JP7312264B2 - 動作環境における反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するためのデバイスおよびその方法 - Google Patents

動作環境における反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するためのデバイスおよびその方法 Download PDF

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Description

本特許出願は、参照によりその全体が本出願に援用される、２０１９年２月６日にドイツ特許商標庁に出願された、ドイツ特許出願第１０ ２０１９ ２０１ ４９７．６号の優先権を主張する。
本発明は、動作環境における反射フォトリソグラフィマスク（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ ｍａｓｋ：反射性フォトリソグラフィマスク）のパターン要素の配置を決定するための方法およびデバイスに関する。
半導体産業における集積密度の増大の結果として、フォトリソグラフィマスクは、ウェハ上にますます小さな構造を結像（ｉｍａｇｅ）しなくてはならない。この傾向を考慮するために、リソグラフィ装置の露光波長は、更に短い波長へとシフトされている。将来のリソグラフィシステムは、おそらくは、少なくとも部分的に、極紫外（ＥＵＶ）範囲内（必ずしもそうではないが好ましくは６ｎｍから１５ｎｍまでの範囲内）で作動することになる。ＥＵＶ波長範囲は、将来のリソグラフィシステムのビーム経路内の光学要素の精度に対して膨大な要求を課している。光学要素は間違いなく反射光学要素になり、このため、ＥＵＶ波長範囲のフォトリソグラフィマスクも同様である。しかしながら、反射光学要素は他の波長にも使用可能である。
フォトマスク、特にＥＵＶマスクの場合、フォトマスクのパターン要素が、半導体コンポーネントの設計によって予め定められた構造要素をウェハ上のフォトレジスト内に厳密に結像することが重要である。この方式でのみ、複数の連続処理プロセスおよび異なる複数のマスクを用いた露光プロセスによって、ナノメートル範囲の寸法を有する構造がウェハ上に再現可能に生成され得ることが可能となる。ＩＴＲＳ（国際半導体技術ロードマップ）によれば、将来の技術ノードのためのフォトリソグラフィマスクのオーバレイ要件を満たすことは、リソグラフィにおける最も困難な課題のうちの１つである。
それらの層状の構造に起因して、ＥＵＶ波長範囲のためのフォトリソグラフィマスクは内部応力を有する。ここで、多層構造は、通常、内部歪みに対する個別の最大の寄与となる。ＥＵＶマスクの内部歪みは、その表面の湾曲につながる。通常、ＥＵＶマスクの内部歪みは、マスク前面、すなわち、多層構造およびパターン要素が配列される表面の凸面につながる。
ＤＥ １０ ２０１６ ２０４ ５３５ Ａ１は、フォトリソグラフィマスクの誤差修正のために用いられる、測定マイクロスコープの誤差修正データを確認するために較正マスクおよび自己較正アルゴリズムを用いる測定マイクロスコープを較正するための方法について記載している。
現行では、従来の透過型（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ）フォトマスクのパターン要素の配置が、生成されたフォトマスクが光学的に測定されることにより測定される。測定中、透過型フォトマスクは、通常、３つの半球上に装着され、重力効果によって適所に維持される。固有の質量（ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｗｅｉｇｈｔ）によって生じる新たに生成されたマスクの撓み（ｓａｇｇｉｎｇ：たわみ、たるみ）は、有限要素シミュレーションを用いることにより確認され、透過型マスクの撓みによって生じる吸収体構造のパターン要素の配置誤差は、計算によって補正される。
ＤＥ １０ ２０１７ ２０２ ９４５ Ａ１は、反射マスクの異なる載置部（ｍｏｕｎｔｓ：マウント）またはマウンティング（ｍｏｕｎｔｉｎｇｓ）間の遷移時のパターン要素の位置における内部応力および重力の効果を決定することができる方法を記述している。
ＥＵＶマスクは、予測可能な未来において更に用いられるようになるであろう。この場合、ＥＵＶマスクは、共通のマスクセットにおいて従来の透過型マスクと共に用いられる（ミックスアンドマッチ（ｍｉｘ－ａｎｄ－ｍａｔｃｈ）応用）。ＥＵＶマスクは、特に、ウェハ上に重要な構造要素を結像するために用いられるため、ＯＰＯ（オンプロダクトオーバレイ）バジェットへの寄与がますます大きくなっている。
ＥＵＶステッパにおいて、ＥＵＶマスクは通常、静電クランプデバイスまたは静電チャック（ＥＳＣ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｃｈｕｃｋ）上に保持される。この目的で、ＥＵＶマスクの後面には、導電層が設けられる。この後面層も同様に、ＥＵＶマスクにおいて応力を引き起こす。更に、ＥＵＶマスクの後面は小さな凹凸（不均一性）(unevennesses)を有する。前記凹凸は、マスク基板の後面の不完全な平面性によって、および／または後面マスク表面の完全に平坦でない導電性コーティングによって生じる可能性がある。前記凹凸は、静電クランプデバイスによって、ＥＵＶマスクの動作中にＥＵＶマスクの前面に少なくとも部分的に伝達される。
ＤＥ １０ ２００４ ０１０ ００２ Ａ１は、個々に電気的にバイアス可能であるように各サポート要素が具現化された、マスクのための多数のサポート要素を有するＥＵＶマスクのためのマスクホルダについて記述している。
以下に例として引用される文書は、ＥＵＶマスクの後面凹凸について分析している。P. Vukkadala, D. Patil and R.I. Engelstad: "Overview of IP error compensation techniques for EUVL", Proc. of SPIE, Vol. 7545, 26th European Mask and Lithography Conference, 75404-1 - 75404-11、O. Tanaka et al.: "Overlay accuracy of EUV1 using compensation method for nonflatness of mask", EUVL Symposium, MA-P07, Oct. 2010、K. Ballman. C. Lee, T. Dunn and A. Bean: "Error analysis of overlay compensation methodologies and proposed functional tolerances of EUV photomask flatness", Proc. of SPIE, Vol. 9984, XXIII Symposium on Photomask and Next-Generation Lithography Mask Technology, May 2016, doi: 10.1117/12.2242282、および G. Brandstetter and S. Govindjee: "Analytical treatment of the deformation behavior of extreme-ultraviolet lithography masks during electrostatic chucking", J. of Micro/Nanolithography, MEMS, and NOEMS, Vol. 11(4), Oct.-Dec. 2012, pages 043005-1 - 043005-10。
ＥＵＶマスクのパターン要素の配置を確認し、ＥＵＶマスクの前面および後面の凹凸を再現可能に決定することは、計測上の課題となっている。
本発明は、記述した課題を少なくとも部分的に満たすことを可能にするデバイスおよび方法を指定する問題に対処する。
本発明の１つの例示的な実施形態によれば、この問題は、請求項１に記載のデバイスおよび請求項１７に記載の方法によって解決される。１つの実施形態において、動作環境における反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するためのデバイスは、（ａ）反射フォトリソグラフィマスクの動作環境と対応しない測定環境において、反射フォトリソグラフィマスクの後面の表面凹凸データ(surface unevenness data)、および／または反射フォトリソグラフィマスクの載置部（マウント）の表面凹凸データを決定するように構成された少なくとも１つの第１の手段と、（ｂ）測定環境においてパターン要素の配置データを決定するように構成された少なくとも１つの第２の手段と、（ｃ）後面および／または載置部の決定された表面凹凸データ、ならびに決定された配置データから、動作環境における反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を計算するように構成された少なくとも１つの計算ユニットと、を備える。
本発明によるデバイスは、反射フォトリソグラフィマスクの後面凹凸を決定することを可能にする。通常、本発明によるデバイスは、測定環境から動作環境への遷移時の、ＥＵＶマスク、および／または測定環境においてＥＵＶマスクを保持もしくは固定するために用いられるＥＵＶマスクのホルダの凹凸の、反射フォトリソグラフィマスクの動作環境におけるパターン要素の位置に対する影響を考慮することを可能にする。結果として、ＯＰＯ（オンプロダクトオーバレイ）バジェットへの反射フォトリソグラフィマスクの寄与をより高い精度で決定することができる。反射フォトマスクは、マスクスタック内のパターン要素の構造寸法に起因した重大なプロセスステップのために主に用いられるため、パターン要素配置がより高い精度で求められた反射フォトマスクに基づいて、２つ以上の反射フォトマスクのオーバレイおよび／または１つもしくは複数の反射マスクと１つもしくは複数の透過型フォトマスクとのオーバレイを最適化することが可能である。したがって、結果として、例えば、ミックスアンドマッチマスクセットに基づいて半導体コンポーネントの製造プロセスの歩留まりを増大させることが可能である。
反射フォトリソグラフィマスクの後面は、パターン要素を有する、反射フォトリソグラフィマスクの前面の反対にある。
本発明によるデバイスは、あらゆる種類の従来の透過型フォトマスクのパターン要素の配置を決定するために用いることもできる。
少なくとも１つの第２の手段は、反射フォトリソグラフィマスクの前面の表面凹凸データを決定するように更に構成することができ、計算ユニットは、パターン要素の配置を計算するために、前面の決定された表面凹凸データを考慮するように更に構成することができる。
少なくとも１つの第１の手段および／または少なくとも１つの第２の手段は、１つまたは複数の外部測定デバイスから、反射リソグラフィマスクの後面、前面、および／または載置部の表面凹凸データ、ならびにまたパターン要素の配置を取得するように構成することができる。少なくとも１つの第１の手段および／または少なくとも１つの第２の手段は、メモリから、反射リソグラフィマスクの後面、前面、および／または載置部の表面凹凸データ、ならびにまたパターン要素の配置を取得することができる。
第１の例示的な実施形態において、本出願において定義されるデバイスは、デバイスが、１つまたは複数の外部測定デバイスから、測定データ、例えば、反射リソグラフィマスクの後面および／もしくは前面の表面凹凸データ、ならびに／または反射リソグラフィマスクの載置部の表面凹凸データを取得することができるインタフェースを備えることができる。インタフェースは、有線または無線インタフェースを含むことができる。更に、デバイスは、更なる外部の測定デバイスから、パターン要素の配置を記述する測定データを取得することができる。
反射フォトリソグラフィマスクの載置部はチャックを備えることができる。チャックは、真空チャック（ＶＣ：ｖａｃｕｕｍ ｃｈｕｃｋ）または静電チャック（ＥＳＣ）を備えることができる。載置部は、反射フォトリソグラフィマスクを保持するための表面を有することができる。反射フォトリソグラフィマスクを保持または固定するための表面は、平坦な表面を含むことができる。反射フォトリソグラフィマスクを保持するための表面は、凹凸を有することができる。載置部の表面の凹凸は、局所的凹凸を含むことができる。局所的凹凸は、０．１ｎｍ～２０ｎｍの範囲内の載置部の平均表面に対するずれ（ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ）を有することができる。
測定環境において、ＥＵＶマスクは２つの異なる方式で保持または固定することができる。測定環境において、第１に、ＥＵＶマスクは３点載置部（ｔｈｒｅｅ－ｐｏｉｎｔ ｍｏｕｎｔ：３点マウント）に装着することができ、第２に、ＥＵＶマスクはチャックを用いることにより固定することができる。
少なくとも１つの第１の手段は、動作環境に対応していない環境における表面凹凸データを確認するように構成された第１の測定ユニットを備えることができる。
その動作環境において、反射フォトマスクは、通常、静電チャックによって適所に保持される。この構成において、反射フォトリソグラフィマスクの後面凹凸を直接決定することは可能でない。
少なくとも１つの第１の手段は、載置部の表面凹凸データを決定するように構成された少なくとも１つの第３の測定ユニットを備えることができる。少なくとも１つの第３の測定ユニットは、表面形状測定装置を含むことができる。表面形状測定装置は、触覚的または光学的方法を用いることができる。表面形状測定装置は、以下の群、すなわち、共焦点技法、レーザ表面形状測定、および白色光干渉分光法からの少なくとも１つの技法を用いることができる。載置部の表面凹凸データを決定するための少なくとも１つの第３の測定ユニットは、干渉計を備えることができる。
少なくとも１つの第２の手段は、動作環境に対応していない環境におけるパターン要素の配置データを確認するように構成された第２の測定ユニットを備えることができる。
既に上記で説明したように、動作環境における反射マスクは、静電チャックによって標準として適所に保持される。対照的に、マスク製造プロセスの一部の間、反射マスクは、通常、重力の作用によって３点載置部において固定される。
第２の測定デバイスは、反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の座標を決定するように構成することができる。
第２の測定ユニットは、動作環境に少なくとも部分的に対応する環境においてパターン要素の配置データを確認するように構成することができる。
第２の測定ユニットが、その動作環境における反射マスクの固定に実質的に対応する方式で反射フォトリソグラフィマスクを固定するチャックを有することが可能である。更に、第２の測定ユニットは、反射フォトリソグラフィマスクの動作環境の１つまたは複数の更なるパラメータをシミュレートするように構成することができる。動作環境の更なるパラメータは、動作環境の温度、空気圧および／または空気湿度とすることができる。動作環境が真空環境に対応する場合、空気圧および空気湿度は、真空環境における残存する残留圧力および残存する残留湿度に関する。
本明細書のこの箇所および他の箇所において、「実質的に」という表現は、先行技術による測定器具を用いて測定変数を決定する場合の、従来の測定誤差内の測定変数の指示を表す。
反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するためのデバイスの少なくとも１つの第２の手段は、反射フォトリソグラフィマスクの前面の表面凹凸データを決定するように構成することができる。少なくとも１つの第２の手段は、動作環境に対応していない環境における反射フォトリソグラフィマスクの前面の表面凹凸データを確認するように構成された第４の測定ユニットを備えることができる。第４の測定ユニットは、動作環境に対応する環境における前面の表面凹凸データを確認するように構成することができる。第１の測定ユニットは第４の測定ユニットを備えることができる。更に、第２の測定ユニットは第４の測定ユニットを備えることができる。
計算ユニットは、表面凹凸データを決定するために、および配置データを決定するために、後面、前面および／または載置部の取得された表面凹凸データ、ならびに取得された配置データを変換するように構成することができる。
後面および／または前面の表面凹凸データ、および配置データが、異なるユニットまたは異なる測定ユニットによって確認される場合、２つの計量器具の測定データを厳密に互いに関係付けてコンバートすることが必要とされる。
計算ユニットは、動作環境における反射フォトリソグラフィマスクの載置部に対するパターン要素の配置を決定するように構成することができる。
計算ユニットは、動作環境における設計データに対するパターン要素の配置の少なくとも１つのずれを決定するように構成することができる。
計算ユニットは、パターン要素の配置の少なくとも１つのずれ、および／または決定された表面凹凸データから、少なくとも１つのずれおよび／または後面の表面凹凸を補正するピクセルの少なくとも１つの配列を決定するように更に構成することができる。
このため、上記で説明したデバイスの１つの実施形態は、１つまたは複数のパターン要素の目標となる横方向の変位によって、設計によって予め定義された配置に対する反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置の決定されたずれを補正するために用いることができる。ここで、マスクがマスクの動作環境において用いられているため、補正をこの環境に関係付けることが有利である。代替的にまたは加えて、ピクセルの１つまたは複数の配列をマスク基板に導入するかまたは書き込むことによって、決定された後面の表面凹凸を補うことが可能である。
計算ユニットは、動作環境における反射フォトリソグラフィマスクの載置部の表面に対するパターン要素の配置を決定するように構成することができる。動作環境における反射フォトリソグラフィマスクの載置部は静電チャックを備えることができる。
計算ユニットは、動作環境において理想的には平坦であると仮定される表面を有する静電チャックに対する反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するように構成することができる。
マスクが静電チャックまたは真空チャックに固定される場合、チャックは、前記マスクの後面がチャックの表面の実質的に全域にわたって載るような大きさを有する力を反射マスクに加えることができることが仮定される。これは、反射マスクがチャック内で固定される場合、マスクの後面の表面凹凸が、チャックの表面凹凸によって隠されるかまたはなくなることを意味する。
上記で説明したように、反射マスクは、測定環境において、例えば３点載置部によって、またはチャックによって保持することができる。反射フォトリソグラフィマスクを保持または固定するチャックの表面は、完全に平坦ではない。チャックの表面の凹凸は、少なくとも減衰した形態において、マスクを通って伝播し、ＥＵＶマスクの前面に装着されたパターン要素の配置の変化につながる。
上記で既に説明したのと同様に、反射フォトリソグラフィマスクは通常、動作中、すなわち動作環境内で、すなわちリソグラフィデバイスの露光システムにおいて、静電チャックによって保持される。動作環境における反射フォトリソグラフィマスクの固定は、多くの場合、理想的には平坦であると仮定されるＥＳＣの表面に関係付けられる。反射マスクがＶＣまたはＥＳＣを用いることにより測定環境において固定される場合、上記で指定されたデバイスは、確認された配置データを、ＥＳＣの、動作環境において理想的には平面状であると仮定される表面に変換する。これは、測定環境におけるチャックの既存の表面凹凸が、動作環境において用いられるＥＳＣの、理想的には平坦であると仮定される表面に対し計算的に補正されることを意味する。
後面、前面および／または載置部の表面凹凸データ、ならびに配置データを決定することは、これらのデータを外部デバイスから取得することを含むことができ、かつ／または後面、前面および／または載置部の表面凹凸データ、ならびに配置データを、デバイスの１つまたは複数の測定ユニットによって確認することを含むことができる。
パターン要素の配置を決定するためのデバイスは、その前面および後面が交換されるように反射フォトリソグラフィマスクを位置決めするように構成されたマスク回転ユニットを更に備えることができる。
反射フォトマスクを回転またはフリップするとき、前記フォトマスクは、その活性領域における反射マスクの汚染または欠陥の生成を回避するために、特定の領域においてのみ保持されることを許可されることを検討に入れるべきである。
第１の測定ユニットおよび／または第４の測定ユニットは、反射フォトリソグラフィマスクの表面凹凸データを確認するように構成されたフォーカスシステムを備えることができる。
それぞれ、後面および／または前面の凹凸を決定するために反射フォトマスクの後面および／または前面上に光ビームを合焦することにより、反射マスクの後面および／または前面の比較的大きな領域にわたる光ビームの平均化が生じないため、高い横方向の分解能で凹凸を確認することが可能になる。マスクの後面および／またはマスクの前面の凹凸を決定するときの正確度は、走査点の横方向の間隔の選択によって設定することができる。
第２の測定ユニットは、パターン要素の配置データを確認するように構成されたフォーカスシステムを備えることができる。
第２の測定ユニットは、反射フォトマスクの後面および／または前面の表面凹凸データ、ならびにその配置データを自動的に確認するように構成することができる。
反射フォトリソグラフィマスクは後面の導電性コーティングを有することができる。
第１、第２および／または第４の測定ユニットのフォーカスシステムは、後面、前面の凹凸データ、および／またはパターン要素の配置データを自動的に確認するためのオートフォーカスシステムを備えることができる。代替的な実施形態では、第１、第２および／または第４の測定ユニットは、フォーカススタック測定によって、後面、前面の凹凸データ、および／またはパターン要素の配置データを決定することができる。
導電性コーティングは、静電チャックによって、動作環境において反射マスクを装着または固定する役割を果たす。導電性コーティングは、通常、金属または金属合金を備える。反射マスクの後面の導電性コーティングは、通常、電磁スペクトルの可視波長範囲または紫外波長範囲からの光のためのミラーとして機能する。
反射フォトリソグラフィマスクは、極紫外（ＥＵＶ）波長範囲のためのフォトリソグラフィマスクを備えることができる。現時点において、ＥＵＶ範囲内で、１０ｎｍ～１５ｎｍの波長範囲が用いられることが好ましい。
反射フォトリソグラフィマスクの前面は、パターン要素の配置データを確認するために用いられるマークまたは位置合わせマークを含むことができる。位置合わせマークは、反射マスク上で規則的格子または不規則的格子状に装着することができる。位置合わせマークは、単独で、またはパターン要素の配置データを確認するためのパターン要素と組み合わせて用いることができる。しかしながら、反射フォトリソグラフィマスク上での位置を確認するために、パターン要素自体を排他的に用いることも可能である。
第１の測定ユニットは、可視波長範囲のための第１の光源、および／または深紫外波長範囲のための第２の光源を含むことができる。
第２の測定ユニットは、可視波長範囲のための第３の光源、および／または深紫外波長範囲のための第４の光源を含むことができる。
第１、第２、第３および／または第４の光源は、レーザシステムまたはランプ、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）を備えることができる。第１および第３の光源は、ヘリウムネオンレーザを備えることができる。第２および第４の光源はフッ化アルゴンレーザを備えることができる。第１、第２、第３および／または第４の光源は、０．１～０．９８、好ましくは０．１～０．９５、より好ましくは０．１～０．９２および最も好ましくは０．１～０．９の範囲の開口数（ＮＡ）を含むことができる。現時点において、０．１～０．４の範囲のＮＡを有する可視波長スペクトルにおける光源、または深紫外（ＤＵＶ）波長範囲内の光源、例えば１９３ｎｍで放射し、０．４～０．９の範囲のＮＡを有するレーザシステムが使用されることが好ましい。
第１および／または第３の光源は、１０ｎｍ～１５ｎｍの範囲の波長を含み、１ｎｍ未満の線幅を有することができる。第１および第３の光源または第２および第４の光源が、１つの光源として具現化することができる。
反射マスクのパターン要素の配置を確認し、反射マスクの後面および／または前面の表面凹凸を確認するための可能な限り最も短い波長を有する光子を用いることが有利である。なぜなら、デバイスまたは測定デバイスの分解能は、用いられる光源の波長が短くなるほど増大するためである。現時点において、ＥＵＶ光源が利用可能でないことは、依然として、反射マスクの化学線波長において動作する測定デバイスの使用を大幅に妨げている。
第１の測定ユニットは少なくとも１つの第１の検出器を備えることができ、第２の測定ユニットは少なくとも１つの第２の検出器を備えることができる。少なくとも１つの第１の検出器および少なくとも１つの第２の検出器は、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）検出器を備えることができる。
反射フォトリソグラフィマスクの位置を変更することなく、第１の測定ユニットは後面の表面凹凸データを確認することができ、第２の測定ユニットはパターン要素の配置データを確認することができる。更に、反射フォトリソグラフィマスクの位置または場所を変更することなく、第１の測定ユニットが、後面の表面凹凸データを決定し、第２の測定ユニットが、パターン要素の配置データを決定し、第４の測定ユニットとしての機能において、前面の表面凹凸データを決定することが可能である。
上記で定義されたデバイスのこれらの実施形態は、測定データを単純な方式で互いに関係付けることができるという利点を有する。更に、これらの実施形態は、全ての測定を反射フォトリソグラフィマスクの同じ装着状態において行うことができ、結果としていくつかの潜在的誤差原因が生じ得なくなるため、有利である。
計算ユニットは、測定環境における反射フォトリソグラフィマスクの保持による反射フォトリソグラフィマスクの変形を考慮するように構成することができる。測定環境において、反射フォトリソグラフィマスクは、例えば３点載置部によって、またはチャックによって保持することができる。後面および／もしくは前面の表面凹凸データ、ならびに／または反射フォトリソグラフィマスクの配置データは、測定環境において決定することができる。
マスクの３点載置部の場合、検討中のマスクのタイプにかかわらず、固有の質量によりフォトマスクの撓みが生じ、この現象は、当該技術分野において「マスク撓み」と呼ばれる。透過型フォトマスクの場合、デバイスの計算ユニットは、３点載置部の場合のマスクの撓みを決定するために、マスク基板の有限要素シミュレーションを実行することができる。反射マスクの場合、第２の測定ユニットは、マスクの高さプロファイルを決定することができる。第２の測定ユニットは、反射マスクの前面および／または後面の高さプロファイルを確認することができる。更に、第２の測定ユニットは、第４の測定ユニットとしての機能において、反射フォトリソグラフィマスクの前面の表面の凹凸を決定することができる。第１の測定ユニットは、同様に、反射マスクの後面の高さプロファイルを確認するように構成することができる。
反射フォトリソグラフィマスクがＶＣまたはＥＳＣによって固定される場合、パターン要素の配置を決定するために、測定環境において第１または第２の測定ユニットを使用することが可能である。
第２の測定ユニットが、反射マスクのパターン要素の座標、すなわち、ｘｙ座標のみでなく、高さ情報、すなわちｚ座標も測定することが好ましい。次に、確認された３次元測定データセットを、計算ユニットによって、パターン要素の配置を計算するために用いることができる。
第２の測定ユニットは、パターン要素の座標を確認するプロセスと同時に、反射マスクの高さプロファイルまたは表面輪郭を決定するプロセスを実行することができる。しかしながら、第２の測定ユニットが別個の測定によって高さプロファイルを確認するプロセスを実行することも可能である。高さプロファイルを確認し、任意で反射フォトマスクの前面の表面の凹凸を決定することは、デバイスにおける反射フォトリソグラフィマスクの温度調節に期間中に実行することができる。
更に、第２の測定ユニットが、配置データを確認するプロセス中に反射マスクの高さプロファイルを自動的に同時に測定することが可能である。配置測定が、所定の精度で高さプロファイルを決定するのに十分な測定点を含まない場合、反射マスクの表面輪郭は、別個の測定において、例えば、第２の測定ユニットによって行われる焦点測定によって、決定することができる。高さプロファイルの別個の決定は、例えば、デバイスまたは第２の測定ユニットにおけるＥＵＶマスクの温度調節段階中に行うことができるため、表面輪郭を決定することは、通常、デバイスにおける反射マスクの測定時間を長引かせることにつながらない。
第２の測定ユニットは、反射フォトリソグラフィマスクの前面上に実質的に垂直に放射するように構成することができ、第１の測定ユニットは、反射フォトリソグラフィマスクの後面上に実質的に垂直に放射するように構成することができる。
上記で定義されたデバイスのこの実施形態により、マスクの位置または場所を変更することなく、パターン要素の配置を確認し、反射マスクの後面凹凸を確認することが可能である。これにより、２つのデータセットのコンバート、または共通平面もしくは共通座標系への２つのデータセットの変換が容易になる。
デバイスは、反射フォトリソグラフィマスクを保持するための３点載置部を備えることができる。更に、デバイスは、測定環境において反射フォトリソグラフィマスクを保持するための静電チャックを備えることができる。
少なくとも１つの第１の手段は、測定環境において反射フォトリソグラフィマスクの載置部の表面凹凸データを受信するように更に構成することができる。
計算ユニットは、動作環境においてパターン要素の配置を計算するときに、測定環境における反射フォトリソグラフィマスクの載置部の凹凸データを考慮するように更に構成することができる。
計算ユニットは、反射マスクの動作環境においてパターン要素の配置を計算する目的で取得されたこれらのデータを組み合わせるために、測定環境において反射マスクを保持または固定するＥＳＣまたはＶＣの凹凸データを取得することができる。
計算ユニットは、配置データを確認するプロセス中、ならびに／または後面および／もしくは前面の表面凹凸データを確認するプロセス中の反射フォトリソグラフィマスクに対する重力の影響を考慮するように構成することができる。
計算ユニットは、有限要素シミュレーションを実行することによって反射フォトリソグラフィマスクに対する重力の影響を決定するように構成することができる。
内部応力に加えて、重力の影響は、上記で定義したデバイスにおける３点載置部の場合の反射フォトリソグラフィマスクの変形にも寄与する。個々が反射マスクの変形に寄与し、かつ、全体変形が反射マスクの線形変形範囲内にあるため、個々の寄与は、互いに無関係に決定し、それらの効果の観点で互いに無関係に考慮することができる。
計算ユニットは、パターン要素の配置を計算する目的で、反射フォトリソグラフィマスクの動作環境に対応しない測定環境から動作環境への遷移時に反射フォトリソグラフィマスクの中立軸（ｎｅｕｔｒａｌ ａｘｉｓ）の位置の変化を決定するように構成することができる。反射フォトリソグラフィマスクの動作環境に対応しない測定環境において、反射フォトリソグラフィマスクは、３点載置部によって固定することができる。
本体において、中立軸とは、例えば、ビームまたはプレート、圧縮応力が引張応力に遷移する平面を表す。中立軸には力がかからない。フォトマスクの中立面は、ｘ方向およびｙ方向における勾配または局所正接によってマスクの各点において記述することができる。
中立軸の位置の変化は、３次元配置データに基づいて確認することができる。
第１に、フォトリソグラフィマスクの内部応力の変化は、反射マスクの表面におけるパターン要素の位置の変化につながる。第２に、反射マスクの応力状態の変化は、高さプロファイルの変化において現れ、結果として反射マスクの中立軸の位置においても現れる。したがって、表面輪郭の変化から、動作環境におけるパターン要素の配置を計算するために用いることができる中立軸の位置の変化を推論することが可能である。
３点載置部の場合に中立軸の位置の変化を決定することは、動作環境に対する測定環境またはデバイスにおける反射マスクの倍率の変化を確認することを含むことができる。倍率の変化を確認することは、等方拡大係数を決定することを含むことができ、かつ／またはデバイスにおける反射マスクの異方倍率をカバーすることができる少なくとも２つの拡大係数を決定することを含むことができる。中立軸の位置の変化を決定することは、デバイスの計算ユニットによって実行することができる。
計算ユニットは、更に、パターン要素の配置を計算するとき、後面および／または前面の取得および確認された表面凹凸データを考慮するように構成することができる。計算ユニットは、更に、パターン要素の配置を計算するとき、取得および確認された配置データを考慮するように構成することができる。
中立軸の位置の変化を決定することは、様々なタイプの反射フォトリソグラフィマスクの中立軸の位置を含むデータベースから、中立軸の位置の変化を読み出すことができる。
反射フォトリソグラフィマスクのパターンの配置を決定するためのデバイスは、不揮発性メモリを含むことができる。様々なタイプの反射マスクのためのモデルを不揮発性メモリに記憶することができ、前記モデルは、３点載置部における反射マスクの後面の凹凸が、動作環境における反射マスクのパターン要素の配置にどのように影響を及ぼすかを記述する。計算ユニットは、反射マスクのパターン要素の配置を計算するために、記憶されたモデルを用いることができる。
反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するためのデバイスは、デバイスに存在する媒体の屈折率を決定するためのユニットを更に備えることができる。前記ユニットは、例えばＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）から構成されたエタロンを備えることができる。屈折率決定の精度を上げるために、材料の経年変化の結果として、および／または圧力依存の圧縮の結果としてのエタロンの長さの変化を計算的に考慮することができる。材料の経年変化は、最大で０．１５ｐｐｍ／ａ（百万分率／年）であり、可能な限り常に考慮されるべきである。媒体は空気を含むことができる。少なくとも、屈折率を決定するためのユニットは、少なくとも１つの干渉計を備えることができる。
更に、デバイスは、ピクセルの少なくとも１つの配列を反射フォトリソグラフィマスクの基板に導入するように構成されたレーザシステムを備えることができる。レーザシステムは、ピコ秒範囲からフェムト秒範囲に及ぶ持続時間を有する光パルスを生成するように構成することができる。更に、レーザシステムは、マスク基板において所定の深度で光ビームの焦点を配列するように構成された合焦ユニットを備えることができる。更に、レーザシステムは、ピクセルの少なくとも１つの配列を生成するために、反射フォトリソグラフィマスクの基板の所定の位置にレーザシステムの光パルスを向けるように構成された走査ユニットを備えることができる。
１つの実施形態において、動作環境における反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するための方法は、以下のステップ、すなわち、（ａ）動作環境と対応しない測定環境において、反射フォトリソグラフィマスクの後面の表面凹凸データ、および／または反射フォトリソグラフィマスクの載置部の表面凹凸データを決定するステップと、（ｂ）測定環境においてパターン要素の配置データを決定するステップと、（ｃ）後面および／または載置部の決定された表面凹凸データ、ならびに決定された配置データから、動作環境におけるパターン要素の配置を計算するステップと、を含む。
表面凹凸データを決定することは、第１の測定ユニットによって表面凹凸データを確認することを含むことができ、配置データを決定することは、第２の測定ユニットによってパターン要素の配置データを確認することを含むことができ、表面凹凸データおよび配置データは、共通測定プロセスにおいて確認することができる。
表面凹凸データを決定することは、反射フォトリソグラフィマスクの後面および／または前面の表面凹凸データを確認することを含むことができる。
表面凹凸データを決定することは、反射フォトリソグラフィマスクの温度調節段階において実行することができる。反射フォトリソグラフィマスクの温度調節段階は、上記で定義したデバイスにおいて有効にすることができる。反射フォトリソグラフィマスクの温度調節段階は、上記で定義したデバイスの第１の測定ユニットおよび／または第２の測定ユニットにおいて有効にすることができる。
表面凹凸データを決定すること、および配置データを決定することは、反射フォトリソグラフィマスクの位置の変更なしで行うことができる。
反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するための方法は、反射フォトリソグラフィマスクの前面の表面凹凸データを決定するステップを更に含むことができる。
加えて、反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するための方法は、動作環境におけるパターン要素の配置および／または後面の表面凹凸の少なくとも１つのずれを補正するピクセルの少なくとも１つの配列を反射フォトリソグラフィマスクの基板に導入するステップを含むことができる。
コンピュータプログラムは、コンピュータシステムによって実行されると、コンピュータシステムに、上記の態様のうちの１つによる方法を実行させる命令を含むことができる。
以下の詳細な説明は、図面を参照して、本発明の現時点で好ましい例示的な実施形態を説明する。
上側の部分図において、従来技術による、従来の透過型フォトリソグラフィマスクを通る断面図を概略的に示し、前記マスクは３つの半球上に装着され、下側の部分図において、重力効果による撓みが補正された、上側の部分図からのフォトリソグラフィマスクを提示する。 ３点載置部における透過型フォトリソグラフィマスクの撓みまたは表面変形を提示する。 極紫外（ＥＵＶ）波長範囲に理想的な反射フォトリソグラフィマスクを通る断面図を概略的に示す。 上側部分図において、３点載置部によって固定された実際の反射マスクを通る断面図を概略的に提示し、下側部分図において、静電チャック上に装着された、上側部分図からの反射マスクを示す。 従来技術から、図４の上側部分図からの湾曲したＥＵＶマスクの面外歪み（ＯＰＤ）を概略的に説明する。 従来技術から、図４の上側部分図からの湾曲したＥＵＶマスクの面内歪み（ＩＰＤ）を概略的に定義する。 従来技術から、図４の上側部分図からのＥＵＶマスクを再現し、マスクの湾曲を特徴付けるいくつかの変数が追加で示されている。 従来技術から、図７からのＥＵＶマスクを再現し、前記マスクは静電チャックによって保持されている。 上側部分図において、表面が凹凸を有するチャックによって保持された反射フォトマスクを通る断面図を概略的に示し、下側部分図において、表面が理想的には平坦であると仮定される静電チャックによる固定を再現する。 フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するためのデバイスのいくつかのコンポーネントを通じた概略断面図を提示する。 特にＥＵＶマスクのフォトリソグラフィマスクの後面の凹凸を測定するための第１の測定ユニットを通じた概略断面図を再現する。 特にＥＵＶマスクのフォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を測定するための第２の測定ユニットを通じた概略断面図を再現する。 パターン要素の配置と、マスクの後面の凹凸との双方を測定することができる第２の測定ユニットの第２の例示的な実施形態を示す。 図１１からの第１の測定ユニットと、図１２からの第２の測定ユニットとを結合した結合デバイスを示す。 測定環境における反射フォトリソグラフィマスクの載置部の表面の凹凸を測定するための第３の測定ユニットを通る概略断面図を表す。 動作環境における、特にＥＵＶマスクのフォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するための方法の流れ図を示す。
本発明によるデバイスおよび本発明による方法の現時点で好ましい実施形態の説明が、そのパターン要素が吸収材料を含む、極紫外（ＥＵＶ）波長範囲のための反射フォトリソグラフィマスクに基づいて以下で与えられる。しかしながら、反射フォトリソグラフィマスクのパターン要素の配置を決定するための本発明によるデバイスは、以下で論考する例に限定されない。むしろ、前記デバイスは、異なるタイプのＥＵＶマスクのパターン要素の配置を決定するために、特に、位相シフトＥＵＶマスクのパターン要素の配置を決定するために、同じ方式で用いられてもよい。更に、反射フォトマスクはＥＵＶ波長範囲に限定されない。その上、本発明によるデバイスは、通常、反射フォトマスクの動作環境におけるパターン要素の配置を決定するために用いることができ、配置は、動作環境に対応しない環境において決定される。最後に、本発明によるデバイスおよび本発明による方法は、あらゆるタイプの従来の透過型フォトマスクの配置を決定するのに適している。
上側部分図１０５において、図１は、従来技術による従来の透過型フォトマスク１００を通る断面図を示す。フォトマスク１００は、例えば、石英から構成された透過型基板１０５と、マスク１００の前面１１０に配列された吸収剤パターン要素１１５および１２０とを備える。通常、透過型フォトマスク１００の基板１０５は、６．３５ｍｍの厚みを有する。従来のフォトマスク１００は、多くの場合に、１５２ｍｍ×１５２ｍｍの横方向の寸法（すなわち、マスク平面における寸法）を有する。好ましくは、現時点において、パターン要素１１５、１２０をウェハ上に結像するために、最大で１４２ｍｍ×１４２ｍｍのエリアが用いられる（フォトマスク１００の活性エリア）。パターン要素１１５および１２０は、この領域内に配列される。
透過型フォトマスク１００は、多くの場合、パターン要素１１５、１２０の生成中、および生成されたパターン要素１１５、１２０の位置の測定中に、３つの球または半球上に点状形式で装着される。図１の上側部分図１０５は、３つの半球または静止球（ｒｅｓｔｉｎｇ ｓｐｈｅｒｅ）１４５のうちの２つを通る断面図を再現する。３つの半球または静止球１４５は、フォトマスク１００を固定する３点載置部１４０の一部である。通常、３点載置部１４０は、第１に、その製造中、および製造されたフォトマスク１００の測定中に用いられ、このため、測定環境１５０に対応する。第２に、透過型マスク１００は、スキャナにおける動作中に３点マウンティング（ｔｈｒｅｅ－ｐｏｉｎｔ ｍｏｕｎｔｉｎｇ）または３点載置部１４０によって保持され、すなわち、３点載置部１４０は、透過型マスク１００の動作環境において同様に用いられる。破線の矢印１５５および１６０は、フォトマスク１００に対する化学線の入射を示す。吸収剤パターン要素１１５、１２０上に入射する放射１５５は吸収される。マスク１００の基板１０５上に入射する放射１６０は、基板１０５またはマスク１００を貫通し、実質的に減衰することなくその後面１２５から出る。
マスク１００の後面１２５の近傍に破線１３０によって示すように、フォトマスク１００は、マスク１００の生成中、パターン要素１１５、１２０の測定中、およびマスク１００の動作中に、重力効果に起因して質量により曲がる。３点載置部におけるマスクの撓みは、当該技術分野において、「マスク撓み」と呼ばれる。フォトマスク１００の曲げにより、基板１０５の曲げも湾曲もないマスク１００と比較して、パターン要素１１５、１２０の位置がわずかに変化する。図１からの下側部分図１９５は、その基板１０５が平面状である上側部分図１０５からのフォトマスク１００を提示する。下側部分図１９５からのフォトマスク１００のパターン要素１１５、１２０は、図１の上側部分図１０５に示されるフォトマスク１００との比較により、小さな横方向の変位を有する。
図１における垂直な矢印１７０は、フォトマスク１００の基板１０５の有限要素シミュレーション１８０をシンボル化する。フォトマスク１００の基板１０５の有限要素シミュレーション１８０が行われ、図１の上側部分図１０５に示されるフォトマスク１００の３点載置部１４０におけるフォトマスク１００の基板１０５に対する重力の影響が決定される。同時に、有限要素シミュレーション１８０を用いて、上側部分図１０５において測定されたパターン要素１１５、１２０に基づいてマスクの平坦な前面１１０におけるパターン要素１１５、１２０の位置を確認する。マスク１００の撓みの補正の結果として、パターン要素１１５、１２０の配置は、マスク１００の平面状の基板１０５に関係付けられる。
有限要素シミュレーション１８０を行うとき、従来のフォトマスク１００は、その基板１０５による良好な近似と置き換えることができる。
図２における図２００は、測定された撓み、および３点載置部１４０における透過型マスクの表面変形を再現する。３つの支承点に関係して、透過型マスクは、領域内で概ね１μｍの撓みを有する。図１２の文脈において説明される第２の測定ユニットは、マスクの高さプロファイルまたは表面輪郭を測定するために用いることができる。
図３は、ＥＵＶ波長範囲に理想的な吸収反射マスク３００を通る断面図を概略的に提示する。ＥＵＶ波長範囲のための反射マスクは、以下でＥＵＶマスクまたはＥＵＶフォトマスクとも呼ばれる。例示的な理想的なＥＵＶマスク３００は、１３．５ｎｍの領域内の露光波長のために設計される。ＥＵＶマスク３００は、例えば石英等の低い熱膨張係数を有する材料から作成された基板３１０を有する。他の誘電体、ガラス材料、または半導体材料も同様に、例えばＺＥＲＯＤＵＲ（登録商標）、ＵＬＥ（登録商標）またはＣＬＥＡＲＣＥＲＡＭ（登録商標）等のＥＵＶマスク３００のための基板３１０として用いることができる。ＥＵＶマスク３００の基板３１０の後面３１２または後面表面３１５は、ＥＵＶマスク３００の生成中、およびリソグラフィ装置のステッパにおけるその動作中に基板３１０を保持する役割を果たす。好ましくは、基板３１０を静電チャック（ＥＳＣ）上に保持するための薄い導電層３２０が基板３１０の後面３１２に施される。チャックは図３に示されていない。
以下でＭｏＳｉ層とも呼ばれる、交互のモリブデン（Ｍｏ）３３０およびシリコン（Ｓｉ）層３３５の２０～８０個の対を含む多層フィルムまたは多層構造３７０が、基板３１０の前面３２２に堆積される。多層構造３７０を保護するために、例えば二酸化シリコンから作成されたキャッピング層（ｃａｐｐｉｎｇ ｌａｙｅｒ）３４０が、最上シリコン層３３５に施される。例えば、ルテニウム（Ｒｕ）等の他の材料も、同様に、キャッピング層３４０を形成するために用いることができる。モリブデンの代わりに、ＭｏＳｉ層のために、例えばコバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、ジルコニウム（Ｚｎ）またはイリジウム（Ｉｒ）等の高質量数を有する他の要素から構成された層を用いることも可能である。多層構造３７０の堆積は、例えばイオンビーム蒸着（ＩＢＤ）によって行うことができる。
基板３１０、多層構造３７０およびキャッピング層３４０は、以下でマスクブランク３７５とも呼ばれる。しかしながら、ＥＵＶマスク３００の全ての層を有するが、全域吸収体層３６０の構造化を伴わない構造もマスクブランク３７５と呼ばれる場合がある。
マスクブランク３７５からＥＵＶマスク３００を生成するために、キャッピング層上にバッファ層３４５が堆積される。可能なバッファ層材料は、石英（ＳｉＯ2）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＮ）、Ｒｕ、クロム（Ｃｒ）、および／または窒化クロム（ＣｒＮ）である。バッファ層３４５上には吸収層３５０が堆積される。吸収層３５０に適した材料は、数ある中でも、Ｃｒ、窒化チタン（ＴｉＮ）、および／または窒化タンタル（ＴａＮ）である。吸収層３５０上には、例えば、酸窒化タンタル（ＴａＯＮ）から作製された反射防止層３５５を施すことができる。
吸収層３５０は、全域吸収層３６０から吸収パターン要素３５０の構造が生成されるように、例えば、電子ビームまたはレーザビームを用いて構造化される。バッファ層３４５は、吸収体層３６０を構造化するとき、すなわち、パターン要素３５０を生成するときに多層構造３７０を保護する役割を果たす。
ＥＵＶ光子３８０は、ＥＵＶマスク３００上に入射する。入射ＥＵＶ光子３８０は、パターン要素３５０の領域内で吸収され、ＥＵＶ光子３８０少なくとも大部分が、吸収パターン要素３５０が不在の領域内で多層構造３７０によって反射される。
多層構造３７０は、例えば、モリブデン層３３０およびシリコン層３３５の層厚が、多層構造３７０上に予め決められた入射角で入射するＥＵＶ光子３８０のための化学線波長のλ／２の光学的厚みに対応するように設計されるべきである。この条件からのずれは、ブラッグの反射条件の局所的違反、したがって、ＥＵＶ波長範囲における局所反射光の変化につながる。非常に短い波長に起因して、ＥＵＶ範囲は、多層構造３７０の個々の層の均一性と、多層構造３７０におけるパターン要素３５０の配置とに対して厳しい要件を課す。
図３は、理想的なＥＵＶマスク３００を示す。図４の上側部分図４０５におけるＥＵＶマスク４００は、実際のＥＵＶマスク４００を通る断面図を概略的に示す。ＥＵＶマスク４００は、３点載置部１４０の２つの半球１４５上に装着される。３点載置部１４０は、ＥＵＶマスク４００の測定環境１５０の一部であり、この測定環境１５０においてＥＵＶマスク４００が生成され、少なくとも部分的に測定され、この測定環境１５０は前記マスクの動作環境に対応しない。３点載置部１４０に加えて、測定環境１５０は、定義された環境条件、例えば、所定の温度、所定の空気圧、および所定の空気湿度を有する。
図３の理想的なＥＵＶマスク３００と異なり、図４の測定環境１５０における実際のＥＵＶマスク４００は、全体的な湾曲４１０を有する。全体的なマスクの湾曲４１０、曲げ、または屈曲は、当該技術分野において、「マスク反り（ｍａｓｋ ｂｏｗ）」と呼ばれる。高さプロファイルの最大高さ差は、当該技術分野において、山対谷を表すＰＶによって表される。図４に示す例において、多層構造３７０およびパターン要素３５０が施される、基板の前面３２５の全体的な湾曲または曲げ４１０は、凸形状を有する。内部応力は、ＥＵＶマスク４００内で、特にその基板３１０内で、約２００℃の温度での基板３１０上への多層構造３７０の堆積の結果として生じる。多層構造３７０および基板３１０の材料の膨張係数が異なることにより、この材料の組み合わせの冷却プロセス中に、基板３１０および多層構造３７０の組み合わせにおいて内部応力が蓄積されることになる。３点載置部１４０において、ＥＵＶマスク４００の内部応力によって生じる湾曲４１０と、３点載置部１４０におけるマスクの固有の質量によって生じる変形との組み合わせが存在する。図４の上側部分図４０５に示す例において、重力が、内部応力によって生じる湾曲に対抗する。
吸収体層３６０を堆積し、パターン要素３５０を構造化し、ＥＵＶマスク４００の個々の照射野の境界において黒枠を生成することも同様に、ＥＵＶフォトマスク４００において、マスク生成プロセス中の内部応力または内部変化に寄与する。更に、薄型の、全域導電性の後面層３２０は、フォトリソグラフィマスク４００の内部応力に寄与する。図３における導電性の後面層３２０は、図４において、明確性の理由から示されていない。通常、ＥＵＶマスク４００の内部応力への最大の寄与は、多層構造３７０の多数のＭｏＳｉ層３３０、３３５から生じる。吸収ＥＵＶマスク４００の内部応力は、通常、１００ＭＰａ～５ＧＰａの範囲、特に３００ＭＰａ～５００ＭＰａの範囲にある。
ＥＵＶマスク４００の全体的な湾曲４１０に加えて、ＥＵＶマスク４００の後面３１５は、平均湾曲４１０に対する凹凸４２０を有する。ＥＵＶマスク４００の後面表面３１５の凹凸４２０は、説明のために、図４において大きく誇張して示される。ＥＵＶマスク４００の凹凸４２０は、完全に平面状になるように研磨されていないＥＵＶマスク４００の基板３１０の後面３１２から生じる場合がある。基板３１０の凹凸４２０は、薄型の後面導電層３２０によって平滑にされるか、またはそうでない場合増幅され得る。平均後面表面からの後面表面３１５の局所的ずれは、２桁ナノメートルの範囲内とすることができる。
ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置、すなわち位置は、図４の上側部分図４０５における測定環境１５０内で測定される。図４の上側部分図４０５に示される例示的な測定環境１５０において、重力または引力が、湾曲したＥＵＶマスク４００の３点載置部１４０によるＥＵＶマスク４００の湾曲４１０に対抗する。測定環境１５０において決定された測定データ、例えば、パターン要素３５０の配置データおよび／または測定環境１５０の上述した環境条件は、次に、ＥＵＶマスク３００の動作環境４５０に変換されることが意図される。
図４の下側部分図４９５は、動作環境４５０における上側部分図４０５からのＥＵＶマスク４００を示す。動作環境４５０において、ＥＵＶマスク４００は、静電チャック４３０によって固定される。矢印４９０は、ＥＵＶマスク４００の測定環境１５０からその動作環境４５０への遷移を示す。以下で、静電チャック４３０の表面４６０は実質的に平面状であると仮定される。以下で、ＥＳＣ４３０が、ＥＵＶマスク４００の後面３１５がＥＳＣ４３０の表面４６０上に実質的に全域にわたって載るように前記マスクの前記後面を変形するのに十分な力をＥＵＶマスク４００に加えることが更に仮定される。これらの前提条件の下で、ＥＳＣ４３０は、ＥＵＶマスク４００の全体的湾曲４１０を実質的に相殺する。更に、ＥＳＣ４３０の静電気引力は、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０を実質的に補う。
しかしながら、ＥＳＣ４３０の力の影響下で、ＥＵＶマスク４００の後面凹凸４２０は、マスク４００を少なくとも部分的に通って伝播し、ＥＵＶマスク４００の前面３２５の凹凸４７０として現れる。しかしながら、ＥＵＶマスク４００の前面３２５の局所的凹凸４７０は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の位置における局所的変化につながる。このため、本出願は、動作環境４５０におけるＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置を決定するとき、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の局所的凹凸４２０によって生じる、パターン要素４５０の位置の変化を考慮する問題に対処する。
ＥＵＶマスク４００が３点載置部１４０において固定される測定環境１５０におけるＥＵＶマスク４００の生成および測定、ならびに前記マスクが静電的にチャックされた、すなわち静電チャック４３０によって保持される動作環境４５０におけるＥＵＶマスク４００の動作の、上述した問題分野に関する背景技術の課題のうちのいくつかが、図５～図８を参照して以下に論考される。
図５は、反射されたＥＵＶ照射のビームオフセット５５０を結果として生じる、湾曲したマスク表面３２５の第１の効果を概略的に説明する。ビームオフセット５５０は、ＥＵＶマスク４００の前面３２５への化学線の非直交入射と、湾曲したＥＵＶマスク４００の高さ変動との組み合わせにより生じる。ビームオフセットは、図４の下側部分図４９５に示す非湾曲ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の位置と異なる位置への測定されたパターン要素３５０の変位をもたらす。ＥＵＶマスク４００の全体的湾曲４１０の結果としての、マスク平面におけるｘ方向、すなわち１つの方向におけるビームオフセット５５０は、当該技術分野において面外歪み（ＯＰＤ）と呼ばれる。ＯＰＤは以下の式によって捕えられる。
Figure 0007312264000001
 （１）
通常、ＥＵＶスキャナにおけるＥＵＶ光５１０は、ＥＵＶマスク４００の法線に対し５°～９°の角度でＥＵＶマスク４００の表面３２５に入射する。図５に示す例において、Φ＝６°の角度が選択された。図５のＥＵＶマスクは、その全体的湾曲４１０により、ＥＵＶマスクのエリアにわたって高さ変化Δｚを有する。ＥＵＶ波長範囲のためのスキャナの投影光学ユニットは、多くの場合、１／４～１／８の範囲の倍率を有する。図５の例において、スキャナの投影光学ユニットは、ＥＵＶマスクのパターン要素３５０を４分の１に低減する。
パターン要素３５０の測定された配置における局所的に湾曲したマスク表面３２５の第２の効果が、図６を参照して概略的に説明される。図６の上側部分図６０５は、図５からの湾曲したＥＵＶマスクを概略的に提示する。ＥＵＶマスクの表面の局所的湾曲は、正接Δｚ／Δｘによって記述される。正接は、同様に、式ｔａｎα＝Δｚ／Δｘに従って、角度αによって表すこともできる。
湾曲したＥＵＶマスクにおける破線６１０は、図６の双方の部分図６０５および６９５におけるＥＵＶマスクの中立軸６１０を示す。中立軸６１０は、それに沿って（本体が負荷を受ける場合に）圧縮応力が引張応力に遷移する本体内のエリアを記述する。図６のＥＵＶマスクにおいて、破線６１０の上の部分は引張応力を受け、破線の下の部分は圧縮応力を受ける。ＥＵＶマスクは、中立軸６１０の２次元平面における内部歪みがない。
図６の下側部分図６９５は、図６の上側部分図６０５からの湾曲したＥＵＶマスクからの拡大図を示す。中立軸６１０の位置の変化と、ＥＵＶマスク４００の湾曲によって生じる表面３２５におけるパターン要素３５０の変位との間の関係が部分図６９５を参照して説明される。ＥＵＶマスクを通る交差部６２０の破線は、中立軸６１０と垂直に交わり、このため、実質的に、前面表面３２５および後面表面３１５とも直角に交わる。ＥＵＶマスクの前面表面３２５に対する中立軸６１０の交点６３０の垂線は、長さＫ・Ｔを有する。ここで、Ｔは、ＥＵＶマスクの厚みを記述する。ＥＵＶマスクの基板は、通常、（上記で説明したように）６．３５ｍｍの厚みを有する。パラメータｋは、マスク厚みＴの一部として中立軸６１０の位置を定義する。内部歪みのないＥＵＶマスク、例えば図３からの理想的なＥＵＶマスク３００の場合、ｋは値０．５を有する。歪んだＥＵＶマスク４００の場合、パラメータｋは、図６の下側部分図に指定された定義に従って、通常、１／２＜ｋ＜２／３の間隔内にある。
ＥＵＶマスク４００の前面表面３２５におけるパターン要素３５０の変位、またはｘ方向におけるＩＰＤ（面内歪み）は、交差線６２０の交点６６０と、交点６３０に対する垂線Ｋ・Ｔと表面３２５との交点６７０との間の距離６５０によって決まる。このため、距離６５０は、ＥＵＶマスク４００の局所的湾曲によるパターン要素３５０の変位を決定する。これにより、ウェハに対するＩＰＤxについて以下が得られる。
Figure 0007312264000002
 （２）
ここで、Ｍは、ＥＵＶスキャナの投影光学ユニットの拡大係数を表す。ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の変位６５０の方向および大きさは、ＥＵＶマスク４００の湾曲により、局所的湾曲
Figure 0007312264000003
 に比例し、ＥＵＶマスクの厚みＴ、およびパラメータｋによって記述される中立軸６１０の位置の変化に比例し、ＥＵＶステッパの投影ミラーの拡大または縮小と共にスケーリングする。
図７は、再び、図４の上側部分図４０５からの湾曲したＥＵＶマスク４００を再現する。マスク４００のパターン要素３５０は、図７において、明確性の理由から示されていない。更に、略図７００は、図５および図６の論考中に紹介した変数のうちのいくつかを示す。破線の曲線６１０は、図６と同様に、ＥＵＶマスク４００の中立軸６１０を示す。文字ＴはＥＵＶマスク４００の厚みを記述する。より厳密に言うと、Ｔは、ＥＵＶマスク４００の平均厚みを特定する。変数ｋ・Ｔは、ＥＵＶマスク４００の中立軸６１０の位置を特徴付ける。
角度
Figure 0007312264000004
 は、局所的湾曲を記述する。ＥＵＶマスクの場合、全体的湾曲４１０は、通常、測定された高さプロファイルに当てはめられた二次多項式によって決定される。
Figure 0007312264000005
 （３）
図８の図８００は、図４からの下側部分図４９５を概略的に再現する。ここで、ＥＵＶマスク４００は、静電チャック４３０によって所定の位置に保持される。式（３）によって記述されるＥＵＶマスク４００の全体的湾曲４１０は、静電チャック４３０にクランプされたＥＵＶマスク４００によって実質的に除去される。結果としてパターン要素３５０が変位される。パターン要素３５０の変位、ならびにマスクの後面（ｒｅａｒ ｓｉｄｅ）３１５およびマスクの前面（ｆｒｏｎｔ ｓｉｄｅ）３２５の平坦性から結果として生じる残留局所勾配から、ＩＰＤ誤差が結果として生じる。
局所勾配（ｌｏｃａｌ ｓｌｏｐｅ）は以下のように定義することができる（ｆｒｏｎｔ：前，ｂａｃｋ：後）。
Figure 0007312264000006
 （４）
ここで、Δｘは、式（３）における２次当てはめの格子点の間隔を表す。局所勾配は、通常、μｒａｄ単位で示される。代替的に、局所勾配に、選択された格子間隔を乗算することによって、表面凹凸を定義することも可能である。
ＥＳＣ４３０の静電気引力の結果として、ＥＵＶマスク４００の後面３１５が変形され、結果として、ＥＵＶマスク４００が実質的に全域にわたって静電チャック４３０の表面４６０の上に載ることとなる。ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０は、基板３１０および多層構造３７０の硬い構造によって、ＥＵＶマスク４００の前面３２５に少なくとも部分的に伝達される。ＥＵＶマスク４００の前面３２５の結果として生じる更なる凹凸４７０は、ＥＵＶマスク４００の前面３２５におけるパターン要素３５０の変位につながる。パターン要素３５０の総変位８５０は、像配置誤差（ＩＰＥ）とも呼ばれる。像配置誤差は以下のように記述される。
Figure 0007312264000007
 （５）
ここで、変数は上記で紹介した意味を有し、φはマスクの後面の局所勾配（ｌｏｃａｌ ｓｌｏｐｅback）３１５を表す。
図９の上側部分図９０５は、測定環境１５０における第２の実施形態において反射フォトマスク４００を固定するための、載置部９００を通る概略断面図を提示する。図９の例示的な実施形態において、載置部９００は、チャック９００の形態で具現化される。チャック９００は、真空チャック（ＶＣ）の形態で、または静電チャック（ＥＳＣ）として具現化することができる。反射マスク４００を保持または固定するように構成された載置部９００の表面９１０は凹凸９２０を有し、凹凸９２０は、説明のために図９において大きく誇張されて示される。チャック９００の表面９１０の凹凸９２０は、測定ユニットによって表面凹凸データ９３０として決定することができる。この測定プロセスは、以下に図１５との関連で説明される。
チャック９００の表面９１０の凹凸９２０は、チャック９００の表面９１０の研磨プロセスから生じる場合がある。研磨プロセスは、２桁ナノメートルの範囲の残留凹凸を有する表面を生成し得る。チャック９００の熱応力は、同様に表面９１０の凹凸９２０に寄与し得る。
測定環境１５０において、反射フォトリソグラフィマスク４００は、載置部９００の表面９１０に固定される。反射マスク４００の後面３１５の表面凹凸４２０は、載置部９００の表面９１０の凹凸９２０によって隠されるかまたはなくされる。図８の文脈において説明されるように、これは同様に反射マスク４００の内部応力にも当てはまる。
ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置、すなわち位置は、図９の上側部分図９０５における測定環境１５０内で測定される。固定マスク４００の前面３２５の凹凸９４０も同様に、図４の上側部分図９０５に示す例示的な測定環境１５０において測定することができる。測定環境１５０において決定された測定データ、例えば、パターン要素３５０の配置データ、マスク４００の前面３２５の測定された凹凸９４０、および／または測定環境１５０の上述した環境条件は、次に、ＥＵＶマスク４００の動作環境４５０に変換されることが意図される。変換プロセスは、図９における矢印９９０によって示される。載置部によるマスク４００の変形は、マスク４００の線形変形領域内にある。したがって、載置部９００から外された後、反射マスク４００は実質的に再び元の形状を取ることが仮定される。
図９の下側部分図９９５は、動作環境４５０にある上側部分図９０５からのＥＵＶマスク４００を示す。ＥＵＶマスク４００は、動作環境４５０において静電チャック４３０によって固定される。載置部９００と対照的に、このとき、（図４の論考において既に説明したように）静電チャック４３０の表面４６０が実質的に平面状であることが仮定される。以下で、ＥＳＣ４３０が、反射マスク４００の後面３１５がＥＳＣ４３０の表面４６０上に実質的に全域にわたって載るように前記後面を変形するのに十分な力をＥＵＶマスク４００に加えることが更に仮定される。これらの前提条件の下で、ＥＳＣ４３０は、後面の凹凸、およびＥＵＶマスク４００の全体的湾曲４１０を実質的に補う。
しかしながら、図４との関連で既に説明したように、ＥＳＣ４３０の力の影響下で、ＥＵＶマスク４００の後面凹凸４２０は、少なくとも減衰した形態でマスク４００を通って伝播し、ＥＵＶマスク４００の前面３２５の凹凸９４０として現れる。ＥＵＶマスク４００の前面３２５の局所的凹凸９４０は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の位置における局所的変化につながる。本出願は、動作環境４５０におけるＥＵＶ４００のパターン要素３５０の配置を決定するとき、ＥＵＶマスク４００の載置部９００の表面９１０の局所的凹凸９２０によって生じる、パターン要素４５０の位置の変化を考慮する。
ここで、動作環境４５０におけるＥＵＶ４００のパターン要素３５０の配置を決定するとき、ＥＵＶマスク４００の後面凹凸４２０を考慮することを可能にするデバイスの様々な実施形態の説明が以下に与えられる。
図１０は、動作環境４５０における反射フォトリソグラフィマスク４００のパターン要素３５０の配置を決定するためのデバイス１０００のいくつかの構成要素を通る断面図を概略的に示す。デバイス１０００は、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の表面凹凸データ４２０および／または反射フォトリソグラフィマスク４００の載置部９００の表面凹凸データ９２０を決定することができる第１の手段１０１０を備える。
第１の単純な実施形態において、第１の手段１０１０はインタフェース１０１５を有する。インタフェース１０１５は、無線または有線とすることができる。インタフェース１０１５を介して、第１の手段１０１０は、図１０には示されていない外部の第１の測定デバイスおよび／または外部の第３の測定デバイスからデータを取得する。データは、測定データ、もしくは測定データから導出された、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０に関するデータ、および／または測定環境１５０における反射マスク４００の載置部９００の凹凸に関するデータを含む。第１の手段１０１０は、取得されているデータを、適切な場合、対応する処理の後、接続１０２５を介してデバイス１０００の評価ユニット１０４０に転送する。
更に、デバイス１０００は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置データを決定することができる第２の手段１０２０を有し、ＥＵＶマスク４００は３点載置部１４０に固定される。３点載置部１４０は、ＥＵＶマスク４００の測定環境１５０に対応し、前記測定環境は、ＥＵＶマスク４００がＥＳＣ４３０によって保持される動作環境と同一でない。更に、第２の手段１０２０は、反射マスク４００の前面３２５の凹凸データを決定することができ、反射マスク４００は、３点載置部１４０によって保持することができるか、またはチャック９００によって固定することができる。
第１の実施形態において、第２の手段１０２０はインタフェース１０２５を有する。インタフェース１０１５と同様の方式で、インタフェース１０２５は、無線または有線とすることもできる。インタフェース１０２５を介して、第２の手段１０２０は、第１の測定ユニット、または図１０には示されていない第２の外部の測定デバイスによって測定されたパターン要素３５０の配置データを取得することができる。加えて、デバイス１０００の第２の手段１０２０は、図１０には示されていない外部の第４のまたは第２の測定デバイスから取得された反射マスク４００の前面３２５の凹凸９４０に関するデータを取得することができる。マスク４００の前面３１５の取得された配置データおよび／または表面凹凸データ９４０は、ＥＵＶマスク４００の測定環境１５０および／または動作環境４５０に記録することができる。第２の手段１０２０は、取得されている配置データを、適切な場合、対応する処理の後、接続１０３０を介してデバイス１０００の計算ユニット１０４０に転送する。
計算ユニット１０４０は不揮発性メモリ１０５０を備える。様々なタイプのＥＵＶマスク４００のためのモデルを不揮発性メモリ１０５０に記憶することができる。モデルは、様々なタイプのＥＵＶマスクのための湾曲４１０を記述することができる。更に、モデルは、動作環境４５０におけるＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の位置の変化への、様々なタイプのＥＵＶマスクの後面凹凸の伝達をシミュレートすることができる。
計算ユニット１０４０は、接続１０２５および１０３０を介して取得された、後面および／または前面の表面凹凸データ、ならびに配置データから、動作環境４５０における反射マスク４００のパターン要素３５０の配置を計算するアルゴリズムを含むことができる。計算ユニット１０４０は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置の計算の特定の部分または実質的に全ての部分を実行するために特に設計された専用ハードウェアコンポーネント１０７０を備えることができる。ハードウェアコンポーネント１０７０は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を備えることができる。
デバイス１０００の計算ユニット１０４０は、パターン要素３５０の配置データ、ならびにＥＵＶマスク４００の後面３１５および／または前面３２５の表面凹凸データ４２０、９４０を、共通座標系にコンバートすることができる。パターン要素３５０の配置データ、ならびに後面３１５および／または前面３２５の表面凹凸データ４２０、９４０に加えて、計算ユニット１０４０は、測定環境１５０の環境条件を特徴付けるパラメータを取得することができる。
計算ユニット１０４０はインタフェース１０４５を有することができ、コンピューティングユニット１０４０は、このインタフェース１０４５を介してデータを送受信することができる。例として、計算ユニット１０４０は、静電チャック４３０の表面または表面の平坦性に関するデータを取得することができる。ＥＳＣ４３０の表面は、通常、完全に平面状であると仮定される。しかしながら、計算ユニット１０４０が、インタフェース１０４５を介して静電チャック４３０の表面の平坦性に関するデータを受信し、ＥＵＶマスク４００の動作環境４５０におけるパターン要素３５０の配置の計算において前記データを考慮することも可能である。
デバイス１０００は、接続１０５５を介して計算ユニット１０４０からデータを受信するスクリーン１０６０を更に備えることができる。パターン要素３５０の計算された配置は、スクリーン１０６０上に表示することができる。更に、未加工データ、すなわち、表面凹凸データ４２０および配置データもスクリーン１０６０上に表すことができる。加えて、更なるデータ、例えば、測定環境１５０および／または動作環境４５０を特徴付ける更なるパラメータをスクリーン１０６０上に表示することができる。
図１１は、第１の手段１０１０の第２の例示的な実施形態を概略的に示す。ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０を決定するために、ＥＵＶマスク４００は３点載置部１４０上に固定される。３点載置部１４０は、図１１には示されていない高精度の対象物ステージの上に載置される。対象物ステージは、３つの並進方向および３つの回転方向に移動可能である。更に、全６自由度での対象物ステージの移動は、能動的に監視および調節される。図１１の第１の測定ユニット１１００において、対象物ステージは、唯一の可動コンポーネントである。しかしながら、第１の測定ユニット１１００の対象物ステージと対物部（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：対物系、対物レンズ等）１１４０との間で動きを共有することも可能である。
ＥＵＶマスク４００の前面３２５は、図１１において上方を向く。前記マスクの後面３１５は、以下で説明される測定のための導電性コーティング３２０を有することができる。しかしながら、測定は、導電性コーティング３２０なしで実行することもできる。第１の測定ユニット１１００は、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０を決定するために用いることができる。
第１の測定ユニット１１００は光源１１１０を備える。測定ユニット１１００は、レーザシステムを光源１１１０として用いる。レーザシステムは、深紫外（ＤＵＶ）波長範囲で放射するレーザを備えることができる。レーザシステムは、約１９３ｎｍの波長の電磁放射を放出するＡｒＦ（フッ化アルゴン）レーザを備えることができる。しかしながら、レーザシステムは、電磁スペクトルの可視部分において光を放射するレーザも備えることができる。しかしながら、光源１１１０は、ＥＵＶ光源（図１１に示されていない）とすることもできる。
光源１１１０からの光は、図１１における例示的なデバイス１１００においてオートフォーカスシステム１１２０として具現化されたフォーカスシステムを通過する。前記システムは、光源１１１０からの光をＥＵＶマスク４００の後面３１５に合焦させるように設計される。部分的透過型偏向ミラー１１３０は、光源１１１０からの光を対物部１１４０上に向ける。対物部１１４０は、光源１１１０からの光ビームを、ＥＵＶマスク４００の後面３１５上に合焦させる。通常動作中、光源１１１０が可視波長範囲内で電磁放射を用いる場合、結像対物部１１４０は、０．１～０．２の開口数（ＮＡ）を有する。光源１１１０がＤＵＶ波長範囲内の光を用いる場合、結像対物部は、好ましくは、０．５～０．９の範囲内のＮＡを有する。必要な場合、測定ユニット１１００の分解能は、対物部１１４０のＮＡを増大させることによって増大させることができる。可視光またはＤＵＶ光の合焦により、ＥＵＶマスク４００の後面において小さなスポット直径の光を生成することが可能になる。これにより、高い横方向の空間分解能でＥＵＶマスク４００の後面凹凸４２０を走査することが可能になる。
ＥＵＶマスク３００の後面３１５から反射された光の一部は、少なくとも、対物部１１４０および部分的透過型偏向ミラー１１３１を備える光学ユニットを通過し、検出器１５０に当たる。例として、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラは、検出器１１５０として用いることができる。検出器１１５０は、信号処理ユニット１１６０への接続１１５５を介して測定データを通信し、信号処理ユニット１１６０は、検出器１１５０の測定データから像を生成する。信号処理ユニット１１６０は、検出器１１５０の測定データをコンピュータシステム１１７０に更に転送する。コンピュータシステム１１７０は、図１０からの計算ユニット１０４０を含むことができる。しかしながら、コンピュータシステム１１７０が、検出器１１５０の測定データを、インタフェース１１７０を介して更なる処理のためにデバイス１０００の計算ユニット１０４０に送信することも可能である。
デバイス１１００は、マスク平面、すなわちｘｙ平面内で３点載置部１４０を担持する対象物ステージの変位の結果として、ＥＵＶマスク４００の活性領域にわたってＥＵＶマスク４００の後面表面３１５の走査を可能にする走査ユニットを備えることができる。走査ユニットは、図１１には再現されていない。代替的な実施形態において、走査ユニットは、ＥＵＶマスク４００の後面表面３１５にわたって対物部１１４０を走査することができる。対象物ステージまたは３点載置部１４０、および対物部１１４０の組み合わされた動きも同様に可能である。
図１１において、第１の測定ユニット１１００は、ＥＵＶマスク４００の後面凹凸４２０を測定する。しかしながら、全ての種類の従来の透過型フォトマスク１００の後面を検査するために第１の測定ユニット１１００を用いることも可能である。更に、第１の測定ユニット１１００は、ＥＵＶマスク４００の前面凹凸を決定することができる。この目的で、マスク４００は、３点載置部において反転され、その前面３１５が対物部１１４０の方向を向くようにされる。これは、第１の測定ユニット１１００を、第４の測定ユニット、すなわち、反射マスク４００の前面３２５の凹凸を決定する測定ユニットとして用いることもできることを意味する。
図１２は、第２の手段１０２０の第２の例示的な実施形態を概略的に示す。図１２は、測定環境１５０におけるＥＵＶマスク４００上のパターン要素３５０の位置を測定するのに用いることができる第２の測定ユニット１２００の機能図を通る断面図を示す。図１１と同様の方式で、測定環境１５０における反射マスク４００は、高精度の対象物ステージにおける３点載置部１４０の３つの半球１４５に装着される。図１１に類似して、ＥＵＶマスク４００の曲げまたは湾曲は、明確性の理由から、図１２には示されていない。図１２には再現されていない対象物ステージは、３つの並進方向および３つの回転方向において移動可能である。加えて、全６自由度での対象物ステージの移動は、能動的に監視および調節される。図１２の第２の測定ユニット１２００において、対象物ステージは、ここでもまた、唯一の可動コンポーネントである。
第２の測定ユニット１２００は、光源１２１０としてエキシマレーザを用い、前記レーザは、約１９３ｎｍのＤＵＶ波長において光を放射する。結像対物部１２４０は、標準として、通常０．５～０．９の開口数（ＮＡ）を有する。対物部１２４０のＮＡは、測定ユニット１２００の分解能を増大させるために拡張することができる。
ＣＣＤ（電荷結合デバイス）カメラが検出器１２５０として用いられ、前記検出器は、ＥＵＶマスク４００によって反射される光を測定する。検出器１２５０は、信号処理ユニット１２６０への接続１２５５を介して測定データを送信し、信号処理ユニット１２６０は、検出器１２５０の測定データから像を生成する。信号処理ユニット１２６０によって生成された像は、コンピュータシステム１２７０および／またはデバイス１０００のスクリーン１０６０上に表示することができる。更に、信号処理ユニット１２６０は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置データを含む検出器１２５０の測定データを計算ユニット１０４０に送信する。通信ユニット１０４０は、コンピュータシステム１２７０の一部またはデバイス１０００の一部とすることができる。
図１との関連で論考されるように、従来のフォトマスク１００は、既に、３点載置部１４０下で撓み（「マスク撓み」）を呈する。ＥＵＶマスク４００は、内部応力による湾曲４１０を更に有する。したがって、第２の測定ユニット１２００は、図１２における例示的な実施形態において、図１２に示されていないオートフォーカス（ＡＦ）システム１２２０として設計されたフォーカスシステムを有する。ＡＦシステム１２２０は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０の配置データを測定するためのプロセスを支援する。特に、ＡＦシステム１２２０を用いて、ＥＵＶマスク４００の高さプロファイルを生成することができる。ＡＦシステム１２２０を用いることにより、測定ユニット１２００は、パターン要素３５０の位置を記録しながら、ＥＵＶマスク４００の高さプロファイルを測定することができる。これらの測定データが不十分である場合、測定ユニット１２００は、別個の測定において、ＡＦシステム１２２０によってＥＵＶマスク４００の高さプロファイルを確認することができる。この測定は、測定環境１５０におけるＥＵＶマスク４００の温度調節間隔（浸漬時間）中に第２の測定ユニット１２００によって行うことができ、ＥＵＶマスク４００の高さプロファイルの測定が、第２の測定ユニット１２００のスループットまたはマスクスループットを実質的に低減しないという結果が得られる。更に、第２の測定ユニット１２００は、反射マスク４００の前面３１５の表面凹凸データ４７０を決定することができる。このため、第２の測定ユニット１２００は、第４の測定ユニットとして用いることができる。
ミラー１２２５および部分的透過型ミラー１２１５は、レーザビームを、光源１２１０から対物部１２４０上に向ける。
測定ユニット１２００は、ＥＵＶマスク４００のパターン要素３５０を粗く位置合わせするための光学補助システム１２９０を更に備える。更に、測定ユニット１２００は、ＥＵＶマスク４００の近傍において優勢な環境条件を測定する更なる補助システム（図１２には示されていない）を更に備えることができる。環境条件を測定する補助システムは、干渉計、特にレーザ干渉計を備えることができる。測定されたパラメータは、例えば、温度、空気圧および空気湿度を含むことができる。測定されたパラメータは、同様に、計算ユニット１０４０に送信される。
コンピュータシステム１２７０は、信号処理ユニット１２６０によって計算された像を、コンピュータシステム１２７０のスクリーン１２６０上に表示することができる。図１１における第１の測定ユニット１１００と類似した方式で、コンピュータシステム１２７０は、光源１２１０、対象物ステージの動き、対物部１２４０および／またはＡＦシステム１２２０を制御することができる。更に、コンピュータシステム１２７０は、計算ユニット１０４０を備えることができる。
図１２に示す例において、計算ユニット１０４０は、コンピュータシステム１２７０の一部である。代替的な実施形態において、計算ユニット１０４０は、データまたは測定データを、データ接続を介して信号処理ユニット１２６０および／またはコンピュータシステム１２７０と交換することができる独立ユニットとして具現化することができる。
反射マスク４００に加えて、第２の測定デバイス１２００は、様々なタイプの従来の透過型フォトマスク１００のパターン要素１２０、１３０を測定することもできることは言うまでもない。
図１３は、図１２からの第２の測定ユニット１２００も第１の測定ユニット１１００として動作することができる第２の手段１０２０の第３の例示的な実施形態を示す。この実施形態において、第２の測定ユニット１２００は、マスク４００の前面３２５および後面３１５を交換することができるフリップユニットを有する。第２の測定ユニット１２００の前記フリップユニットは図１３に示されていない。フリップユニットは、フリップ中、特に、３点載置部１４０への装着中に、ＥＵＶマスク４００の前面３１５を汚染しない、または更には損傷しないように設計される。
第２の測定ユニット１２００は、ＤＵＶ光源１１１０、オートフォーカスシステム１２２０、対物部１２４０および検出器１５５０を有するため、パターン要素３５０の配置の測定のみでなく、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０の確認のためにも用いることができる。
図１４は、第１の測定ユニット１１００または第１の手段１０１０と、第２の測定ユニット１２００または第２の手段１０２０とを結合する結合デバイス１４００の１つの例示的な実施形態を示す。結合デバイス１４００は、ＥＵＶマスク４２０の装着状態を変更することなく、ＥＵＶマスク４００の後面３１５の凹凸４２０を確認し、パターン要素３５０の配置を確認することを可能にするため有利である。それによって、第１の測定ユニット１１００および第２の測定ユニット１２００の測定データの、共通基準系または座標系への変換が容易にされる。
図１４に再現される結合デバイス１４００は、２つの信号処理システム１１６０、１２６０および２つのコンピュータシステム１１７０、１２７０を有する。結合デバイス１４００は、１つの信号処理ユニット１２６０および１つのコンピュータシステム１２７０を用いれば済むことは言うまでもない。更に、結合デバイス１４００は２つの光源１１１０および１２１０を有する。２つのオートフォーカスシステム１１２０および１２２０に供給するために１つの光源１２１０を用いることが可能である。加えて、２つのオートフォーカスシステム１１２０、１２２０のうちの１つは、結合デバイス１４００において省略することができる。
図１５は、第３の測定ユニット１５００の形態の第１の手段１０１０の第３の例示的な実施形態を概略的に提示する。第３の測定ユニット１５００は、載置部９００またはチャック９００の表面９１０の凹凸９２０を決定し、測定されたデータを、表面凹凸データ９３０として図１０からのデバイス１０００の計算ユニット１０４０に転送するように設計される。第３の測定ユニット１５００は、通常、測定環境１５０において動作する。
図１５における例示的な測定ユニット１５００は、光ビーム１５２０を載置部９００の表面９１０上に向ける干渉計１５１０を備える。干渉計はレーザ干渉計を備えることができる。載置部９００の表面９１０から反射された放射１５３０は、干渉計１５１０によって検出される。光ビーム１５２０および１５３０を用いることにより、干渉計１５１０は、チャック９００の表面９２０上の光ビーム１５２０の入射点１５４０と、干渉計１５００の基準面との間の距離を確認する。チャック９００の表面９２０にわたって光ビームの入射点１５４０を走査することによって、その表面凹凸データ９３０を決定することが可能である。干渉計１５１０は、ビーム軸に沿って、すなわちｚ方向において、ナノメートル以下の範囲空間分解能で表面９２０を確認することができる。
図４の論考との関連で説明したように、測定環境１５０からＥＵＶマスク４００の動作環境４５０への遷移時のマスクの後面表面の局所的凹凸４２０は、そのパターン要素３５０の局所的変位につながる可能性がある。パターン要素３５０のこの局所的変位は、少なくとも部分的に防止および／または補正することができる。これに関して、例えば、ピクセルの１つまたは複数の配列を、後面３１２の近傍においてマスクの基板３１０に導入することによって、局所的後面凹凸４２０を可能な限り最大限まで平滑化し、結果として、パターン要素３５０の局所的な横方向の変位が実質的に生じないようにすることが可能である。代替的にまたは加えて、ピクセルの１つまたは複数の配列を、多層構造３７０が堆積される前面３２２の近傍においてマスク基板３１０内に導入することが可能である。最後に述べた前記ピクセルの配列は、測定環境１５０から動作環境４５０への遷移時に生じるパターン要素３５０の局所的変位を補う。ピクセルの配列を決定し、マスク４００の基板３１０に導入することに関する詳細は、本出願人の名前での米国特許第９６５８５２７号および同第９７５３３６６号の明細書に指定されている。
最後に、図１６における流れ図１６００は、動作環境４５０における反射フォトリソグラフィマスク４００のパターン要素３５０の配置を決定するための方法のシーケンスの概観を与える。方法は、ステップ１６１０において開始する。ステップ１６２０は、反射フォトリソグラフィマスク４００の動作環境４５０と対応しない測定環境１５０において、反射フォトリソグラフィマスク４００の後面３１５の表面凹凸データ４２０、および／または反射フォトリソグラフィマスク４００の載置部９００の表面凹凸データ９３０を決定することを伴う。このステップは、例えば、第１の測定ユニット１１００および／または第３の測定ユニット１５００によって実行することができる。指定された方法は、デバイス１０００によって実行することができる。
次のステップ１６３０は、測定環境１５０においてパターン要素３５０の配置データを決定することを伴う。第２の測定ユニット１２００は、例えばこのステップを実行することができる。
ステップ１６４０は、後面３１５および／または載置部９００の決定された表面凹凸データ４２０、９３０、ならびに決定された配置データから、動作環境４５０におけるパターン要素３５０の配置を計算することを伴う。デバイス１０００の計算ユニット１０４０は、このステップを実行するように設計される。最後に、この方法はステップ１６５０で終了する。

Claims (20)

  1. 動作環境（４５０）における反射フォトリソグラフィマスク（４００）のパターン要素（３５０）の配置を決定するためのデバイス（１０００）であって、
    ａ． 前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記動作環境（４５０）と対応しない測定環境（１５０）において、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の後面（３１５）の表面凹凸データ（４２０）、および／または前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の載置部（９００）の表面凹凸データ（９３０）を決定するように構成された少なくとも１つの第１の手段（１０１０、１１００、１２００、１５００）と、
    ｂ． 前記測定環境（１５０）において前記パターン要素（３５０）の配置データを決定するように構成された少なくとも１つの第２の手段（１０２０、１２００）と、
    ｃ． 前記後面（３１５）および／または前記載置部（９００）の前記決定された表面凹凸データ（４２０、９３０）、ならびに前記決定された配置データから、前記動作環境（４５０）における前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記パターン要素（３５０）の配置を計算するように構成された少なくとも１つの計算ユニット（１０４０）と、
    を備え、
    前記少なくとも１つの第１の手段（１０１０、１１００、１２００）は、前記動作環境（４５０）に対応しない環境（１５０）において前記後面（３１５）の表面凹凸データ（４２０）を確認するように構成された第１の測定ユニット（１１００）を備え、
    前記少なくとも１つの第２の手段（１０２０、１２００）は、前記動作環境（４５０）に対応しない環境（１５０）において前記パターン要素（３５０）の配置データを確認するように構成された第２の測定ユニット（１２００）を備え、
    前記第２の測定ユニット（１２００）は、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前面（３２５）上に実質的に垂直に放射するように構成され、前記第１の測定ユニット（１１００）は、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記後面（３１５）上に実質的に垂直に放射するように構成される、
    デバイス（１０００）。
  2. 前記少なくとも１つの第２の手段（１０２０、１２００）は、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記前面（３２５）の表面凹凸データを決定するように更に構成され、前記計算ユニット（１０４０）は、前記パターン要素（３５０）の配置を計算するとき、前記前面（３２５）の前記決定された表面凹凸データを考慮するように更に構成される、請求項１に記載のデバイス（１０００）。
  3. 前記少なくとも１つの第１の手段（１０１０）および／または少なくとも１つの第２の手段（１０２０）は、１つまたは複数の外部測定デバイスから、前記後面（３１５）、前記前面（３２５）、および／または前記載置部（９００）の前記表面凹凸データ（４２０、９３０）、ならびにまた前記パターン要素の配置を取得するように構成される、請求項１または２に記載のデバイス（１０００）。
  4. 前記計算ユニット（１０４０）は、前記動作環境（４５０）における前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記載置部（４３０）に対する前記パターン要素（３５０）の配置を決定するように構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  5. 前記計算ユニット（１０４０）は、前記動作環境（４５０）における設計データに対する前記パターン要素（３５０）の配置の少なくとも１つのずれを決定するように構成される、請求項１～４のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  6. 前記少なくとも１つのずれおよび／または前記後面（３１５）の表面凹凸データ（４２０）を補正するピクセルの少なくとも１つの配列を前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の基板（３１０）に導入するように構成されたレーザシステムを更に備え、前記計算ユニット（１０４０）は、前記パターン要素（３５０）の配置の前記少なくとも１つのずれ、および／または前記決定された表面凹凸データ（４２０）から、前記ピクセルの少なくとも１つの配列を決定するように更に構成される、請求項５に記載のデバイス。
  7. 前記計算ユニット（１０４０）は、前記動作環境（４５０）において理想的には平坦であると仮定される表面を有する静電チャック（４３０）に対する前記フォトリソグラフィマスク（４００）の前記パターン要素（３５０）の配置を決定するように構成される、請求項１～６のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  8. 前記第１の測定ユニット（１１００）は、可視波長範囲のための第１の光源（１１１０）、および／または深紫外波長範囲のための第２の光源（１１１０）を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  9. 前記第２の測定ユニット（１２００）は、可視波長範囲のための第３の光源（１２１０）、および／または深紫外波長範囲のための第４の光源（１２１０）を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  10. 前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の位置を変えることなく、前記第１の測定ユニット（１１００）は前記後面（３１５）の前記表面凹凸データ（４２０）を取得し、前記第２の測定ユニット（１２００）は前記パターン要素（３５０）の前記配置データを取得する、請求項９に記載のデバイス（１０００）。
  11. 前記計算ユニット（１０４０）は、前記測定環境（１５０）における前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の保持による前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の変形を考慮するように構成される、請求項１０に記載のデバイス（１０００）。
  12. 前記デバイス（１０００）は、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）を保持するための３点載置部（１４０）を備える、請求項１～１１のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  13. 前記少なくとも１つの第１の手段（１０１０）は、共焦点技法、レーザ表面形状測定、および白色光干渉分光法の少なくとも１つの技法を用いることができる表面形状測定装置を含む少なくとも１つの第３の測定ユニット（１５００）を備える、請求項１～１２のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  14. 前記計算ユニット（１０４０）は、前記動作環境（４５０）における前記パターン要素（３５０）の配置を、前記動作環境（４５０）における前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記載置部（４３０）の平坦な表面（４６０）に関係付けるように構成される、請求項１～１３のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  15. 前記計算ユニット（１０４０）は、前記配置データを確認するプロセス中、および／または前記表面凹凸データ（４２０）を確認するプロセス中に、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の重力効果を決定するように構成される、請求項１～１４のいずれか１項に記載のデバイス（１０００）。
  16. 動作環境（４５０）における反射フォトリソグラフィマスク（４００）のパターン要素（３５０）の配置を決定するための方法（１６００）であって、前記方法（１４００）は、以下のステップ、すなわち、
    ａ． 前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記動作環境（４５０）と対応しない測定環境（１５０）において、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の後面（３１５）の表面凹凸データ（４２０）、および／または前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の載置部（９００）の表面凹凸データ（９３０）を決定するステップ（１６２０）と、
    ｂ． 前記測定環境（１５０）において前記パターン要素（３５０）の配置データを決定するステップ（１６３０）と、
    ｃ． 前記後面（３１５）および／または前記載置部（９００）の前記決定された表面凹凸データ（４２０、９３０）、ならびに前記決定された配置データから、前記動作環境（４５０）における前記パターン要素（３５０）の配置を計算するステップ（１６４０）と、
    を含み、
    前記表面凹凸データ（４２０）を決定することは、前記動作環境（４５０）に対応しない環境（１５０）において前記後面（３１５）の表面凹凸データ（４２０）を確認するために前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前記後面（３１５）上に実質的に垂直に放射することを含み、
    前記パターン要素（３５０）の配置データを決定することは、前記動作環境（４５０）に対応しない環境（１５０）において前記パターン要素（３５０）の配置データを確認するために前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の前面（３２５）上に実質的に垂直に放射することを含む、
    方法（１６００）。
  17. 前記表面凹凸データ（４２０）を決定することは、第１の測定ユニット（１１００）によって前記表面凹凸データ（４２０）を取得することを含み、前記配置データを決定することは、第２の測定ユニット（１２００）によって前記パターン要素（３５０）の前記配置データを取得することを含み、前記表面凹凸データ（４２０）および前記配置データは、共通測定プロセスにおいて確認される、請求項１６に記載の方法（１６００）。
  18. 前記表面凹凸データ（４２０）を決定することは、前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の温度調節段階において実行される、請求項１６または１７に記載の方法（１６００）。
  19. レーザを用いて、前記動作環境（４５０）における前記パターン要素（３５０）の配置および／または前記後面（３１５）の表面凹凸データ（４２０）の少なくとも１つのずれを補正するピクセルの少なくとも１つの配列を前記反射フォトリソグラフィマスク（４００）の基板（３１０）に導入するステップを更に含む、請求項１６～１８のいずれか１項に記載の方法（１６００）。
  20. コンピュータシステムによって実行されると、前記コンピュータシステムに、請求項１６～１９のいずれか１項に記載の方法を実行させる命令を含むコンピュータプログラム。
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