In einer alternativen Ausführungsform kann die Scan-Einheit das Objektiv 1140 über die rückseitige Oberfläche 315 der EUV-Maske 400 rastern. Eine kombinierte Bewegung des Objekttisches bzw. der Dreipunkthalterung 140 und des Objektivs 1140 ist ebenfalls möglich.
In der 11 misst die erste Messeinrichtung 1100 die rückseitigen Unebenheiten 420 einer EUV-Maske 400. Es ist jedoch auch möglich, die erste Messeinrichtung 1100 zum Untersuchen der Rückseite aller Arten herkömmlicher transmissiver Fotomasken 100 einzusetzen. Ferner kann die erste Messeinrichtung 1100 die vorderseitigen Unebenheiten der EUV-Maske 400 bestimmen. Hierzu wird die Maske 400 auf der Dreipunktlagerung umgedreht, so dass deren Vorderseite 315 in Richtung des Objektivs 1140 zeigt. Dies bedeutet, die erste Messeinrichtung 1100 kann auch als vierte Messeinrichtung eingesetzt werden, nämlich eine Messeinrichtung, die die vorderseitigen 325 Unebenheiten einer reflektiven Maske 400 bestimmt.
Die 12 gibt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des zweiten Mittels 1020 an. Die 12 zeigt einen Schnitt durch eine funktionale Skizze einer zweiten Messeinrichtung 1200, mit der die Positionen der Pattern-Elemente 350 auf der EUV-Maske 400 in der Messumgebung 150 gemessen werden können. Ähnlich wie in der 11 ist die reflektive Maske 400 in der Messumgebung 150 auf drei Halbkugeln 145 einer Dreipunkthalterung 140 auf einem hochpräzisen Objekttisch gelagert. Analog zur 11 ist die Biegung oder Krümmung der EUV-Maske 400 aus Übersichtlichkeitsgründen in der 12 unterdrückt. Der Objekttisch, der in der 12 nicht wiedergegeben ist, ist in drei Translations- und drei Rotationsrichtungen bewegbar. Zudem wird die Bewegung des Objekttisches in allen sechs Freiheitsgraden aktiv überwacht und geregelt. In der zweiten Messeinrichtung 1200 der 12 ist der Objekttisch wiederum die einzige bewegliche Komponente.
Als Lichtquelle 1210 setzt die zweite Messeinrichtung 1200 einen Excimer-Laser ein, der Licht im DUV-Wellenlängenbereich bei etwa 193 nm emittiert. Das abbildende Objektiv 1240 weist standardmäßig eine numerische Apertur (NA) auf, die typischerweise zwischen 0,5 und 0,9 liegt. Die NA des Objektivs 1240 kann erweitert werden, um das Auflösungsvermögen der Messeinrichtung 1200 zu steigern.
Eine CCD- (charge-coupled device) Kamera wird als Detektor 1250 eingesetzt, der Licht misst, das von der EUV-Maske 400 reflektiert wird. Der Detektor 1250 sendet seine Messdaten über die Verbindung 1255 an die Signalverarbeitungseinheit 1260, die ein Bild aus den Messdaten des Detektors 1250 erzeugt. Das von der Signalverarbeitungseinheit 1260 generierte Bild kann auf dem Bildschirm 1060 des Computersystems 1270 und/oder der Vorrichtung 1000 angezeigt werden. Ferner überträgt die Signalverarbeitungseinheit 1260 die Messdaten des Detektors 1250, die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400 beinhalten, an die Recheneinheit 1040. Die Recheneinheit 1040 kann Teil des Computersystems 1270 oder Teil der Vorrichtung 1000 sein.
Wie im Kontext der 1 diskutiert, weisen bereits herkömmliche Fotomasken 100 eine Durchbiegung („mask sacking“) unter einer Dreipunktlagerung 140 auf. EUV-Masken 400 weisen zusätzlich aufgrund innerer Spannung eine Krümmung 410 auf. Deshalb weist die zweite Messeinrichtung 1200 ein Fokus-System auf, das in der beispielhaften Ausführungsform der 12 als Autofokus (AF)-System 1220 ausgelegt ist, das in der 12 nicht gezeigt ist. Das AF-System 1220 unterstützt den Prozess des Messens der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400. Insbesondere kann das AF-System 1220 eingesetzt werden, um ein Höhenprofil der EUV-Maske 400 zu erzeugen. Mit Hilfe des AF-Systems 1220 kann die Messeinrichtung 1200 das Höhenprofil der EUV-Maske 400 während der Aufnahme der Positionen der Pattern-Elemente 350 messen. Falls diese Messdaten nicht ausreichend sind, kann die Messeinrichtung 1200 mittels des AF-Systems 1220 in einer getrennten Messung das Höhenprofil der EUV-Maske 400 ermitteln. Diese Messung kann während eines Temperierungsintervalls der EUV-Maske 400 in der Messumgebung 150 von der zweiten Messeinrichtung 1200 ausgeführt werden (englisch: soaking time), so dass die Messung des Höhenprofils der EUV-Maske 400 den Durchsatz oder den Maskendurchsatz der zweiten Messeinrichtung 1200 im Wesentlichen nicht verringert. Ferner kann die zweite Messeinrichtung 1200 Oberflächenunebenheitsdaten 470 der Vorderseite 315 der reflektiven Maske 400 bestimmen. Damit kann die zweite Messeinrichtung 1200 als vierte Messeinrichtung eingesetzt werden.
Die Spiegel 1225 und die teildurchlässigen Spiegel 1215 richten den Laser-Strahl der Lichtquelle 1210 auf das Objektiv 1240.
Die Messeinrichtung 1200 umfasst ferner ein optisches Hilfssystem 1290 zum groben Ausrichten der Pattern-Elemente 350 der EUV-Maske 400. Ferner kann die Messeinrichtung 1200 weitere Hilfssysteme umfassen (in der 12 nicht dargestellt), die die in der Nähe der EUV-Maske 400 herrschenden Umweltbedingungen messen. Ein Hilfssystem, das die Umweltbedingungen misst, kann ein Interferometer, insbesondere ein Laser-Interferometer umfassen. Gemessene Parameter können beispielsweise umfassen: die Temperatur, der Luftdruck und die Luftfeuchtigkeit. Die gemessenen Parameter werden ebenfalls an die Recheneinheit 1040 übertragen.
Das Computersystem 1270 kann das von der Signalverarbeitungseinheit 1260 berechnete Bild auf dem Bildschirm 1060 des Computersystems anzeigen. Ähnlich wie für die erste Messeinrichtung 1100 der 11, kann das Computersystem 1270 die Lichtquelle 1210, die Bewegungen des Objekttisches, das Objektiv 1240 und/oder das AF-System 1220 kontrollieren. Ferner kann das Computersystem 1270 die Recheneinheit 1040 umfassen.
In dem in der 12 dargestellten Beispiel ist die Recheneinheit 1040 Teil des Computersystems 1270. In einer alternativen Ausführungsform kann die Recheneinheit 1040 als eigenständige Einheit ausgeführt werden, die über eine Datenverbindung mit der Signalverarbeitungseinheit 1260 und/oder dem Computersystem 1270 Daten bzw. Messdaten austauschen kann.
Selbstredend kann die zweite Messvorrichtung 1200 neben reflektiven Masken 400 auch die Pattern-Elemente 120, 130 der verschiedenen Typen herkömmlicher transmissiver Fotomasken 100 messen.
Die 13 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel des zweiten Mittels 1020, in dem die zweite Messeinrichtung 1200 der 12 auch als erste Messeinrichtung 1100 arbeiten kann. In dieser Ausführungsform weist die zweite Messeinrichtung 1200 eine Flip-Einheit auf, die die Vorderseite 325 und die Rückseite 315 der Maske 400 vertauschen kann. Diese Flip-Einheit der zweiten Messeinrichtung 1200 ist in der 13 nicht dargestellt. Die Flip-Einheit ist so ausgelegt, dass sie beim Umdrehen und insbesondere bei der Lagerung auf der Dreipunkthalterung 140 die Vorderseite 315 der EUV-Maske 400 nicht verschmutzt oder gar beschädigt.
Da die zweite Messeinrichtung 1200 eine DUV-Lichtquelle 1110, ein Autofokus-System 1220, ein Objektiv 1240 und einen Detektor 1250 aufweist, kann diese neben dem Messen der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 auch zum Ermitteln der Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 eingesetzt werden.
Die 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Kombinationsvorrichtung 1400, die die erste Messeinrichtung 1100 oder das erste Mittel 1010 und die zweite Messeinrichtung 1200 oder das zweite Mittel 1020 kombiniert. Die Kombinationsvorrichtung 1400 ist vorteilhaft, da diese das Ermitteln der Unebenheiten 420 der Rückseite 315 der EUV-Maske 400 und das Ermitteln der Platzierungen der Pattern-Elemente 350 ermöglicht, ohne den Lagerungszustand der EUV-Maske 420 zu ändern. Das Transformieren der Messdaten der ersten Messeinrichtung 1100 und der zweiten Messeinrichtung 1200 in ein gemeinsames Bezugssystem oder Koordinatensystem wird dadurch erleichtert.
Die in der 14 wiedergegebene Kombinationsvorrichtung 1400 weist zwei Signalverarbeitungssysteme 1160,1260 und zwei Computersysteme 1170,1270 auf. Selbstredend kommt die Kombinationsvorrichtung 1400 mit einer Signalverarbeitungseinheit 1260 und einem Computersystem 1270 aus. Ferner weist die Kombinationsvorrichtung 1400 zwei Lichtquellen 1110 und 1210 auf. Es ist möglich, eine Lichtquelle 1210 zum Speisen der beiden Autofokus-Systeme 1120 und 1220 einzusetzen. Zudem kann in der Kombinationsvorrichtung 1400 eines der beiden Autofokus-Systeme 1120, 1220 eingespart werden.
Die 15 präsentiert schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel des ersten Mittels 1010 in Form einer dritten Messeinrichtung 1500. Die dritte Messeinrichtung 1500 ist dafür ausgelegt, die Unebenheiten 920 der Oberfläche 910 der Halterung 900 oder der Ansaugvorrichtung 900 zu bestimmen und die gemessenen Daten als Oberflächenunebenheitsdaten 930 an die Recheneinheit 1040 der Vorrichtung 1000 der 10 weiterzugeben. Die dritte Messeinrichtung 1500 arbeitet typischerweise in einer Messumgebung 150.
Die beispielhafte Messeinrichtung 1500 der 15 umfasst ein Interferometer 1510, das einen Lichtstrahl 1520 auf die Oberfläche 910 der Halterung 900 richtet. Das Interferometer kann ein Laser-Interferometer umfassen. Die von der Oberfläche 910 der Halterung 900 reflektierte Strahlung 1530 wird von dem Interferometer 1510 detektiert. Mit Hilfe der Lichtstrahlen 1520 und 1530 ermittelt das Interferometer 1510 den Abstand zwischen dem Auftreffpunkt 1540 des Lichtstrahls 1520 auf der Oberfläche 920 der Ansaugvorrichtung 900 und einer Referenzebene des Interferometers 1500. Durch Rastern des Auftreffpunktes 1540 des Lichtstrahls über die Oberfläche 920 des Chucks 900 können dessen Oberflächenunebenheitsdaten 930 bestimmt werden. Das Interferometer 1510 kann die Oberfläche 920 mit einer Ortsauflösung entlang der Strahlachse, d.h. in z-Richtung, im Subnanometerbereich ermitteln.
Schließlich gibt das Flussdiagramm 1600 der 16 einen Überblick über den Ablauf eines Verfahrens zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen 350 einer reflektiven fotolithographischen Maske 400 in deren Betriebsumgebung 450. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1610. Bei Schritt 1620 werden Oberflächenunebenheitsdaten 420 einer Rückseite 315 der reflektiven fotolithographischen Maske 400 und/oder von Oberflächenunebenheitsdaten 930 einer Halterung 900 der reflektiven fotolithographischen Maske 400 in einer Messumgebung 150 bestimmt, die nicht der Betriebsumgebung 450 der reflektiven fotolithographischen Maske 400 entspricht. Dieser Schritt kann beispielsweise durch die erste Messeinrichtung 1100 und/oder durch die dritte Messeinrichtung 1500 ausgeführt werden. Das angegebene Verfahren kann durch die Vorrichtung 1000 ausgeführt werden.
Im nächsten Schritt 1630 werden Platzierungsdaten der Pattern-Elemente 350 in der Messumgebung 150 bestimmt. Die zweite Messeinrichtung 1200 kann zum Beispiel diesen Schritt ausführen.
Bei Schritt 1640 werden die Platzierungen der Pattern-Elemente 350 in der Betriebsumgebung 450 aus den bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten 420, 930 der Rückseite 315 und/oder der Halterung 900 und den bestimmten Platzierungsdaten berechnet. Eine Recheneinheit 1040 der Vorrichtung 1000 ist dafür ausgelegt, diesen Schritt auszuführen. Schließlich endet das Verfahren mit Schritt 1650.

Claims

Vorrichtung (1000) zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen (350) einer reflektiven fotolithographischen Maske (400) in deren Betriebsumgebung (450), aufweisend: a. zumindest ein erstes Mittel (1010, 1100, 1200, 1500), das ausgebildet ist zum Bestimmen von Oberflächenunebenheitsdaten (420) einer Rückseite (315) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) und/oder von Oberflächenunebenheitsdaten (930) einer Halterung (900) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in einer Messumgebung (150), die nicht der Betriebsumgebung (450) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) entspricht; b. zumindest ein zweites Mittel (1020, 1200), das ausgebildet ist zum Bestimmen von Platzierungsdaten der Pattern-Elemente (350) in der Messumgebung (150); und c. zumindest eine Recheneinheit (1040), die ausgebildet ist zum Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente (350) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in der Betriebsumgebung (450) aus den bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten (420, 930) der Rückseite (315) und/oder der Halterung (900) und den bestimmten Platzierungsdaten.
Vorrichtung (1000) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das zumindest eine zweite Mittel (1020, 1200) zusätzlich ausgebildet ist, Oberflächenunebenheitsdaten einer Vorderseite (325) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) zu bestimmen und die Recheneinheit (1040) ferner ausgebildet ist, die bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten der Vorderseite (325) beim Berechnen der Platzierungen der Pattern-Elemente (350) zu berücksichtigen.
Vorrichtung (1000) nach einem vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine erste Mittel (1010) und/oder das zumindest eine zweite Mittel (1020) ausgebildet sind, die Oberflächenunebenheitsdaten (420, 930) der Rückseite (315), der Vorderseite (325) und/oder der Halterung (900) sowie die Platzierungen der Pattern-Elemente von einer oder mehreren externen Messvorrichtungen zu erhalten.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine erste Mittel (1010, 1100, 1200) eine erste Messeinrichtung (1100) umfasst, die ausgebildet ist zum Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten (420) der Rückseite (315) in einer Umgebung (150), die nicht der Betriebsumgebung (450) entspricht.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine zweite Mittel (1020, 1200) eine zweite Messeinrichtung (1200) umfasst, die ausgebildet ist zum Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente (350) in einer Umgebung (150), die nicht der Betriebsumgebung (450) entspricht.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (1040) ausgebildet ist, die Platzierungen der Pattern-Elemente (350) bezüglich der Halterung (430) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in der Betriebsumgebung (450) zu bestimmen.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (1040) ausgebildet ist, die Platzierungen der Pattern-Elemente (350) der fotolithographischen Maske (400) bezüglich einer elektrostatischen Ansaugvorrichtung (430) mit einer ideal eben angenommenen Oberfläche in der Betriebsumgebung (450) zu bestimmen.
Vorrichtung (1000) nach einem der Ansprüche 3-7, wobei die erste Messeinrichtung (1100) eine erste Lichtquelle (1110) für einen sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder eine zweite Lichtquelle (1110) für einen tief ultravioletten Wellenlängenbereich umfasst.
Vorrichtung (1000) nach einem der Ansprüche 4-8, wobei die zweite Messeinrichtung (1200) eine dritte Lichtquelle (1210) für den sichtbaren Wellenlängenbereich und/oder eine vierte Lichtquelle (1210) für den tief ultravioletten Wellenlängenbereich umfasst.
Vorrichtung (1000) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Messeinrichtung (1100) die Oberflächenunebenheitsdaten (420) der Rückseite (315) ermittelt und die zweite Messeinrichtung (1200) die Platzierungsdaten der Pattern-Elemente (350) ermittelt, ohne eine Position der reflektiven fotolithographischen Maske (400) zu verändern.
Vorrichtung (1000) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Recheneinheit (1040) ausgebildet ist, eine Verformung der reflektiven fotolithographischen Maske (400) aufgrund des Haltens der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in der Messumgebung (150) zu berücksichtigen.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Messeinrichtung (1200) ausgebildet ist, im Wesentlichen senkrecht auf die Vorderseite (325) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) zu strahlen, und die erste Messeinrichtung (1100) ausgebildet ist, im Wesentlichen senkrecht auf die Rückseite (315) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) zu strahlen.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1000) eine Dreipunktlagerung (140) zum Halten der reflektiven fotolithographischen Maske (400) umfasst.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass zumindest eine erste Mittel (1010) zumindest ein Element aus der Gruppe umfasst: einen Abstandssensor und ein Interferometer.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (1040) ausgebildet ist, die Platzierungen der Pattern-Elemente (350) in der Betriebsumgebung (450) auf eine ebene Oberfläche (460) einer Halterung (430) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in der Betriebsumgebung (450) zu beziehen.
Vorrichtung (1000) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (1040) ausgebildet ist zum Bestimmen einer Gravitationswirkung der reflektiven fotolithographischen Maske (400) während des Ermittelns der Platzierungsdaten und/oder während des Ermittelns der Oberflächenunebenheitsdaten (420).
Verfahren (1600) zum Bestimmen von Platzierungen von Pattern-Elementen (350) einer reflektiven fotolithographischen Maske (400) in deren Betriebsumgebung (450), wobei das Verfahren (1400) die Schritte aufweist: a. Bestimmen (1620) von Oberflächenunebenheitsdaten (420) einer Rückseite (315) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) und/oder von Oberflächenunebenheitsdaten (930) einer Halterung (900) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) in einer Messumgebung (150), die nicht der Betriebsumgebung (450) der reflektiven fotolithographischen Maske (400) entspricht; b. Bestimmen (1630) von Platzierungsdaten der Pattern-Elemente (350) in der Messumgebung (150); und c. Berechnen (1640) der Platzierungen der Pattern-Elemente (350) in der Betriebsumgebung (450) aus den bestimmten Oberflächenunebenheitsdaten (420, 930) der Rückseite (315) und/oder der Halterung (900) und den bestimmten Platzierungsdaten.
Verfahren (1600) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten (420) das Ermitteln der Oberflächenunebenheitsdaten (420) mit einer ersten Messeinrichtung (1100) umfasst, wobei das Bestimmen der Platzierungsdaten das Ermitteln der Platzierungsdaten der Pattern-Elemente (350) mit einer zweiten Messeinnrichtung (1200) umfasst, und wobei die Oberflächenunebenheitsdaten (420) und die Platzierungsdaten in einem gemeinsamen Messprozess ermittelt werden.
Verfahren (1600) nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Bestimmen der Oberflächenunebenheitsdaten (420) in einer Temperierungsphase der reflektiven fotolithographischen Maske (400) erfolgt.
Computerprogramm, das Anweisungen enthält, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, das Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19 auszuführen.