DE102019208552B4

DE102019208552B4 - Verfahren zum Ermitteln eines Produktions-Luftbildes eines zu vermessenden Objektes

Info

Publication number: DE102019208552B4
Application number: DE102019208552.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Dietzel; Renzo Capelli
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2025-10-09
Anticipated expiration: 2039-06-13
Also published as: US12288272B2; JP2022535954A; CN113994264B; TW202104986A; KR102929285B1; TWI809281B; CN113994264A; US20220101569A1; WO2020249434A1; DE102019208552A1; JP7659507B2; KR20220017933A

Abstract

Verfahren zum Ermitteln eines Produktions-Luftbildes (I(x, y)) eines zu vermessenden Objektes (12) als Ergebnis einer Beleuchtung und Abbildung mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Produktionssystems (22, 23) mit folgenden Schritten:
- Erfassen (17) eines Mess-Luftbildes (I (x, y)) des zu vermessenden Objektes (12) mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Messsystems (9), zu denen ein vorgegebenes Mess-Beleuchtungssetting (5) gehört, wobei beim Erfassen (17) Daten des Mess-Luftbildes (I (x, y)) generiert werden,
- Rekonstruieren (18) einer Objektstruktur (13) des zu vermessenden Objektes (12) aus den Daten des erfassten Mess-Luftbildes (I (x, y, z)) mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus, wobei beim Rekonstruieren (18) Daten (T_Mask) der rekonstruierten Objektstruktur (13) generiert werden,
- Simulieren (19) des Produktions-Luftbildes (I(x, y)) aus den Daten (T_Mask) der rekonstruierten Objektstruktur (13) mit den Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen (T_POB, E_illu) des optischen Produktionssystems (22, 23), zu denen ein Produktions-Beleuchtungssetting (19a) gehört, welches sich vom Mess-Beleuchtungssetting (5) unterscheidet,
- wobei in den Simulationsschritt (19) neben dem Projektions-Beleuchtungssetting (19a) auch eine Apparatefunktion eines Beleuchtungssystems (23) des optischen Produktionssystems (22, 23) eingeht,
- wobei das Mess-Luftbild in drei Dimensionen erfasst wird, wozu das Objekt (12) mit Hilfe einer Objektverlagerungseinrichtung (12a) schrittweise längs einer z-Richtung verlagert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Produktions-Luftbildes eines zu vermessenden Objektes als Ergebnis einer Beleuchtung und Abbildung mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Produktionssystems.
Ein Metrologiesystem ist bekannt aus der US 2017/0131 528 A1 (Paralleldokument WO 2016/012 425 A2 ) und aus der US 2017/0132782 A1 . Aus der WO 2017/207 297 A1 ist ein Vorhersage-Verfahren für ein Abbildungsergebnis einer Lithographiemaske bekannt. Die DE 10 2016 209 616 A1 offenbart ein Verfahren zur Vorhersage eines mit einer Maske bei Durchführung eines Lithographieprozesses erzielten Abbildungsergebnisses sowie eine Vorrichtung hierfür. Die DE 10 2010 029 049 B4 offenbart eine Beleuchtungsoptik für ein Metrologiesystem. Die DE 102 20 815 A1 offenbart ein reflektives Röntgenmikroskop und ein Inspektionssystem. Im Fachartikel von Zhang et al., Proc. SPIE 8326, Optical Microlithography XXV, 83261V (13 March 2012) ist ein Verfahren zur Source-Mask-Optimierung (SMO) beschrieben. Die DE 10 2012 213 368 A1 offenbart eine Beleuchtungsoptik für die EUV-Projektionslithographie.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ermittlungsverfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Anforderungen an ein optisches Messsystem, welches beim Ermittlungsverfahren eingesetzt wird, auch bei anspruchsvollen Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Produktionssystems relaxiert sind.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Ermittlungsverfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es möglich ist, eine Produktions-Luftbild-Ermittlung auch für anspruchsvolle Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Produktionssystems unter Einsatz eines optischen Messsystems durchzuführen, bei dem ein im Vergleich zu einem Produktions-Beleuchtungssetting anderes Mess-Beleuchtungssetting zum Einsatz kommt. Das Mess-Beleuchtungssetting kann dann einfacher innerhalb des optischen Messsystems realisierbar gestaltet sein, sodass die Anforderungen, die insgesamt an das optische Messsystem gerichtet sind, relaxiert sind. Es ist insbesondere möglich, Produktions-Luftbilder zu simulieren, die in einem Messaufbau nicht oder nur schwer realisierbar wären, da dies beispielsweise eine nicht oder nur schwer fertigbare Blendenstruktur im Messaufbau erfordern würde.
Anhand des simulierten Produktions-Luftbildes, also anhand des Ergebnisses des Ermittlungsverfahrens, kann die Objektstruktur des vermessenen Objektes optimiert werden, bis das simulierte Produktions-Luftbild einem vorgegebenen Luftbild entspricht. Das Ermittlungsverfahren kann also Teil eines iterativen Prozesses zur Optimierung einer Objektstruktur sein, bis die Objektstruktur für die Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Produktionssystems zur Erzeugung einer Bildstruktur optimiert ist, die wiederum, beispielsweise dann, wenn das optische Produktionssystem zur Produktion mikro- bzw. nanostrukturierter Halbleiter-Bauelemente eingesetzt wird, Ausgangspunkt für die Produktion entsprechend strukturierter Halbleiter-Bauelemente mit höchster Auflösung ist.
Zum Mess-Beleuchtungssetting gehört eine vorgegebene numerische Beleuchtungs-Apertur des optischen Messsystems. Diese vorgegebene Beleuchtungs-Apertur ist vorgegeben durch eine Randkontur der Beleuchtungspupille.
Beim Ermittlungsverfahren kann ein Rekonstruktionsverfahren für eine Objektstruktur genutzt werden, die bekannt ist aus dem Fachartikel „Method for Retrieval of the Three-Dimensional Object Potential by Inversion of Dynamical Electron Scattering" von Van den Broek et al., Phys.Rev.Lett 109, 245502 (2012) sowie aus der WO 2017/207 297 A1 .
Bei der Optimierung der Objektstruktur können beispielsweise Objekt-Defekte erkannt und gegebenenfalls repariert werden.
Eine Vorgabe eines Mess-Beleuchtungssettings durch eine Settingblende nach Anspruch 2 hat sich bewährt.
Ein Produktions-Beleuchtungssetting mit elliptischer Randkontur einer Beleuchtungspupille nach Anspruch 3 ist ein Beispiel für ein anspruchsvolles Produktions-Beleuchtungssetting.
Entsprechendes gilt für ein Freiform- oder SMO- (Source Mask Optimization) Beleuchtungssetting nach Anspruch 3. Ein derartiges Freiform-Beleuchtungssetting kann durch keines der standardisierten Beleuchtungssettings „konventionell“, „annular“, „Dipol“ oder „Multipol“ beschrieben werden, sondern zeichnet sich durch eine freie Formung der Anordnung von innerhalb der Beleuchtungspupille mit Beleuchtungslicht beaufschlagten Pupillenbereichen aus. Zur SMO-Methologie wird verwiesen auf den Fachartikel „Source mask optimization methodology (SMO) and application to real full chip optical proximity corrections" von D. Zhang et al., Proceedings SPIE 8326, Optical Microlithography XXV, 83261V (13 March 2012).
Ein Produktions-Beleuchtungssetting mit variierender Beleuchtungsintensität nach Anspruch 5 ist ein weiteres Beispiel für ein anspruchsvolles Produktions-Beleuchtungssetting. Die minimale Beleuchtungsintensität kann größer sein als 1 % oder auch als 10 % der maximalen Beleuchtungsintensität. Die minimale Beleuchtungsintensität kann kleiner sein als 50 % der maximalen Beleuchtungsintensität.
Ein Produktions-Beleuchtungssetting nach Anspruch 6 hat sich innerhalb eines optischen Produktionssystems bewährt. Die ausgeleuchteten Einzelbereiche innerhalb der Beleuchtungspupille können voneinander separat angeordnet sein.
Ein derartiges Produktions-Beleuchtungssetting lässt sich kaum oder gar nicht über eine Settingblende vorgeben, da ein Herstellungsaufwand für eine derartige Settingblende, falls eine solche Settingblende überhaupt herstellbar wäre, enorm groß wäre.
Einzelbereich-Gestaltungen bzw. Einzelbereich-Anordnungen nach den Ansprüchen 7 bis 9 haben sich bei der Vorgabe eines Produktions-Beleuchtungssettings ebenfalls bewährt. Die Einzelbereiche können kreisförmig berandet sein; dies ist aber nicht zwingend.
Zur Durchführung des Ermittlungsverfahrens kann ein Metrologiesystem mit einem optischen Messsystem

- mit einem Beleuchtungssystem mit einer Beleuchtungsoptik zur Beleuchtung des zu untersuchenden Objekts mit einem vorgegebenen Beleuchtungssetting,
- mit einer abbildenden Optik zur Abbildung eines Abschnitts des Objekts in eine Messebene, und
- mit einer ortsauflösenden Detektionseinrichtung, angeordnet in der Messebene,
- mit einer Objektverlagerungseinrichtung zur z-Verlagerung des zu untersuchenden Objekts,

Vermessen kann mit dem Metrologiesystem eine Lithographiemaske, die vorgesehen ist zur Projektionsbelichtung zur Erzeugung von Halbleiterbauelementen mit höchster Strukturauflösung, die beispielsweise besser ist als 30 nm und die insbesondere besser sein kann als 10 nm.
Das Metrologiesystem kann eine wechselbare Settingblende zur Vorgabe des Mess-Beleuchtungssystems aufweisen. Ein derartiges Metrologiesystem ist flexibel einsetzbar. Das Metrologiesystem kann eine Mehrzahl wechselbarer Settingblenden aufweisen, die über eine Wechselhalterung automatisiert gegeneinander ausgetauscht werden können.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

1 schematisch ein Metrologiesystem zum Ermitteln eines Luftbildes eines zu vermessenden Objektes in Form einer Lithographiemaske, aufweisend ein Beleuchtungssystem, eine abbildende Optik und eine ortsauflösende Direktionseinrichtung;
2 einen Ablauf von Haupt-Verfahrensschritten eines Verfahrens, bei dem das Metrologiesystem nach 1 zum Einsatz kommt, zum Ermitteln eines Luftbildes eines zu vermessenden Objektes als Ergebnis einer Beleuchtung und Abbildung mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Produktionssystems;
3 stärker im Detail, aber immer noch schematisch eine Abbildung der Lithographiemaske mit der abbildenden Optik des Metrologiesystems nach 1; und
4 eine schematische Visualisierung von Eingangsgrößen, die in ein ermitteltes Produktions-Luftbild eingehen, nämlich insbesondere Daten zu einem optischen Produktionssystem, welches das zu vermessende Objekt abbildet, Daten einer rekonstruierten Objektstruktur sowie Daten zu Beleuchtungsbedingungen des optischen Produktionssystems mit einem Produktions-Beleuchtungssetting, welches sich von einem Mess-Beleuchtungssetting des Metrologiesystems nach 1 unterscheidet.

1 zeigt in einem einem Meridionalschnitt entsprechenden Schnitt einen Strahlengang von EUV-Beleuchtungslicht bzw. -abbildungslicht 1 in einem Metrologiesystem 2. Das Beleuchtungslicht 1 wird erzeugt von einer EUV-Lichtquelle 3.
Zur Erleichterung der Darstellung von Lagebeziehungen wird nachfolgend ein kartesisches xyz-Koordinatensystem verwendet. Die x-Achse verläuft in der 1 senkrecht zur Zeichenebene aus dieser heraus. Die y-Achse verläuft in der 1 nach rechts. Die z-Achse verläuft in der 1 nach oben.
Bei der Lichtquelle 3 kann es sich um eine Laser-Plasma-Quelle (LPP; laser produced plasma) oder um eine Entladungsquelle (DPP; discharge produced plasma) handeln. Grundsätzlich kann auch eine Synchrotronbasierende Lichtquelle zum Einsatz kommen, zum Beispiel ein Freie-Elektronen-Laser (FEL). Eine Nutzwellenlänge des Beleuchtungslichts 1 kann im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm liegen. Grundsätzlich kann bei einer Variante der Projektionsbelichtungsanlage 2 auch eine Lichtquelle für andere Nutzlichtwellenlänge zum Einsatz kommen, beispielsweise für eine Nutzwellenlänge von 193 nm.
Das Beleuchtungslicht 1 wird in einer nicht näher dargestellten Beleuchtungsoptik eines Beleuchtungssystems des Metrologiesystems 2, zu dem auch die Lichtquelle 3 gehört, so konditioniert, dass ein bestimmtes Beleuchtungssetting 5 der Beleuchtung bereitgestellt wird, also eine spezifische Beleuchtungswinkelverteilung. Diesem Beleuchtungssetting 5 entspricht eine bestimmte Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts 1 in einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik des Beleuchtungssystems 4.
Ein Beispiel für das Beleuchtungssetting 5 ist in der 1 schematisch in der Zeichenebene liegend als mit Stegen versehenes Annular-Beleuchtungssetting mit insgesamt vier etwa viertelkreisförmigen Beleuchtungspolen 6 angedeutet. Tatsächlich ist die Beleuchtungspupille, in der das Beleuchtungssetting 5 vorliegt, senkrecht zur Zeichenebene der 1 und senkrecht zur Propagationsrichtung des Beleuchtungslichts 1 durch die Beleuchtungspupille angeordnet.
Jeweils am Ort der Beleuchtungspole 6 liegt in der Beleuchtungspupille eine vorgegebene Beleuchtungsintensität vor, ansonsten keine Beleuchtungsintensität. Das Beleuchtungssetting 5 kann durch eine Settingblende 7 vorgegeben werden, die am Ort der Beleuchtungspole 6 für das Beleuchtungslicht 1 durchlässig ist und das Beleuchtungslicht in der Umgebung der Beleuchtungspole 6 blockt. Ein Beispiel für eine derartige Settingblende 7 ist ein Metallblech mit Durchtrittsöffnungen, deren Form exakt der Form der Beleuchtungspole 6 entspricht. Die Settingblende wird in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik des Metrologiesystems 2 angeordnet.
Die Settingblende 7 kann mit Hilfe eines in der 1 angedeuteten Wechselhalters 7a gegen eine Austausch-Settingblende zum Wechsel des jeweiligen Mess-Beleuchtungssettings ausgetauscht werden.
Anstelle des dargestellten Quadrupol-Beleuchtungssettings 5 können durch Einsatz entsprechend mit anders ausgeformten und/oder verteilten Durchtrittsöffnungen auch andere Beleuchtungssettings innerhalb des Metrologiesystems 2 vorgegeben werden, beispielsweise ein konventionelles Beleuchtungssetting, bei dem praktisch alle Beleuchtungswinkel für eine Objektbeleuchtung zum Einsatz kommen, insbesondere mit Ausnahme von Beleuchtungswinkeln nahe einer senkrechten bzw. mittleren Inzidenz auf das zu beleuchtende Objekt, ein annulares Beleuchtungssetting mit insgesamt kleinen Beleuchtungswinkeln, das heißt Beleuchtungswinkeln nahe der senkrechten bzw. mittleren Inzidenz, die selbst wiederum ausgespart sein kann, oder Dipol-Beleuchtungssettings, wobei die einzelnen Pole jeweils eine „Leaflet“-Kontur aufweisen können, also eine Randkontur, die etwa dem Schnitt durch eine bikonvexe Linse entspricht.
Zusammen mit einer Abbildungsoptik bzw. Projektionsoptik 8 stellt das Beleuchtungssystem 4 ein optisches Messsystem 9 des Metrologiesystems 2 dar.
Das Beleuchtungslicht 1 beleuchtet mit dem jeweils eingestellten Beleuchtungssetting 5 ein Objektfeld 10 einer Objektebene 11 des Metrologiesystems 2. In der Objektebene 11 ist als reflektierendes Objekt eine Lithographiemaske 12 angeordnet, die auch als Retikel bezeichnet ist. Die Objektebene 11 verläuft parallel zur x-y-Ebene.
In der 3, die nähere Details bei der Führung des Abbildungslichts 1 durch die Projektionsoptik 8 des Metrologiesystems 2 zeigt, sind, der Projektionsoptik 8 zugewandt, abzubildende Objektstrukturen 13 auf dem Objekt als senkrecht zur Zeichenebene der 3 verlaufende Linienstrukturen angedeutet.
Das Beleuchtungslicht 1 wird von der Lithographiemaske 12, wie schematisch in der 1 dargestellt, reflektiert und tritt in eine Eintrittspupille der Abbildungsoptik 8 in einer Eintrittspupillenebene ein. Die genutzte Eintrittspupille der Abbildungsoptik 8 kann kreisförmig oder auch elliptisch berandet sein.
Innerhalb der Abbildungsoptik 8 propagiert das Beleuchtungs- beziehungsweise Abbildungslicht 1 zwischen der Eintrittspupillenebene und einer Austrittspupillenebene. In der Austrittspupillenebene liegt eine kreisförmige Austrittspupille der Abbildungsoptik 8.
Die Abbildungsoptik 8 bildet das Objektfeld 10 in ein Bildfeld 14 in einer Bildebene 15 des Metrologiesystems 2 ab. Ein vergrößernder Abbildungsmaßstab bei der Abbildung durch die Projektionsoptik 8 ist größer als 500. Je nach Ausführung der Projektionsoptik 8 kann der vergrößernde Abbildungsmaßstab größer sein als 100, kann größer sein als 200, kann größer sein als 250, kann größer sein als 300, kann größer sein als 400 und kann auch deutlich größer sein als 500. Der Abbildungsmaßstab der Projektionsoptik 8 ist regelmäßig kleiner als 2000.
Die Projektionsoptik 8 dient zur Abbildung eines Abschnitts des Objekts 12 in die Bildebene 15.
In der Bildebene 15 ist eine ortsauflösende Detektionseinrichtung 16 des Metrologiesystems 2 angeordnet. Hierbei kann es sich um eine CCD-Kamera handeln.
Das Metrologiesystem 2 mit dem optischen Messsystem 9 kommt zur Durchführung eines Verfahrens zum Ermitteln eines Luftbildes des zu vermessenden Objektes 12 als Ergebnis einer Beleuchtung und Abbildung mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Produktionssystems einer nicht dargestellten EUV-Projektionsbelichtungsanlage zum Einsatz. Mit Hilfe des Metrologiesystems 2 kann das mit dem optischen Produktionssystem der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage erzeugte Luftbild des Objekts 12 also simuliert bzw. emuliert werden.
Hauptschritte dieses Verfahrens werden nachfolgend unter Zuhilfenahme auch der 2 und 4 erläutert.
In einem Erfassungsschritt 17 wird mit dem Metrologiesystem 2 ein Mess-Luftbild I (x, y) des zu vermessenden Objektes 12 mit den Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Messsystems 9 erfasst. Das Mess-Luftbild wird dabei mit einem vorgegebenen Mess-Beleuchtungssetting, beispielsweise mit dem Beleuchtungssetting 5, erfasst. Bei diesem Erfassen werden Intensitätsdaten I (x, y) des Mess-Luftbildes generiert.
In einem nachfolgenden Rekonstruktionsschritt 18 des Ermittlungsverfahrens wird eine Objektstruktur 13 in Form einer Transferfunktion T_Mask (x, y) des zu vermessenden Objekts 12 aus den Daten I (x, y) des erfassten Mess-Luftbildes mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus rekonstruiert. Bei diesem Rekonstruktionsschritt 18 werden Daten der rekonstruierten Objektstruktur 13 generiert. Ein derartiger Objektstruktur-Rekonstruktionsalgorithmus aus erfassten Mess-Luftbild-Daten ist beschrieben in dem Fachartikel „Method for Retrieval of the Three-Dimensional Object Potential by Inversion of Dynamical Electron Scattering" von Van den Broek et al., Phys.Rev.Lett 109, 245502 (2012). Dieser Rekonstruktionsalgorithmus kann auch auf Lithographiemasken angewendet werden. In diesem Zusammenhang wird verwiesen auf die WO 2017/207 297 A1 .
In einem nachfolgenden Simulationsschritt 19 des Ermittlungsverfahrens wird ein elektrisches Feld E_I(x, y) eines Produktions-Luftbildes, also eines Luftbildes, welches mit dem optischen Produktionssystem der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage gewonnen wird, aus den Daten T_Mask der rekonstruierten Objektstruktur 13 mit den Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Produktionssystems simuliert. Zu diesen Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Produktionssystems gehört ein Produktions-Beleuchtungssetting 19a (vgl. 4), welches sich vom Mess-Beleuchtungssystem 5 unterscheidet.
Das Produktions-Beleuchtungssetting 19a, das beispielhaft in der 4 dargestellt ist, hat eine kreisförmige Randkontur 20. Alternativ kann ein Produktions-Beleuchtungssetting mit einer von der Kreisform abweichenden Randkontur, beispielsweise mit einer elliptischen Randkontur, zum Einsatz kommen.
Bei dem in der 4 dargestellten Produktions-Beleuchtungssetting 19a handelt es sich um ein Freiform-Beleuchtungssetting. Ein derartiges Freiform-Beleuchtungssetting kann durch keines der standardisierten Beleuchtungs-Settings „konventionell“, „annular“, „Dipol“ oder „Multipol“ beschrieben werden. Das Freiform-Produktions-Beleuchtungssetting 19a hat eine Vielzahl ausgeleuchteter Einzelbereiche 21 innerhalb der Randkontur 20 der Produktions-Beleuchtungspupille. Die Einzelbereiche 21 sind nach Art ausgewählter Rasterpunkte eines die Beleuchtungspupille innerhalb der Randkontur komplett abdeckenden Punkterasters angeordnet.
Jeder der ausgeleuchteten Einzelbereiche 21 hat den gleichen typischen Durchmesser. Der typische Durchmesser der Einzelbereiche 21 kann im Bereich zwischen 0,5% und 10% der gesamten Pupillenfläche liegen.
Die ausgeleuchteten Einzelbereiche 21 können kreisförmig berandet sein. Die ausgeleuchteten Einzelbereiche 21 sind unregelmäßig innerhalb der Randkontur 20 über die Beleuchtungspupille verteilt angeordnet. Die ausgeleuchteten Einzelbereiche 21 sind mit variierender Flächendichte innerhalb der Randkontur 20 über die Beleuchtungspupille verteilt angeordnet.
Beim Beleuchtungssetting 19a werden alle ausgeleuchteten Einzelbereiche mit der gleichen Beleuchtungsintensität ausgeleuchtet. Bei einem alternativen Produktions-Beleuchtungssetting kann eine Beleuchtungsintensität über ausgeleuchtete Bereiche der Beleuchtungspupille im Bereich zwischen einer minimalen Beleuchtungsintensität und einer maximalen Beleuchtungsintensität insbesondere kontinuierlich variieren, wobei die minimale Beleuchtungsintensität größer ist als 0.
Diese Variation der Beleuchtungsintensität kann bei einem Produktions-Beleuchtungssetting, welches ansonsten dem Produktions-Beleuchtungssetting 19a entspricht, dadurch erreicht werden, dass die verschiedenen Einzelbereiche 21 mit unterschiedlicher Beleuchtungsintensität ausgeleuchtet werden. Bestimmte der Einzelbereiche 21 können in diesem Fall mit der maximalen Beleuchtungsintensität ausgeleuchtet werden und andere Einzelbereiche 21 mit geringerer Beleuchtungsintensität, beispielsweise mit 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 1% der maximalen Beleuchtungsintensität. Die verschiedenen Einzelbereiche 21 können dabei mit unterschiedlich abgestufter Beleuchtungsintensität ausgeleuchtet werden oder es ist auch eine kontinuierliche Variation der Beleuchtungsintensität möglich. Bei Nutzung einer abgestuften Beleuchtungsintensität können zwei Stufen, drei Stufen, vier Stufen, fünf Stufen, sechs Stufen, sieben Stufen, acht Stufen, neun Stufen, zehn Stufen oder noch mehr Stufen zum Einsatz kommen.
In die Simulation des Produktions-Luftbildes I (x, y) gehen auch Daten zu den Abbildungsbedingungen einer Projektionsoptik 22 der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage ein. Die Produktions-Projektionsoptik 22, die sich in der Regel stark von der Mess-Projektionsoptik 8 des Metrologiesystems 2 unterscheidet, ist in der 4 ganz links schematisch dargestellt. Alternativ ist es auch möglich, eine Mess-Projektionsoptik einzusetzen, die mit der Produktions-Projektionsoptik übereinstimmt.
Eine bildseitige numerische Apertur der Produktions-Projektionsoptik 22 kann im Bereich zwischen 0,3 und 0,9, beispielsweise bei 0,33, bei 0,4, bei 0,45, bei 0,5, bei 0,55, bei 0,6, bei 0,65, bei 0,7 liegen. Ein Abbildungsfaktor der Produktions-Projektionsoptik 22 kann kleiner sein als 1, sodass die Produktions-Projektionsoptik 22 die Objektstruktur 13 verkleinert in ein Bildfeld 26 der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage abbildet. Diese Verkleinerung kann beispielsweise vierfach sein, sodass ein Abbildungsmaßstab von 0,25 resultiert. Auch andere Abbildungsmaßstäbe im Bereich zwischen 0.1 und 0.5 sind möglich.
In den Simulationsschritt 19 gehen neben dem Projektions-Beleuchtungssetting 19a auch noch weitere Beleuchtungsbedingungen des optischen Produktionssystems der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage ein, insbesondere eine Apparatefunktion eines Beleuchtungssystems 23 der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage. In diese Apparatefunktion gehen Daten der EUV-Lichtquelle sowie Daten der Beleuchtungs- und Projektionsoptik der Produktions-Projektionsbelichtungsanlage ein. Derartige Daten sind z. B. Daten zur Uniformität der Beleuchtung, also Daten, die ein Maß dafür darstellen, wie gut eine Ist-Beleuchtungsintensität über das zu beleuchtende Objektfeld mit einer Soll-Beleuchtungsintensität übereinstimmt. Zu diesen Daten können weiterhin Daten zum Photonenrauschen der Lichtquelle 3 gehören.
In den Simulationsschritt 19 können zudem auch noch spezifische weitere Eigenschaften einer Beschichtung des zu vermessenden Objekts und/oder eines Substrats, auf welches eine Abbildung des Objekts mit dem Produktionssystem erfolgt, eingehen. Entsprechende optische Daten können Absorptionskoeffizienten einer Absorptionsschicht und/oder einer Mehrlagenschicht sein.
4 verdeutlicht die Eingangsgrößen, die in die Simulation des Produktions-Luftbildes I eingehen. Hierzu gehören eine Transferfunktion T_POB der Produktions-Projektionsoptik 22, die beim Rekonstruktionsschritt 18 ermittelte Transferfunktion T_Mask der Objektstruktur 13 sowie die Beleuchtungsbedingungen E_illu (u, v) des Produktions-Beleuchtungssystems 23 einschließlich des Produktions-Beleuchtungssettings 19a. u, v sind hierbei Koordinaten im Frequenzraum. Die Simulation ist in 4 schematisch durch die Box 27 dargestellt.
In das Ermittlungsverfahren (in der 4 schematisch durch das Bezugszeichen 28 gekennzeichnet) können zudem noch systemspezifische Effekte eingehen, nämlich Aberrationen, die während einer Vorbereitung des Ermittlungsverfahrens bei der Justage des Systems sowie bei einer Kalibrierung des Systems gemessen werden, Uniformitäts-Daten sowie Daten zum Photonenrauschen (Photon Noise), die aus den Daten des Mess-Luftbildes I (x, y) abgeschätzt und in die Berechnung ggf. mit einbezogen werden. Dieser Einbeziehungsschritt systemspezifischer Effekte ist in der 4 bei 24 dargestellt. Insgesamt ergibt sich das ermittelte Luftbild I=Σ|E_I ²| des zu vermessenden Objektes 12 als Ergebnis der Beleuchtung und Abbildung mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen des optischen Projektionssystems mit der Produktions-Projektionsoptik 22 gemäß folgender Formel: $E_{1} (x,y) = {FT}^{-1} [T_{POB} \times FT [T_{mask} (x', y') \times {FT}^{-1} [E_{titlu} (u,v)]]]$ FT bezeichnet hierbei die Fouriertransformation, FT^-1 bezeichnet die inverse Fouriertransformation. u und v bezeichnen Pupillenkoordinaten des Produktions-Beleuchtungssettings 19a bzw. des Produktions-Projektionssystems 23 im Frequenzraum.
Mit dem Ermittlungsverfahren ist es beispielsweise möglich, mit Hilfe eines Mess-Beleuchtungssettings 5, welches mit einer mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellbaren Settingblende 7 realisiert werden kann, eine Luftbildermittlung (in der 4 schematisch durch das Bezugszeichen 29 gekennzeichnet) für ein wesentlich komplexeres Produktions-Beleuchtungssetting nach Art des Beleuchtungssettings 19a durchzuführen. Die konstruktiven Anforderungen an die Settingblenden 7 des Metrologiesystems 2 sind somit reduziert.
Das Mess-Luftbild I wird in drei Dimensionen erfasst. Hierzu wird das Objekt 12 mit Hilfe einer Objektverlagerungseinrichtung 12a, die in der 1 schematisch dargestellt ist, schrittweise in der z-Richtung verlagert, sodass aufgrund der Abbildungsübertragung dieser z-Verlagerung von der Objektebene 11 in die Bildebene 15 eine Mehrzahl von 2D-Luftbildern I (x, y, z_i) für z-Schritte z_i im Bereich um die Bildebene 15 herum generiert werden. Aus der Mehrzahl der 2D-Luftbilder ergibt sich dann ein 3D-Mess-Luftbild (I (x, y, z)). Die Bildebene 15 wird auch als Messebene bezeichnet.

Claims

Verfahren zum Ermitteln eines Produktions-Luftbildes (I(x, y)) eines zu vermessenden Objektes (12) als Ergebnis einer Beleuchtung und Abbildung mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Produktionssystems (22, 23) mit folgenden Schritten: - Erfassen (17) eines Mess-Luftbildes (I (x, y)) des zu vermessenden Objektes (12) mit Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen eines optischen Messsystems (9), zu denen ein vorgegebenes Mess-Beleuchtungssetting (5) gehört, wobei beim Erfassen (17) Daten des Mess-Luftbildes (I (x, y)) generiert werden, - Rekonstruieren (18) einer Objektstruktur (13) des zu vermessenden Objektes (12) aus den Daten des erfassten Mess-Luftbildes (I (x, y, z)) mittels eines Rekonstruktionsalgorithmus, wobei beim Rekonstruieren (18) Daten (T_Mask) der rekonstruierten Objektstruktur (13) generiert werden, - Simulieren (19) des Produktions-Luftbildes (I(x, y)) aus den Daten (T_Mask) der rekonstruierten Objektstruktur (13) mit den Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen (T_POB, E_illu) des optischen Produktionssystems (22, 23), zu denen ein Produktions-Beleuchtungssetting (19a) gehört, welches sich vom Mess-Beleuchtungssetting (5) unterscheidet, - wobei in den Simulationsschritt (19) neben dem Projektions-Beleuchtungssetting (19a) auch eine Apparatefunktion eines Beleuchtungssystems (23) des optischen Produktionssystems (22, 23) eingeht, - wobei das Mess-Luftbild in drei Dimensionen erfasst wird, wozu das Objekt (12) mit Hilfe einer Objektverlagerungseinrichtung (12a) schrittweise längs einer z-Richtung verlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mess-Beleuchtungssetting (5) durch eine Settingblende (7) vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktions-Beleuchtungssetting (19a) eine elliptische Randkontur einer Beleuchtungspupille aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktions-Beleuchtungssetting (19a) ein Freiform- oder Source Mask Optimization (SMO-)Beleuchtungssetting ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktions-Beleuchtungssetting (19a) eine Beleuchtungsintensität über ausgeleuchtete Bereiche einer Beleuchtungspupille aufweist, die im Bereich zwischen einer minimalen Beleuchtungsintensität und einer maximalen Beleuchtungsintensität variiert, wobei die minimale Beleuchtungsintensität größer ist als 0.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktions-Beleuchtungssetting (19a) eine Vielzahl von ausgeleuchteten Einzelbereichen (21) innerhalb einer Beleuchtungspupille aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der ausgeleuchteten Einzelbereiche (21) den gleichen typischen Durchmesser hat.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeleuchteten Einzelbereiche (21) unregelmäßig über die Beleuchtungspupille verteilt angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgeleuchteten Einzelbereiche (21) mit variierender Flächendichte über die Beleuchtungspupille verteilt angeordnet sind.