DE102020209638B3

DE102020209638B3 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer ausrichtung einer fotomaske auf einem probentisch, der entlang zumindest einer achse verschiebbar und um zumindest eine achse drehbar ist

Info

Publication number: DE102020209638B3
Application number: DE102020209638.4A
Authority: DE
Inventors: Christof Baur; Tilo Sielaff; Arne Adams
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2040-07-31
Also published as: TW202209019A; TWI798773B; TW202334762A; EP4168859A1; KR20230043922A; CN116057476A; US20230152089A1; TWI827493B; JP2023535625A; WO2022023546A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (1700, 1800) zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske (270, 410, 700) auf einem Probentisch (100), der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche (195, 265) des Probentisches (100) ist, und um zumindest eine Achse (250) drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche (195, 265) steht, das den Schritt aufweist: Drehen des Probentisches (100) um einen vorgegebenen Winkel und Messen einer Höhenänderung (1570) der Fotomaske (270, 410, 700) während des Drehens in einem vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand (490) zur Drehachse (1450) zum Bestimmen der Ausrichtung der Fotomaske (270, 410, 700) auf dem Probentisch (100).

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch, der entlang zumindest einer Achse verschiebbar und um zumindest eine Achse drehbarbar ist. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch, der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche ist, und um zumindest eine Achse drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche des Probentisches steht.
2. Stand der Technik
Als Folge der wachsenden Integrationsdichte in der Halbleiterindustrie müssen Fotolithographiemasken zunehmend kleinere Strukturen auf Wafer abbilden. Um die auf den Wafer abgebildeten kleinen Strukturabmessungen zu erzeugen, werden fotolithographische Masken oder Templates für die Nanoimprint-Lithographie mit immer kleineren Strukturen oder Pattern-Elementen benötigt. Der Herstellungsprozess fotolithographischer Masken und Templates für die Nanoimprint-Lithographie wird deshalb zunehmend komplexer und damit zeitaufwändiger und letztlich auch teurer. Aufgrund der winzigen Strukturgrößen der Pattern-Elemente von fotolithographischen Masken oder Templates können Fehler bei der Masken- bzw. Template-Herstellung nicht ausgeschlossen werden. Diese müssen - wann immer möglich - repariert werden.
Fehler oder Defekte fotolithographischer Masken, Fotomasken, Belichtungsmasken oder einfach Masken werden häufig repariert, indem ein oder mehrere Prozess- oder Präkursor-Gase am Reparaturort bereitgestellt werden und der Defekt beispielsweise mit einem Elektronenstrahl abgetastet oder gescannt wird. Üblicherweise induziert der Elektronenstrahl eine lokale chemische Reaktion, die in Abhängigkeit von dem verwendeten Präkursor-Gas zu einem lokalen Ätzprozess führt, mit dessen Hilfe lokal überschüssiges Material von der Fotomasken oder einem Template für die Nanoimprint-Lithographie entfernt werden kann. Oder der Elektronenstrahl induziert in Anwesenheit eines entsprechenden Präkursor-Gases eine lokale chemische Abscheidereaktion, die lokal Material auf der Fotomaske abscheidet, und so lokal fehlendes Material der Maske ersetzt.
Eine weitere Ursache von Defekten fotolithographischer Masken sind Partikel, die etwa durch das Handling der Maske entstehen und sich auf der Maske absetzen. Diese die Abbildung der Maske störenden Partikel müssen ebenfalls von der Maske entfernt werden. Störende Partikel können einerseits mit Hilfe eines lokalen Teilchenstrahlinduzierten Ätzprozesses von der Fotomaske entfernt werden. Ferner kann ein Mikromanipulator, beispielsweise in Form eines Rastersondenmikroskops eingesetzt werden, um überschüssiges Material, etwa auf der Maske vorhandene Partikel, durch mechanisches Bearbeiten des Partikels von der Fotomaske zu entfernen.
Aufgrund der zunehmend kleineren Strukturen von Fotomasken und der abnehmenden aktinischen Wellenlänge, mit der Masken belichtet werden, wirken sich immer kleinere Defekte und/oder kleinere Partikel störend auf das Abbildungsverhalten von Fotomasken aus. So liegt etwa bei Masken für den extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich die aktinische Wellenlänge in einem Bereich von etwa 10 nm bis 15 nm. Dies bedeutet, es werden immer bessere Werkzeuge zum Bearbeiten von Defekten fotolithographischer Masken benötigt. Ferner hat diese Entwicklung zur Folge, dass die Anforderungen an die Präzision mit der identifizierte Defekte zur Reparatur angefahren werden können müssen, ebenfalls ansteigen.
Die Veröffentlichungsschrift US 2020 / 0 133 144 A1 beschreibt ein System, das umfasst: ein Topographiemesssystem zum Bestimmen einer entsprechenden Höhe einer jeder einer Mehrzahl von Positionen auf einen Substrat; und einen Prozessor, der ausgebildet ist zum Bestimmen einer Höhenkarte für das Substrat basierend auf den bestimmten Höhen der Mehrzahl der Positionen; und Bestimmen zumindest eines Ausrichtungsparameters für das Substrat durch Vergleichen der Höhenkarte mit einer Referenzhöhenkarte, wobei die Referenzhöhenkarte Höhen für eine Mehrzahl von Positionen auf einem Referenzsubstratteil umfasst oder repräsentiert.
Bedingt durch die steigenden Präzisionsanforderungen einerseits und erweiterte Bewegungsmöglichkeiten des Probentisches andererseits wird das exakte Ausrichten bzw. Kalibrieren einer Maske bezüglich des Probentisches bzw. des Maskentellers zunehmend komplexer und aufwändiger. Das Ausrichten bzw. das Kalibrieren einer zu reparierenden Maske auf einem Probentisch beeinflusst dadurch in zunehmendem Maße die Reparaturzeiten defekter Masken. Diese werden dadurch länger bzw. der Durchsatz zu reparierender Masken geringer.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die das Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske verbessern.
3. Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem zumindest teilweise durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche der vorliegenden Anmeldung gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine erste Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch, der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche des Probentisches ist, und um zumindest eine Achse drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche steht. Das Verfahren weist den Schritt auf: Drehen des Probentisches um einen vorgegebenen Winkel und Messen einer Höhenänderung der Fotomaske während des Drehens in einem vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand zur Drehachse zum Bestimmen der Ausrichtung der Fotomaske auf dem Probentisch.
Typischerweise weist ein Probentisch für eine Fotomaske drei Translationsachsen auf, die senkrecht zueinanderstehen. Ein Probentisch, der eine zu reparierende Fotomaske trägt, und der nicht nur in drei Richtungen verschiebbar ist, sondern zusätzlich um eine Achse senkrecht zur Oberfläche des Probentisches drehbar ist, erweitert die Möglichkeiten einer Defektreparatur, indem ein Defekt von verschiedenen Seiten abgebildet und/oder bearbeitet werden kann. Zudem können Defekte, die bestimmte Konturen aufweisen, durch eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung in einfacherer Form an einen Bearbeitungsort nachgeführt werden, verglichen mit Bewegungen, die sich aus zwei zueinander senkrechten Verschiebungen zusammensetzen.
Die Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass eine Drehung des Probentisches um die z-Achse, die senkrecht zur Maskenaufnahmefläche steht, zu einer Höhenänderung an einem Bearbeitungsort, der außerhalb der Drehachse liegt, führen kann. Die Höhenänderung der Fotomaske wird durch eine Drehachse verursacht, die nicht senkrecht zur Maskenoberfläche ausgerichtet ist. Eine nicht senkrecht auf der Maske stehende Drehachse führt zu einer Taumelbewegung der Fotomaske bei deren Drehung. Dadurch kann das einen Defekt bearbeitende Werkzeug in z-Richtung, d.h. senkrecht zur Maskenaufnahmefläche falsch positioniert werden. Im schlimmsten Fall kann dadurch ein Reparaturwerkzeug während einer Drehbewegung des Probentisches eine nicht defekte Maskenstelle durch unbeabsichtigten mechanischen Kontakt beschädigen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt die durch eine Drehung des Probentisches an einer Defektbearbeitungsstelle auf der Fotomaske hervorgerufene Höhenänderung. Die Defektbearbeitungsstelle kann an einer beliebigen Position auf der Maske lokalisiert sein. Dadurch bringt das erfindungsgemäße Verfahren die durch den drehbaren Probentisch verbesserten Möglichkeiten der Defekturreparatur in vollem Maße zum Einsatz. Zudem vermeidet das erfindungsgemäße Verfahren ein unbeabsichtigtes Beschädigen einer Fotomaske während eines Drehvorgangs.
Das Drehen des Probentisches kann um einen Winkel erfolgen, der gleich oder größer ist als: 60°, bevorzugt 90°, mehr bevorzugt 180°, und am meisten bevorzugt 360°.
Mit steigenden Drehwinkel wächst die Genauigkeit, mit der die Höhenänderung bzw. ein Höhenprofil der Fotomaske während des Drehens bestimmt werden kann. Es ist deshalb worteilhaft, den Drehwinkel so groß wie möglich zu wählen, d.h. etwa 360°. Drehungen mit noch größerem Drehwinkel verbessern lediglich die Statistik der Datenaufnahme.
Eine Fotomaske kann eine transmittierende oder eine reflektierende Fotomaske umfassen. Eine transmittierende Maske kann eine beliebige herkömmliche Fotomaske umfassen, wie etwa eine binäre Maske, eine phasenschiebende Maske oder eine Maske für Mehrfachbelichtung. Eine reflektierende Fotomaske kann eine Maske für den extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere eine binäre oder eine phasenschiebende Maske. Eine Fotomaske kann aber auch ein Template für die Nanoimprint-Lithographie umfassen.
Der Probentisch kann der Probentisch eines Reparatur-Tools sein. Insbesondere kann das Reparatur-Tool einen lokalen Ätz- und/oder Abscheideprozess induzieren. Ferner kann das Reparatur-Tool ein oder mehrere Rastersondenmikroskope umfassen, die als Manipulatoren oder Mikromanipulatoren zum Bearbeiten eines Defekts eingesetzt werden können.
Das Messen der Höhenänderung kann mit zumindest einem Höhensensor erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann den zusätzlichen Schritt des Vorbestimmens des nicht verschwindenden Abstandes zur Drehachse umfassen. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren den zusätzlichen Schritt des Bestimmens von Koordinaten der Drehachse auf einer Oberfläche der Fotomaske umfassen.
Das Bestimmen der Koordinaten der Drehachse kann umfassen: (a) Messen eines ersten Satzes von Koordinaten für zumindest zwei Markierungen der Fotomaske mit einem Teilchenstrahl zumindest einer Teilchenstrahlquelle, ohne die Fotomaske zu drehen; (b) Drehen der Fotomaske um einen Winkel 0° < θ < 180° oder 180° < θ < 360°; und (c) Messen eines zweiten Satzes von Koordinaten der zumindest zwei Markierungen der gedrehten Fotomaske mit dem Teilchenstrahl der zumindest einen Teilchenstrahlquelle.
Eine Fotomaske weist üblicherweise eine Anzahl von Markierungen auf, die typischerweise auf der durch das Pattern strukturierten Seite der Maske in regelmäßigen Abständen angebracht sind. Jede der Markierungen weist in der Regel einen Referenzpunkt auf. Auf diesen Punkt beziehen sich die typischerweise vom Maskenhersteller angegebenen Maskenkoordinaten (u, v). Auf diese Referenzpunkte werden auch die Koordinaten (u_D, v_D) eines Defekts der Maske bezogen. Um die Messgenauigkeit beim Messen der beiden Referenzpunkte der Markierungen möglichst groß zu machen, ist es vorteilhaft, Markierungen zu verwenden, die einem möglichst großen Abstand zueinander auf der Fotomaske aufweisen.
Basierend auf den beiden gemessenen Koordinatensätzen von zwei Markierungen, wobei die Fotomaske vor dem Messen des zweiten Satzes gedreht wird, können die Koordinaten der Drehachse der Fotomaske ermittelt werden.
Ferner kann das Bestimmen der Koordinaten der Drehachse umfassen: Absenken des Probentisches vor einem Anfahren der zumindest zwei Markierungen zum Messen des ersten und/oder des zweiten Satzes der Koordinaten, und/oder vor dem Drehen des Probentisches.
Diese Maßnahme verhindert, dass die Teilchenstrahlquelle und/oder das eine oder die mehreren Rastersondenmikroskope bzw. deren Mikromanipulatoren in unbeabsichtigter Weise mit der Oberfläche der Fotomaske während des Bewegens der Fotomaske in Kontakt kommen können.
Das Bestimmen der Koordinaten der Drehachse kann umfassen: Bestimmen der Koordinaten der Drehachse aus dem ersten und dem zweiten Satz gemessener Koordinaten der zumindest zwei Markierungen.
Indem ein Drehwinkel im Bereich von 90° gewählt wird, wird die Genauigkeit beim Bestimmen der Drehachse bzw. beim Bestimmen der Koordinaten der Drehachse optimiert. Es ist deshalb vorteilhaft, einen Winkel im Bereich von 90° für das Drehen der Fotomaske zu wählen.
Das Messen der zumindest zwei Markierungen kann mittels der zumindest einen Teilchenstrahlquelle erfolgen, die ausgebildet ist, zumindest einen fokussierten Teilchenstrahl aus der folgenden Gruppe zu erzeugen: einen Photonenstrahl, einen Elektronenstrahl, einen Ionenstrahl, einen Atomstrahl und einen Molekülstrahl.
Häufig wird zum Messen der Markierungen, bzw. für deren Referenzpunkte, der Elektronenstrahl eines Rasterelektronenmikroskops (SEM, Scanning Electron Microscope) oder eines modifizierten SEM eingesetzt. Ein Elektronenstrahl kann auf einen sehr kleinen Fleck fokussiert werden (D_S < 1 nm). Dies ermöglicht eine sehr große laterale Auflösung beim Bestimmen der Referenzpunkte der Markierungen. Zudem verursacht das Abbilden der Markierungen mit einem Elektronenstrahl keine oder nur sehr geringe Schäden an den Markierungen und damit der Fotomaske insgesamt. Das Abbilden der Markierungen kann manuell und/oder in automatisierter Form erfolgen. Beispielsweise kann dies durch Zentrieren einer bestimmten Struktur der Markierung etwa deren Referenzpunkt im SEM-Bild erfolgen. Nach dem Zentrieren des Elektronenstrahls bezüglich der Markierung geben die Messgeber des Probentisches die gesuchten Koordinatenwerte an.
Das Vorbestimmen des nicht verschwindenden Abstandes zur Drehachse kann aufweisen: Bestimmen von Koordinaten eines Auftreffpunktes des Teilchenstrahls des zumindest einen Höhensensors auf die Fotomaske. Der Teilchenstrahl des zumindest einen Höhensensors kann einen masseloses Teilchenstrahl, beispielsweise einen Photonenstrahl oder einen Lichtstrahl, und/oder einen massebehafteten Teilchenstrahl, beispielsweise einen Elektronenstrahl, umfassen.
Zum genauen Ermitteln der Höhenänderung der Fotomaske beim Drehen des Probentisches ist es notwendig, den Abstand zwischen den Koordinaten der Drehachse und den Koordinaten des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls des Höhensensors auf die Fotomaske zu kennen. Das Messen dieses Abstandes ermöglicht das Bestimmen des Radius des Kreises bzw. des Kreissegments des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls des Höhensensors auf der Fotomaske beim Drehen des Probentisches und damit der Fotomaske während des Messens der Höhenänderung.
Das Bestimmen der Koordinaten des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls des zumindest einen Höhensensors kann umfassen: Scannen des Probentisches zum Zentrieren des zumindest einen Höhensensors über der zumindest einen der zumindest zwei Markierungen.
Das Scannen des Probentisches kann einen Scan-Pfad umfassen, der an eine der zumindest zwei Markierungen angepasst ist.
Das Scannen des Probentisches kann das Verschieben des Probentisches umfassen, ohne den Probentisch zu drehen. Das Scannen des Probentisches kann umfassen: (a) erstes Scannen des Probentisches in eine Richtung, die diagonal zu einer zu scannenden Markierung ist; (b) Verschieben des Scan-Pfades für einen zweiten Scan um einen vorgegebenen Abstand senkrecht zum ersten Scan-Pfad; und (c) Wiederholen des Schrittes (b) bis der wiederholte Scan einen Referenzpunkt der gescannten Markierung trifft.
Ferner kann das Scannen des Probentisches umfassen: Drehen des Probentisches, so dass ein gescanntes Kreissegment zumindest einen Teil zumindest einer der zumindest zwei Markierungen überdeckt.
Ferner kann das Scannen des Probentisches umfassen: Ausführen des Scannens, so dass eine Scan-Zeit zum Zentrieren des zumindest einen Höhensensors einen minimalen Wert erreicht.
Das Identifizieren eines Referenzpunktes einer Markierung ist ein aufwändiger Prozess. Im Gegensatz zum Teilchenstrahl der Teilchenstrahlquelle kann der Teilchenstrahl des Höhensensors nicht über die Fotomaske gerastert werden. Vielmehr muss ein Großteil des die Maske tragenden Probentisches, einschließlich der Fotomaske selbst, bewegt werden, um die Position zu bestimmen, bei der der Referenzpunkt der Markierung der Fotomaske unter dem Auftreffpunkt des Teilchenstrahls des Höhensensors zu liegen kommt. Es ist deshalb sehr vorteilhaft, das Scannen des Probentisches so zu wählen, dass die Länge des benötigten Scan-Pfades und damit die zum Scannen notwendige Zeit minimiert wird.
Das Messen der Höhenänderung kann umfassen: Verschieben der Drehachse unter einen Auftreffpunkt des Teilchenstrahls der zumindest einen Teilchenstrahlquelle auf der Fotomaske.
Das Messen der Höhenänderung kann umfassen: Verschieben der Koordinaten der Drehachse unter einen Auftreffpunkt des Teilchenstrahls auf die Fotomaske.
Indem die Koordinaten der Drehachse auf der Fotomaske bestimmt werden, kann der Abstand des Höhensensors von der Drehachse, wie oben ausgeführt, ermittelt werden, und damit ist der Radius des Kreises bzw. des Kreissegments, auf dem der Auftreffpunkt des Teilchenstrahls des Höhensensors während des Messens der Höhenänderung um die Drehachse läuft, bekannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen: Interpolieren und/oder Extrapolieren der gemessenen Höhenänderung der Fotomaske für einen von dem vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand, abweichenden Wert. Das Interpolieren und/oder das Extrapolieren der gemessenen Höhenänderung kann umfassen: Anpassen der gemessenen Höhenänderung an ein mathematisches Modell. Das Anpassen der gemessenen Höhenänderung an das mathematische Modell kann einen Fit an Funktionskurven umfassen.
Das Verfahren kann zudem den Schritt aufweisen: Interpolieren und/oder Extrapolieren der gemessenen Höhenänderung der Fotomaske für einen Abstand, der nicht dem Abstand der Auftreffpunkte des zumindest einen Teilchenstrahls der Teilchenstrahlquelle und des Teilchenstrahls des zumindest einen Höhensensors entspricht, zum Bestimmen einer Höhenänderung einer beliebigen Position auf der Fotomaske. Das Interpolieren und/oder das Extrapolieren kann ein lineares Interpolieren und/oder ein lineares Extrapolieren umfassen.
Das Messen der Höhenänderung kann ferner umfassen: Bestimmen einer Orientierung der Drehachse bezüglich einer Senkrechten zur Maske des Probentisches und/oder Bestimmen einer maximalen Höhenänderung beim Drehen des Probentisches.
Die Senkrechte zur Maskenaufnahmefläche des Probentisches entspricht der z-Achse des Koordinatensystems des Probentisches. Eine Abweichung der Orientierung der Drehachse zur Senkrechten der Maskenaufnahmefläche oder eine Verkippung der Drehachse gegenüber der z-Achse führt per se nicht zu einer durch den zumindest einen Höhensensors gemessenen Höhenänderung beim Drehen der Fotomaske durch Rotieren des Probentisches. Vielmehr wird eine Höhenänderung der Fotomaske beim Ausführen einer Drehung des Probentisches erst dann hervorgerufen, wenn die Drehachse des Probentisches nicht senkrecht zur Oberfläche der Fotomaske ausgerichtet ist, d.h. wenn die Drehachse eine Verkippung gegenüber der Maskennormalen aufweist.
Zudem kann das Messen der Höhenänderung umfassen: Einstellen des zumindest einen Höhensensors auf eine Mittelstellung seines Messbereichs vor dem Drehen des Probentisches. Dadurch wird sichergestellt, dass der Höhensensor die Höhenänderung beim Drehen des Probentisches in ihrer Gänze detektieren kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen: Messen einer z-Koordinate der Fotomaske an der Drehachse. Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt aufweisen: Messen einer z-Koordinate der Fotomaske an den Koordinaten der Drehachse.
Der Probentisch kann entlang zumindest zweier Achsen verschiebbar sein, die parallel zur Maskenaufnahmefläche sind, und das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner die Schritte aufweisen: (a) Messen von Koordinaten von zumindest zwei Markierungen mit einem Teilchenstrahl zumindest einer Teilchenstrahlquelle, ohne die Fotomaske mit dem Probentisch zu drehen; und (b) Bestimmen einer affinen Transformation zwischen einem Koordinatensystem der Fotomaske und einem Koordinatensystem des Probentisches. Das mit dem Probentisch verbundene Koordinatensystem kann das auf die Maskenaufnahmefläche bezogene Koordinatensystem sein.
Das Verfahren zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske kann in zumindest zwei Schritte aufgeteilt werden. Die Abfolge der zwei Schritte kann beliebig gewählt werden. Es wird im Folgenden davon ausgegangen, dass sich die beiden Schritte nicht gegenseitig beeinflussen. In einem Schritt werden die Maskenkoordinaten u, v, die dem Masken-Design zugeordnet sind, und die typischerweise vom Maskenhersteller zur Verfügung gestellt werden, und damit das der Fotomaske zugeordnete Koordinatensystem bilden, in eine eineindeutige Beziehung zu einem Koordinatensystem (x, y), das mit dem Probentisch verbunden ist, gesetzt. Vorzugsweise ist dies das auf die Maskenaufnahmefläche des Probentisches gezogene Koordinatensystem. In einem weiteren Schritt wird - wie oben erläutert - die Auswirkung einer Drehachse ermittelt, die nicht senkrecht zur Maskenoberfläche orientiert ist. Hierzu wird die Fotomaske durch den Probentisch um einen vorgegebenen Winkel gedreht und die dabei auftretende Höhenänderung wird gemessen. Aus den Messdaten kann eine Höhenänderung der Maske bei deren Drehung und/oder deren Verschiebung ermittelt werden.
Nach dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Koordinaten eines Defekts u_D, v_D, die typischerweise in Maskenkoordinaten angegeben werden, in das Koordinatensystem des Probentisches x_D, y_D, z_D als Funktion des Drehwinkels θ umgerechnet werden. Insbesondere kann eine Höhenposition der Maske bzw. des Defekts an dessen Reparaturposition ermittelt werden. Der Probentisch kann die darauf platzierte Fotomaske an einen vorgesehenen Reparaturort des Defekts bringen. Ferner kann das Reparaturwerkzeug mit großer Präzision zum Bearbeiten des Defekts positioniert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen: Bestimmen einer affinen Transformation zwischen einem Koordinatensystem der Fotomaske und einem Koordinatensystem des Probentisches aus dem ersten Satz der Koordinaten der zumindest zwei Markierungen der Fotomaske.
Aus Gründen der Verfahrensökonomie ist es günstig, den ersten gemessenen Koordinatensatz der beiden Markierungen, die zum Bestimmen der Koordinaten der Drehachse gemessen wurden, zum Bestimmen der affinen Transformation erneut zu verwenden. Es ist aber auch möglich, zwei neue Markierungen der Fotomaske auszuwählen und mit dem Teilstrahl der zumindest einen Teilchenstrahlquelle zu messen.
Das Bestimmen der affinen Transformation kann umfassen: Bestimmen der Parameter einer Translation, einer Skalierung und einer Drehung der Koordinatensysteme der Fotomaske und des Probentisches zueinander auf Basis der gemessenen Koordinaten der zumindest zwei Markierungen.
Auf der Basis von zwei gemessenen Referenzpunkten x₁, y₁ und x₂, y₂ zweier Markierungen und zwei im Maskenkoordinatensystem vom Maskenhersteller vorgegebenen Referenzpunkten u₁, v₁ und u₂, v₂ lassen sich vier Parameter bestimmen: zwei Parameter (a, b) einer Verschiebung, einen Parameter einer Drehung (α) und einen Parameter einer Skalierung (s).
Das Bestimmen der affinen Transformation kann umfassen: Messen von Koordinaten von zumindest drei Markierungen der Fotomaske und Bestimmen der Parameter einer Translation, einer Skalierung, einer Drehung, einer Scherung und einer Parallelstreckung der Koordinatensysteme der Fotomaske und des Probentisches. Beliebige Kombinationen der aufgelisteten affinen Transformationen können mit Hilfe einer 2×3 Matrix beschrieben werden. Zur Bestimmung der sechs Matrixkoeffizienten sind sechs Gleichungen notwendig, die durch das Messungen von zumindest drei Markierungen ermittelt werden können.
Mit Hilfe von sechs Gleichungen können sechs Parameter bestimmt. Neben den vier bereits oben genannten sind dies die Parameter einer Scherung und einer Parallelstreckung.
Der zumindest eine Höhensensor und/oder die zumindest eine Teilchenstrahlquelle kann mit dem Koordinatensystem des Probentisches in einem bekannten Bezug stehen.
Der Probentisch kann entlang zumindest zweier Achsen verschiebbar sein, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche des Probentisches sind, und das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen: Messen einer Höhendifferenz von zumindest drei Punkten auf der Fotomaske, die nicht auf einer Geraden liegen, mit dem zumindest einen Höhensensor, ohne Drehen des Probentisches.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner den Schritt aufweisen: Interpolieren und/oder Extrapolieren der Höhendifferenz an einer von den drei gemessenen Punkten abweichenden Position der Fotomaske aus der gemessenen Höhendifferenz. Das Interpolieren und/oder das Extrapolieren kann ein lineares Interpolieren und/oder ein lineares Extrapolieren umfassen.
Durch den Schritt des Interpolierens bzw. Extrapolierens kann die Höhe jeden Punktes der Fotomaske aufgrund einer Schief- bzw. eine Schräglage der Maske aus den Messdaten der drei gemessenen Punkte berechnet werden.
Das Verfahren des Bestimmens einer Ausrichtung einer Fotomaske kann somit in drei Teile aufgeteilt werden. Die Reihenfolge des Ausführens der einzelnen Verfahrensteile kann beliebig gewählt werden. Es ist jedoch zweckmäßig, den zuletzt genannten Teil als erstes auszuführen. Basierend auf der gemessenen Höhendifferenz kann - wie bereits oben beschrieben - eine Schräg- oder Schieflage der Fotomaske auf dem Probentisch ermittelt werden. Diese kann beim Ausführen der Messungen für die weiteren Teile des Verfahrens berücksichtigt werden. Damit kann zuverlässig eine Beschädigung der Maske beim Ausführen von Translationsbewegungen der Maske verhindert werden, die ausgeführt werden, um diese an die für die Messungen benötigten Positionen zu bringen.
Nach dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Koordinaten eines Defekts (u_D, v_D), die typischerweise in Maskenkoordinaten angegeben werden, in das Koordinatensystem des Probentisches (x_D, y_D, z_D) umgerechnet werden. Insbesondere kann eine Höhenposition der Maske bzw. des Defekts an dessen Reparaturposition ermittelt werden. Der Probentisch kann die darauf platzierte Fotomaske an einen vorgesehenen Reparaturort des Defekts bringen. Ferner kann das Reparaturwerkzeug mit großer Präzision zum Bearbeiten des Defekts positioniert werden.
Die z-Koordinate oder die Höhe eines Punktes auf der Maskenvorderseite, d.h. der Seite, die ein Pattern trägt, setzt sich aus drei Beiträgen zusammen: (a) die Höhe der Fotomaske an der Position der Drehachse, (b) eine Höhenänderung des betrachteten Punktes bezüglich der Drehachse aufgrund einer Schräglage der Maske, und (c) eine Höhenänderung des betrachteten Punktes bezüglich einer Drehung aufgrund einer nicht senkrecht zur Maskenoberfläche gerichteten Drehachse. Die tatsachliche z-Koordinate des betrachteten Punktes ergibt sich durch eine Addition dieser drei Beiträge. Die drei Beiträge sind additiv und hängen vom Drehwinkel θ ab.
In einer ersten Ausführungsform weist eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch, der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche des Probentisches ist, und um zumindest eine Achse drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche steht, auf: zumindest einen Höhensensor, der ausgebildet ist zum Messen einer Höhenänderung während eines Drehens des Probentisches um einen vorgegebenen Winkel, wobei der zumindest eine Höhensensor einen vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand zur Drehachse aufweist, zum Bestimmen der Ausrichtung der Fotomaske auf dem Probentisch.
Der Höhensensor kann einen chromatisch konfokalen Sensor umfassen. Der Höhensensor kann ferner zumindest ein Element aus der Gruppe umfassen: ein optisches Mikroskop, einen kapazitiven Abstandssensor, ein Interferometer und ein Rastersondenmikroskop. Ein Rastersondenmikroskop kann ein Atomkraftmikroskop (AFM), ein Rastertunnelmikroskop (STM), ein Magnetkraftmikroskop, ein optisches Rasternahfeldmikroskop und ein akustisches Rasternahfeldmikroskop umfassen. Ferner kann der Höhensensor ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) umfassen.
Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Vorrichtung kann ausgebildet sein, das erfindungsgemäße Verfahren in automatisierter Form ausführen. Insbesondere kann die Vorrichtung ausgebildet sein, verschiedene Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens allein oder in Kombination mit anderen Aspekten automatisch auszuführen.
Schließlich kann ein Computerprogramm Anweisungen umfassen, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, die Verfahrensschritte des oben beschriebenen Verfahrens auszuführen.
Figurenliste
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei

1 eine schematische Ansicht eines beispielhaften Probentisches darstellt, der drei Translationsachsen und eine Rotationsachse aufweist;
2 einen schematischen Schnitt durch den beispielhaften Probentisch der 1 präsentiert;
3 die verschiedenen Koordinaten der Koordinatensysteme innerhalb eines beispielhaften Probentisches und das mit einer Fotomaske verbundene Koordinatensystem wiedergibt;
4 eine Schieflage der Fotomaske auf dem Probentisch der 1 veranschaulicht, sowie schematisch eine Teilchenstrahlquelle zum Scannen von Markierungen der Fotomaske und einen Höhensensor zum Messen einer z-Koordinate der Fotomaske darstellt;
5 schematisch das Messen der z-Koordinate mit dem Höhensensor für verschiedene Masken-Pattern illustriert;
6 eine Aufsicht auf einen Typ einer Markierung mit ihrem zugehörigen Referenzpunkt darstellt;
7 eine Aufsicht auf eine beispielhafte Fotomaske zeigt, die drei Markierungen aufweist;
8 ein erstes Beispiel des Scannens eines Höhensensors innerhalb der Markierung der 6 illustriert;
9a den ersten Teil des Ablaufdiagramms des Scannens des Höhensensors gemäß dem ersten Beispiel der 8 darstellt;
9b den zweiten Teil des Ablaufdiagramms des Scannens des Höhensensors gemäß dem ersten Beispiel der 8 reproduziert;
10 ein zweites Beispiel des Scannens eines Höhensensors innerhalb der Markierung der 6 veranschaulicht;
11 eine Aufsicht auf die Fotomaske der 7 in einem um 90° gedrehten Zustand zeigt;
12 eine Aufsicht auf die Fotomaske der 7 nach einer Drehung mit einem beliebigen Drehwinkel präsentiert;
13 schematisch eine durch eine Rotation induzierte Translation veranschaulicht;
14 eine Schieflage einer Fotomaske auf dem Probentisch illustriert und eine Drehachse wiedergibt, die nicht senkrecht zur Maske ausgerichtet ist, und deshalb in einer Taumelbewegung der Fotomaske bei deren Drehung resultiert;
15 im oberen Teilbild eine Aufsicht auf die Maske der 7 zeigt, bei der in einem Abstand d_o von der Drehachse die Höhenänderung bzw. das Höhenprofil beim Drehen der Maske gemessen werden, und im unteren Teilbild eine Abweichung der Orientierung der Drehachse von der Senkrechten zur Fotomaske darstellt;
16 ein Beispiel eines Höhenprofils als Funktion des Drehwinkels für eine nicht senkrecht zur Maske ausgerichteten Drehachse zeigt;
17 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch wiedergibt;
18a den ersten Teil des Flussdiagramms der 17 in größerem Detailierungsgrad zeigt: und
18b den zweiten Teil des Flussdiagramms der 17 in größerem Detailierungsgrad darstellt.

5. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird detailliert am Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske auf einem Probentisch erläutert, der neben drei Translationsachsen zusätzlich eine Rotationsachse aufweist. Zum Anwenden des hier beschriebenen Verfahrens ist es nicht notwendig, dass ein Probentisch drei Translationsachsen aufweist; eine Verschiebeachse, die parallel zu einer Probenaufnahmefläche ist, und eine Drehachse, die senkrecht zur Probenaufnahmefläche ausgerichtet ist, ist hierfür ausreichend. Ferner sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf das Ausrichten einer Fotomaske auf einem Probentisch begrenzt. Vielmehr können diese neben dem Ausrichten von Templates für die Nanoprägelithographie auch zum Ausrichten beliebiger Bauelemente in der Mikrosystemtechnik eingesetzt werden, falls diese Bauelemente Markierungen aufweisen.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Probentisches 100, der drei Translations- und eine Rotationsachse aufweist. Die Translationsachsen stehen im Wesentlichen wechselseitig senkrecht aufeinander und bilden somit ein orthogonales Koordinatensystem. Der Probentisch 100 wird nachfolgend auch Maskentisch 100 oder Stage 100 genannt. Die Grundplatte 110 des Probentisches 100 weist Schienen 120 zum Verschieben der Maskenaufnahmefläche des Probentisches 100 in y-Richtung auf. Der Schlitten 130 des Probentisches 100 kann auf den Schienen 120 entlang der y-Achse bewegt werden. Auf seiner Oberseite trägt der Schlitten 130 Schienen 140, die ein Verschieben eines zweiten Schlittens 150 des Probentisches 100 entlang der x-Richtung ermöglichen. Der zweite Schlitten 150 bildet die Grundplatte 160 für die Verschiebeeinheit 170 in z-Richtung. Auf der Verschiebeeinheit 170 des Probentisches 100 für die z-Richtung ist die Drehachse 180 angeordnet, die parallel zur z-Richtung orientiert oder ausgerichtet ist. Die Drehachse 180 trägt die Maskenaufnahme (engl.: chuck) 190, die Maskenhalterung 190 oder den Maskenteller 190. Im Folgenden bezeichnet die Maskenaufnahmefläche 195 der Maskenaufnahme 190 die Summe der Punkte, auf denen eine Fotomaske auf deren Unterseite, die kein Pattern aufweist, auf der Maskenaufnahme 190 aufliegt.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bedeutet hier - wie auch an anderen Stellen dieser Beschreibung - eine Messgröße innerhalb ihrer Fehlergrenze, wenn zum Messen der Größe Messgeräte gemäß dem Stand der Technik verwendet werden.
Das Diagramm 200 der 2 präsentiert einen schematischen Schnitt durch den Probentisch 100 der 1. Auf der linken Seite sind zusätzlich die Koordinatensysteme des Probentisches 100 angegeben. Das Koordinatensystem x_b, y_b, z_b bezieht sich auf die Grundplatte 205 des Probentisches 100 der 1.
Die Grundplatte 205 trägt die Schienen 210 zum Verschieben des Schlittens 215 in y-Richtung, die senkrecht zur Papierebene orientiert ist. Der Schlitten 215 weist an seiner Oberseite die Schienen 220 zum Bewegen des zweiten Schlittens 225 in x-Richtung auf. Der zweite Schlitten 225 bildet die Grundplatte für die Verschiebeeinheit 235 in z-Richtung. Die Verschiebeeinheit 235 ist mit Hilfe der Befestigungsstifte 230 auf dem zweiten Schlitten 225 fixiert. Durch Verschieben der Keile 237 kann die obere Platte 245 in z-Richtung bewegt werden.
Auf der oberen Platte 245, die auf der Verschiebeeinheit 235 aufliegt, ist wiederum mit Hilfe der Stifte 255 die Drehachse 250 fixiert. Das mit der Oberseite der oberen Platte 245 verbundene Koordinatensystem wird im Folgenden mit x_w, y_w, z_w abgekürzt. Die Drehachse 250 des Probentisches 100 der 1 ist in z-Richtung orientiert. Die Drehachse 250 trägt, wie bereits oben ausgeführt, die Maskenaufnahme (engl.: chuck) 260 bzw. die Maskenaufnahmefläche 265. Die Maskenaufnahme 260 kann eine Dreipunktlagerung umfassen. Es ist aber auch möglich, dass die Maskenaufnahme 260 eine Fotomaske 270 mit Hilfe elektrostatischer Kräfte (electrostatic chuck) oder durch Erzeugen eines Unterdrucks (vacuum chuck) auf der Maskenaufnahme 260 fixiert. Die mit der Oberseite der Maskenaufnahme 260 verbundenen Koordinaten werden nachfolgend als x_ch, y_ch, z_ch bezeichnet.
Die Maskenaufnahme 260 oder der Maskenteller 260 trägt die Fotomaske 270. Die Maske 270 kann eine transmittierende oder eine reflektierende Maske sein. Typischerweise umfasst eine Fotomaske 270 zumindest ein Substrat 275 und ein Pattern 280. Das Substrat 275 kann ein Quarz-Substrat und/oder ein Material mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten (LTE- (Low Thermal Expansion) Substrat) umfassen. Das Pattern 280 kann das Pattern einer binären Fotomaske 270 sein. In diesem Fall kann das Pattern 280 eine Absorber-Struktur umfassen und beispielsweise Chrom aufweisen. Das Pattern 280 kann aber auch das Pattern 280 einer phasenschiebenden Fotomaske 270 umfassen. Eine phasenschiebene Maske 270 kann zum Beispiel durch Ätzen eines entsprechenden Musters 280 in das Substrat 275 der Maske 270 hergestellt werden. Ferner ist es möglich, dass das Pattern 280 Strukturelemente umfasst, die sowohl die Phase der aktinischen Strahlung relativ zur auf das Substrat 275 auftreffenden Strahlung verschieben als auch einen Teil des auf das Pattern 280 einfallenden Lichts der aktinischen Wellenlänge absorbiert. Beispiele hierfür sind OMOG- (Opaque MoSi (Molybdenum silicide) On Glass) Masken.
Reflektierende Masken 270 umfassen Fotomasken für den extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereich, die eine aktinische Wellenlänge aufweisen, die typischerweise im Bereich von 10 nm bis 15 nm liegt. EUV-Masken können als binäre und/oder als phasenschiebende Masken ausgebildet sein.
Der nach rechts gerichtete Pfeil u beschreibt in der 2 die u-Koordinate des Maskenkoordinatensystems. Die Koordinaten x_ch und y_ch können mit dem Teilchenstrahl 285 der Teilchenstrahlquelle 290 gemessen werden und in eine Beziehung zum Koordinatensystem x_b, y_b, z_b der Grundplatte 110, 205 gesetzt werden. Die Teilchenstrahlquelle 290 steht mit der Grundplatte 110, 205 des Probentisches 100 in einem bekannten Bezug. Dieser Bezug ist in der 2 durch den Doppelpfeil 277 symbolisiert.
Das Diagramm 300 der 3 gibt nochmals schematisch die verschiedenen Zwischenstufen der Koordinatensysteme innerhalb des Probentisches 100 bis zu dem Koordinatensystem der Fotomaske 270 wieder. Wie in Block 310 angegeben, wird das auf die Grundplatte 205 des Probentisches 100 bezogene Koordinatensystem mit x_b, y_b, z_b bezeichnet, wobei der Buchstabe b für „base“ steht. Der Doppelpfeil 320 in der 3 symbolisiert den Übergang von der Grundplatte 205 des Probentisches 100 zur Oberseite der oberen Platte 245, an der die Drehachse 250 angebracht ist. Das dazugehörige Koordinatensystem wird, wie in Block 330 angegeben, mit x_w, y_w, z_w abgekürzt, wobei der Index w für „wedge“ steht. Bezogen auf das Koordinatensystem der Grundplatte 110, 205 kann das Koordinatensystem x_w, y_w, z_w Translationen in allen drei Raumrichtungen aufweisen.
Der Doppelpfeil 340 veranschaulicht den Übergang vom Koordinatensystem, das mit der oberen Platte 245 verbunden ist, zum Koordinatensystem der Maskenaufnahme 260. Dieses Koordinatensystem weist - bezogen auf das Koordinatensystem der Grundplatte - neben drei Translationskoordinaten einen Drehwinkel θ auf, der die Drehung des Probentisches 100 und damit der Fotomaske 270 um die Drehachse 250 des Probentisches 100 beschreibt: x_ch, y_ch, z_ch, θ. Der Index „ch“ steht für die Maskenaufnahme 260 oder englisch: „chuck“. Dieses Koordinatensystem ist in dem Block 350 der 3 angegeben. Das mit der Maskenaufnahme 260 verbundene Koordinatensystem kann gegenüber dem an die obere Platte 245 gekoppelten Koordinatensystem eine Drehung θ um die Drehachse 250 aufweisen.
Schließlich symbolisiert der Doppelpfeil 360 den Übergang von dem Koordinatensystem der Proben- oder der Maskenaufnahme 190, 260 zu dem mit der Fotomaske 270 verbundenen Koordinatensystem: u, v, w, θ. Wie oben ausgeführt, sind die Verbindungen der verschiedenen Koordinatensysteme innerhalb des Probentisches 100 bekannt. Dies bedeutet, die Position des Teilchenstrahls 285 der Teilchenstrahlquelle 290 steht in einem bekannten Bezug zu dem Koordinatensystem der Grundplatte 110, 205 des Probentisches 100.
Der Bezugspunkt des fokussierten Elektronenstrahls 285 des SEM 290 kann so gewählt, dass gilt: u=0, v=0, w=0, θ=0. Der Elektronenstrahl 285 des SEM 290 ist nach einer entsprechenden Justierung typischerweise kreisrund und damit rotationsinvariant. Falls eine Drehung um die Drehachse 250 unterbleibt, reduzieren sich die Koordinatensysteme der Maske 270 und der Maskenhalterung 260 auf u, v, w und x_ch, y_ch, z_ch. Zum Beschreiben der Strukturelemente eines Patterns, wie auch eventuell vorhandener Defekte sind nur die lateralen Koordinaten u, v des Maskenkoordinatensystems u, v, w von Bedeutung. Deshalb gibt ein Maskenhersteller für die Referenzpunkte von Markierungen typischerweise nur deren u- und v-Koordinaten an.
Das Diagramm 400 der 4 veranschaulicht das Bestimmen einer Schräglage oder einer Schieflage der Fotomaske 410 auf der Maskenaufnahme 190, 260. Eine Schräglage der Fotomaske 410 kann durch eine Schiefstellung der Maskenaufnahme 190, 260 hervorgerufen werden. Es ist auch möglich, dass die Maskenaufnahme 190, 260 und/oder eine Unterseite 420 der Fotomaske 310 ein oder mehrere Partikel aufweist, die in einer Schieflage der Maske 410 resultieren (in der 4 nicht dargestellt). Selbstredend kann auch eine Kombination aus einer Schiefstellung der Maskenaufnahme 190, 260 und ein oder mehrere zwischen der Maskenaufnahmefläche 195, 265 und der Unterseite der Fotomaske 410 zu einer Schräglage der Maske 410 führen.
Die 4 repräsentiert eine Vorrichtung 400, die ein modifiziertes Rasterelektronenmikroskop (SEM, Scanning Electron Microscope) 440 als Beispiel einer Teilchenstrahlquelle 440 umfasst. Nachfolgend ist die Teilchenstrahlquelle 440 stets als modifiziertes SEM realisiert. Vom Ausgang der Säule 445 des SEM 440 kann ein Elektronenstrahl 450 über die Oberseite 430 oder Vorderseite 430 der Fotomaske 410 gerastert werden. Wie bereits oben ausgeführt, kann ein Elektronenstrahl 450 auf einen sehr kleinen Fleck fokussiert werden, sodass dieser beim Abtasten der Maske 410 eine sehr kleine laterale Ausdehnung aufweist. Aus diesem Grund kann ein fokussierter Elektronenstrahl 450 in Anwesenheit eines geeigneten Präkursor-Gases eine lateral begrenzte chemische Ätzreaktion (EBIE, Electron Beam Induced Etching) oder eine lokal begrenzte chemische Abscheidereaktion (EBID, Electron Beam Induced Deposition) induzieren (in der 4 nicht dargestellt).
Es ist auch möglich, alternativ oder additiv zu dem Elektronenstrahl 450, einen Ionenstrahl, etwa einen Galliumionenstrahl zum Scannen der Fotomaske 270, 410 bzw. zum Abtasten einer Markierung der Maske 270, 410 einzusetzen. Ebenso können Atom- und/oder Molekülstrahlen, beispielsweise ein Heliumstrahl, für diesen Zweck eingesetzt werden. Schließlich können auch Photonenstrahlen zum Rastern von Fotomasken 270, 410 bzw. deren Markierungen zum Einsatz gebracht werden. Beim Einsatz von Photonen ist es günstig, eine möglichst kurzwellige Teilchenstrahlquelle einzusetzen, beispielsweise eine Teilchenstrahlquelle für den EUV-Wellenlängenbereich. Mit abnehmender Wellenlänge des verwendeten Photonenstrahls wächst das Auflösungsvermögen der Photonenstrahlquelle an. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann eine Digitalkamera zum Abbilden einer Markierung der Maske 270, 410 eingesetzt werden.
Das Auflösungsvermögen eines fokussierten Elektronenstrahls 450 in Strahlrichtung ist jedoch aufgrund von dessen Profil in Strahlrichtung begrenzt. Aus diesem Grund weist die Vorrichtung 400 einen Höhensensor 460 auf, der zum Detektieren einer Höhe oder der z-Koordinate der Fotomaske 410 460 eingesetzt werden kann. Der Höhensensor 460 richtet einen Teilchenstrahl in Form eines Lichtstrahls 470 auf die Ober- oder Vorderseite 430 der Fotomaske 410 und bestimmt auf der Basis der von der Vorderseite 430 reflektierten Strahlung, die in der 4 nicht wiedergegeben ist, den Abstand zwischen dem Höhensensor 460 und der Oberseite 430 der Fotomaske 410. Somit kann der Höhensensor 460 verwendet werden, um die Fotomaske 410, 460 auf den Arbeitsabstand des Elektronenstrahls 450 zu bringen.
Der Höhensensor 460 kann in Form eines Interferometers ausgeführt werden, beispielsweise als Fabry-Perot-Interferometer oder als Weißlichtinterferometer. Der Höhensensor 460 kann aber auch als konfokaler Punktsensor, als chromatisch konfokaler Sensor oder als konfokales Laser-Scanning-Mikroskop realisiert werden. Der Höhensensor 460 weist typischerweise ein Auflösungsvermögen im Submikrometerbereich auf. Um den Auflösungsbereich des Höhensensors 460 zu erweitern, kann der Höhensensor 460 zwei oder mehr Sensoren umfassen, deren Messbereiche und deren Auflösungsvermögen unterschiedlich sind. Damit wird möglich, den Abstand zwischen der Oberseite 430 der Maske 410 und dem oder den Höhensensoren 460 in einem ersten Schritt grob und dann in einem oder mehreren nachfolgenden Schritten zunehmend höher aufgelöst zu messen.
Mit dem Höhensensor 460 wird der Abstand zwischen dem Höhensensor 460 und der Oberseite 430 der Fotomaske 410 für zumindest drei Punkten der Maskenoberfläche, die nicht auf einer Geraden liegen, ermittelt. Hierfür verschiebt der Probentisch 100 die Fotomaske 410 entlang der x- und der y-Richtung. Um den Messfehler beim Bestimmen der Höhendifferenz aus den drei gemessenen Punkten möglichst klein zu halten, ist es vorteilhaft, die Messpunkte so zu wählen, dass diese einen möglichst großen Abstand zueinander aufweisen. Ein großer Abstand zwischen den zumindest drei Messpunkten des Höhensensors 460 kann beispielsweise D > 5 cm sein. Ferner ist es zur Minimierung des Messfehlers beim Messen der Höhendifferenz günstig, wenn die drei Messpunkte ein rechtwinkliges Koordinatensystem aufspannen.
Ferner umfasst die Vorrichtung 400 den beispielhaften Probentisch 100, der in der 4 nicht wiedergegeben ist. Darüber hinaus sind in der 4 das der Grundplatte 110, 205 des Probentisches 100 zugeordnete Koordinatensystem x_b, y_b, z_b und das mit der Fotomaske 410 verbundene Koordinatensystem u, v angegeben. Schließlich repräsentiert die Koordinate z_w, die Höhenänderung der Fotomaske 410 aufgrund ihrer Schräg- oder Schieflage.
Das obere Teilbild 500 der 5 veranschaulicht die Messdaten zum Ermitteln einer Maskenschräglage aus der Höhendifferenz zumindest dreier Messpunkte, wobei die Maske 410 ein nur wenig dichtes („sparse“) Pattern 520 aufweist. Die von dem Höhensensor 460 gemessenen Daten stellen eine Überlagerung einer Schräglage der Maske 410 und der Pattern-Geometrie dar. Dieser Zusammenhang ist in dem unter der Maske 410 angeordneten Diagramm 530 dargestellt. Das Diagramm 540 präsentiert die Variation der von dem Höhensensor 460 detektierten optischen Intensität, wenn der Höhensensor 460 über ein Pattern-Element 520, das Substrat 510 und dann über ein zweites Pattern-Element 520 gerastert wird. Die Höhe oder die Dicke eines Pattern-Elements 520 liegt beispielsweise für eine binäre Maske im Bereich von 70 nm bis 100 nm. Dies bedeutet, in dem in der 5 angegebenen Beispiel beträgt die Auflösung des Höhensensors 460 etwa 10 nm.
Das untere Teilbild 550 der 5 illustriert das Rastern des Höhensensors 460 über eine Maske 410, die ein dichtes („dense“) Pattern 570 aufweist. Die Diagramme 580 und 590 geben den gemessenen Höhenverlauf und den von dem Höhensensor 460 detektierten Intensitätsverlauf beim Scannen des Höhensensors 460 über das dichte Pattern 570 wieder. Die über das dichte Pattern 570 gemessene Höhe ist eine Kombination der Höhe des Substrats 510 und der Höhe bzw. dem Abstand der Oberseite des Patterns 570 von dem Höhensensor 460.
Um eine Verschlechterung der Auflösung beim Messen der Höhendifferenz von zumindest drei über die Maske 410 verteilten Punkten zu vermeiden, sollten Messpunkte, die innerhalb eines dichten Pattern 570 liegen, beim Bestimmen einer Höhendifferenz der zumindest drei Messpunkte, wann immer möglich, außer Betracht bleiben. Dabei kann der gemessene Intensitätsverlauf 540, 590 des Höhensensors 460 eingesetzt werden, um festzustellen, ob ein Messpunkt in einem dichten Pattern 570 liegt oder nicht. Falls festgestellt wird, dass ein Messpunkt des Höhensensors 460 im Bereich eines dichten Pattern 570 liegt, sollte dieser Messpunkt verworfen werden, und durch einen Messpunkt ersetzt werden, der entweder auf einem großflächigen Pattern-Element 520 oder auf dem Substrat 510 der Fotomaske 410 zu liegen kommt.
Aus der mit dem Höhensensor gemessenen Höhendifferenz von wenigstens drei Messpunkten kann die Ebene bestimmt werden, die von den zumindest drei Messpunkten aufgespannt wird, und in der die Oberseite 430 der Fotomaske 410 eingebettet ist. Dadurch kann eine Schräglage der Maske 410 bestimmt werden. Eine Variation der Höhe der Oberseite 430 der Fotomaske für einen beliebigen Punkt der Maske kann durch Ermitteln dieses Punktes auf der Maskenoberfläche bestimmt werden. Es ist natürlich auch möglich, die Höhe oder die z-Koordinate eines beliebigen Punktes auf der Maskenoberfläche durch Interpolieren und/oder Extrapolieren der Höhendifferenz der zumindest drei mit dem Höhensensor gemessenen Punkte zu bestimmen.
Sobald die Schräglage der Fotomaske 410 bekannt ist, kann diese beim Ausführen von Translationsbewegungen durch den Probentisch 100 berücksichtigt werden. Dadurch kann zuverlässig vermieden werden, dass Translationsbewegungen des Probentisches 100 zu einem unbeabsichtigten Beschädigen einer schief gelagerten Fotomaske 410 und oder des SEM 440 führen. Neben einem SEM 440 kann eine Vorrichtung zum Identifizieren und zum Reparieren einer Fotomaske 410 ein oder mehrere Rastersondenmikroskope aufweisen, die in der 4 nicht dargestellt sind. Diese Rastersondenmikroskope sind häufig in einer gewissen Entfernung von dem SEM 440 in der Nähe der Oberseite 430 der Fotomaske 410 angebracht. Bei einer schief gelagerten Maske kann es leicht passieren, dass durch das Ausführen von Translationsbewegungen für große Entfernungen eine Sonde und/oder ein Mikromanipulator eines Rastersondenmikroskops ohne Absicht in Kontakt mit der Fotomaske 410 kommt. Nach dem Ermitteln der Schräglage der Fotomaske 410 kann diese Problematik vermieden werden.
Die 6 präsentiert ein Beispiel einer Markierung 600 oder einer Referenzmarkierung 600. Markierungen 600 werden vom Maskenhersteller typischerweise in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen auf einer Fotomaske 270, 410 angebracht. Die beispielhafte Markierung 600 weist eine quadratische Form mit einer Kantenlänge 640 von 350 µm auf. Die Markierung 600 ist durch zwei Stege 610 und 620 in vier Quadranten aufgeteilt. In oberen rechten Quadranten 630 weist die Markierung 600 ein kleines Quadrat 660 auf. Die rechte obere Ecke des Quadrats 660 definiert den Referenzpunkt 650 der Markierung 600.
Der weiße oder transparente Teil 630 der Markierung 600 kann das Substrat 275, 510 der Fotomaske 270, 410 sein. Die Stege 610, 620 und das kleine schwarze Quadrat 660 können Absorber-Material, beispielsweise einer binären Fotomaske 270, aufweisen, wie etwa Chrom.
Die Markierung 600 kann mit dem Elektronenstrahl 450 des SEM 440 gescannt werden und der Referenzpunkt 650 der Referenzmarkierung 600 kann aus den Scan-Daten ermittelt werden.
Die 7 zeigt eine schematische Aufsicht auf eine Fotomaske 700. Die beispielhafte Fotomaske 700 weist an drei Ecken drei Markierungen 710, 730, 750 in Form von rechteckigen Winkeln auf. Der Referenzpunkte 720, 740 und 760 der beispielhaften Markierungen 710, 730 und 750 bilden die Schnittpunkte der Innenseite der rechten Winkel. Auf der Maske 700 ist das mit der Fotomaske 700 verbundene Koordinatensystem u, v angegeben. Die Referenzpunkte u₁, v₁, u₂, v₂ und u₃, v₃ im Maskenkoordinatensystem u, v werden vom Maskenhersteller dem Nutzer der Maske 700 bereitgestellt. Häufig weisen die Markierungen 710, 730 und 750 die Form der Markierung 600 der 6 auf.
Mit dem Elektronenstrahl 450 des SEM 440 werden zumindest zwei der drei Markierungen 710, 730, 750 gescannt, um zumindest zwei Referenzpunkte 720, 740, 760 der drei Markierungen 710, 730, 750 zu bestimmen. Um die Markierungen 710, 730, 750 unter den Elektronenstrahl 450 des SEM 440 zu platzieren, führt der Probentisch 100 ausschließlich Translationsbewegungen der Maskenaufnahme 190, 260 in der x- und der y-Richtung aus. Eine Drehbewegung des Probentisches 100 zum Bestimmen der Referenzpunkte 720, 740, 760 wird nicht ausgeführt. Sobald eine der Markierungen 710, 730, 750 unter dem Elektronenstrahl 450 platziert ist, scannt der Elektronenstrahl 450 die Markierung 710, 730, 750, um deren Referenzpunkt 720, 740, 760 zu ermitteln.
Nach dem Abtasten von zwei Markierungen, beispielsweise der Markierungen 710, 730, sind deren Referenzpunkte 720, 740 im Koordinatensystem x, y des Probentisches 110 bekannt: x₁, y₁ und y₁, y₂. Mit Hilfe der beiden gemessenen Referenzpunkte x₁, y₁ und x₂, y₂ sowie der vom Maskenhersteller bereitgestellten Referenzpunkte u₁, v₁ und u₂, v₂ kann eine Verschiebung, eine Drehung und eine Skalierung der beiden Koordinatensysteme zueinander bestimmt werden. Eine affine Transformation verbindet die gemessenen Referenzpunkte x₁, y₁ und x₂, y₂ mit den vom Maskenhersteller bereitgestellten Referenzpunkten u₁, v₁ und u₂, v₂. Werden nur zwei Markierungen verwendet, dann ist eine allgemeine affine Transformation unterbestimmt. Eine solche Ausführungsform beschränkt eine affine Transformation auf eine Verschiebung (Offset), eine Skalierung und eine Drehung oder eine Rotation.
Die etablierte Beschreibung affiner Koordinaten erfolgt in einer Matrix-Darstellung unter Verwendung homogener Koordinaten: $[\begin{matrix} u \\ v \\ 1 \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{0} & a_{1} & a_{2} \\ b_{0} & b_{1} & b_{2} \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} x \\ y \\ 1 \end{matrix}]$
Im Fall der Ausrichtung der beiden Koordinatensysteme zueinander auf der Basis zweier Referenzpunkte, beispielsweise der Referenzpunkte 720 und 740, reduziert sich die obige allgemeine Vektorgleichung: $[\begin{matrix} u \\ v \\ 1 \end{matrix}] = [\begin{matrix} s \cdot cos α & - s \cdot sin α & a \\ s \cdot sin α & s \cdot cos α & b \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} x \\ y \\ 1 \end{matrix}]$
Hierbei bezeichnen die Parameter: a, b eine Verschiebung oder einen Offset, s eine Skalierung; und α einen Rotationswinkel der beiden Koordinatensysteme zueinander.
Das Einsetzen der gemessenen und der vorgegebenen Referenzpunkte 720, 740 resultiert in einem Gleichungssystem, das mit Methoden der linearen Algebra gelöst werden kann. Falls für die Fotomaske 700 die Referenzpunkte 720, 740, 760 der drei Markierungen 710, 730, 750 gemessen werden und in die allgemeine Vektorgleichung eingesetzt werden, können neben einer Verschiebung a, b, einer Skalierung s, einer Drehung a, zusätzlich die Parameter einer Scherung m und einer Drehstreckung bestimmt werden.
Typischerweise werden die Koordinaten eines identifizierten Defekts u_D, v_D in Koordinaten des mit der Fotomaske 270, 410, 700 verknüpften Koordinatensystems u, v angegeben. Nach dem Ermitteln der Parameter der affinen Transformation können diese Koordinaten in Koordinaten des Probentisches 100 umgerechnet werden. Wie bereits oben ausgeführt, arbeitet das SEM 440 mit Koordinaten des Probentisches 100.
Nachfolgend wird nun beschrieben, wie eine Höhenänderung einer Fotomaske 270, 410, 700 als Folge einer Taumelbewegung der Maske 270, 410, 700 hervorgerufen durch eine nicht senkrecht zur Maske 410 bzw. zur Oberseite 430 der Maske 410 ausgerichtete Drehachse, bestimmt wird. Der zunächst beschriebene Schritt des Bestimmens eines Abstandes 490 zwischen dem SEM 440 und dem Höhensensor 460 bzw. der Auftreffpunkte des Teilchenstrahls 450 des SEM 440 und des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 auf die Fotomaske 270, 410, 700 ist nur dann notwendig, wenn dieser Abstand nicht bereits bekannt ist. Dies ist beispielsweise dann der Fall, nachdem an der Vorrichtung 400 Service-Arbeiten durchgeführt wurden, die diesen Abstand verändern haben.
Das Ermitteln des Abstandes 490 erfolgt in zwei Teilschritten. Im ersten Teilschritt wird der Höhensensor 460 unter einen Referenzpunkt 720, 740, 760 der Markierungen 710, 730, 750 positioniert, die bereits mit dem Elektronenstrahl 440 des SEMs 450 gemessen wurden. Falls mit dem Elektronenstrahl 440 des SEMs 450 nur die beiden Markierungen 710 und 730 gemessen wurden, wird hierfür eine der Markierungen 710 oder 730 ausgewählt.
Dieser Prozess kann sehr zeitaufwändig sein, wenn der Probentisch 100 die Markierung in ähnlicher Weise scannt wie der Elektronenstrahl 450 des SEM 440. Im Gegensatz zum Elektronenstrahl 450 des SEM 440 ist der Teilchenstrahl 470 des Höhensensors ortsfest. Deshalb muss - anders als beim Scannen des Elektronenstrahls 450 - zum Platzieren des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 unter einen Referenzpunkt 720, 740, 760 einer der Markierungen 710, 730, 750 die Fotomaske 270, 410, 700 unter dem Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 bewegt werden. Dies erfordert das Bewegen der Masse der Fotomaske 270, 410, 700 sowie eines Großteils der Masse des Probentisches 100. Aus diesem Grund ist das Zentrieren des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 unter einen der Referenzpunkte ein zeitaufwändiger Prozess. Ein einfaches Scannen der Fotomaske 270, 410, 700 durch Ausführen von Translationsbewegungen des Probentisches 100 ist deshalb nicht zielführend. Vielmehr ist es sehr vorteilhaft, den Scan-Pfad des Probentisches so zu wählen, dass der Referenzpunkt 720, 740, 760 einer der Markierungen 710, 730, 750 nach einer möglichst kurzen Scan-Zeit, d.h. nach möglichst wenig Translationsbewegungen des Probentisches 100 unter dem Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 zu liegen kommt. Der Scan-Pfad für den dies zutrifft, hängt von der Art der Markierung 500, 710 ab, die auf der Fotomaske 270, 410, 700 vorhanden ist.
Die 8 präsentiert schematisch für die beispielhafte Markierung 600 der 6 einen günstigen Scan-Pfad, der es möglich macht, den Referenzpunkt 650 der Markierung 600 nach einer kurzen Scan-Zeit unter dem Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 zu platzieren bzw. zu zentrieren. Das Ablaufdiagramm 900 der 9a und 9b gibt die verschiedenen Schritte zum Zentrieren des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 unter dem Referenzpunkt 650 an. Das Verfahren beginnt bei 900. Bei Schritt 905 wird der Probentisch 100 innerhalb der Markierung 600 in diagonaler Richtung bezüglich der Stege 610 und 620 gescannt. Im linken Teilbild der 8 ist dieser erste Scan durch die gerade Linie 810 symbolisiert. Die Länge des ersten Scans 810 wird so gewählt, dass der Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 die Stege 610 und 620 der Markierung 600 „sieht“ bzw. abbildet. Im rechten oberen Teilbild der 8 ist das Intensitätssignal dargestellt, das der Höhensensor 460 während des ersten Scans 810 detektiert. An den Positionen der Stege 610 und 620 führt deren Absorber-Material dazu, dass das von der Markierung reflektierte Intensitätssignal einbricht, bzw. verschwindet.
Nach dem ersten Scan 810 wird bei Schritt 915 das von dem Höhensensor 460 detektierte Signal analysiert und der Abstand d₁ der beiden Stege 610 und 620 wird bestimmt. Sodann wird bei Schritt 920 der Probentisch 100 senkrecht zur diagonalen Scan-Richtung um eine vorgegebene Distanz verschoben. Im nächsten Schritt 925 wird ein zweiter Scan 820 ausgeführt, wie in der 8 angegeben. Anschließend wird bei Schritt 930 für den zweiten Scan 820 der Abstand d₂ der beiden Stege 610 und 620 der Markierung 600 ermittelt. Dies ist schematisch im mittleren linken Teilbild der 8 veranschaulicht. Der breitere Bereich verschwindenden Signals zeigt an, dass der zweite Scan 820 teilweise durch das Quadrat 660 der Markierung 600 führt.
Bei Entscheidungsblock 935 wird sodann entschieden, ob der Abstand d₁ größer ist als d₂. Falls dies zutrifft, ist die Verschiebung des Probentisches 100 zwischen dem ersten 810 und dem zweiten Scan 820 in die richtige Richtung erfolgt, d.h. in Richtung des Referenzpunktes 650 der Markierung 600. Dies ist, wie im Block 945 angegeben, die Richtung nach links unten. Bei Schritt 950 wird dann der Offset oder die Verschiebung des Probentisches 100 ermittelt, die notwendig ist, um den dritten Scan 830 diagonal durch das Quadrat 660 und damit den Referenzpunkt 650 der Markierung 600 zu führen. Bei Schritt 955 wird der Probentisch 100 um den ermittelten Offset senkrecht zum zweiten Scan 820 verschoben.
Bei Schritt 960 wird der dritte Scan 830 mit Hilfe des Probentisches 100 ausgeführt. Der dritte Scan 830 erfolgt, wie in der 8 dargestellt, entlang der Diagonalen des Quadrats 660. Anschließend wird bei Schritt 965 der dritte Scan 830 analysiert und der Referenzpunkt 650 der Markierung 600 wird aus dem dritten Scan 830 bestimmt. Dies ist schematisch im linken unteren Teilbild der 8 angegeben. Der gesuchte Referenzpunkt 650 der Markierung 600 ist der Punkt in der rechten oberen Ecke des Quadrats 660 der Markierung 600 am rechten Rand des Bereichs des dritten Scans 830 mit verschwindendem detektiertem Signal. Schließlich endet das Verfahren bei Schritt 970.
Falls bei Entscheidungsblock 935 festgestellt wird, dass der Abstand d₂ größer ist als d₁, wird die Richtung der Verschiebung des Probentisches 100 für den nächsten Scan in Bezug auf die zwischen dem ersten 810 und dem zweiten Scan 820 ausgeführte Verschiebung umgekehrt. Dies ist in dem Block 940 der 9 ausgeführt. Bei Schritt 950 wird der Offset ermittelt, der notwendig ist, um den dritten Scan 830 durch die Diagonale des Quadrats 660 und damit den Referenzpunkt 650 der Markierung 600 zu führen. Die weiteren Schritte erfolgen dann, wie bereits im vorhergehenden Abschnitt erläutert.
Die 10 zeigt schematisch ein alternatives Verfahren, um einen Referenzpunkt 720, 740, 760 einer Markierung 710, 730, 750 einer Fotomaske 270, 410, 700 unter den Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 zu zentrieren. Anstelle der oben erläuterten Translationsbewegungen des Probentisches 100 ist es auch möglich, mit Hilfe einer Rotation des Probentisches 100 um eine festgelegte Drehachse bzw. einen Drehpunkt innerhalb einer der Markierungen 710, 730, 750 den Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 unter deren Referenzpunkt 720, 740, 760 zu platzieren.
Die 10 gibt einen ersten Scan 1010 innerhalb der Markierung 600 wieder. Das rechte obere Teilbild der 10 stellt den vom Höhensensor 460 detektierten Intensitätsverlauf während des Drehens des Probentisches 100 dar. Die beiden Einbrüche der detektierten optischen Intensität des ersten Scans 1010 stellen das Scannen des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 unter den Stegen 610 und 620 dar. Der breitere Bereich verschwindender reflektierter optischer Intensität repräsentiert das Scannen des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 über einen Teil des Quadrats 660 der Markierung 600.
Nach Verschieben des Drehpunktes der Drehachse innerhalb der Markierung 600 wird ein zweiter Scan 1020 durch Drehen der Drehachse 250 des Probentisches 100 ausgeführt. Dessen Ergebnis ist im linken mittleren Teilbild der 10 dargestellt. Dieses zeigt erneut das Rastern des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 über die beiden Stege 610 und 620 sowie des Quadrats 660 der Markierung 600. Aus den beiden Scans 1010 und 1020, der zwischen den beiden Scans erfolgten Verschiebung der Drehachse innerhalb der Markierung 600 sowie der Änderung des Radius der kreisförmigen Drehbewegung wird der Drehpunkt und der Radius des kreisförmigen Scans ermittelt, der den dritten Scan 1030 durch den Referenzpunkt 650 der Markierung 600 führt. Das linke untere Teilbild gibt den vom Höhensensor 460 während des kreisförmigen Scans detektieren Intensitätsverlauf wieder. Der gesuchte Referenzpunkt 650 der Markierung 600 kann aus den Scans 1010, 1020 und 1030 als die rechte obere Ecke 650 des Quadrats 660 der Markierung 600 bestimmt werden. Verglichen mit den anhand der 8 erläuterten linearen Scans 810, 820, 830 ist das Bestimmen des Referenzpunktes 650 der Markierung 600 mittels der kreisförmigen oder der sichelförmigen Scans 1010, 1020 und 1030 aufwändiger.
Nach dem Zentrieren des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 sind dessen Koordinaten im Koordinatensystem des Probentisches 100 bekannt. Wie oben ausgeführt, ist die zum Zentrieren des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 ausgewählte Markierung 710, 730 oder 750 bereits mit dem Elektronenstrahl 450 des SEMs 440 abgetastet worden. Der gesuchte Abstand 490 zwischen dem Teilchenstrahl 450 des SEM 440 und dem Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 ist durch die Differenz der mit dem SEM 440 gemessenen Koordinaten des Referenzpunktes 650 der Markierung 710, 730 oder 750 und der mit dem Höhensensor 460 gemessenen Koordinaten des Referenzpunktes 710, 730, 750 der Markierung 710, 730 oder 750 gegeben.
Die nachfolgend beschriebenen drei Schritte dienen zum Bestimmen der Position der Rotationsachse auf der Fotomaske 270, 410, 700. Diese Kalibrierungsschritte müssen für eine neue oder eine modifizierte Vorrichtung 400 einmal ausgeführt werden. Ferner sind diese Kalibrierungsschritte dann durchzuführen, wenn die Koordinaten des Elektronenstrahls 450 des SEM 440 bezüglich des Koordinatensystems des Probentisches 100 verloren gegangen sind.
Im ersten Teilschritt zum Ermitteln der Position der Rotationsachse wird die Fotomaske 270, 410, 700 mit dem Probentisch 100 um 90° gedreht. Die 11 präsentiert die um 90° entgegen dem Uhrzeigersinn um die z-Achse des Koordinatensystems des Probentisches 100 gedrehte Fotomaske 700 der 7. Eine Drehung der Fotomaske 270, 410, 700 um einen Drehwinkel von 90° ist vorteilhaft, da bei der Wahl dieses Winkels die Position der Drehachse bezüglich der Fotomaske 270, 410, 700 mit minimalem Fehler bestimmt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, einen Drehwinkel innerhalb des Bereichs 0 < θ < 180° zu wählen.
Da zum Zeitpunkt des Drehens der Fotomaske 700 eine mögliche Taumelbewegung infolge des Drehens noch nicht bekannt ist, ist es vorteilhaft, vor dem Ausführen der Rotation den Abstand zwischen dem Ausgang der Säule 445 des SEM 440 und, falls vorhanden, zwischen der bzw. den Sonden bzw. Mikromanipulatoren eines oder mehrerer Rastersondenmikroskope zu vergrößern, um ein Beschädigen der Fotomaske 700, des SEM 440 bzw. des oder der Rastersondenmikroskope und/oder eines Gasinjektionssystems zu verhindern. Dies kann beispielsweise durch Absenken der Maskenaufnahme 260 des Probentisches 100 erfolgen. Ein Gasinjektionssystem, das in der 4 nicht dargestellt ist, kann beispielsweise eingesetzt werden, um ein oder mehrere entsprechende Präkursor-Gase am Ort des Ausführens eines EBIE- oder eines EBID-Prozesses bereitzustellen.
Im nächsten Schritt werden mit dem Elektronenstrahl 450 des SEM 440 die Referenzpunkte 720, 740, 760 von zumindest zwei der drei Markierungen 710, 730, 750 der gedrehten Fotomaske 700 erneut gemessen. Das Ausführen dieser Messungen ist oben im Kontext der Diskussion der 6 und 7 erläutert. Wie ebenfalls bereits oben ausgeführt, darf während des Bestimmens der Referenzpunkte 720, 740, 760 von zumindest zwei der drei Markierungen 710, 730, 750 keine Rotation durch die Drehachse 250 des Probentisches 100 ausgeführt werden. Ferner ist darauf zu achten, dass zwischen dem Ausführen der Drehbewegung durch den Probentisch 100 und dem Messen der Referenzpunkte 720, 740, 760 der gedrehten Fotomaske 700 durch den Elektronenstrahl 450 des SEM 440 die Vorrichtung 400 keine Aufgaben ausführt, die die Position des Probentisches 100 einerseits und die Position des Elektronenstrahls 450 des SEM 400 andererseits verändern kann.
Falls eine Fotomaske 270, 410, 700 so auf der Maskenaufnahme 190, 260 angeordnet ist, dass ihr Mittelpunkt genau über der Drehachse 250 des Probentisches 100 liegt, führt eine Drehung der Fotomaske 270, 410, 700 durch die Drehachse 250 des Probentisches 100 dazu, dass die Markierungen 710, 730, 750 ebenso wie deren Referenzpunkte 720, 740, 760 auf einer bekannten Kreisbahn um die Drehachse 250 des Probentisches 100 umlaufen. Allgemein erfüllt eine von der Maskenhalterung fixierte Fotomaske 270, 410, 700 diese Bedingung jedoch nicht, da im allgemeinen Fall die Position der Dreh- oder Rotationsachse 250 und daher der Mittelpunkt der Kreisbahn der Referenzpunkte 720, 740, 760 nicht bekannt ist.
Wie bereits oben erläutert, kann eine kombinierte Translations- und Rotationsbewegung durch eine affine Transformation beschrieben werden. Die 12 veranschaulicht schematisch eine Drehung der Fotomaske 700 mit einer Drehachse, die senkrecht zu deren Oberfläche steht, um einen beliebigen Winkel θ. Die Koordinaten der Referenzpunkte 720, 740 der Markierungen 710, 730 vor dem Ausführen der Drehung sind: x_1i, y_1i und x_2i, y_2i, wobei der Index „i“ für die ursprünglichen Koordinaten der Referenzpunkte 720, 740 der Markierungen 710, 730 steht. Nach der Drehung weisen die Referenzpunkte 720, 740 die Koordinaten x_1r, y_1r sowie x_2r, y_2r auf, dabei bezeichnet der Index „r“ die Koordinaten der Referenzpunkte 720, 740 der Markierungen 710, 730 nach der Rotation. Wie der 12 zu entnehmen ist, können die Änderungen der Koordinaten der Referenzpunkte 720, 740 ausgedrückt werden: Δx_i = x_2i - x_1i, Δ_yi = y_2i - y_1i Δx_r = x_2r - x_1r und Δy_r = y_2r - y_1r. Zudem gelten die Beziehungen: tan(θ_i) = Δy_i/Δx_i, tan(θ_r) = Δy_r/Δx_r und θ = θ_r - θ_i. Demnach kann aus den gemessenen Referenzpunkten 720, 740 der Markierungen 710, 730 der Drehwinkel θ bestimmt werden.
Die Parameter t_x und t_y stehen für eine durch die Rotation induzierte Translation oder Verschiebung der Markierungen 710 und 730. Damit ergibt sich für die die Rotation beschreibende affine Transformation: $[\begin{matrix} x_{r} \\ y_{r} \\ 1 \end{matrix}] = [\begin{matrix} s \cdot cos θ & - s \cdot sin θ & t_{x} \\ s \cdot sin θ & s \cdot sin θ & t_{y} \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} x_{i} \\ y_{i} \\ 1 \end{matrix}]$
Eine Drehung der Fotomaske um einen Winkel θ sollte keine Skalierung der Maske 700 bewirken. Für den Parameter s kann deshalb in guter Näherung angenommen werden: s = 1. Eine Abweichung beim Bestimmen von s, die größer ist als die Fehler beim Ermitteln der übrigen Parameter, gibt deshalb einen Hinweis auf einen Fehler beim Bestimmen der Position der Drehachse. Für die Translationsparameter t_x und t_y ergeben sich aus der obigen Matrixgleichung: $t_{x} = x_{r} - θ \cdot x_{i} + s i n θ \cdot y_{i}$
$t_{y} = y_{r} - s i n θ \cdot x_{i} - c o s θ \cdot y_{i}$
Es ist nun das Ziel, die Koordinaten x_c, y_c der Drehachse zu finden, für die gilt: $x_{r} = x_{i}$
$y_{r} = y_{i}$
Die Koordinaten der Drehachse werden durch x_c, y_c beschrieben, wobei „c“ für center steht. Die Markierungen 710, 730, 750 bzw. deren Referenzpunkte 720, 740, 760 bewegen sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse 250. Wird nun der Probentisch 110 in x- und y-Richtung so verfahren, dass die Koordinaten x_c, y_c der Drehachse 250 mit den Koordinaten des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls 450 des SEM 440 übereinstimmt, dann dreht sich ein mit dem SEM 440 aufgenommenes Bild um dessen Mittelpunkt, d.h. die Punkte des SEM-Bildes weisen eine reine Rotationsbewegung auf.
Von diesem Spezialfall abgesehen, d.h. falls die Drehachse 250 nicht mit der Achse des Elektronenstrahls 450 übereinstimmt, erfahren alle Punkte, die mit dem SEM 440 während einer Rotation der Maske 700 betrachtet werden, eine kombinierte Rotations- und Translationsbewegung. Falls beispielsweise ein Defekt mit den Koordinaten x_D, y_D innerhalb des von dem Elektronenstrahl 450 des SEM 440 gescannten Bereichs liegt, wandert dieser normalerweise bei einer Drehung der Fotomaske 700 um die Drehachse 250 aus dem gescannten Bereich oder dem Gesichtsfeld des SEM. Durch eine kompensierende Translationsbewegung des Probentisches 110 in x- und y-Richtung kann der Defekt x_D, y_D nach Beendigung der Rotation der Maske 700 wieder in den Sichtbereich oder den gescannten Bereich des SEM 440 verschoben werden. Die Kombination aus einer Drehung des Probentisches 1100 um die Drehachse 250 und einer kompensierenden Translationsbewegung des Probentisches 110 resultiert in einer Drehung des Probentisches 110 um einen Defekt x_D, y_D.
Typischerweise wird der Ursprung des Koordinatensystems x_c, y_c, z_c der Maskenaufnahmefläche 265 der Maskenaufnahme 190, 260 so gewählt, dass der Elektronenstrahl 450 des SEM 440 im Koordinatenursprung liegt.
Nach einigen Umformungen und unter Ausnutzung der oben angegebenen Bedingungen für x_i, x_r sowie y_i, y_r, können die Koordinaten der zentralen Drehachse x_c, y_c als Funktion der Translationen t_x und t_y sowie des Drehwinkels θ ausgedrückt werden: $x_{c} = - \frac{t_{y} (1 + c o s θ)}{2 \cdot s i n θ} + \frac{1}{2} t_{x}$
$y_{c} = \frac{t_{x} sin θ}{2 - 2 \cdot cos θ} + \frac{1}{2} t_{y}$
Dabei werden die Translationsparameter t_x und t_y aus den oben angegebenen Gleichungen bestimmt, wobei die gemessenen Koordinaten der Referenzpunkte 720, 740, 760 der Markierungen 710, 730 750 vor und nach der Drehung in diese Gleichungen einzusetzen sind.
Wenn der Probentisch 100 nach dem Bestimmen der Parameter t_x, t_y und θ so verschoben wird, dass die Rotationsachse die Koordinaten x_c, y_c aufweist, führt eine Rotation der Maskenaufnahme 190, 260 nicht zu einer Verschiebung des Scan-Bereichs des Elektronenstrahls 450 des SEM 440.
Die 13 illustriert eine Translation eines Punktes x_i, y_i durch Ausführen einer Rotation Δθ, bei der die Koordinaten der Drehachse nicht mit den Koordinaten des Auftreffpunktes des Elektronenstrahls 440 auf der Fotomaske 270, 410, 700 übereinstimmt. Deshalb führt, wie oben erläutert, die Drehung um Δθ zusätzlich zu einer Verschiebung des Punktes x_i, y_i. Diese induzierte Translation wird durch die Indices „it“ gekennzeichnet. Sie kann als Funktion der ursprünglichen Koordinaten des Punktes x_i, y_i sowie des Drehwinkels Δθ ausgedrückt werden: $x_{i t} = (x_{i} - x_{c}) \cdot c o s Δ θ - (y_{i} - y_{c}) \cdot s i n Δ θ + x_{c} - x_{i}$
$y_{i t} = (x_{i} - x_{c}) \cdot s i n Δ θ + (y_{i} - y_{c}) \cdot c o s Δ θ + y_{c} - y_{i}$
Um die durch die Drehung verursachte Translation bezüglich eines Scan-Bereichs des Elektronenstrahls 450 des SEM 440 zu kompensieren, muss der Probentisch 100 um den oben angegebenen Betrag in die entgegengesetzte Richtung verschoben werden.
Das Diagramm 1400 der 14 veranschaulicht verschiedene möglicherweise auftretende Mängel bzw. Defekte diverser Komponenten des Probentisches 100. Wie in der 14 dargestellt, kann der zweite Schlitten 225 des Probentisches 100, der den Maskenteller 190, 260 entlang der x-Richtung bewegt, um einen Winkel α gegenüber der Grundplatte 205 des Probentisches 100 verkippt sein. Ferner kann der zweite Schlitten 225 des Probentisches 100 gegenüber der Maskenaufnahme 190, 260 oder dem Maskenteller 190, 260 um einen Winkel β verdreht sein. Diese beiden Unzulänglichkeiten des Probentisches 100 führen zu einer Schräg- oder Schieflage der Fotomaske 270. Oben wurde bereits im Detail erläutert, wie eine Schieflage der Fotomaske 270 ermittelt werden kann und beim Ausführen von Translationsbewegungen des Probentisches 100 berücksichtigt werden kann.
Eine Schräglage der Fotomaske 270 resultiert jedoch nicht in einer Taumelbewegung der Maske 270 solange die Drehachse 1450 des Probentisches 100 senkrecht zur Maske 270, 410, 700 bzw. zu deren Oberseite 430 ausgerichtet ist. Hingegen resultiert eine Orientierung der Drehachse 1450, die von der Senkrechten zur Fotomaske 270, 410, 700 abweicht, zu einer Höhenänderung beim Drehen der Maske 270, 410, 700 durch den Probentisch 100. Eine Höhenänderung der Fotomaske 270, 410, 700 bei der Drehung wird im Folgenden als Taumelbewegung der Maske 270, 410, 700 bezeichnet.
Die 14 zeigt schematisch, dass die Drehachse 1450 einen Winkel 8 bezüglich der z-Achse der Grundplatte 205 des Probentisches 100 aufweist. Die Winkelabweichung δ führt jedoch zu keiner Taumelbewegung der Fotomaske 270, 410, 700 bei deren Rotation, solange die Drehachse 1450 hinsichtlich der Maske 270, 410, 700 senkrecht orientiert ist, d.h. γ = 90° gilt. In dem beispielhaften Diagramm 1400 weist der Winkel γ, der den Winkel zwischen der Maskenoberfläche 430 und der Orientierung der Drehachse 1450 misst, einen von 90° abweichenden Zahlenwert auf. Der Winkel γ # 90° führt jedoch zu einer von dem Teilchenstrahl 470 des Höhensensors 460 detektierten Höhenänderung beim Rotieren der Maske 270, 410, 700 um die Drehachse 1450.
Das Diagramm 1500 der 15 präsentiert im oberen Teilbild eine Aufsicht auf die Maske 700. Der Probentisch 100 hat die Fotomaske 700 so verschoben, dass die Koordinaten 1510 der Drehachse 1450 auf der Fotomaske 700 mit den Koordinaten des Auftreffpunktes x_c, y_c des Elektronenstrahls 450 des SEM 440 übereinstimmen. Der Auftreffpunkt des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 weist einen Abstand 490 oder d_o von dem Auftreffpunkt des Elektronenstrahls 450 des SEM 440 auf. Gesucht wird die Höhenänderung, das Höhenprofil oder die Taumelbewegung des Punktes 1520, wenn die Drehachse - wie im unteren Teilbild der 15 illustriert - nicht senkrecht zur Fotomaske 700 orientiert ist.
Es wird nun angenommen, dass für den in der 15 angegebenen Drehwinkel der Höhensensor 460 die maximale Höhenänderung beim Drehen der Fotomaske 700 um die Drehachse 1450 detektiert. Dieser Drehwinkel wird deshalb als θ_max bezeichnet. Für θ_max = ±90° gilt dann γ = 90° und die Höhenänderung durch die Taumelbewegung verschwindet. Für θ_max = ±180° kehrt die vom Höhensensor 460 detektierte Höhenänderung der Fotomaske 700 ihr Vorzeichen um.
Aus dem unteren Teilbild der 15 kann für die maximale Höhenänderung, der vom Höhensensor 460 detektierte Höhenänderung Δh_max 1570 bestimmt werden: $Δ h_{m a x} = d_{0} \cdot tan (δ + γ - 90^{\circ})$
Für das vom Höhensensor 460 beim Drehen der Fotomaske 700 um die Drehachse 1450 als Funktion des Drehwinkels θ gemessene Höhenprofil h(θ, d_o) ergibt daher: $h (θ, d_{0}) = c o s (θ - θ_{m a x}) \cdot d_{0} \cdot tan (δ + γ - 90^{\circ}) + h_{o f f}$
oder: $h (θ, d_{0}) = Δ h_{m a x} \cdot c o s (θ - θ_{m a x}) + h_{o f f}$
wobei die Parameter θ_max, Δh_max und hoff zunächst unbekannt sind.
Das Diagramm 1600 der 16 zeigt ein Beispiel des gemessenen Höhenprofils h(θ, d_o) als Funktion des Drehwinkels θ, der im Bogenmaß angegeben ist. Die Höhenänderung bzw. das Höhenprofil ist in Mikrometern dargestellt. Die Punkte 1610 in 16 repräsentieren Messpunkte des Höhensensors 460 während eines Drehvorgangs. Die durchgezogene Kurve 1620 gibt eine an die Messpunkte 1610 angepasste Funktion wieder. Zum Fitten der Messpunkte 1610 können numerische Optimierungsalgorithmen eingesetzt werden, wie beispielsweise der Levenberg-Marquardt-Algorithmus. Durch das Anpassen der Messdaten 1610 an die oben angegebene Funktion werden die Parameter θ_max, Δh_max und h_off bestimmt.
Die Höhnänderung an einem beliebigen Punkt der Fotomaske 700, etwa an dem Punkt 1520, kann durch eine lineare Interpolation bzw. eine lineare Extrapolation des Höhenprofils h(θ, d_o) ermittelt werden: $h (θ, d_{0}) = h (θ, d_{0}) \cdot \frac{d}{d_{0}}$
wobei h(θ, d) das Höhenprofil der Fotomaske 700 als Funktion des Drehwinkels θ und des Abstands d von der Drehachse beschreibt.
Das Flussdiagramm 1700 der 17 präsentiert nochmals beispielhafte Schritte des Bestimmens einer Ausrichtung einer Fotomaske 270, 410, 700 auf einem Probentisch 100, der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche 195, 265 des Probentisches 100 ist, und um zumindest eine Achse 250, 1450 drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche 195, 265 steht. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1710.
Im nächsten Schritt 1720 wird eine Schräglage der Fotomaske 270, 410, 700 bestimmt. Hierfür werden mit einem Höhensensor 460 die z-Koordinate von wenigstens drei Punkten auf der Maske gemessen, wobei die drei Messpunkte nicht auf einer Geraden liegen.
Bei Schritt 1730 werden die Parameter einer affinen Transformation bestimmt, die das Koordinatensystem des Probentisches 100 mit dem Koordinatensystem der Fotomaske 270, 410, 700 verbindet. Hierzu werden mit einem Teilchenstrahl 450 einer Teilchenstrahlquelle 440 die Koordinaten von zumindest zwei Markierungen 710, 730, 750 der Fotomaske 270, 410, 700 gemessen.
Die beiden Schritte 1720 und 1730 sind optionale Schritte und sind deshalb in der 17 mit gestrichelter Umrandung wiedergegeben.
Bei Schritt 1740 wird der Probentisch 100 um einen vorgegebenen Winkel gedreht und die Höhenänderung der Fotomaske 270, 410, 700 wird während des Drehens in einem nicht verschwindenden Abstand zur Drehachse 250, 1450 zum Bestimmen der Ausrichtung der Fotomaske 270, 410, 700 gemessen.
Das Verfahren endet bei Schritt 1750.
Schließlich reproduziert das Ablaufdiagramm 1800 der 18a und 18b das in der 17 erläuterte Verfahren in größerer Detailierung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 1805.
Im nächsten Schritt 1810 wird mit zumindest einem Höhensensor 460 eine Höhendifferenz von zumindest drei Punkten auf einer Fotomaske 270, 410, 700 gemessen, die nicht auf einer Geraden liegen. Bei Schritt 1815 wird aus der gemessenen Höhendifferenz eine Schräglage der Fotomaske 270, 410, 700 bestimmt.
Sodann werden bei Schritt 1820 ein erster Satz von Koordinaten von wenigstens zwei Markierungen 710, 730, 750 der Fotomaske 270, 410, 700 mit einem Teilchenstrahl 450 zumindest einer Teilchenstrahlquelle 440 bestimmt.
Bei Schritt 1825 wird auf Basis des ersten Satzes gemessener Koordinaten und der vom Maskenhersteller gelieferten Koordinaten der zumindest zwei Markierungen 710, 730, 750 die Parameter einer affinen Transformation bestimmt, die das Koordinatensystem der Fotomaske 270, 410, 700 mit dem Koordinatensystem des Probentisches 100 verbindet.
Die vier Schritte 1810 bis 1825 sind optionale Schritte und sind deshalb in der 18 mit gestrichelter Umrandung dargestellt.
Bei Schritt 1830 wird der Höhensensor 460 über eine der zumindest zwei mit dem Teilchenstrahl 450 der zumindest einen Teilchenstrahlquelle 440 gemessenen Markierungen 710, 730, 750 zentriert. Daran anschließend wird bei Schritt 1835 der Abstand 490 des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls 450 der zumindest einen Teilchenstrahlquelle 440 und des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls 470 des Höhensensors 460 bestimmt.
Die Schritte 1830 und 1835 müssen beispielsweise nur dann ausgeführt werden, falls der Abstand 490 nicht bereits bekannt ist. Dieser Umstand ist durch eine punktierte Umrahmung der beiden optionalen Schritte illustriert.
Bei Schritt 1840 wird die Fotomaske 270, 410, 700 um eine Winkel 0° < α < 180° gedreht. Vorzugsweise erfolgt die Drehung um einen Winkel von 90°.
Sodann wird bei Schritt 1845 ein zweiter Satz von Koordinaten der zumindest zwei Markierungen 710, 730, 750 der Fotomaske 270, 410, 700 mit dem Teilchenstrahl 450 der zumindest einen Teilchenstrahlquelle 440 gemessen. Anschließend werden bei Schritt 1850 die Koordinaten der Drehachse 1450 auf der Fotomaske 270, 410, 700 bestimmt.
Die Schritte 1840 bis 1855 sind optionale Schritte und deshalb in der 18 mit punktierter Umrandung dargestellt. Sie können beispielsweise nur dann ausgeführt werden, wenn die Position der Drehachse 1450 auf der Fotomaske 270, 410, 700 nicht bekannt ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die Koordinaten des Teilchenstrahls 450 der zumindest einen Teilchenstrahlquelle 440 im Koordinatensystem des Probentisches 100 verlorengehen.
Bei Schritt 1855 wird die Drehachse 1450 optional mit Hilfe des Probentisches 100 so verschoben, dass deren Koordinaten mit den Koordinaten des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls 450 der zumindest einen Teilchenstrahlquelle 440 übereinstimmen.
Im nächsten Schritt 1860 wird der Probentisch 100 um einen vorgegebenen Winkel gedreht und die Höhenänderung h(θ, d_o) der Fotomaske 270, 410, 700 wird während des Drehens gemessen.
Anschließend kann bei Schritt 1865 aus der gemessenen Höhenänderung h(θ, d_o) eine Taumelbewegung der Fotomaske bestimmt werden. Das Verfahren endet schließlich bei 1870.

Claims

Verfahren (1700, 1800) zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske (270, 410, 700) auf einem Probentisch (100), der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche (195, 265) des Probentisches (100) ist, und um zumindest eine Achse (250) drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche (195, 265) steht, wobei das Verfahren (1700, 1800) den Schritt aufweist: Drehen des Probentisches (100) um einen vorgegebenen Winkel und Messen einer Höhenänderung (1570) der Fotomaske (270, 410, 700) während des Drehens in einem vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand (490) zur Drehachse (1450) zum Bestimmen der Ausrichtung der Fotomaske (270, 410, 700) auf dem Probentisch (100).
Verfahren (1700, 1800) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Drehen des Probentisches (100) um einen Winkel erfolgt, der gleich oder größer ist als: 60°, bevorzugt 90°, mehr bevorzugt 180°, und am meisten bevorzugt 360°.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Vorbestimmens des nicht verschwindenden Abstandes zur Drehachse (1450) umfasst.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den zusätzlichen Schritt des Bestimmens von Koordinaten der Drehachse (1450) auf einer Oberfläche (430) der Fotomaske (270, 410, 700) umfasst.
Verfahren (1700, 1800) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bestimmen der Koordinaten der Drehachse (1450) umfasst: a. Messen eines ersten Satzes von Koordinaten für zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750) der Fotomaske (270, 410, 700) mit einem Teilchenstrahl (450) einer Teilchenstrahlquelle (440), ohne die Fotomaske (270, 410, 700) zu drehen; b. Drehen der Fotomaske (270, 410, 700) um einen Winkel 0° < θ < 180° oder 180° < θ < 360°; und c. Messen eines zweiten Satzes von Koordinaten für die zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750) der gedrehten Fotomaske (270, 410, 700) mit dem Teilchenstrahl (450) der Teilchenstrahlquelle (440).
Verfahren (1700, 1800) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bestimmen der Koordinaten der Drehachse (1450) umfasst: Bestimmen der Koordinaten der Drehachse (1450) aus dem ersten und dem zweiten Satz gemessener Koordinaten der zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750).
Verfahren (1700, 1800) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Messen der zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750) mittels zumindest einer Teilchenstrahlquelle (440) erfolgt, die ausgebildet ist, zumindest einen fokussierten Teilchenstrahl (450) aus der folgenden Gruppe zu erzeugen: einen Photonenstrahl, einen Elektronenstrahl, einen Ionenstrahl, einen Atomstrahl und einen Molekülstrahl.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der Ansprüche 3-7, wobei das Vorbestimmen des nicht verschwindenden Abstands zur Drehachse (1450) aufweist: Bestimmen von Koordinaten eines Auftreffpunktes eines Teilchenstrahls (470) zumindest eines Höhensensors (460) auf die Fotomaske (270, 410, 700).
Verfahren (1700, 1800) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Bestimmen der Koordinaten des Auftreffpunktes des Teilchenstrahls (470) des zumindest einen Höhensensors (460) umfasst: Scannen des Probentisches (100) zum Zentrieren des zumindest einen Höhensensors (460) über zumindest einer der zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750) gemäß Anspruch 5.
Verfahren (1700, 1800) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Scannen des Probentisches (100) einen Scan-Pfad (810, 820, 830, 1010, 1020, 1030) umfasst, der an die zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750) angepasst ist.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messen der Höhenänderung (1570) umfasst: Verschieben der Drehachse (1450) unter einen Auftreffpunkt eines Teilchenstrahls (450) einer Teilchenstrahlquelle (440) auf die Fotomaske (270, 410, 700).
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner den Schritt aufweisend: Interpolieren und/oder Extrapolieren der gemessenen Höhenänderung (1570) der Fotomaske (270, 410, 700) für einen von dem vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand (490) abweichenden Wert.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner den Schritt aufweisend: Messen einer z-Koordinate der Fotomaske (270, 410, 700) an der Drehachse (1450).
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Probentisch (100) entlang zumindest zweier Achsen verschiebbar ist, die parallel zur Maskenaufnahmefläche (195, 265) sind, und wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: a. Messen von Koordinaten von zumindest zwei Markierungen (710, 730, 750) der Fotomaske (270, 410, 700) mit einem Teilchenstrahl (450) einer Teilchenstrahlquelle (440), ohne die Fotomaske (270, 410, 700) mit dem Probentisch (100) zu drehen; und b. Bestimmen einer affinen Transformation zwischen einem Koordinatensystem der Fotomaske (270, 410, 700) und einem Koordinatensystem des Probentisches (100) aus den gemessenen Koordinaten.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der Ansprüche 5-14, ferner den Schritt aufweisend: Bestimmen einer affinen Transformation zwischen einem Koordinatensystem der Fotomaske und einem Koordinatensystem des Probentisches aus dem ersten Satz von Koordinaten.
Verfahren (1700, 1800) nach Anspruch 14 oder 15, wobei das Bestimmen der affinen Transformation umfasst: Bestimmen der Parameter einer Translation, einer Skalierung und einer Drehung der Koordinatensysteme der Fotomaske und des Probentisches zueinander.
Verfahren (1700, 1800) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Probentisch (100) entlang zumindest zweier Achsen verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche (195, 265) des Probentisches (100) sind, und wobei das Verfahren (1700, 1800) ferner den Schritt aufweist: Messen einer Höhendifferenz von zumindest drei Punkten auf der Fotomaske (270, 410, 700), die nicht auf einer Geraden liegen, mit dem zumindest einen Höhensensor (460), ohne Drehen des Probentisches (100).
Verfahren (1700, 1800) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner den Schritt aufweisend: Interpolieren und/oder Extrapolieren der Höhendifferenz an einer von den drei gemessenen Punkten abweichenden Position der Fotomaske (270, 410, 700) aus der gemessenen Höhendifferenz.
Vorrichtung (400) zum Bestimmen einer Ausrichtung einer Fotomaske (270, 410, 700) auf einem Probentisch (100), der entlang zumindest einer Achse verschiebbar ist, die parallel zu einer Maskenaufnahmefläche (195, 265) des Probentisches ist (100), und um zumindest eine Achse drehbar ist, die senkrecht zu der Maskenaufnahmefläche (195, 265) steht, die Vorrichtung (400) aufweisend: zumindest einen Höhensensor (460), der ausgebildet ist zum Messen einer Höhenänderung (1570) während eines Drehens des Probentisches (100) um einen vorgegebenen Winkel, wobei der zumindest eine Höhensensor (460) einen vorbestimmten, nicht verschwindenden Abstand (490) zur Drehachse (1450) aufweist, zum Bestimmen der Ausrichtung der Fotomaske (270, 410, 700) auf dem Probentisch (100).
Computerprogramm, das Anweisungen umfasst, die, wenn sie von einem Computersystem ausgeführt werden, das Computersystem veranlassen, die Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 auszuführen.