WO2016005420A1 - Verfahren zur lokalisierung von defekten auf substraten - Google Patents

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WO2016005420A1
WO2016005420A1 PCT/EP2015/065542 EP2015065542W WO2016005420A1 WO 2016005420 A1 WO2016005420 A1 WO 2016005420A1 EP 2015065542 W EP2015065542 W EP 2015065542W WO 2016005420 A1 WO2016005420 A1 WO 2016005420A1
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Jan Hendrik PETERS
Frederik Blumrich
Dirk Seidel
Christoph HUSEMANN
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Carl Zeiss SMS GmbH
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Carl Zeiss AG
Carl Zeiss SMS GmbH
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    • G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof

Definitions

  • the invention relates to a method for the localization of defects on substrates for producing optical components of a microlithographic projection exposure apparatus, on substrates for lithographic masks or on lithographic masks.
  • the invention further relates to a process for the production of EUV lithographic masks.
  • the invention relates to a device for localizing defects on substrates.
  • the core of the invention is to use phase contrast optics with a phase mask to inspect a substrate. According to the invention, it is provided to detect a phase shift of the illumination radiation brought about by the substrate by means of a sensor device arranged in the beam path behind the phase mask.
  • the substrate may in particular be a substrate for producing a lithography mask, in particular an EUV mask. It can be a semi-finished product.
  • the substrate may be unstructured. It can also already be provided with a structure. It may also be the finished lithographic mask, in particular the EUV mask.
  • Substrate may also be a so-called mask blank, that is to say a substrate with an unstructured multi-layer layer.
  • the substrate may also be a substrate for producing an optical component, in particular a mirror, in particular an EUV mirror.
  • substrate for the sake of simplicity, only the term "substrate" will be used, which, unless explicitly stated otherwise, includes all of the abovementioned possibilities.
  • Defects between the base substrate and the multilayer layer arranged thereon are also referred to as buried defects, phase defects or embedded defects Measurement and / or localization of such defects.
  • the base substrate is a substrate of a material with a low thermal expansion (LTEM substrate, low thermal expansion material substrate).
  • the base substrate may in particular be made of quartz or a so-called ULE glass (ultra low expansion glass) or comprise a proportion of such substances.
  • a multilayer layer with a sequence of molybdenum-silicon double layers is applied on the base substrate.
  • the multilayer film is formed to result in reflection of EUV radiation.
  • a covering, in particular of ruthenium, can be applied to the multilayer coating.
  • the base substrate together with the multilayer coating and, if appropriate, the ruthenium cover and an unstructured absorber layer form the actual substrate for the EUV mask, which is also referred to as EUV blank.
  • the EUV blank may also include other layers.
  • the EUV blank is also referred to as EUV blank semifinished product.
  • the method is described below in particular in connection with the production of EUV masks, in particular in connection with EUV masks having structures for the lithographic patterning of wafers. This is merely a special application.
  • the substrate and / or the EUV blank can also serve other purposes. In particular, it can also be used to produce an EUV mirror. In this case, it is also referred to as EUV mirror semifinished product, EUV mirror blank or simply EUV mirror.
  • the EUV blank preferably does not comprise any, at least no continuous, that is not closed, absorber layer.
  • the substrate in particular the EUV Blank, can have a length and width in the range of 1 cm to 3 m, in particular in the range of 3 cm to 1 m, in particular in the range of 5 cm to 50 cm, in particular in the range of 10 cm to 20 cm.
  • the thickness of the EUV blanks is in the range of 500 ⁇ ⁇ 5 cm, in particular in the range of 1 mm to 2 cm, in particular in the range of 2 mm to 1 cm, in particular in the range of 3 mm to 8 mm.
  • the phase mask is arranged on the image side. It is arranged, in particular, in a pupil plane of the phase contrast optics.
  • an aperture is provided on the illumination side.
  • the geometric design of the phase mask and the diaphragm are in particular adapted to each other, in particular such that illumination of a perfect, ie defect-free, substrate results in the light source being imaged precisely on the phase mask.
  • the phase mask is annular.
  • the phase mask can also be circular (circular).
  • it is a ⁇ / 2 phase mask, that is to say a phase mask, which leads to a phase shift of the illumination radiation by ⁇ / 2.
  • the phase-shifting region of the phase mask may have a transmittance of at least 50%, in particular at least 70%, in particular at least 80%, in particular at least 90%, in particular at least 95%, in particular at least 97%, in particular at least 99%.
  • it can also have a transmittance of less than 100%, in particular less than 99%, in particular less than 97%, in particular less than 95%, in particular less than 90%, in particular less than 80%, in particular less than 70%.
  • the illumination device comprises a radiation source for generating illumination radiation having a wavelength in the range of 100 nm to 300 nm, in particular in the range of 150 nm to 250 nm. It may in particular be a laser, in particular with a wavelength of 248 nm or 193 nm act.
  • a radiation source for generating illumination radiation having a wavelength in the range of 100 nm to 300 nm, in particular in the range of 150 nm to 250 nm. It may in particular be a laser, in particular with a wavelength of 248 nm or 193 nm act.
  • Such radiation sources are inexpensive. You do not need a vacuum for the propagation of the illumination radiation.
  • they allow the use of a phase contrast optics, which is designed for such wavelengths. As a result, the structure of the device for carrying out the method is greatly facilitated.
  • the preparation steps for the preparation of the inspection of the substrate to be examined comprise determining a positioning of the substrate in a coordinate system of the phase contrast optics.
  • the substrate serve as reference points in particular predetermined contact points of a positioning and / or measurement marks on the substrate. This simplifies and improves the precise localization of the defects.
  • it is provided to determine the positioning of the substrate in the direction of the beam path of the phase contrast optics and / or in the direction perpendicular thereto.
  • the position of the positioning device of the substrate in particular serves at least one interferometer device.
  • the positioning device can be displaced in particular with at least three, in particular with six degrees of freedom. In particular, it is actively controllable relocatable.
  • an interferometer device for monitoring the wavelength of the illumination radiation, an interferometer device, in particular an etalon, can be provided.
  • the measuring marks on the substrate define a coordinate system for the measurement of the substrate. In particular, they are arranged on the substrate according to an industry standard, in particular according to the SEMI-P48 standard.
  • an auxiliary optics can be provided.
  • the alignment and / or tilting of the substrate can be determined in the preparation steps.
  • the positioning device comprises in particular three support points on which the substrate is placed. It is intended to take into account a deflection of the substrate in the localization of the defects. This can be determined beforehand from known mechanical data of the substrate, in particular by means of a simulation, in particular according to a finite element method. The deflection of the substrate can also be determined experimentally, in particular interferometrically.
  • the phase contrast optics comprise imaging optics, which is also referred to as projection optics.
  • the projection optics can in particular have a numerical aperture of at least 0.3, in particular at least 0.4, in particular at least 0.5, in particular at least 0.6, in particular at least 0.7, in particular at least 0.8.
  • the phase contrast optics may include magnification optics.
  • magnification optics By means of the magnification optics, the image of the area to be examined can be adapted to the sensor device, in particular to the size of the sensor.
  • the magnification optics can be arranged in particular in the beam path in front of the phase mask.
  • the total magnification of the projection optics and the magnifying optics is at least 10, in particular at least 20, in particular at least 30, in particular at least 50, in particular at least 100, in particular at least 150, in particular at least 200, in particular at least 250.
  • the sensor device comprises a CCD camera.
  • the sensor device may comprise an image processing unit, in particular a processor for image processing. It is also possible to provide a separate image processing unit.
  • the examination steps comprise specifying a region of interest (ROI) on the substrate.
  • the area to be examined includes the expected location of a defect. It is specified with an accuracy which is more precise than the diameter of the field of view of the phase-contrast optics. It is in particular given with an accuracy of better than 15 ⁇ , in particular better than 10 ⁇ , in particular better than 5 ⁇ , in particular better than 3 ⁇ , in particular better than 1 ⁇ .
  • the substrate can be displaced by means of the positioning device as a function of the expected position of a defect.
  • the substrate to be displaced by means of the positioning device before the at least one image is recorded.
  • it is displaced in such a way that the area of the substrate to be examined is centered in the coordinate system of the phase contrast optics.
  • the amount by which the substrate is displaced is known. It is thus possible to determine the defect relative to a coordinate system.
  • System of the phase contrast optics to measure and then transform the measured values in the coordinate system of the substrate.
  • the substrate coordinate system can in this case be defined in particular by at least three measuring marks.
  • the displacement and / or coordinate transformation it is possible, in particular, to take into account a deflection of the substrate.
  • the examination steps include the picking up of an image stack having at least two, in particular at least three, in particular at least four, in particular at least five, in particular at least six, in particular at least seven images.
  • the image stack comprises in each case at least one intrafocal and at least one extrafocal image.
  • the images of the image stack can have equidistant defocusing.
  • two adjacent images can each have a defocus difference in the range from 10 nm to 100 nm, in particular in the range from 25 nm to 50 nm.
  • the taking of a single image of the defect for its analysis, in particular its measurement and / or localization may be sufficient.
  • it is particularly sufficient to take a single image of the defect in the best focus position. Additional intra- or extrafocal images are not mandatory.
  • the analysis steps include determining a best focus position.
  • the analysis steps comprise a two-stage process, in which a defect position is determined for each image of an image stack in a first stage, and in which the defect positions of the images are adapted to a best focus position in a second stage.
  • a best focus position can be determined. This can be done, for example, by adjusting a contrast criterion.
  • the subsequent determination of the defect position for each image of the image stack can then be carried out in particular by means of symmetry correlation.
  • the defect position in the substrate coordinate system with an accuracy of better than 100 nm, in particular better than 50 nm, in particular better than 30 nm, in particular better than 20 nm, in particular better than 10 nm, in particular better than 5 nm determined.
  • spherical equivalent volume diameter (SEVD) defects of less than 200 nm, in particular less than 100 nm, in particular less than 50 nm, in particular less than 30 nm and / or a height of less than 10 nm, in particular less than 5 nm, in particular less than 3 nm, in particular less than 2 nm, in particular less than 1 nm, in particular less than 0.5 nm with a reliability (three times the standard deviation, "3 ⁇ repeatability") of better than 50 nm, in particular better than 30 nm, in particular better than 10 nm, in particular better than 6 nm can be localized at a defect height of 5 nm, the three-fold standard deviation was in particular about 1 nm.
  • SEVD spherical equivalent volume diameter
  • the substrate has an absorber layer when carrying out the examination steps.
  • the absorber layer serves in particular to block the reflection of EUV radiation.
  • it can be made of a material with a proportion of a tantalum compound, in particular tantalum nitride (TaN),
  • Tantalum boron nitride (TaBN) or tantalum silicon nitride (TaSiN).
  • the absorber layer may have a thickness in the range from a few 10 nm to a few 100 nm, in particular in the range from 44 nm to 108 nm.
  • the analysis and / or post-treatment steps comprise a reconstruction step for determining a phase image and a subsequent phase image evaluation.
  • phase images have a significantly higher edge steepness than intensity images.
  • no contrast inversion occurs in a phase image.
  • the phase image has, in particular in the region of the best focus position, a contrast different from 0, in particular a contrast maximum.
  • phase determination by means of an iterative Fourier transformation algorithm, in particular a Gerchberg-Saxton algorithm, model-based phase determination algorithms, methods based on the intensity transport equation or Fou- rier-Ptychographie- method.
  • Another object of the invention is to improve a process for producing EUV lithographic masks.
  • This object is achieved by a method in which a substrate for producing the EUV lithography mask is inspected prior to the structuring by means of the preceding method and the structure is selected and / or aligned such that defects on the substrate are covered by an absorber layer.
  • the defects are irrelevant to the further function of the mask if they are hidden under the absorber layer.
  • the inspection of the substrate for the localization of defects is performed after the application of the absorber layer.
  • the inspection of the substrate for the localization of defects can also be carried out before the application of the absorber layer.
  • the method according to the invention can be used in particular for preclassification of substrates, in particular in connection with the investigation in an aerial imaging metrology system (AIMS). It leads to a considerable time saving.
  • AIMS examination can be shortened by more than 50%, in particular more than 70%, in particular more than 90%, in particular more than 95%.
  • Another object of the invention is to improve a device for locating defects on substrates. This object is achieved by a device with a phase contrast optics.
  • the device comprises a lighting device for illuminating the substrate to be examined with illumination radiation, the illumination radiation in particular having a wavelength in the range of 100 nm to 300 nm, in particular in the range of 150 nm to 250 nm.
  • the illumination device may in particular comprise a laser, in particular an argon fluoride laser (ArF laser). In particular, it may comprise a laser having a wavelength of 193 nm or 248 nm.
  • the phase contrast optics has on the illumination side in particular an annular, in particular a circular aperture.
  • the diaphragm and the phase mask are adapted to one another as described above.
  • the phase contrast optics comprise Bertrand optics, with which the image of the phase contrast stop can be imaged onto the CCD camera. This simplifies the lateral adjustment of the phase diaphragm with respect to the illumination-side diaphragm.
  • FIGS. 1 shows schematically the construction of a device for inspecting substrates
  • Fig. 2 shows schematically the beam path in a device for the inspection of
  • FIG. 24 shows a corresponding representation of the xy distortion according to the FEM
  • Fig. 26 is a schematic representation for comparing the edge steepness of a
  • Fig. 27 is a schematic representation corresponding to Fig. 26 for comparison of
  • Fig. 28 is a schematic representation of the process flow of a method for
  • Fig. 30 is a view corresponding to FIG. 29 when using a system with
  • the device 1 comprises a lighting device 3.
  • two lighting devices 3 are shown, wherein the upper lighting device 3 for lighting of the substrate 2 in reflection mode.
  • the lower illumination device 3 serves to illuminate the substrate 2 in the transmission mode.
  • the device 1 comprises at least one of these two illumination devices 3. It can also comprise both illumination devices 3. As a result, the flexibility of the device 1 can be increased. Two different lighting devices 3 make it possible in particular to use the device 1 for inspecting different substrates 2.
  • the illumination device 3 comprises a radiation source 4.
  • the radiation source 4 may in particular be a laser, in particular an ArF laser.
  • the radiation source 4 serves to generate illumination radiation 5.
  • the illumination radiation 5 has a wavelength of 193 nm.
  • the illumination device 3 can be part of an illumination system 7 with further optical components.
  • the illumination system 7 may in particular have lenses 6 and / or mirrors and / or filters and / or diaphragms.
  • the lens 6 shown in FIG. 2 is to be understood as an example. This component can also be a plurality of lenses and / or one or more mirrors.
  • the illumination system 7 may in particular comprise a diaphragm 8.
  • the aperture 8 is in particular annular, that is annular, formed.
  • the diaphragm 8 is arranged in particular in the region of the entrance pupil of the illumination system 7.
  • the substrate 2 is thus illuminated with an annular, that is annular, illumination setting.
  • the diaphragm 8 defines a lighting setting for illuminating the substrate 2.
  • an annular radiation source can also be used.
  • the illumination pupil for illuminating the substrate 2 has a radius Ri p .
  • the annular illumination which can be generated with the aid of the radiation source 4 and / or the diaphragm 8, has an inner radius ⁇ 10 .
  • the annular illumination in particular the diaphragm 8, will be described in more detail below.
  • the device 1 comprises an imaging optics 9.
  • the imaging optics 9 has an object-side numerical aperture of 0.8.
  • the imaging optics 9 is also referred to as projection optics.
  • a magnifying optical system 10 is arranged below the imaging optical system 9.
  • the imaging optics 9 and the magnification optics 10 are components of a Phasenkontrastop- tik.
  • the overall magnification of the imaging optics 9 and the magnification optical system 10 is 265: 1.
  • the device 1, in particular the phase contrast optics comprises a phase mask 11.
  • the phase mask 11 can be arranged in particular in a pupil plane 12 of the beam path of the illumination radiation 5. It can be arranged in particular in the beam path behind the magnifying optics 10.
  • the phase mask 11 is adapted to the shape of the illumination setting, in particular to the shape of the aperture 8. It is particularly designed such that the aperture 8 straight on the phase-shifting region 13 of the phase mask 11 is imaged, if the substrate 2 to be examined is completely defect-free.
  • the phase mask 11 is in particular annular, in particular annular, formed.
  • the device 1 further comprises a sensor device.
  • the sensor device is designed in particular as a camera, in particular as a CCD camera 14.
  • a CCD camera 14 By means of the CCD camera 14, an image 15 of the substrate 2 to be examined can be accommodated.
  • the CCD camera 14 in particular, an image stack of the substrate 2 with at least two images with different defocus can be accommodated.
  • the CCD camera 14 is connected to an image processing device 16 in a data transfer manner. Furthermore, the device 1 comprises a holding device 17.
  • the holding device 17 serves to position the substrate 2 in the beam path of the inspection device 1.
  • the holding device 17 is actively controllable. In particular, it is precisely displaceable. It has six degrees of freedom of movement.
  • an interferometer device 18 is provided in particular.
  • the holding device 17 comprises three supports 19.
  • the supports 19 form support points 20 against which the substrate 2 rests on the holding device 17.
  • the device 1 comprises an auxiliary optical system 21.
  • the auxiliary optical system 21 is connected in a data-transmitting manner with a control device 22 for controlling the displacement of the holding device 17.
  • the substrate 2 can be roughly aligned.
  • the device 1 comprises an autofocus system 23.
  • one or more beam splitters 24 may be provided in the beam path of the device 1.
  • the substrate 2 lies in particular on the holding device 17 such that the side to be structured faces upwards.
  • the substrate 2 rests on the supports 19 in particular with the side opposite the side to be structured.
  • the device 1 may have an interferometer unit, not shown in the figures, in particular in the form of an etalon.
  • the etalon is used to monitor the wavelength of the illumination radiation 5.
  • the etalon can be used to correct changes in the wavelength, which can occur, for example, due to fluctuations in pressure, temperature or humidity.
  • the substrate 2 comprises a base substrate 25.
  • the base substrate 25 is made of a material having a low thermal expansion material (LTEM material). This may in particular be quartz or a so-called ULE glass (ultra low expansion glass, glass with ultra-low expansion).
  • LTEM material low thermal expansion material
  • the substrate has a length 1 and a width w. The length 1 and the width w are for example 152 mm. Other dimensions of the substrate 2 are also possible.
  • the base substrate 25 has a thickness d. The thickness d of the substrate 2 may be 6.35 mm. Other thicknesses are also possible.
  • a multi-layer 26 is applied on the base substrate 25, a multi-layer 26 is applied.
  • the multilayer coating 26 comprises a sequence of at least 10, in particular 20, in particular 30, in particular 40, in particular 50, silicon-molybdenum double layers.
  • the number of silicon molybdenum double layers is in particular less than 200, in particular less than 100. It may in particular be less than 80, in particular less than 70, in particular less than 60.
  • Each double layer has a silicon layer with a thickness of 4.1 nm and a molybdenum layer with a thickness of 2.8 nm.
  • the multilayer layer 26 is used in particular for the reflection of EUV radiation.
  • a cover layer 27 is applied on the multi-layer 26, a cover layer 27 is applied.
  • the covering layer 27 may be made of ruthenium. It has a thickness of 2.5 nm.
  • the absorber layer 28 may in particular comprise materials with a proportion of a tantalum nitride compound, in particular tantalum nitride, tantalum boron nitride or tantalum silicon nitride.
  • the absorber layer 28 has a thickness in the range of 44 to 108 nm.
  • an antireflection coating 29 (ARC, Ant-Reflective Coating) is applied on the absorber layer 28.
  • the antireflection layer 29 may be made of the same base material as the absorber layer 28.
  • There is an oxygen gradient between the absorber layer 28 and the antireflection layer 29 such that the oxygen content of the antireflection layer 29 is higher than that of the absorber layer 28.
  • the antireflection layer 29 can in particular have a proportion of tantalum oxynitride.
  • a backside layer 30 is applied.
  • Backside layer 30 is made of an electrically conductive material. It may in particular be a coating of chromium.
  • the backside layer 30 has a thickness in the range of 20 to 200 nm.
  • the entirety of layers 25 to 30 is also referred to as EUV blank. It forms the substrate 2 for producing an EUV mask.
  • the boundary layer between the base substrate 25 and the multilayer layer 26 is decisive for the quality of the EUV mask produced from the substrate 2. It is assumed that over 90% of defects 31 of the later EUV masks originate at this boundary layer. Such defects 31 can lead to the fact that the lithographic mask produced from the substrate 2 is no longer used for structuring a wafer. Further, it was found that the defects 31 on the surface of the base substrate 25 are covered in the deposition of the multilayer film 26. However, they are seen as a phase defect. bar. They are visible in particular during the irradiation of the mask with EUV radiation, in particular in the reflected portion of the EUV radiation, as a phase defect.
  • FIG. 4 shows how one of the defects 31 leads to a so-called bump defect in the multilayer layer 26.
  • a defect 31 results in a deviation of the surface of the base substrate and / or the multilayer layer 26 from a perfectly planar design.
  • SEVD Spherical Equivalent Volume Diameter
  • Table 1 gives an overview of critical defect sizes for specific nodes.
  • a node denotes the half line spacing on the wafer to be structured.
  • the critical defect size is indicated as SEVD on the substrate 2.
  • the defects 31 can be very flat. They may have a height of less than 1 nm.
  • the height of the defects 31 is in particular in the range of 0.5 nm to 10 nm.
  • a critical defect 31, that is to say a defect 31 which is large enough, if necessary, to adversely affect the patterning of a wafer, must firstly be identified, and secondly repaired or compensated for.
  • defects 31 which occur at the boundary between the base substrate 25 and the multilayer film 26 or within the multilayer film 26, conventional strategies which work the surface of the substrate 2 are not suitable for repairing or compensating. He- According to the invention, such defects 31 are hidden under the absorber layer 28.
  • the structure with which the substrate 2 is to be patterned be selected and / or aligned in such a way that the defects 31 on the substrate 2 are covered by the absorber layer 28 even after the structure has been applied.
  • the method described below for localizing defects on substrates 2 for EUV masks serves, in particular, to measure such defects 31, in particular the precise localization thereof, in particular relative to measuring marks 32 (fiducial marks), which, in particular in a standardized manner, in particular according to the SEMI-P48 standard, are applied to the substrate 2.
  • At least three measuring marks 32 are applied to the substrate 2.
  • the measuring marks 32 define a substrate coordinate system.
  • the mask design can be adapted to this card in such a way, in particular by a linear displacement and / or a rotation of the design such that at least a portion of the defects 31 are covered by the absorber layer 28.
  • the defects 31 are in particular at least as far covered by the absorber layer 28, that they no longer adversely affect the patterning of a wafer. Should this not be possible, the substrate 2 can be discarded.
  • the multilayer layer 26 is examined.
  • the substrate 2 is sent in a first sending step 36 to the mask distributor.
  • the defects 31 are measured, in particular localized.
  • the substrate 2 is returned to the manufacturer.
  • the absorber layer 28 is deposited on the cover layer 27.
  • a second inspection step 40 is provided for inspecting the absorber layer 28.
  • the substrate 2 is cleaned and inspected again.
  • a structuring step 43 it is finally provided with a structure for producing the EUV mask, wherein the structure is selected and / or aligned such that the defects 31 on the substrate 2 remain covered by the absorber layer 28.
  • the process steps 33 to 35 and 39 to 41 carried out by the manufacturer of the substrate 2 in FIGS. 5 to 8 are characterized by vertical hatching.
  • the process steps 37 and 43 performed by the mask distributor are indicated by horizontal hatching.
  • FIG. 6 shows the corresponding method sequence for the case in which the localization method 37 can be carried out by the manufacturer of the substrate 2.
  • two transmission steps 38, 42 can be dispensed with. Only the first transmission step 36 is necessary. This may take place after the cleaning and final inspection step 41.
  • an inspection step 44 for inspecting the EUV blanks is provided at the mask distributor in this case.
  • FIG. 7 shows the method sequence for the case where the localization method 37 is not performed by the manufacturer of the substrate 2, but the defects 31 are only performed after the second deposition step 39 for depositing the absorber layer 28. In this case, it is possible to perform the locating process 37 between the inspection step 44 and the subsequent structuring step 43.
  • FIG. 8 shows the case that the manufacturer of the substrate 2 performs the localization process 37 after the second deposition step 39 for depositing the absorber layer 28. In this case, only the patterning step 43 has to be performed by the mask distributor.
  • the localization method 37 for localizing the defects 31 on the substrate 2 will be described in more detail below.
  • the localization method 37 includes preparation steps 45 for preparing the inspection of the substrate 2 to be examined, examination steps 46 for examining the substrate 2, and analysis and / or post-treatment steps for processing and processing the signals detected by the CCD camera 14.
  • the analysis and / or post-treatment steps are referred to below as image analysis 47 in the following.
  • the preparation steps 45 are shown schematically in FIG. 9. They comprise an introduction step 48, in which the substrate 2 to be examined is introduced into the device 1.
  • a special storage and insertion unit may be provided.
  • the substrates 2 can in particular be applied to the holding device 17 in an automated manner by the storage unit.
  • a Cartesian coordinate system will be used below.
  • the z-direction indicates the direction of a main ray of the illumination radiation 5.
  • the xy plane is perpendicular to this. It is essentially parallel to the holding device 17 and to the substrate 2 to be examined, insofar as its deflection is dispensed with.
  • the x and y directions are in particular parallel to the side edges of the substrate 2.
  • the substrate 2 is adjusted after application to the holding device 17, in particular after placing on the supports 19, in a first adjustment step.
  • the first adjustment step 49 is used in particular for the adjustment of the substrate 2 in the z-direction.
  • the autofocus system 23 is provided in particular.
  • the substrate 2 is adjusted in at least three points by means of the autofocus system 23 in the z direction. From these data, the position of the substrate 2 in the z-direction, in particular an offset and a tilt of the substrate 2 on the holding device 17 can be determined.
  • a substrate coordinate system can be derived which serves as a reference for the subsequent measurements, in particular localizations, of the defects 31.
  • the actual examination steps 46 for measuring the defects 31, in particular for localizing them can be carried out.
  • the subsequent sequence of the examination steps 46 can be started and / or performed manually. It can also be done automatically. In particular, it can be started and / or controlled by means of a control device, in particular by means of a script.
  • a nominal, expected position of one of the defects 31 is specified.
  • the expected position of the defect 31 is specified in particular in the substrate coordinate system, which is predetermined in particular by the measurement marks 32.
  • the nominal position of the defects 31 is known from a previous inspection step in which the complete EUV blank is scanned. In this inspection step, a positional accuracy of the position of the defects 31 of a maximum of 200 nm to 300 nm can be achieved.
  • the determination of the nominal position of the defects 31 can be carried out in a separate process. In this case, the nominal positions of the defects 31 can be stored and retrieved in the present process. Alternatively, it is also possible to determine the nominal positions of the defects 31 in an inspection step in the present method.
  • the nominal value of the position of the defect 31 is predetermined with an accuracy which is considerably smaller, that is to say more accurate, than the field of view of the imaging optics 9. This can in particular have a diameter of 15 ⁇ m or less.
  • the nominal position of the defect 31 is specified with an accuracy of better than 1 ⁇ .
  • an area 62 to be examined ROI, region of interest
  • the area to be examined is predetermined in particular with an accuracy which is more precise than the diameter of the field of view of the imaging optics 9, in particular more precisely than 15 ⁇ m, in particular more precisely than 10 ⁇ m, in particular more precisely than 5 ⁇ m, in particular more precisely than 3 ⁇ m, in particular more precisely as 1 ⁇ .
  • the substrate 2 is displaced in the z direction with the aid of the holding device 17 in order to compensate for the deflection of the substrate 2 at the nominal position of the defect 31. Then, the substrate 2 is displaced in a displacement step 53 with the aid of the holding device 17 and the control device 22 such that the region 62 to be examined, in particular the defect 31, is centered in the beam path of the imaging optical system 9.
  • the image capture 54 can start.
  • the image acquisition 54 includes the acquisition of an autofocus image for focusing the defect 31.
  • a focus stack is recorded with different, predetermined, discrete defocusings.
  • at least one intrafocal and at least one extrafocal image is recorded.
  • it may be provided to record an image stack with seven successive images whose defocus differs by 30 nm in each case.
  • the image stack may also have a different number of images. In particular, it may also have less than seven, in particular no more than five, in particular no more than three, in particular, exactly one image. In particular, it can include a picture in the best focus position.
  • the image analysis 47 for determining the position of the defect 31 in the captured images is provided.
  • the image analysis 47 can be performed with the aid of the image processing device 16. This can happen especially online or offline.
  • the recorded image stack is analyzed and the position of the defect 31 in the best focus is calculated. Since the images in the coordinate system of the imaging optics 9 are detected, but the displacement of the holding device 17 in the z-compensating step 52 or in the displacement step 53 is known, the positions of the defect 31 determined from the images can be determined in a first correction step 56, in which the position of the Holding device 17 is considered and in a second correction step 57, in which the deflection of the substrate 2 is taken into account, are transformed into the substrate coordinate system.
  • a storage step 58 the position of the defect 31 or the defects 31 of the substrate 2 is stored.
  • the sequence of the examination steps 46 and the image analysis 47 can be run through several times. In particular, it can be run through until all defects 31 on the substrate 2 have been measured. It can also be run through until the entire surface of the substrate 2 has been measured.
  • a plurality of defects 31 can be measured, in particular localized, during a passage of the sequence of the examination steps 46 at the same time.
  • the image capture 54 will be described in more detail below.
  • an annular radiation source 4 or an aperture 8 arranged in the entrance pupil of the illumination system 7 is provided to focus the substrate 2, in particular the defect 31.
  • the radiation source 4 generates an illumination radiation 5 with a wavelength of
  • the substrate 2 is examined in the reflection mode. As a first approximation, it can be assumed that the illumination radiation reflected by the substrate 2 has a phase that is proportional to the height distribution on the substrate 2. In the case of a perfectly planar substrate 2, the reflected illumination radiation 5 has the same identical phase over the entire surface of the substrate 2. Defects 31, in particular bumps or pits lead to corresponding distortions of the wavefront. The reflected illumination radiation 5 is detected by means of the CCD camera 14 formed as a sensor device.
  • the phase mask 11 is arranged in the beam path of the imaging optics 9.
  • the phase mask 11 is arranged in the beam path behind the magnification optical system 10. It is arranged in particular in a pupil plane of the beam path of the phase contrast optics.
  • the phase mask 11 is a ⁇ / 2-phase mask.
  • the illumination radiation 5 thus undergoes a phase shift of ⁇ / 2 when passing through the phase mask 11.
  • the phase mask 11 has dimensions which are adapted to those of the annular radiation source 4 and the diaphragm 8. This is understood to mean that the radiation source 4 is imaged exactly on the phase mask 11 in the case of perfect, error-free reflection on the completely defect-free substrate 2, and vice versa.
  • the illumination radiation 5 circulating directly from the radiation source 4 to the phase mask 11, that is to say the illumination radiation 5 which reaches the phase mask 11 without diffraction, is thus displaced by the phase mask 11 by ⁇ / 2 phases.
  • the diffracted illumination radiation 5 does not strike the phase-shifting region of the phase mask 11 and remains unchanged. Thus, there is an interference of the diffracted and undiffracted portions of the illumination radiation 5.
  • the exact shape of the radiation source 4 or the aperture 8 and the phase mask 11 can be optimized. It is provided in particular, the shape of these elements to the fill factor of the illumination pupil, that is the size of the radiation source 4, and / or the expected height distribution of the phase defect to be detected, in particular their curvature to adapt.
  • annular illumination with an inner radius r ⁇ o is provided whose ratio to the radius R; p of the illumination pupil is in the range of 0.4 to 0.5.
  • the outer radius of the illumination is determined by the degree of filling of the illumination pupil.
  • the phase mask 11 in the image-side aperture has an inner radius r a , o whose ratio to the radius Ra P of the image-side aperture lies in the range from 0.4 to 0.5.
  • the outer radius is determined by the degree of filling of the illumination pupil.
  • the best focus position is determined from the captured image stack. This can be done by adapting a contrast criterion, for example over the sum of the deviation squares of adjacent pixels, to different z positions of the holding device 17. For a defocus in the range of less than 1 Rayleigh length, parabolic fitting is advantageous.
  • the position of the defect 31 is determined for each image of the image stack.
  • the region 62 (ROI) to be examined is analyzed for each of the images with different defocus positions.
  • a correlation method in particular a symmetry correlation method, which will be described in more detail below, serves to determine the position of the defect 31.
  • alternative methods are also possible.
  • the values determined for the different images with different defocus positions are transformed from the respective defocus position into the best focus position. This can be done by means of an adaptation method, in particular with a linear or a quadratic approach. From the different values, a common value for identifying the position and / or the dimensions of the defect or defects 31 is finally determined.
  • this image analysis 47 is robust against the expected background noise, even for defects 31 with a low signal-to-noise ratio.
  • Various methods are known in the art for determining the position of a defect 31 in a camera image.
  • ROI region of interest
  • a preferred method for the single-frame analysis 60 represents a so-called symmetry-correlation method or the so-called symmetry-correlation algorithm, which will be described in more detail below.
  • DE 10 2010 047 051 AI which is hereby incorporated in its entirety as part of the present application.
  • the defect 31 which is shown in a cross-shaped manner in FIGS. 19 to 22, is located exactly in the center of the region (ROI) 62 to be examined.
  • the position of the defect 31 in this case coincides exactly with the center 64 of the region of interest (ROI) 62. In this case, the location of the defect 31 would already be known.
  • the actual position of the defect 31 may differ from the expected position by an initially unknown amount, which is illustrated as a vector 63 in FIG. 20.
  • the precise position of the defect 31 in the coordinate system of the optics and thus including the information about the displacement position of the holding device 17 and / or the deflection of the substrate 2 in the substrate coordinate system can be determined.
  • the area to be examined (ROI) 62 is then spot-spotted at the center 64.
  • the region under investigation (ROI) 62 is mirrored in the x and y directions. This results in the virtual image of the region (ROI) 62 ', in particular the defect 31', shown by way of example in FIG. 21.
  • the actual image of the defect 31 (see Fig. 20) and the virtual image of the defect 31 '(see Fig. 21) are correlated to obtain a displacement vector 65 between the actual position of the defect 31 and the mirrored defect 31'.
  • the displacement vector 65 is just twice the vector 63, which indicates the position of the defect 31 relative to the center 64 of the region of interest (ROI) 62.
  • the substrate 2 When positioning the substrate 2 on the supports 19, the substrate 2 may undergo deflection due to gravity. The amount and the exact course of this deflection can be determined from the mechanical properties of the substrate. Possible values are summarized in the following table.
  • Table 2 Further geometrical data of the substrate 2 and of the layers 26, 27, 28, 29 and 30 are summarized in table 3 in the form of keywords:
  • the deflection of the substrate 2 can also be determined by means of a simulation, in particular by means of a finite element method. The result of the deflection is shown by way of example in FIGS. 23 and 24.
  • FIG. 23 in particular the z-deflection field of the substrate 2, which is arranged on the supports 19, is shown in gray scale.
  • the deflection model can be interpolated in for any (x, y) measurement point to obtain the corresponding z-deflection value at location (x, y).
  • the xy deflection field ie the xy distortion corresponding to the deflection
  • the distortion can be interpolated for any (x, y) point.
  • the maximum xy distortion is 47 nm. It is therefore essential to take into account the deflection of the substrate 2 in the image analysis 47, in particular in the transformation between the coordinate system of the device 1 and the coordinate system of the substrate 2. After the inverse transformation of the position of the defect 31 into the coordinate system of the substrate 2, the exact position data of the defect 31 are available for the ideal, that is the non-bent substrate 2. In order to test the method according to the invention, in particular for image acquisition 54, simulations were carried out.
  • the radiation source 4 was modeled as a limited number of discrete point light sources. Each of these point light sources emits a spherical wavefront which coherently propagates through the optical system and leads to an intensity distribution in the image plane corresponding to the sensor of the CCD camera 14. The intensity distributions of the individual point light sources are incoherently summed to simulate a partially coherent image of the radiation source 4.
  • a numerical aperture of the imaging optics 9 of 0.8 and a pupil filling level of the illumination pupil of 15% were assumed.
  • the following values were set as characteristics of the CCD camera 14: readout noise: 8 e " , dark current with an integration time of 200 ms: 1.22 e " .
  • the ideal shape for the radiation source 4 is an inner radius 0 disc, that is, a circular one Irradiation source 4.
  • the phase mask 11 is circular in this case.
  • FIGS. 12 to 14 show the case that the substrate 2 is analyzed before the absorber layer 28 is applied.
  • the defect 31 is thus localized before application of the absorber layer 28, that is, before the second deposition step 39.
  • FIG. 13 illustrates the case that the substrate 2 is measured after the absorber layer 23 has been applied to the covering layer 27, that is, after the second deposition step 39.
  • An example is the case where 98% of the irradiation radiation 5 absorbed, that is not reflected, or not be transmitted in the transmission mode.
  • the case shown in Fig. 14 corresponds to the case shown in Fig. 13, wherein the integration time was extended to 4 seconds. In the images shown in FIGS. 12 and 13, the integration time is 200 ms.
  • the contrast-to-noise ratio (cnr) is 8.5 for the image shown in FIG. 12, 0.2 for the image shown in FIG. 13, and 3.4 for the image shown in FIG ,
  • the images are standardized in such a way that the image is completely saturated without defects 31 and background noise, ie consists of ones, if the camera is operated at full capacity.
  • the total magnification of the phase-contrast optics is in each case selected such that each pixel of the image has a size of (17.5 nm) 2 .
  • FIGS. 12 to 14 The defects 31 shown in FIGS. 12 to 14 are bumps.
  • FIG. 15 shows a corresponding image as in FIG. 12, but for a defect 31 in the form of a depression (pit) with an SEVD of 18 nm and a depth of 5 nm.
  • the image contrast-to-noise ratio is 3.9.
  • the noise-free signal 67 can be determined, for example, by a curve adaptation to the noisy signal 66.
  • FIGS. 17 and 18 show corresponding images as in FIGS. 15 and 16, but for a defect 31 with an SEVD of 18 nm and a depth of 0.5 nm.
  • the image contrast-to-noise ratio is 3.3. Also in this case, the defect 31 is clearly identifiable and localizable.
  • FIG. 26 a comparison of an object amplitude 70 with an image amplitude 71 is shown by way of example.
  • NA 0.6.
  • the reduced edge steepness of the image amplitude 71 compared to the object amplitude 70 is visible.
  • phase images have the advantage that their edge steepness, in particular phase-jump edges, is significantly steeper than that of intensity images. This can advantageously be exploited in image analysis 47.
  • An object phase 72 and an image phase 73 for the same object are shown by way of example in FIG.
  • the image phase 73 has the same edge steepness as the object phase 72.
  • the image phase 73 shows a broadening of the phase line. This does not disturb in the present context.
  • a reconstruction step 74 is provided after the image acquisition step 54.
  • a phase image is reconstructed from the intensity image recorded in the image acquisition 54.
  • the image phase is reconstructed.
  • an equivalence phase can be determined in the image plane.
  • the equivalence phase can also be used as the basis for a registration measurement as the image phase.
  • phase determination by means of an iterative Fourier transformation algorithm 75 (IFTA, Iterative Fourier Transformation Algorithm), in particular by means of a Gerchberg-Saxton algorithm, model-based phase determination 76, methods 77, which The intensity transport equation (TIE, Transport of Intensity Equation) are based and Fourier ptychography 78.
  • IFTA iterative Fourier Transformation Algorithm
  • TIE Transport of Intensity Equation
  • model-based phase determination 76 the phase is not determined pixel-by-pixel, but the parameters of a model, for example Zernike polynomials, are determined in particular iteratively.
  • the image analysis 47 in this method comprises the phase image evaluation 79. It can optionally also include an intensity image evaluation 80 and in particular a comparison of the results of the phase image evaluation 79 with those of the intensity image evaluation 80.
  • the image evaluations 79, 80 are also referred to as registration measurements.
  • the method is particularly suitable for coherent illumination. However, it is also possible to determine an image phase or an equivalent phase of the image for non-coherently illuminated microscope images by means of the previously described method.
  • phase image evaluation 79 can be carried out using limit methods (threshold methods). For details, reference is made, for example, to DE 10 2009 015 594 AI. The phase image evaluation 79 can also be carried out with the aid of correlation-based methods. For details, reference is made to US 2013/0019212 AI and DE 10 2011 077 296 AI.
  • a significant advantage of the method according to the invention is that it is much faster and more accurate than the previously customary methods. This is due in particular to the fact that with the method according to the invention it is sufficient to take a single image of it for the analysis of a defect. The number of images required in an image stack can be reduced in particular. Furthermore, it could be shown that the localization of the defects is possible with high accuracy. In particular, not only can statements be made as to whether a substrate has a defect, but to specify exactly in which region, that is to say at which position this defect is located. This makes it possible to compensate for the defect for subsequent applications by suitable processing steps.
  • the method according to the invention results in a in most cases improved accuracy and / or repeatability of the analysis of phase defects, in particular with a defect size in the range of less than 500 nm, in particular less than 300 nm, in particular less than 200 nm and a phase error of less than 45 °, in particular in the range of 5 ° to 30 °, in particular in the range of 10 ° to 20 °, led.
  • the images of a defect in the best focus position z * have a contrast of 0 in the case where no phase mask 11 is used (see FIG. 29).
  • the contrast of the phase image in the best focus position z * is different from 0.
  • the contrast can have a maximum in the best focus position z * in particular.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Lokalisierung von Defekten (31) auf einem Substrat (2) für EUV-Masken wird zur Untersuchung des Substrats (2) eine Phasenkontrastoptik mit einer Phasenmaske (11) eingesetzt.

Description

Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten
Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 213 198.7 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten zur Herstellung von optischen Bauelementen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, auf Substraten für Lithographie-Masken oder auf Lithographie-Masken. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken. Ferner betrifft die Erfin- dung eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten.
Bei der Herstellung von Lithografiemasken ist es wesentlich, sicherzustellen, dass die Substrate, aus welchen die Masken hergestellt werden, keine Defekte aufweisen. Insbesondere bei EUV- Masken können solche Defekte dazu führen, dass die Maske nicht verwendet werden kann. Eine Anlage zur Inspektion von EUV-Masken ist aus der US 2011/018186 A bekannt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten, insbesondere ein Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten zur Herstellung von optischen Bauelementen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, auf Sub- Straten für Lithographie-Masken oder auf Lithographie-Masken, zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, zur Inspektion eines Substrats eine Phasenkontrastoptik mit einer Phasenmaske zu verwenden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine durch das Substrat bewirkte Phasenverschiebung der Beleuchtungsstrahlung mittels einer im Strahlengang hinter der Phasenmaske angeordneten Sensoreinrichtung zu erfassen.
Bei dem Substrat kann es sich insbesondere um ein Substrat zur Herstellung einer Lithographie- Maske, insbesondere einer EUV-Maske handeln. Es kann sich um ein Halbfabrikat handeln. Das Substrat kann unstrukturiert sein. Es kann auch bereits mit einer Struktur versehen sein. Es kann sich auch um die fertige Lithographie-Maske, insbesondere die EUV-Maske handeln. Bei dem Substrat kann es sich auch um ein sog. Mask-Blank, das heißt um ein Substrat mit einer unstrukturierten Viellagenschicht handeln. Bei dem Substrat kann es sich auch um ein Substrat zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere eines Spiegels, insbesondere eines EUV- Spiegels handeln. Im Folgenden wird der Einfachheit halber lediglich der Begriff„Substrat" verwendet. Hierunter seien, soweit nicht explizit etwas anderes angegeben ist, sämtliche der oben genannten Möglichkeiten mit einbezogen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine Großzahl der Defekte derartiger Substrate an der Grenzschicht zwischen dem Basissubstrat und der darauf aufgebrachten Viellagenschicht entste- hen. Diese Defekte können mittels eines Phasenkontrastverfahrens sichtbar gemacht, insbesondere analysiert, insbesondere vermessen und/oder lokalisiert werden.
Defekte zwischen dem Basissubstrat und der darauf angeordneten Viellagenschicht werden auch als begrabene Defekte („buried defects"), Phasendefekte („phase defects") oder eingebettete De- fekte („embedded defects") bezeichnet. Das Verfahren dient insbesondere der Analysis, insbesondere der Vermessung und/oder Lokalisierung derartiger Defekte.
Beim Basissubstrat handelt es sich insbesondere um ein Substrat aus einem Material mit einer geringen thermischen Ausdehnung (LTEM-Substrat; Low Thermal Expansion Material Sub- strat). Das Basissubstrat kann insbesondere aus Quarz oder einem sogenannten ULE-Glas (Ultra Low Expansion-Glas) sein oder einen Anteil derartiger Substanzen umfassen.
Auf das Basissubstrat ist eine Viellagenschicht mit einer Abfolge von Molybdän-Silizium- Doppellagen aufgebracht. Die Viellagenschicht ist derart ausgebildet, dass sie zu einer Reflexion von EUV-Strahlung führt. Auf die Viellagenschicht kann eine Abdeckung, insbesondere aus Ruthenium, aufgebracht sein.
Das Basissubstrat bildet zusammen mit der Viellagenschicht sowie gegebenenfalls der Ruthenium-Abdeckung und einer unstrukturierten Absorberschicht das eigentliche Substrat für die EUV- Maske, welches auch als EUV-Blank bezeichnet wird. Das EUV-Blank kann auch noch weitere Schichten umfassen. Vor Aufbringen der Absorberschicht wird das EUV-Blank auch als EUV- Blank-Halbfabrikat bezeichnet. Das Verfahren wird im Folgenden insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung von EUV-Masken, insbesondere im Zusammenhang mit EUV-Masken mit Strukturen zur lithografi- schen Strukturierung von Wafern, beschrieben. Dies stellt lediglich einen speziellen Anwen- dungsfall dar. Allgemein kann das Substrat und/oder das EUV-Blank auch zu anderen Zwecken dienen. Es kann insbesondere auch zur Herstellung eines EUV-Spiegels dienen. Es wird in diesem Fall auch als EUV-Spiegel-Halbfabrikat, EUV-Spiegel-Rohling oder einfach als EUV- Spiegel bezeichnet. In diesem Fall umfasst das EUV-Blank vorzugsweise keine, zumindest keine durchgehende, das heißt keine geschlossene, Absorberschicht.
Das Substrat, insbesondere das EUV-Blank kann eine Länge und Breite im Bereich von 1 cm bis 3 m, insbesondere im Bereich von 3 cm bis 1 m, insbesondere im Bereich von 5 cm bis 50 cm, insbesondere im Bereich von 10 cm bis 20 cm, aufweisen. Die Dicke des EUV-Blanks liegt im Bereich von 500 μι Μβ 5 cm, insbesondere im Bereich von 1 mm bis 2 cm, insbesondere im Bereich von 2 mm bis 1 cm, insbesondere im Bereich von 3 mm bis 8 mm.
Andere Abmessungen des EUV-Blanks sind ebenfalls möglich.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Phasenmaske bildseitig angeordnet. Sie ist insbeson- dere in einer Pupillenebene der Phasenkontrastoptik angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist beleuchtungsseitig eine Blende vorgesehen. Die geometrische Ausbildung der Phasenmaske und der Blende sind insbesondere aneinander ange- passt, insbesondere derart, dass eine Beleuchtung eines perfekten, das heißt defektfreien, Sub- strats dazu führt, dass die Lichtquelle genau auf die Phasenmaske abgebildet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Phasenmaske kreisringförmig (annular) ausgebildet. Die Phasenmaske kann auch kreisförmig (zirkulär) ausgebildet sein. Es handelt sich insbesondere um eine π/2-Phasenmaske, das heißt eine Phasenmaske, welche zu einer Phasen- Verschiebung der Beleuchtungsstrahlung um π/2 führt. Der phasenschiebende Bereich der Phasenmaske kann einen Transmissionsgrad von mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%>, insbesondere mindestens 90%), insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 97%, insbesondere mindestens 99%) aufweisen. Er kann insbesondere auch einen Transmissionsgrad von weniger als 100%>, insbesondere weniger als 99%, insbesondere weniger als 97%, insbesondere weniger als 95%, insbesondere weniger als 90%, insbesondere weniger als 80%, insbesondere weniger als 70% aufweisen. Sie eignet sich insbesondere für ein Apodisierungs-Phasenkontrast- Verfahren (apodi- sed phase contrast). Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Beleuchtungseinrichtung eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 150 nm bis 250 nm. Es kann sich insbesondere um einen Laser, insbesondere mit einer Wellenlänge von 248 nm oder 193 nm handeln. Derartige Strahlungsquellen sind kostengünstig. Sie benötigen kein Vakuum für die Ausbreitung der Beleuchtungsstrahlung. Außerdem ermöglichen sie die Verwendung einer Phasenkontrastoptik, welche auf derartige Wellenlängen ausgelegt ist. Hierdurch wird der Aufbau der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erheblich erleichtert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Vorbereitungsschritte zur Vorberei- tung der Inspektion des zu untersuchenden Substrats ein Ermitteln einer Positionierung des Substrats in einem Koordinatensystem der Phasenkontrastoptik. Hierbei dienen als Bezugspunkte insbesondere vorgegebene Auflagepunkte einer Positioniereinrichtung und/oder Messmarken auf dem Substrat. Hierdurch wird die präzise Lokalisierung der Defekte vereinfacht und verbessert. Es ist insbesondere vorgesehen, die Positionierung des Substrats in Richtung des Strahlengangs der Phasenkontrastoptik und/oder in Richtung senkrecht hierzu zu ermitteln. Zur präzisen Ermittlung der Positionierung, insbesondere der Position der Positioniereinrichtung des Substrats, dient insbesondere mindestens eine Interferometer-Einrichtung.
Die Positioniereinrichtung kann insbesondere mit mindestens drei, insbesondere mit sechs Freiheitsgraden verlagert werden. Sie ist insbesondere aktiv steuerbar verlagerbar. Zur Überwachung der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung kann eine Interferometer- Einrichtung, insbesondere ein Etalon, vorgesehen sein. Die Messmarken auf dem Substrat definieren ein Koordinatensystem für die Vermessung des Substrats. Sie sind insbesondere nach einem Industriestandard, insbesondere gemäß dem SEMI- P48-Standard, auf dem Substrat angeordnet.
Zur Grobausrichtung des Substrats auf der Positioniereinrichtung kann eine Hilfsoptik vorgese- hen sein.
In den Vorbereitungsschritten kann insbesondere die Ausrichtung und/oder Verkippung des Substrats ermittelt werden. Die Positioniereinrichtung umfasst insbesondere drei Auflagepunkte, auf welche das Substrat aufgelegt wird. Es ist vorgesehen, bei der Lokalisierung der Defekte eine Durchbiegung des Substrats zu berücksichtigen. Diese kann aus bekannten mechanischen Daten des Substrats vorab, insbesondere im Wege einer Simulation, insbesondere gemäß einer Finite-Elemente-Methode, ermittelt werden. Die Durchbiegung des Substrats kann auch experimentell, insbesondere inter- ferometrisch, ermittelt werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Phasenkontrastoptik eine Abbildungsoptik, welche auch als Projektionsoptik bezeichnet wird. Die Projektionsoptik kann insbesondere eine numerische Apertur von mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,4, insbesondere mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,6, insbesondere mindestens 0,7, insbesondere mindestens 0,8 aufweisen.
Außerdem kann die Phasenkontrastoptik eine Vergrößerungsoptik umfassen. Mittels der Vergrößerungsoptik kann das Bild des zu untersuchenden Bereichs an die Sensoreinrichtung, insbeson- dere an die Größe des Sensors, angepasst werden. Die Vergrößerungsoptik kann insbesondere im Strahlengang vor der Phasenmaske angeordnet sein. Die Gesamtvergrößerung der Projektionsoptik und der Vergrößerungsoptik beträgt mindestens 10, insbesondere mindestens 20, insbesondere mindestens 30, insbesondere mindestens 50, insbesondere mindestens 100, insbesondere mindestens 150, insbesondere mindestens 200, insbesondere mindestens 250.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung eine CCD-Kamera. Die Sensoreinrichtung kann eine Bildverarbeitungseinheit, insbesondere einen Prozessor zur Bildverarbeitung, umfassen. Es ist auch möglich, eine separate Bildverarbeitungseinheit vorzusehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Untersuchungsschritte die Vorgabe eines zu untersuchenden Bereichs (ROI, Region of Interest) auf dem Substrat. Der zu untersuchende Bereich umfasst die erwartete Lage eines Defekts. Er wird mit einer Genauigkeit vorgegeben, welche präziser ist als der Durchmesser des Gesichtsfeldes der Phasenkontrastoptik. Er wird insbesondere mit einer Genauigkeit von besser als 15 μιη, insbesondere besser als 10 μιη, insbesondere besser als 5 μιη, insbesondere besser als 3 μιη, insbesondere besser als 1 μιη vorgegeben.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, das Substrat, insbesondere mittels der Positioniereinrichtung, so zu verlagern, dass der zu untersuchende Bereich relativ zum Gesichtsfeld der Phasenkontrastoptik zentriert ist. Hierzu kann das Substrat mittels der Positioniereinrichtung in Abhängigkeit von der erwarteten Position eines Defekts verlagert werden. Dies hat den Vorteil, dass der zu untersuchende Bereich, insbesondere die erwartete Position des Defekts, sich relativ zur Phasenkontrastoptik stets an derselben Stelle befinden. Hierdurch wird die Analyse vereinfacht und die präzise Lokalisierung des Defekts verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass das Substrat vor der Aufnahme des mindestens einen Bildes mittels der Positioniereinrichtung verlagert wird. Es wird insbesondere derart verlagert, dass der zu untersuchende Bereich des Substrats im Koordi- natensystem der Phasenkontrastoptik zentriert ist. Hierbei ist der Betrag, um welchen das Substrat verlagert wird, bekannt. Es ist somit möglich, den Defekt relativ zu einem Koordinatensy- stem der Phasenkontrastoptik zu vermessen und die Messwerte anschließend in das Koordinatensystem des Substrats zu transformieren.
Das Substrat-Koordinatensystem kann hierbei insbesondere durch mindestens drei Messmarken definiert sein. Bei der Verlagerung und/oder Koordinatentransformation kann insbesondere eine Durchbiegung des Substrats berücksichtigt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Untersuchungsschritte das Aufnehmen eines Bildstapels mit mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere minde- stens vier, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens sechs, insbesondere mindestens sieben Bildern. Der Bildstapel umfasst insbesondere jeweils mindestens ein intrafokales und mindestens ein extrafokales Bild.
Die Bilder des Bildstapels können äquidistante Defokussierungen aufweisen. Zwei benachbarte Bilder können insbesondere jeweils einen Defokus-Unterschied im Bereich von 10 nm bis 100 nm, insbesondere im Bereich von 25 nm bis 50 nm, aufweisen.
Durch das Aufnehmen eines Bildstapels wird die Analyse des Defekts, insbesondere die Vermessung und/oder Lokalisierung des Defekts, verbessert.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass auch die Aufnahme eines einzigen Bildes des Defekts zu dessen Analyse, insbesondere dessen Vermessung und/oder Lokalisierung, ausreichend sein kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere ausreichend, ein einziges Bild des Defekts in der besten Fokuslage aufzunehmen. Zusätzliche intra- oder extrafokale Bilder sind nicht zwingend notwendig.
Es wurde insbesondere erkannt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Kontrastinversion auftritt. Dies bedeutet insbesondere, dass auch in der besten Fokuslage ein von 0 verschiedener Kontrast bei der Abbildung eines Phasendefektes erkennbar ist. Der Kontrast kann insbesondere in der besten Fokuslage ein Maximum aufweisen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfassen die Analysisschritte die Ermittlung einer besten Fokusposition.
Hierdurch wird die Präzision des Verfahrens verbessert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfassen die Analysisschritte ein zweistufiges Verfahren, bei welchem in einer ersten Stufe eine Defektposition für jedes Bild eines Bildstapels ermittelt wird, und bei welchem in einer zweiten Stufe die Defektpositionen der Bilder an eine beste Fokusposition angepasst werden.
In der ersten Stufe kann insbesondere zunächst eine beste Fokusposition ermittelt werden. Dies kann beispielsweise durch Anpassung eines Kontrast-Kriteriums geschehen. Die anschließende Ermittlung der Defektposition für jedes Bild des Bildstapels kann dann insbesondere mittels Symmetrie-Korrelation durchgeführt werden.
Zur Anpassung der Defektpositionen der Bilder an die jeweils beste Fokusposition kann insbesondere ein linearer oder ein quadratischer Ansatz gewählt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Defektposition im Substrat- Koordinatensystem mit einer Genauigkeit von besser als 100 nm, insbesondere besser als 50 nm, insbesondere besser als 30 nm, insbesondere besser als 20 nm, insbesondere besser als 10 nm, insbesondere besser als 5 nm ermittelt.
Es hat sich ergeben, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Defekte mit einem Kugel- Äquivalenz- Volumen-Durchmesser (SEVD; Spherical Equivalent Volume Diameter) von weniger als 200 nm, insbesondere weniger als 100 nm, insbesondere weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 30 nm und/oder einer Höhe von weniger als 10 nm, insbesondere weniger als 5 nm, insbesondere weniger als 3 nm, insbesondere weniger als 2 nm, insbesondere weniger als 1 nm, insbesondere weniger als 0,5 nm mit einer Zuverlässigkeit (dreifache Standardabweichung,„3σ- repeatability") von besser als 50 nm, insbesondere besser als 30 nm, insbesondere besser als 10 nm, insbesondere besser als 6 nm lokalisiert werden können. Bei einer Defekthöhe von 5 nm lag die dreifache Standardabweichung insbesondere bei etwa 1 nm. Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist das Substrat bei der Durchführung der Untersuchungsschritte eine Absorberschicht auf. Die Absorberschicht dient insbesondere der Blockierung der Reflexion von EUV- Strahlung. Sie kann insbesondere aus einem Material mit einem Anteil an einer Tantal- Verbindung, insbesondere Tantalnitrid (TaN),
Tantalbornitrid (TaBN) oder Tantalsiliziumnitrid (TaSiN), umfassen. Die Absorberschicht kann eine Dicke im Bereich von einigen 10 nm bis wenigen 100 nm, insbesondere im Bereich von 44 nm bis 108 nm, aufweisen.
Die Tatsache, dass das Verfahren auf Substrate mit einer derartigen Absorberschicht, das heißt auf EUV-Blanks nach Aufbringen der Absorberschicht, anwendbar ist, macht es wesentlich fle- xibler anwendbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte einen Rekonstruktionsschritt zur Ermittlung eines Phasenbilds und eine nachfolgende Phasenbildauswertung umfassen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Phasenbilder eine deutlich höhere Kantensteilheit aufweisen als Intensitätsbilder. Es wurde insbesondere erkannt, dass bei einem Phasenbild keine Kontrastinversion auftritt. Das Phasenbild hat insbesondere im Bereich der besten Fokuslage einen von 0 verschiedenen Kontrast, insbesondere ein Kontrastmaximum. Durch die Analyse eines Phasenbildes lässt sich somit die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Lokalisierung der Defekte verbessern. Durch die Analyse der Phasenbilder lässt sich insbesondere die Anzahl der benötigten Bilder im zu analysierenden Fokusstapel reduzieren, ohne dadurch die Genauigkeit und/oder Reproduzierbarkeit der Analyse der Defekte zu beeinträchtigen. Die Anzahl der Bilder im Fokusstapel kann insbesondere höchstens fünf, insbesondere höchstens drei, insbesondere höchstens zwei, insbesondere genau eins betragen. Dies führt zu einer erheblichen Zeitersparnis. Für den Rekonstruktionsschritt zur Rekonstruktion eines Phasenbildes aus Intensitätsmessungen eignen sich insbesondere eine Phasenermittlung mittels eines iterativen Fourier-Transformations- Algorithmus, insbesondere eines Gerchberg-Saxton- Algorithmus, modellbasierte Phasenermitt- lungs- Algorithmen, Verfahren, welche auf der Intensitätstransport-Gleichung beruhen oder Fou- rier-Ptychographie- Verfahren.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von EUV- Lithografiemasken zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei welchem ein Substrat zur Herstellung der EUV-Lithografiemaske vor der Strukturierung mittels des vorhergehenden Verfahrens inspiziert wird und die Struktur derart gewählt und/oder ausgerichtet wird, dass Defekte auf dem Substrat von einer Absorberschicht überdeckt sind. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die Defekte für die weitere Funktion der Maske keine Rolle spielen, sofern sie unter der Absorberschicht verborgen werden. Durch ein gezieltes Auswählen und/oder Ausrichten der Struktur, welche auf das Substrat aufgebracht werden soll, um die EUV-Lithografiemaske herzustellen, können somit auch Substrate verwendet werden, welche nicht vollständig defektfrei sind, ohne dass dies zu nachteiligen Effekten in Bezug auf die Funk- tion dieser Masken führen würde.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Inspektion des Substrats zur Lokalisierung von Defekten nach Aufbringen der Absorberschicht durchgeführt. Die Inspektion des Substrats zur Lokalisierung von Defekten kann auch vor Aufbringen der Absorberschicht durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere zur Vorklassifikation von Substraten, insbesondere im Zusammenhang mit der Untersuchung in einem Luftbild-Metrologie-System (AIMS, aerial imaging metrology System) verwendet werden. Es führt zu einer erheblichen Zeiteinsparung. Die AIMS-Untersuchung kann insbesondere um mehr als 50%, insbesondere mehr als 70%, insbesondere mehr als 90%>, insbesondere mehr als 95% verkürzt werden. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit einer Phasenkontrastoptik gelöst.
Für Details und Vorteile dieser Vorrichtung sei auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des zu untersuchenden Substrats mit Beleuchtungsstrahlung, wobei die Beleuchtungsstrahlung insbesondere eine Wellenlänge im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 150 nm bis 250 nm, aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung kann insbesondere einen Laser, insbesondere einen Argonfluorid-Laser (ArF-Laser) umfassen. Sie kann insbesondere einen Laser mit einer Wellenlänge von 193 nm oder 248 nm umfassen.
Die Phasenkontrastoptik weist beleuchtungsseitig insbesondere eine kreisringförmige, insbesondere eine kreisförmige Blende auf. Die Blende und die Phasenmaske sind wie vorhergehend beschrieben aneinander angepasst. Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Phasenkontrastoptik eine Bertrand-Optik, mit der sich das Abbild der Phasenkontrastblende auf die CCD-Kamera abbilden lässt. Dies vereinfacht die laterale Justage der Phasenblende bezüglich der beleuchtungsseitigen Blende.
Weitere Details und Einzelheiten der Erfindung sowie Vorteile derselben ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen: schematisch den Aufbau einer Vorrichtung zur Inspektion von Substraten,
Fig. 2 schematisch den Strahlengang in einer Vorrichtung zur Inspektion von
Substraten, schematisch den prinzipiellen Aufbau eines Substrats für eine EUV- Maske, eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs IV des Querschnitts des Substrats gemäß Fig. 3, schematische Ablaufpläne unterschiedlicher Varianten von Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken, eine schematische Darstellung der Vorbereitungsschritte zur Vorbereitung der Inspektion eines Substrats, eine schematische Darstellung der Untersuchungsschritte zur Untersuchung des Substrats, eine schematische Darstellung der Analysisschritte zur Untersuchung des Substrats, exemplarische Darstellungen von Bildern unterschiedlicher Substrate mit einem Defekt (Bump) mit SEVD 28 nm und Höhe 0,5 nm, eine exemplarische Darstellung eines Bildes eines Defekts (Pit) mit SEVD = 18 nm und Höhe 5 nm, einen Schnitt entlang der Linie XVI -XVI durch die Fig. 15,
Darstellungen entsprechend den Fig. 15 und 16 für einen Defekt (Pit) mit SEVD = 18 nm und Höhe 0,5 nm, exemplarische Darstellungen zur Erläuterung des Verfahrens zur Bestimmung der genauen Position eines Defekts mit Hilfe eines Korrelationsverfahrens, Fig. 23 eine schematische Darstellung des Ergebnisses einer FEM-Simulation zur Bestimmung der z-Durchbiegung des Substrats,
Fig. 24 eine entsprechende Darstellung der xy- Verzeichnung gemäß der FEM-
Simulation,
Fig. 25 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs des Bildrauschens δΐ mit Positionsrauschen δχ der Detektion,
Fig. 26 eine schematische Darstellung zum Vergleich der Kantensteilheit einer
Objektamplitude und einer Bildamplitude desselben Objekts,
Fig. 27 eine schematische Darstellung entsprechend Fig. 26 zum Vergleich der
Kantensteilheit der Objektphase und der Bildphase desselben Objekts,
Fig. 28 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs eines Verfahrens zur
Registriervermessung von Phasenbildern,
Fig. 29 eine exemplarische Darstellung des Kontrasts eines tatsächlich aufgenommenen Bildes eines Test-Defekts in Abhängigkeit von der Defokuslage z bei Verwendung eines Systems ohne Phasenmaske und
Fig. 30 eine Darstellung entsprechend Fig. 29 bei Verwendung eines Systems mit
Phasenmaske.
Im Folgenden wird zunächst unter Bezugnahme auf die Fig. 1 der allgemeine Aufbau einer Vorrichtung 1 zur Inspektion von Substraten, insbesondere zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten, insbesondere auf Substraten für EUV-Masken, 2 beschrieben.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 3. In der Fig. 1 sind zwei Beleuchtungseinrichtungen 3 dargestellt, wobei die obere Beleuchtungseinrichtung 3 zur Beleuchtung des Substrats 2 im Reflexionsmodus dient. Die untere Beleuchtungseinrichtung 3 dient zur Beleuchtung des Substrats 2 im Transmissionsmodus. Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine dieser beiden Beleuchtungseinrichtungen 3. Sie kann auch beide Beleuchtungseinrichtungen 3 umfassen. Hierdurch kann die Flexibilität der Vorrichtung 1 vergrößert werden. Zwei unter- schiedliche Beleuchtungseinrichtungen 3 ermöglichen es insbesondere, die Vorrichtung 1 zur Inspektion unterschiedlicher Substrate 2 zu verwenden.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 umfasst eine Strahlungsquelle 4. Bei der Strahlungsquelle 4 kann es sich insbesondere um einen Laser, insbesondere um einen ArF-Laser, handeln. Die Strah- lungsquelle 4 dient der Erzeugung von Beleuchtungsstrahlung 5. Die Beleuchtungsstrahlung 5 hat eine Wellenlänge von 193 nm.
Alternative Strahlungsquellen 4, welche Beleuchtungsstrahlung 5 mit anderen Wellenlängen oder in einem anderen Wellenlängenbereich erzeugen, sind ebenfalls möglich.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 kann Bestandteil eines Beleuchtungssystems 7 mit weiteren optischen Komponenten sein. Das Beleuchtungssystem 7 kann insbesondere Linsen 6 und/oder Spiegel und/oder Filter und/oder Blenden aufweisen. Die in Fig. 2 dargestellte Linse 6 ist exemplarisch zu verstehen. Bei diesem Bauelement kann es sich auch um mehrere Linsen und/oder einen oder mehrere Spiegel handeln.
Das Beleuchtungssystem 7 kann insbesondere eine Blende 8 umfassen. Die Blende 8 ist insbesondere ringförmig, das heißt annular, ausgebildet. Die Blende 8 ist insbesondere im Bereich der Eintrittspupille des Beleuchtungssystems 7 angeordnet.
Das Substrat 2 wird somit mit einem ringförmigen, das heißt annularen, Beleuchtungssetting beleuchtet. Die Blende 8 definiert insbesondere ein Beleuchtungssetting zur Beleuchtung des Substrats 2. Anstelle einer ringförmigen Blende 8 kann auch eine ringförmige Strahlungsquelle verwendet werden. Alternativ hierzu ist es möglich, eine Vielzahl punktförmiger Strahlungsquellen in einem ringförmigen Bereich anzuordnen. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die ringförmige Beleuchtung durch ein entsprechend geschaltetes Mikrospiegel-Array zu realisieren.
Die Beleuchtungspupille zur Beleuchtung des Substrats 2 hat einen Radius Rip.
Die annulare Beleuchtung, welche mit Hilfe der Strahlungsquelle 4 und/oder der Blende 8 erzeugt werden kann, hat einen inneren Radius Γ10.
Die annulare Beleuchtung, insbesondere die Blende 8, wird nachfolgend noch näher beschrieben.
Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 eine Abbildungsoptik 9. Die Abbildungsoptik 9 hat eine objektseitige numerische Apertur von 0,8. Die Abbildungsoptik 9 wird auch als Projektionsoptik bezeichnet.
Im Strahlengang ist nachfolgend zur abbildenden Optik 9 eine Vergrößerungsoptik 10 angeordnet. Die Abbildungsoptik 9 und die Vergrößerungsoptik 10 sind Bestandteile einer Phasenkontrastop- tik.
Die Gesamtvergrößerung der Abbildungsoptik 9 und der Vergrößerungsoptik 10 beträgt 265 : 1. Außerdem umfasst die Vorrichtung 1 , insbesondere die Phasenkontrastoptik, eine Phasenmaske 11. Die Phasenmaske 11 kann insbesondere in einer Pupillenebene 12 des Strahlengangs der Beleuchtungsstrahlung 5 angeordnet sein. Sie kann insbesondere im Strahlengang hinter der Vergrößerungsoptik 10 angeordnet sein. Die Phasenmaske 11 ist an die Form des Beleuchtungssettings, insbesondere an die Form der Blende 8, angepasst. Sie ist insbesondere derartig ausgebildet, dass die Blende 8 gerade auf den phasenschiebenden Bereich 13 der Phasenmaske 11 abgebildet wird, falls das zu untersuchende Substrat 2 vollständig defektfrei ist.
Die Phasenmaske 11 ist insbesondere kreisringförmig, insbesondere annular, ausgebildet.
Die Vorrichtung 1 umfasst weiterhin eine Sensoreinrichtung. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere als Kamera, insbesondere als CCD-Kamera 14, ausgebildet. Mittels der CCD-Kamera 14 ist ein Bild 15 des zu untersuchenden Substrats 2 aufnehmbar. Mittels der CCD-Kamera 14 ist insbesondere ein Bildstapel des Substrats 2 mit mindestens zwei Bildern mit unterschiedli- chem Defokus aufnehmbar.
Die CCD-Kamera 14 ist in datenübertragender Weise mit einer Bildverarbeitungseinrichtung 16 verbunden. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 eine Halteeinrichtung 17. Die Halteeinrichtung 17 dient der Positionierung des Substrats 2 im Strahlengang der Inspektionsvorrichtung 1. Die Halteeinrichtung 17 ist aktiv steuerbar. Sie ist insbesondere präzise verlagerbar. Sie weist sechs Verlage- rungsfreiheitsgrade auf. Zur Bestimmung der Lage und/oder Ausrichtung der Halteeinrichtung 17 ist insbesondere eine Interferometer-Einrichtung 18 vorgesehen.
Die Halteeinrichtung 17 umfasst drei Stützen 19. Die Stützen 19 bilden Auflagepunkte 20, an welchen das Substrat 2 auf der Halteeinrichtung 17 aufliegt.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 eine Hilfsoptik 21. Die Hilfsoptik 21 ist in datenüber- tragender Weise mit einer Steuereinrichtung 22 zur Steuerung der Verlagerung der Halteeinrichtung 17 verbunden. Mittels der Hilfsoptik 21 kann das Substrat 2 grob ausgerichtet werden.
Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 1 ein Autofokussystem 23. Außerdem können im Strahlengang der Vorrichtung 1 ein oder mehrere Strahlteiler 24 vorgesehen sein. Das Substrat 2 liegt insbesondere derart auf der Halteeinrichtung 17, dass die zu strukturierende Seite nach oben weist. Das Substrat 2 liegt insbesondere mit der der zu strukturierenden Seite entgegengesetzten Seite auf den Stützen 19 auf. Außerdem kann die Vorrichtung 1 eine in den Figuren nicht dargestellte Interferometer-Einheit, insbesondere in Form eines Etalons, aufweisen. Das Etalon dient der Überwachung der Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 5. Mit Hilfe des Etalons können Veränderungen der Wellenlänge, welche beispielsweise aufgrund von Druck-, Temperatur- oder Feuchtigkeitsschwankungen auftreten können, korrigiert werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 das zu untersuchende Substrat 2 näher beschrieben.
Das Substrat 2 umfasst ein Basissubstrat 25. Das Basissubstrat 25 ist aus einem Material mit einem geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (LTEM-Material; Low Thermal Expansion Material Substrat). Hierbei kann es sich insbesondere um Quarz oder ein sogenanntes ULE- Glas (Ultra Low Expansion Glas, Glas mit ultrageringer Ausdehnung) handeln. Das Substrat weist eine Länge 1 und eine Breite w auf. Die Länge 1 und die Breite w betragen beispielsweise 152 mm. Andere Abmessungen des Substrats 2 sind ebenso möglich. Das Basissubstrat 25 weist eine Dicke d auf. Die Dicke d des Substrats 2 kann 6,35 mm betragen. Andere Dicken sind ebenso möglich.
Auf das Basissubstrat 25 ist eine Viellagenschicht 26 aufgebracht. Die Viellagenschicht 26 umfasst eine Abfolge von mindestens 10, insbesondere 20, insbesondere 30, insbesondere 40, insbe- sondere 50 Silizium-Molybdän-Doppellagen. Die Anzahl der Silizium- Molybdän-Doppellagen beträgt insbesondere weniger als 200, insbesondere weniger als 100. Sie kann insbesondere weniger als 80, insbesondere weniger als 70, insbesondere weniger als 60 betragen. Hierbei weist jede Doppellage eine Siliziumlage einer Stärke von 4,1 nm und eine Molybdänlage einer Stärke von 2,8 nm auf. Die Viellagenschicht 26 dient insbesondere der Reflexion von EUV- Strahlung. Auf die Viellagenschicht 26 ist eine Abdeckschicht 27 aufgebracht. Die Abdeckschicht 27 kann aus Ruthenium sein. Sie weist eine Dicke von 2,5 nm auf. Auf die Abdeckschicht 27 ist eine Absorberschicht 28 aufgebracht. Die Absorberschicht 28 kann insbesondere aus Materialien mit einem Anteil einer Tantalnitridverbindung, insbesondere Tantal-Nitrid, Tantal-Bornitrid oder Tantal-Siliziumnitrid aufweisen. Die Absorberschicht 28 weist eine Dicke im Bereich von 44 bis 108 nm auf.
Auf die Absorberschicht 28 ist eine Antireflexionsbeschichtung 29 (ARC, Ant-Reflective- Coating) aufgebracht. Die Antireflexionsschicht 29 kann aus dem gleichen Basismaterial wie die Absorberschicht 28 sein. Üblicherweise besteht zwischen der Absorberschicht 28 und der Anti- reflexionsschicht 29 ein Sauerstoff-Gradient derart, dass der Sauerstoffanteil der Antireflexionsschicht 29 höher ist als der der Absorberschicht 28. Die Antireflexionsschicht 29 kann insbesondere einen Anteil an Tantal-Oxinitrid aufweisen.
Schließlich ist auf der Rückseite des Basissubstrats 25, das heißt auf der der Viellagenschicht 26 gegenüberliegenden Seite des Basissubstrats 25, eine Rückseitenschicht 30 aufgebracht. Die
Rückseitenschicht 30 ist aus einem elektrisch leitfähigen Material. Es kann sich insbesondere um eine Beschichtung aus Chrom handeln. Die Rückseitenschicht 30 weist eine Dicke im Bereich von 20 bis 200 nm auf. Die Gesamtheit der Schichten 25 bis 30 wird auch als EUV-Blank bezeichnet. Sie bildet das Substrat 2 zur Herstellung einer EUV-Maske.
Es wurde festgestellt, dass insbesondere die Grenzschicht zwischen dem Basissubstrat 25 und der Viellagenschicht 26 für die Qualität der aus dem Substrat 2 hergestellten EUV-Maske ent- scheidend ist. Es wird angenommen, dass über 90% an Defekten 31 der späteren EUV-Masken an dieser Grenzschicht ihren Ursprung haben. Derartige Defekte 31 können dazu führen, dass die aus dem Substrat 2 hergestellte Lithografiemaske nicht mehr zur Strukturierung eines Wafers eingesetzt wird. Weiter wurde festgestellt, dass die Defekte 31 auf der Oberfläche des Basissubstrats 25 bei der Abscheidung der Viellagenschicht 26 überdeckt werden. Sie sind jedoch als Phasendefekt sieht- bar. Sie sind insbesondere bei der Bestrahlung der Maske mit EUV-Strahlung, insbesondere im reflektierten Anteil der EUV-Strahlung, als Phasendefekt sichtbar.
Zur Veranschaulichung ist in der Fig. 4 dargestellt, wie einer der Defekte 31 zu einem sogenann- ten Bump-Defekt in der Viellagenschicht 26 führt. Im Allgemeinen führt ein Defekt 31 zu einer Abweichung der Oberfläche des Basissubstrats und/oder der Viellagenschicht 26 von einer perfekt planen Ausbildung.
Zur Kennzeichnung der Größe des Defekts 31 dient der sogenannte Kugel-Äquivalenz- Volumen-Durchmesser (SEVD, Spherical Equivalent Volume Diameter).
In Tabelle 1 ist eine Übersicht kritischer Defektgrößen zu bestimmten Knoten angegeben. Hierbei bezeichnet ein Knoten den halben Linienabstand auf dem zu strukturierenden Wafer. Die kritische Defektgröße ist als SEVD auf dem Substrat 2 angegeben.
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Tabelle 1
Die Defekte 31 können sehr flach sein. Sie können eine Höhe von weniger als 1 nm aufweisen. Die Höhe der Defekte 31 liegt insbesondere im Bereich von 0,5 nm bis 10 nm.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein kritischer Defekt 31 , das heißt ein Defekt 31 , der groß genug ist, um sich gegebenenfalls nachteilig auf die Strukturierung eines Wafers auszuwirken, zum einen identifiziert, zum anderen repariert oder kompensiert werden muss. Für Defekte 31 , welche an der Grenze zwischen dem Basissubstrat 25 und der Viellagenschicht 26 oder innerhalb der Viellagenschicht 26 auftreten, sind konventionelle Strategien, welche die Oberfläche des Substrats 2 bearbeiten, nicht zum Reparieren oder Kompensieren geeignet. Er- fmdungsgemäß ist vorgesehen, derartige Defekte 31 unter der Absorberschicht 28 zu verstecken. Hierzu ist vorgesehen, die Struktur, mit welcher das Substrat 2 strukturiert werden soll, derart zu wählen und/oder auszurichten, dass die Defekte 31 auf dem Substrat 2 auch nach Aufbringen der Struktur von der Absorberschicht 28 überdeckt sind.
Hierzu ist es nötig, die genaue Position der Defekte 31 auf dem Substrat 2 zu bestimmen.
Das nachfolgend beschriebene Verfahren zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten 2 für EUV-Masken dient insbesondere der Vermessung derartiger Defekte 31 , insbesondere der präzi- sen Lokalisierung derselben, insbesondere relativ zu Messmarken 32 (Fiducial Marks), welche, insbesondere in einer standardisierten Weise, insbesondere gemäß dem SEMI-P48-Standard, auf das Substrat 2 aufgebracht werden.
Es sind insbesondere mindestens drei Messmarken 32 auf das Substrat 2 aufgebracht. Die Messmarken 32 definieren ein Substrat-Koordinatensystem.
Sind die Positionen sämtlicher Defekte 31 eines Substrats 2 bekannt, kann eine Substrat-Karte mit diesen Positionen erstellt werden. Anschließend kann das Maskendesign derartig an diese Karte angepasst werden, insbesondere durch eine lineare Verschiebung und/oder eine Rotation des Designs, dass zumindest ein Anteil der Defekte 31 von der Absorberschicht 28 überdeckt werden. Es ist insbesondere möglich, das Maskendesign derart anzupassen, dass mindestens 50%, insbesondere mindestens 70%, insbesondere mindestens 80%>, insbesondere mindestens 90%), insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 99%, insbesondere sämtliche kritischen Defekte 31 von der Absorberschicht 28 überdeckt sind. Die Defekte 31 sind insbesondere mindestens soweit von der Absorberschicht 28 überdeckt, dass sie sich nicht mehr nachteilig auf die Strukturierung eines Wafers auswirken. Sollte dies nicht möglich sein, kann das Substrat 2 ausgesondert werden.
Im Folgenden werden unterschiedliche Verfahrensabläufe zur Herstellung von EUV- Lithografiemasken, insbesondere zur Strukturierung des Substrats 2, beschrieben. Die unterschiedlichen Varianten unterscheiden sich insbesondere dahingehend, zu welchem Zeitpunkt im Verfahrensablauf das Substrat 2 einer Inspektion zur Lokalisierung der Defekte 31 unterzogen wird. Dies kann insbesondere davon abhängen, wer diese Inspektion durchführt. Hierbei wird insbesondere zwischen dem Hersteller und/oder Vertreiber des Substrats 2 („Blank Supplier") und dem Vertreiber der fertigen Masken („Mask Shop") unterschieden. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Verfahrensablauf steht die Vorrichtung 1 zur Lokalisierung von Defekten auf dem Substrat 2 dem Lieferanten des Substrats 2 nicht zur Verfügung. Außerdem wird davon ausgegangen, dass die Vermessung und/oder Lokalisierung der Defekte 31 vor Aufbringen der Absorberschicht 28 auf die Abdeckschicht 27 stattfinden soll. In einem ersten Abscheidungsschritt 33 werden die Viellagenschicht 26 und die Abdeckschicht 27 auf das Basissubstrat 25 aufgebracht. In einem nachfolgenden Markierungsschritt 34 werden die Messmarken (Fiducial Marks) auf das Substrat 2 aufgebracht.
In einem nachfolgenden Inspektionsschritt 35 wird die Viellagenschicht 26 untersucht.
Sodann wird das Substrat 2 in einem ersten Sendeschritt 36 zum Maskenvertreiber gesendet.
In einem darauffolgenden Lokalisierungsverfahren 37 werden die Defekte 31 vermessen, insbesondere lokalisiert. In einem zweiten Sendeschritt 38 wird das Substrat 2 zum Hersteller zurück- geschickt.
In einem nachfolgenden zweiten Abscheidungsschritt 39 wird die Absorberschicht 28 auf der Abdeckschicht 27 abgeschieden. Anschließend ist ein zweiter Inspektionsschritt 40 zur Inspektion der Absorberschicht 28 vorgesehen.
In einem nachfolgenden Reinigungs- und Endinspektionsschritt 41 wird das Substrat 2 gereinigt und noch einmal inspiziert.
Hierauf wird es in einem dritten Sendeschritt 42 zum Maskenvertreiber zurückgesendet. Dort wird es in einem Strukturierungsschritt 43 schließlich zur Herstellung der EUV-Maske mit einer Struktur versehen, wobei die Struktur derart gewählt und/oder ausgerichtet wird, dass die Defekte 31 auf dem Substrat 2 von der Absorberschicht 28 überdeckt bleiben. Zur Verdeutlichung der unterschiedlichen Prozessstationen sind die vom Hersteller des Substrats 2 durchgeführten Verfahrensschritte 33 bis 35 und 39 bis 41 in den Fig. 5 bis 8 durch vertikale Schraffierungen gekennzeichnet. Die vom Maskenvertreiber durchgeführten Prozessschritte 37 und 43 sind durch horizontale Schraffierungen gekennzeichnet. In Fig. 6 ist der entsprechende Verfahrensablauf dargestellt, für den Fall, dass das Lokalisierungsverfahren 37 vom Hersteller des Substrats 2 durchgeführt werden kann. In diesem Fall kann auf zwei Sendeschritte 38, 42 verzichtet werden. Es ist nur der erste Sendeschritt 36 notwendig. Dieser kann nach dem Reinigungs- und Endinspektionsschritt 41 stattfinden. Vor dem Strukturierungsschritt 43 ist in diesem Fall beim Maskenvertreiber noch ein Inspektionsschritt 44 zur Inspektion des EUV-Blanks vorgesehen.
In Fig. 7 ist der Verfahrensablauf dargestellt für den Fall, dass das Lokalisierungsverfahren 37 zwar nicht beim Hersteller des Substrats 2 durchgeführt wird, jedoch die Defekte 31 erst nach dem zweiten Abscheidungsschritt 39 zur Abscheidung der Absorberschicht 28 durchgeführt wird. In diesem Fall ist es möglich, das Lokalisierungsverfahren 37 zwischen dem Inspektionsschritt 44 und dem nachfolgenden Strukturierungsschritt 43 durchzuführen.
In Fig. 8 ist der Fall dargestellt, dass der Hersteller des Substrats 2 das Lokalisierungsverfahren 37 durchführt, und zwar nach dem zweiten Abscheidungsschritt 39 zur Abscheidung der Absorberschicht 28. In diesem Fall muss vom Maskenvertreiber nur noch der Strukturierungsschritt 43 durchgeführt werden.
Im Folgenden wird das Lokalisierungsverfahren 37 zur Lokalisierung der Defekte 31 auf dem Substrat 2 näher beschrieben. Allgemein umfasst das Lokalisierungsverfahren 37 Vorbereitungsschritte 45 zur Vorbereitung der Inspektion des zu untersuchenden Substrats 2, Untersuchungsschritte 46 zur Untersuchung des Substrats 2 und Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte zur Verarbeitung und Prozessierung der mittels der CCD-Kamera 14 erfassten Signale. Die Analysis- und/oder Nachbehand- lungsschritte werden im Folgenden kurz als Bildanalyse 47 bezeichnet.
Die Vorbereitungsschritte 45 sind schematisch in der Fig. 9 dargestellt. Sie umfassen einen Einbringungsschritt 48, in welchem das zu untersuchende Substrat 2 in die Vorrichtung 1 eingebracht wird. Hierfür kann eine spezielle Aufbewahrungs- und Einbringungs-Einheit vorgesehen sein. Es ist insbesondere möglich, mehrere zu untersuchende Substrate 2 in einer derartigen Einheit aufzubewahren. Sie können nacheinander in die Vorrichtung 1 eingebracht werden. Die Substrate 2 können insbesondere automatisiert von der Aufbewahrungseinheit auf die Halteeinrichtung 17 aufgebracht werden. Zur Vereinfachung von Lagebezeichnungen wird im Folgenden ein kartesisches Koordinatensystem verwendet. Hierbei gibt die z-Richtung die Richtung eines Hauptstrahls der Beleuchtungsstrahlung 5 wieder. Die xy-Ebene ist senkrecht hierzu. Sie ist im Wesentlichen parallel zur Halteeinrichtung 17 sowie zum zu untersuchenden Substrat 2, sofern von dessen Durchbiegung abgesehen wird. Die x- und y-Richtungen sind insbesondere parallel zu den Seitenkanten des Sub- strats 2.
Das Substrat 2 wird nach dem Aufbringen auf die Halteeinrichtung 17, insbesondere nach dem Auflegen auf die Stützen 19, in einem ersten Justierschritt justiert. Der erste Justierschritt 49 dient insbesondere der Justierung des Substrats 2 in z-Richtung.
Zur Durchführung des ersten Justierschritts 49 ist insbesondere das Autofokussystem 23 vorgesehen. Das Substrat 2 wird an mindestens drei Punkten mit Hilfe des Autofokussystems 23 in z- Richtung justiert. Aus diesen Daten kann die Lage des Substrats 2 in z-Richtung, insbesondere ein Offset und eine Verkippung des Substrats 2 auf der Halteeinrichtung 17 ermittelt werden.
In einem zweiten Justierschritt 50 wird das Substrat 2 in x- und y-Richtung justiert. Als Bezugssystem für die Justierung in x- und y-Richtung dienen die Messmarken 32 auf dem Substrat 2. Aus den in den beiden Justierschritten 49 und 50 erfassten Daten kann ein Substrat- Koordinatensystem abgeleitet werden, welches als Referenz für die nachfolgenden Vermessungen, insbesondere Lokalisierungen, der Defekte 31 dient.
Nachdem das Substrat 2 auf der Halteeinrichtung 17 angeordnet und ausgerichtet, insbesondere justiert, ist, können die eigentlichen Untersuchungsschritte 46 zur Vermessung der Defekte 31 , insbesondere zur Lokalisierung derselben durchgeführt werden. Die nachfolgende Abfolge der Untersuchungsschritte 46 kann manuell gestartet und/oder durchgeführt werden. Sie kann auch automatisiert durchgeführt werden. Sie kann insbesondere mittels einer Steuereinrichtung, insbesondere mittels eines Skripts, gestartet und/oder gesteuert werden.
Zunächst wird in einem Vorgabeschritt 51 eine nominelle, erwartete Position eines der Defekte 31 vorgegeben. Die erwartete Position des Defekts 31 wird insbesondere im Substrat- Koordinatensystem, welches insbesondere durch die Messmarken 32 vorgegeben ist, vorgegeben. Die nominelle Position der Defekte 31 ist aus einem vorhergegangenen Inspektionsschritt, bei welchem das komplette EUV-Blank gescannt wird, bekannt. Bei diesem Inspektionsschritt kann eine Lagegenauigkeit der Position der Defekte 31 von maximal 200 nm bis 300 nm erreicht werden.
Die Ermittlung der nominellen Position der Defekte 31 kann in einem separaten Verfahren durchgeführt werden. In diesem Fall können die nominellen Positionen der Defekte 31 abgespeichert und im vorliegenden Verfahren abgerufen werden. Alternativ hierzu ist es auch möglich, die nominellen Positionen der Defekte 31 in einem Inspektionsschritt im vorliegenden Verfahren zu ermitteln.
Der nominelle Wert der Position des Defekts 31 wird mit einer Genauigkeit vorgegeben, welche erheblich kleiner, das heißt genauer, ist als das Gesichtsfeld der abbildenden Optik 9. Dieses kann insbesondere einen Durchmesser von 15 μιη oder weniger aufweisen. Vorteilhafterweise wird die nominelle Position des Defekts 31 mit einer Genauigkeit von besser als 1 μιη vorgegeben. Für das weitere Verfahren kann ein zu untersuchender Bereich 62 (ROI, region of interest) vorgegeben werden. Der zu untersuchende Bereich wird insbesondere mit einer Genauigkeit vorgegeben, welche präzisier ist als der Durchmesser des Gesichtsfeldes der abbildenden Optik 9, insbesondere präzisier als 15 μιη, insbesondere präziser als 10 μιη, insbesondere präziser als 5 μιη, insbesondere präziser als 3 μιη, insbesondere präziser als 1 μιη.
In einem darauffolgenden z- Ausgleichsschritt 52 wird das Substrat 2 mit Hilfe der Halteeinrichtung 17 in z-Richtung verschoben, um die Durchbiegung des Substrats 2 an der nominellen Position des Defekts 31 zu kompensieren. Sodann wird das Substrat 2 in einem Verlagerungsschritt 53 mit Hilfe der Halteeinrichtung 17 und der Steuereinrichtung 22 derart verlagert, dass der zu untersuchende Bereich 62, insbesondere der Defekt 31, im Strahlengang der abbildenden Optik 9 zentriert ist.
Danach kann die Bilderfassung 54 starten.
Die Bilderfassung 54 umfasst die Aufnahme eines Autofokusbildes zur Fokussierung des Defekts 31. Außerdem wird ein Fokusstapel mit unterschiedlichen, vorgegebenen, diskreten Defo- kussierungen aufgenommen. Es wird insbesondere mindestens ein intrafokales und mindestens ein extrafokales Bild aufgenommen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, einen Bildstapel mit sieben aufeinanderfolgenden Bildern, deren Defokus sich jeweils um 30 nm unterscheidet, aufzunehmen.
Der Bildstapel kann auch eine andere Anzahl an Bildern aufweisen. Er kann insbesondere auch weniger als sieben, insbesondere höchstens fünf, insbesondere höchstens drei, insbesondere ge- nau ein Bild aufweisen. Er kann insbesondere ein Bild in der besten Fokuslage umfassen.
Sodann ist die Bildanalyse 47 zur Bestimmung der Position des Defekts 31 in den aufgenommenen Bildern vorgesehen. Die Bildanalyse 47 kann mit Hilfe der Bildverarbeitungseinrichtung 16 durchgeführt werden. Dies kann insbesondere online oder auch offline geschehen.
In der Bildverarbeitungseinrichtung wird der aufgenommene Bildstapel analysiert und die Position des Defekts 31 im besten Fokus berechnet. Da die Bilder im Koordinatensystem der Abbildungsoptik 9 erfasst werden, die Verlagerung der Halteeinrichtung 17 im z- Ausgleichsschritt 52 beziehungsweise im Verlagerungsschritt 53 jedoch bekannt ist, können die aus den Bildern ermittelten Positionen des Defekts 31 in einem ersten Korrekturschritt 56, in welchem die Position der Halteeinrichtung 17 in Betracht gezogen wird und in einem zweiten Korrekturschritt 57, in welchem die Durchbiegung des Substrats 2 berücksichtigt wird, in das Substrat-Koordinatensystem transformiert werden.
In einem Speicherschritt 58 wird die Position des Defekts 31 beziehungsweise der Defekte 31 des Substrats 2 abgespeichert.
Die Sequenz der Untersuchungsschritte 46 und der Bildanalyse 47 kann mehrfach durchlaufen werden. Sie kann insbesondere so oft durchlaufen werden, bis sämtliche Defekte 31 auf dem Substrat 2 vermessen wurden. Sie kann auch so oft durchlaufen werden, bis die gesamte Ober- fläche des Substrats 2 vermessen wurde.
Prinzipiell können bei einem Durchgang der Sequenz der Untersuchungsschritte 46 gleichzeitig mehrere Defekte 31 vermessen, insbesondere lokalisiert, werden. Im Folgenden wird die Bilderfassung 54 näher beschrieben. Wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, ist bei dem Verfahren zur Lokalisierung der Defekte 31 auf dem Substrat 2 mit Hilfe der Vorrichtung 1 vorgesehen, eine kreisringförmige Strahlungsquelle 4 oder eine in der Eintrittspupille des Beleuchtungssystems 7 angeordnete Blende 8 auf das Substrat 2, insbesondere den Defekt 31, zu fokussieren. In dem exemplarisch beschriebenen Ausfüh- rungsbeispiel erzeugt die Strahlungsquelle 4 eine Beleuchtungsstrahlung 5 mit einer Wellenlänge von
193 nm. Das Substrat 2 wird im Reflexionsmodus untersucht. In erster Näherung kann angenommen werden, dass die vom Substrat 2 reflektierte Beleuchtungsstrahlung eine Phase aufweist, welche proportional zur Höhenverteilung auf dem Substrat 2 ist. Im Falle eines perfekt planaren Substrats 2 hat die reflektierte Beleuchtungsstrahlung 5 über die gesamte Oberfläche des Substrats 2 dieselbe identische Phase. Defekte 31, insbesondere Erhebungen (Bumps) oder Vertiefungen (Pits) führen zu entsprechenden Verzerrungen der Wellenfront. Die reflektierte Beleuchtungsstrahlung 5 wird mittels der als CCD-Kamera 14 ausgebildeten Sensoreinrichtung erfasst. Bildseitig zum Substrat 2 ist im Strahlengang der Abbildungsoptik 9 die Phasenmaske 11 angeordnet. Die Phasenmaske 11 ist im Strahlengang hinter der Vergrößerungsoptik 10 angeordnet. Sie ist insbesondere in einer Pupillenebene des Strahlengangs der Phasenkontrastoptik angeordnet. Bei der Phasenmaske 11 handelt es sich um eine π/2-Phasenmaske. Die Beleuchtungsstrahlung 5 erfährt somit beim Durchgang durch die Phasenmaske 11 eine Phasenverschiebung um π/2.
Die Phasenmaske 11 weist Abmessungen auf, welche an die der ringförmigen Strahlungsquelle 4 beziehungsweise der Blende 8 angepasst sind. Hierunter sei verstanden, dass die Strahlungsquel- le 4 im Falle einer perfekten, fehlerfreien Reflexion am vollständig defektfreien Substrat 2 exakt auf die Phasenmaske 11 abgebildet wird und umgekehrt. Die direkt von der Strahlungsquelle 4 zur Phasenmaske 11 umlaufende Beleuchtungsstrahlung 5, das heißt die Beleuchtungsstrahlung 5, welche die Phasenmaske 11 beugungsfrei erreicht, wird somit von der Phasenmaske 11 um π/2-Phasen verschoben. Die gebeugte Beleuchtungsstrahlung 5 trifft nicht auf den phasenschie- benden Bereich der Phasenmaske 11 und bleibt unverändert. Es kommt somit zu einer Interferenz der gebeugten und ungebeugten Anteile der Beleuchtungsstrahlung 5. Dies wiederum ermöglicht es, die Phasenverteilung der Wellenfront mit einem Detektor, insbesondere mit der CCD-Kamera 14, zu bestimmen. Es wurde gefunden, dass kreisringförmige Ausbildungen der Strahlungsquelle 4 beziehungsweise der Blende 8 und der Phasenmaske 11 für ein hohes Kontrast zu Rausch- Verhältnis vorteilhaft sind.
Um das Signal zu Rausch- Verhältnis zu optimieren, kann die genaue Form der Strahlungsquelle 4 beziehungsweise der Blende 8 sowie der Phasenmaske 11 optimiert werden. Es ist insbesondere vorgesehen, die Form dieser Elemente an den Füllfaktor der Beleuchtungspupille, das heißt die Größe der Strahlungsquelle 4, und/oder die zu erwartende Höhenverteilung des zu erfassenden Phasendefekts, insbesondere deren Krümmung, anzupassen.
Für flache Defekte 31 , insbesondere Defekte 31 mit einer Höhe von weniger als 5 nm, insbeson- dere weniger als 3 nm, insbesondere weniger als
2 nm, insbesondere weniger als 1 nm, insbesondere weniger als 0,5 nm und einen hohen Füllgrad ist eine ringförmige Beleuchtung mit einem inneren Radius r^o vorgesehen, dessen Verhältnis zum Radius R;p der Beleuchtungspupille im Bereich von 0,4 bis 0,5 liegt. Der äußere Radius der Beleuchtung wird durch den Füllgrad der Beleuchtungspupille bestimmt.
Entsprechend weist die Phasenmaske 11 in der bildseitigen Apertur einen inneren Radius ra,o auf, dessen Verhältnis zum Radius RaP der bildseitigen Apertur im Bereich von 0,4 bis 0,5 liegt.
Für Defekte 31 mit einer größeren Krümmung und/oder einer Beleuchtungspupille mit einem geringeren Füllgrad ist eine Beleuchtung des zu untersuchenden Substrats 2 mit einem inneren Radius r^o = 0 optimal. Auch hier wird der äußere Radius durch den Füllgrad der Beleuchtungspupille bestimmt. In diesem Fall weist auch die Phasenmaske 11 einen inneren Radius ra,o = 0 auf. Im Folgenden werden einzelne Schritte und Details der Bildanalyse 47 näher beschrieben.
Zunächst wird in einem Fokus-Ermittlungs- Schritt 59 aus dem aufgenommenen Bildstapel die beste Fokusposition ermittelt. Dies kann durch Anpassung eines Kontrastkriteriums, beispielsweise über die Summe der Abweichungsquadrate benachbarter Pixel, an unterschiedliche z- Positionen der Halteeinrichtung 17 geschehen. Bei einem Defokus im Bereich von weniger als 1 Rayleigh-Länge ist eine parabolische Anpassung vorteilhaft.
Sodann wird in einer Einzelbildanalyse 60 für jedes Bild des Bildstapels die Position des Defekts 31 ermittelt. Hierzu wird insbesondere der zu untersuchende Bereich 62 (ROI) für jedes der Bilder mit unterschiedlichen Defokus-Positionen analysiert. Zur Ermittlung der Position des Defekts 31 dient insbesondere ein Korrelations- Verfahren, insbesondere ein Symmetrie-Korrelations- Verfahren, welches nachfolgend noch näher beschrieben wird. Alternative Verfahren sind jedoch ebenso möglich. In einem nachfolgenden Interpolationsschritt 61 werden die für die unterschiedlichen Bilder mit unterschiedlichen Defokus-Positionen ermittelten Werte aus der jeweiligen Defokus-Position in die beste Fokuslage transformiert. Dies kann mittels eines Anpassungsverfahrens, insbesondere mit einem linearen oder einem quadratischen Ansatz, erfolgen. Aus den unterschiedlichen Werten wird schließlich ein gemeinsamer Wert zur Kennzeichnung der Position und/oder der Aus- maße des oder der Defekte 31 ermittelt.
Es konnte gezeigt werden, dass diese Bildanalyse 47 robust ist gegenüber dem zu erwartenden Hintergrundrauschen, selbst bei Defekten 31 mit einem geringen Signal- Rausch- Verhältnis. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren bekannt, um die Position eines Defekts 31 in einem Kamerabild zu bestimmen. Diesbezüglich sei auf die US 2010/153059 A, die US 2010/254611 A, die US 2012/121205 A und die US 2012/063666 A verwiesen. Es wurde erkannt, dass korrelations-basierte Verfahren, die sämtliche Pixel der zu untersuchenden Region (ROI) in Betracht ziehen, bei Bildern mit geringem Kontrast und/oder einem niedrigen Signal- Rausch- Verhältnis vorteilhaft sind. Ein bevorzugtes Verfahren für die Einzelbildanalyse 60 stellt ein sogenanntes Symmetrie-Korrelations- Verfahren beziehungsweise der sogenannte Symmetrie-Korrelations-Algorithmus, welcher nachfolgend noch näher beschrieben wird, dar. Für Details dieses Symmetrie-Korrelations- Verfahrens sei auf die DE 10 2010 047 051 AI verwiesen, die hiermit vollständig als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung in diese integriert ist.
In erster Näherung kann angenommen werden, dass kleine Defekte 31 symmetrisch in Bezug auf ihre Position auf dem Substrat 2 sind. Es wurde erkannt, dass ein Symmetrie-Korrelations- Verfahren daher zur Bestimmung der Position eines derartigen Defekts 31 vorteilhaft ist. Wie schematisch in der Fig. 19 dargestellt ist, befindet sich der Defekt 31, welcher in den Fig. 19 bis 22 kreuzförmig dargestellt ist, exakt im Zentrum des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62. Die Lage des Defekts 31 stimmt in diesem Fall exakt mit dem Zentrum 64 des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62 überein. In diesem Fall wäre die Lage des Defekts 31 bereits bekannt.
Wie in Fig. 20 exemplarisch dargestellt ist, kann die tatsächliche Position des Defekts 31 um einen zunächst unbekannten Betrag, welcher in der Fig. 20 als Vektor 63 veranschaulicht ist, von der erwarteten Position abweichen.
Aus dem zunächst unbekannten Vektor 63 kann die präzise Lage des Defekts 31 im Koordinatensystem der Optik und damit unter Einbeziehung der Information über die Verlagerungsposition der Halteeinrichtung 17 und/oder der Durchbiegung des Substrats 2 im Substrat- Koordinatensystem bestimmt werden.
Bei der Einzelbildanalyse 60 wird der zu untersuchende Bereich (ROI) 62 sodann am Zentrum 64 punktgespiegelt. Der zu untersuchende Bereich (ROI) 62 wird mit anderen Worten in x- und y-Richtung gespiegelt. Hierdurch ergibt sich das exemplarisch in Fig. 21 dargestellte virtuelle Bild des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62', insbesondere des Defekts 31 '.
Sodann werden das tatsächliche Bild des Defekts 31 (siehe Fig. 20) und das virtuelle Bild des Defekts 31 ' (siehe Fig. 21) korreliert, um einen Verschiebungsvektor 65 zwischen der tatsächlichen Lage des Defekts 31 und des gespiegelten Defekts 31 ' zu ermitteln. Der Verschiebungsvektor 65 ist gerade das Doppelte des Vektors 63, welcher die Position des Defekts 31 relativ zum Zentrum 64 des zu untersuchenden Bereichs (ROI) 62 angibt.
Bei der Positionierung des Substrats 2 auf den Stützen 19 kann das Substrat 2 aufgrund von Gravitation eine Durchbiegung erfahren. Der Betrag und der genaue Verlauf dieser Durchbiegung kann aus den mechanischen Eigenschaften des Substrats ermittelt werden. Mögliche Werte sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
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Tabelle 2 Weitere geometrische Daten des Substrats 2 und der Schichten 26, 27, 28, 29 und 30 sind in Tabelle 3 stichwortartig zusammengefasst:
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Tabelle 3
Die Durchbiegung des Substrats 2 kann auch mit Hilfe einer Simulation, insbesondere mit Hilfe einer Finite Elemente-Methode ermittelt werden. Das Ergebnis der Durchbiegung ist exemplarisch in Fig. 23 und 24 dargestellt. In der Fig. 23 ist insbesondere das z-Durchbiegungsfeld des Substrats 2, welches auf den Stützen 19 angeordnet ist, in Graustufen dargestellt. Das Durchbiegungsmodell kann in für jeden beliebigen (x, y)- Messpunkt interpoliert werden, um den entsprechenden Wert für die z-Durchbiegung an der Stelle (x, y) zu erhalten.
In der Fig. 24 ist insbesondere das xy-Durchbiegungsfeld, also die xy- Verzeichnung entsprechend der Durchbiegung, dargestellt. Die Verzeichnung kann für jeden beliebigen (x, y)-Punkt interpoliert werden. Die maximale xy- Verzeichnung beträgt 47 nm. Es ist daher wesentlich, die Durchbiegung des Substrats 2, bei der Bildanalyse 47, insbesondere bei der Transformation zwi- sehen dem Koordinatensystem der Vorrichtung 1 und dem Koordinatensystem des Substrats 2, zu berücksichtigen. Nach der Rücktransformation der Position des Defekts 31 in das Koordinatensystem des Substrats 2 liegen die genauen Positionsdaten des Defekts 31 für das ideale, das heißt das nicht- durchgebogene Substrat 2, vor. Um das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere zur Bilderfassung 54, zu testen, wurden Simulationen durchgeführt. Hierbei wurde auf den vereinfachten, in Fig. 2 dargestellten Aufbau der Vorrichtung 1 zurückgegriffen. Für die Simulation spielt es keine Rolle, ob das Substrat 2 im Reflexionsmodus oder im Transmissionsmodus analysiert wird. Für die Simulation wurde die Strahlungsquelle 4 als begrenzte Anzahl diskreter Punktlichtquellen modelliert. Jede dieser Punktlichtquellen sendet eine sphärische Wellenfront aus, welche kohärent durch das optische System propagiert und zu einer Intensitätsverteilung in der Bildebene, welche dem Sensor der CCD-Kamera 14 entspricht, führt. Die Intensitätsverteilungen der einzelnen Punktlichtquellen werden inkohärent summiert, um ein partiell-kohärentes Bild der Strahlungsquelle 4 zu simulieren.
Des Weiteren wurde eine numerische Apertur der Abbildungsoptik 9 von 0,8 und ein Pupillen- füllgrad der Beleuchtungspupille von 15% angenommen. Als Charakteristika der CCD-Kamera 14 wurden unter anderem die folgenden Werte angesetzt: Ausleserauschen: 8 e"; Dunkelstrom bei einer Integrationszeit von 200 ms: 1,22 e".
Für Defekte 31 mit einem sphärischen Äquivalenz -Volumen-Durchmesser (SEVD; Spherical Equivalent Volume Diameter) von 28 nm und einer Höhe von 0,5 nm ergibt sich als ideale Form für die Strahlungsquelle 4 eine Scheibe mit innerem Radius 0, das heißt eine kreisförmige Strah- lungsquelle 4. Entsprechend ist die Phasenmaske 11 in diesem Fall kreisförmig ausgebildet. Die damit erhaltenen Bilder sind exemplarisch in den Fig. 12 bis 14 dargestellt. In der Fig. 12 ist der Fall dargestellt, dass das Substrat 2 vor Aufbringen der Absorberschicht 28 analysiert wird. Der Defekt 31 wird somit vor Aufbringung der Absorberschicht 28, das heißt vor dem zweiten Ab- scheidungsschritt 39, lokalisiert. In der Fig. 13 ist der Fall dargestellt, dass das Substrat 2 nach Aufbringung der Absorberschicht 23 auf die Abdeckschicht 27, das heißt nach dem zweiten Ab- scheidungsschritt 39, vermessen wird. Dargestellt ist exemplarisch der Fall, dass 98% der Be- leuchtungsstrahlung 5 absorbiert, das heißt nicht reflektiert, beziehungsweise im Transmissionsmodus nicht transmittiert werden.
Der in der Fig. 14 dargestellte Fall entspricht dem in der Fig. 13 dargestellten Fall, wobei die Integrationszeit auf 4 s verlängert wurde. Bei den in den Fig. 12 und 13 dargestellten Bildern beträgt die Integrationszeit 200 ms.
Dargestellt ist jeweils ein zu untersuchender Bereich (ROI) 62 von 4 μιη · 4 μιη, welcher bei 0 zentriert ist.
Das Bildkontrast-Rausch- Verhältnis (cnr; contrast to noise ratio) beträgt bei der in Fig. 12 dargestellten Abbildung 8,5, bei der in Fig. 13 dargestellten Abbildung 0,2 und bei der in Fig. 14 dargestellten Abbildung 3,4. Die Abbildungen sind jeweils derart normiert, dass das Bild ohne Defekte 31 und Hintergrundrauschen komplett gesättigt ist, das heißt aus Einsen besteht, sofern die Kamera mit voller Kapazität betrieben wird.
Die Gesamtvergrößerung der Phasenkontrastoptik, das heißt der Abbildungsoptik 9 und der Ver- größerungsoptik 10, ist jeweils derart gewählt, dass jeder Pixel des Bildes eine Größe von (17,5 nm)2 aufweist.
Bei den in den Fig. 12 bis 14 dargestellten Defekten 31 handelt es sich um Erhebungen (Bumps). In der Fig. 15 ist ein entsprechendes Bild wie in der Fig. 12, jedoch für einen Defekt 31 in Form einer Vertiefung (Pit) mit einem SEVD von 18 nm und einer Tiefe von 5 nm dargestellt. Das Bildkontrast-Rausch- Verhältnis beträgt 3,9. In der Fig. 16 ist ein Schnitt (y = 0) durch das Bild gemäß Fig. 15 dargestellt. Dargestellt ist ein tatsächliches, rauschbehaftetes Signal 6 sowie ein ideales, rauschfreies Signal 67. Das rauschfreie Signal 67 kann beispielsweise durch eine Kur- venanpassung an das rauschbehaftete Signale 66 ermittelt werden. In den Fig. 17 und 18 sind entsprechende Bilder wie in den Fig. 15 und 16, jedoch für einen Defekt 31 mit einem SEVD von 18 nm und einer Tiefe von 0,5 nm dargestellt. Das Bildkontrast- Rausch- Verhältnis beträgt 3,3. Auch in diesem Fall ist der Defekt 31 klar identifizierbar und lokalisierbar.
Wie aus einem Vergleich der Bilder gemäß den Fig. 12 bis 14 und 15 bis 18 unmittelbar qualitativ hervorgeht, lässt sich aus diesen direkt zwischen Defekten 31 in Form von Erhebungen (Bumps) und Vertiefungen (Pits) unterscheiden. Für diese Unterscheidung ist insbesondere eine einzige Fokusposition ausreichend. Es wird insbesondere keine Fokusstaffel benötigt. Um die Anwendbarkeit der Bildanalyse 47 zur Lokalisierung von Defekten 31 mit unterschiedlichen Formen, insbesondere Erhebungen (Bumps) und Vertiefungen (Pits), zu zeigen, wurde eine Monte Carlo-Simulation durchgeführt. Hierbei wurden Defekte 31 mit drei unterschiedlichen Größen simuliert. Die simulierten Bilder wurden mit dem vorhergehend beschriebenen Kamerarauschen überlagert. Der Bildstapel enthielt jeweils sieben Bilder mit 30 nm Defokus- Unterschied zwischen benachbarten Bildern. Für jede Konfiguration wurden 100 Simulationen mit stochastischem Rauschen durchgeführt. Aus diesen Daten wurde als Maß für die Zuverlässigkeit, insbesondere die Wiederholbarkeit, die dreifache Standardabweichung mittels Symmetrie-Korrelation ermittelt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Die Werte geben jeweils die dreifache Standardabweichung [nm] in x- beziehungsweise y- Richtung wieder. Für Defekte in Form einer Vertiefung (pit) und in Form einer Erhebung (bump)
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Tabelle 4: dreifache Standardabweichung [nm]
Diese Ergebnisse belegen, dass das Verfahren zu einer Zuverlässigkeit, charakterisiert durch die dreifache Standardabweichung , von weit besser als 10 nm, insbesondere besser als 6 nm, führt. Es führt somit zu einer erheblichen Verbesserung der Lokalisierung von Defekten 31 auf Substraten 2 zur Herstellung von EUV-Masken. Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Fig. 25 bis 28 Details eines bevorzugten Verfahrens zur Bildanalyse 47 beschrieben. Bei der Einzelbildanalyse 60, insbesondere bei der Registrier- Vermessung von Mikroskop- Bildern, spielt für die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Vermessung die Kantensteilheit der abgebildeten Strukturen eine maßgebliche Rolle. Über die Kantensteilheit m übersetzt sich ein im Kamerabild stets vorhandenes Bildrauschen δΐ in ein Positionsrauschen δχ der Detektion, und zwar nach der Formel δχ = δΐ/m (siehe Fig. 25).
Dies ist insbesondere der Fall für kleine Strukturen, insbesondere für Strukturen, die aufgrund von Beugungseffekten eine niedrige Kantensteilheit zeigen. In der Fig. 26 ist exemplarisch ein Vergleich einer Objektamplitude 70 mit einer Bildamplitude 71 dargestellt. Bei den dargestellten Amplituden 70, 71 handelt es sich um die Amplituden 70, 71 eines Objekts der Linienbreite 125 nm bei kohärenter Beleuchtung mit einer Wellenlänge von λ = 193 nm und einer numerischen Apertur NA = 0,6. Die reduzierte Kantensteilheit der Bildamplitude 71 im Vergleich zur Objektamplitude 70 ist sichtbar.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Phasenbilder den Vorteil haben, dass ihre Kantensteilheit, insbesondere Phasensprung-Kanten, deutlich steiler ist als die von Intensitätsbildern. Dies kann vorteilhafterweise bei der Bildanalyse 47 ausgenutzt werden.
In der Fig. 27 ist exemplarisch eine Objektphase 72 und eine Bildphase 73 für dasselbe Objekt dargestellt. Die Bildphase 73 weist dieselbe Kantensteilheit auf wie die Objektphase 72. Jedoch zeigt die Bildphase 73 eine Verbreiterung der Phasenlinie. Diese stört im vorliegenden Zusammenhang nicht.
Gemäß einem vorteilhaften Verfahren, dessen Ablauf schematisch in der Fig. 28 dargestellt ist, ist nach dem Bilderfassungsschritt 54 ein Rekonstruktionsschritt 74 vorgesehen. Bei diesem Re- konstruktionsschritt 74 wird ein Phasenbild aus dem bei der Bilderfassung 54 aufgenommenen Intensitätsbild rekonstruiert. Im Rekonstruktionsschritt 74 wird insbesondere die Bildphase rekonstruiert. Alternativ hierzu kann eine Äquivalenzphase in der Bildebene ermittelt werden. Diesbezüglich wurde erkannt, dass die Äquivalenzphase ebenso als Grundlage für eine Registriermessung herangezogen werden kann wie die Bildphase.
Für den Rekonstruktionsschritt 74 können unterschiedliche Verfahren vorgesehen sein. Es kann insbesondere ein Verfahren ausgewählt aus der folgenden Liste vorgesehen sein: Phasenermittlung mittels eines iterativen Fourier-Transformationsalgorithmus 75 (IFTA, Iterative Fourier Transformation Algorithm), insbesondere mittels eines Gerchberg-Saxton- Algorithmus, modell- basierte Phasenermittlung 76, Methoden 77, welche auf der Intensitätstransport-Gleichung (TIE, Transport of Intensity Equation) beruhen und Fourier-Ptychographie 78. Weitere Möglichkeiten zur Ermittlung der Bildphase oder der Äquivalenzphase im Rekonstruktionsschritt 74 sind ebenso möglich. Das Verfahren funktioniert grundsätzlich für jede Möglichkeit, mit welcher die Bildphase oder die Äquivalenzphase bestimmt werden kann.
Für Details der Phasenermittlung mittels eines iterativen Fourier-Transformationsalgorithmus 75 sei auf die WO 2008/025 433 A2 verwiesen.
Bei der modellbasierten Phasenermittlung 76 wird die Phase nicht pixelweise ermittelt, sondern es werden die Parameter eines Modells, beispielsweise Zernike-Polynome, insbesondere iterativ ermittelt.
Die Bildanalyse 47 umfasst bei diesem Verfahren die Phasenbildauswertung 79. Sie kann optional auch eine Intensitätsbildauswertung 80 sowie insbesondere einen Vergleich der Ergebnisse der Phasenbildauswertung 79 mit denen der Intensitätsbildauswertung 80 umfassen. Die Bildauswertungen 79, 80 werden auch als Registriermessungen bezeichnet.
Das Verfahren eignet sich insbesondere für kohärente Beleuchtung. Jedoch lässt sich auch für nicht kohärent beleuchtete Mikroskop-Bilder mittels des vorhergehend beschriebenen Verfah- rens eine Bildphase oder eine Äquivalenzphase des Bildes bestimmen.
Auch hierbei hat das Phasenbild steilere Kanten als das Intensitätsbild. Die Phasenbildauswertung 79 kann mit Grenzwertmethoden (Threshold-Methods) durchgeführt werden. Für Details sei beispielsweise auf die DE 10 2009 015 594 AI verwiesen. Die Phasenbildauswertung 79 kann auch mit Hilfe von Korrelations-basierten Verfahren durchgeführt wer- den. Für Details sei auf die US 2013/0019212 AI und die DE 10 2011 077 296 AI verwiesen.
Im Folgenden werden weitere Aspekte, Vorteile und Alternativen der Erfindung stichwortartig beschrieben. Die allgemeinen Details der entsprechenden Verfahren entsprechen denen aus der vorhergehenden Beschreibung, auf die hiermit verwiesen wird, bekannten.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass es wesentlich schneller und genauer ist als die bislang üblichen Verfahren. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausreichend ist, zur Analyse eines Defektes ein einziges Bild desselben aufzunehmen. Die Anzahl der benötigten Bilder in einem Bildstapel kann insbesondere reduziert werden. Weiter konnte gezeigt werden, dass die Lokalisierung der Defekte mit hoher Genauigkeit möglich ist. Es sind insbesondere nicht nur Aussagen dazu möglich, ob ein Substrat einen Defekt aufweist, sondern genau anzugeben, in welchem Bereich, das heißt an welcher Position dieser Defekt lokalisiert ist. Hierdurch ist es möglich, den Defekt für spätere Anwendungen durch geeignete Prozessierungsschritte zu kompensieren.
Die Anwendbarkeit und die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden sowohl durch Simulationen als auch anhand von mit Hilfe von Teststrukturen durchgeführter Messreihen überprüft und bestätigt. In den Fig. 29 und 30 ist exemplarisch die Abhängigkeit des Kontrasts von der Defokuslage ohne die Phasenmaske 11 (Fig. 29) beziehungsweise mit der Phasenmaske 11 (Fig. 30) dargestellt. Die abgebildeten Kurven ergaben sich aus tatsächlichen Messungen eines Phasen-Testdefekts. Außerdem sind in den Figuren gestrichelt parabolische Anpassungen im Bereich des gemessenen Maximums der Kurven dargestellt. Entsprechende Kurven ergaben sich auch aus Monte-Carlo-Simulationen von verrauschten Kamerabildern typischer Defekte unterschiedlicher Größe und mit unterschiedlichem Phasenfehler. Die Ergebnisse können daher als sehr robust angesehen werden. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere die Verwendung der Phasenmaske 11 , zu einer in den meisten Fällen verbesserten Genauigkeit und/oder Wiederholbarkeit der Analyse von Phasendefekten, insbesondere mit einer Defektgröße im Bereich von weniger als 500 nm, insbesondere weniger als 300 nm, insbesondere we- niger als 200 nm und einem Phasenfehler von weniger als 45°, insbesondere im Bereich von 5° bis 30°, insbesondere im Bereich von 10° bis 20°, führte.
Wie aus den Fig. 29 und 30 exemplarisch entnehmbar ist, haben die Bilder eines Defekts in der besten Fokuslage z* für den Fall, dass keine Phasenmaske 11 verwendet wird, einen Kontrast von 0 (siehe Fig. 29). Bei Verwendung der Phasenmaske 11 (siehe Fig. 30) tritt keine Kontrastinversion auf. In diesem Fall ist der Kontrast des Phasenbildes in der besten Fokuslage z* von 0 verschieden. Der Kontrast kann in der besten Fokuslage z* insbesondere ein Maximum aufweisen. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere durch Verwendung der Phasenmaske 11, ist es daher möglich, die Phasendefekte in der besten Fokuslage z* zu untersuchen. Hierdurch kann die Anzahl der benötigten Bilder des Defokusstapels reduziert werden. Es ist insbesondere möglich, die Defekte anhand von einem einzigen Bild, insbesondere einem in der besten Fokuslage z* aufgenommenen Bild, zu analysieren. Dies führt zu einer erheblichen Zeitersparnis. Weiter konnte durch die Simulationen und Testmessungen bestätigt werden, dass die Zuverlässigkeit (dreifache Standardabweichung,„3σ repeatability") mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auf werte von weniger als 5 nm verbessert werden konnte. Die gemessene Zuverlässigkeit lag bei über 80% der tatsächlich vermessenen Test-Defekte bei Werten von < 1 nm.

Claims

Verfahren zur Lokalisierung von Defekten (31) auf Substraten (2) zur Herstellung von optischen Bauelementen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrohthographie, auf Sub Straten für Lithographie-Masken oder auf Lithographie-Masken umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellungsschritte zur Bereitstellung
— eines zu untersuchenden Substrats (2),
— einer Beleuchtungseinrichtung (3) zur Beleuchtung des zu untersuchenden Substrats (2) mit Beleuchtungsstrahlung (5),
— einer Phasenkontrastoptik zur Untersuchung des zu untersuchenden Substrats (2) und
— einer Sensoreinrichtung (14) zur Erfassung von Beleuchtungsstrahlung,
Vorbereitungsschritte (45) zur Vorbereitung der Inspektion des zu untersuchenden Sub strats (2) und
Untersuchungsschritte (46) zur Untersuchung des Substrats (2) umfassend
— Erfassung (54) mindestens eines Bildes des Substrats (2) und
— Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47),
wobei die Phasenkontrastoptik eine Phasenmaske (22) umfasst,
wobei die Sensoreinrichtung (14) im Strahlengang hinter der Phasenmaske (11) angeordnet ist, und
wobei die Untersuchungsschritte (46) das Erfassen einer durch das Substrat (2) bewirkten Phasenverschiebung der Beleuchtungsstrahlung (5) mittels der Sensoreinrichtung (14) umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbereitungsschritte (45) ein Ermitteln einer Positionierung des Substrats (2) in einem Koordinatensystem der Phasenkontrastoptik umfassen, wobei als Bezugspunkte vorgegebene Auflagepunkte (20) einer Positioniereinrichtung (17) und/oder Messmarken (32) auf dem Substrat (2) dienen.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Untersuchungsschritte (46) die Vorgabe eines zu untersuchenden Bereichs (62) auf dem Substrat (2) umfassen, wobei der zu untersuchende Bereich (62) mit einer Genauigkeit vorgegeben wird, welche präziser ist als ein Durchmesser eines Gesichtsfeldes der Phasenkon- trastoptik.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) vor der Aufnahme des mindestens einen Bildes mittels einer Positioniereinrichtung (17) verlagert wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Untersuchungsschritte (46) eine Bilderfassung (54) mit Aufnehmen eines Bildstapels mit mindestens einem intrafokalen und mindestens einem extrafokalen Bild umfassen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Untersuchung des Substrats (2) ein einziges Bild des Substrats (2) erfasst wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47) die Ermittlung einer besten Fokusposition umfassen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47) ein zweistufiges Verfahren umfassen, bei welchem in einer ersten Stufe eine Defektposition für jedes Bild eines Bildstapels ermittelt wird, und bei welchem in einer zweiten Stufe die Defektpositionen der Bilder an eine beste Fokusposition angepasst werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Defekts (31) in einem Substrat-Koordinatensystem mit einer Genauigkeit von besser als 100 nm ermittelt wird.
10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (2) bei der Durchführung der Untersuchungsschritte eine Absorberschicht (28) aufweist. 11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Analysis- und/oder Nachbehandlungsschritte (47) einen Rekonstruktionsschritt (74) zur Ermittlung eines Phasenbildes und eine nachfolgende Phasenbildauswertung (79) umfassen.
12. Verfahren zur Herstellung von EUV-Lithografiemasken umfassend die folgenden Schritte:
- Bereitstellen eines Substrats (2) für eine EUV-Lithografiemaske,
Inspektion des Substrats (2) zur Lokalisierung von Defekten (31) mittels eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
Strukturierung (43) des Substrats (2) mit einer Struktur,
wobei die Struktur derart gewählt und/oder ausgerichtet wird, dass Defekte (31) auf dem Substrat (2) von einer Absorberschicht (28) überdeckt werden.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Inspektion des Substrats (2) zur Lokalisierung von Defekten (31) nach Aufbringen der Absorberschicht (28) durchgeführt wird.
14. Vorrichtung (1) zur Lokalisierung von Defekten auf Substraten (2) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfassend
14.1. ein Beleuchtungssystem (7) zur Beleuchtung eines zu untersuchenden Substrats (2) mit Beleuchtungsstrahlung (5) und
14.2. eine Phasenkontrastoptik zur Abbildung des zu untersuchenden Substrats (2),
14.3. wobei die Phasenkontrastoptik eine Phasenmaske (11) aufweist, welche an eine Verteilung der Beleuchtungsstrahlung (5) in einer Eintrittspupille der Phasenkontrastoptik angepasst ist.
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