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    • 专利摘要:
    Ein fokussierter Lichtstrahl (2) wird auf einen Oberflächenausschnitt (16) einer Maske (6, 7) gelenkt und an einer auf der Oberfläche der Maske gebildeten Struktur (40) in Teilstrahlen (4a-4e) durch Beugung zerlegt. Detektoren (10a, 10b) werden eingestellt, so dass die Intensitäten wenigstens zweier Beugungsanordnungen gemessen werden können. Die gemessenen Intensitäten werden miteinander verglichen. Beispielsweise wird ein Quotient ermittelt. Für benachbarte Oberflächenausschnitte (16') werden die Schritte wiederholt. Schwanken die Absolutwerte der gemessenen Intensitäten bei konstantem Quotienten, so wird auf eine Variation der Reflexion oder Transmission über die Oberfläche der Maske rückgeschlossen. Variiert auch der Quotient, so wird auf Linienbreiteschwankungen innerhalb der Struktur (40) auf der Maske (6, 7) rückgeschlossen.
    公开号:DE102004010363A1
    申请号:DE200410010363
    申请日:2004-03-03
    公开日:2005-09-22
    发明作者:Frank-Michael Dr. Kamm；Jenspeter Dr. Rau
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G01B11-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer örtlichenVariation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens über dieOberfläche einerMaske fürdie Projektion einer Struktur auf einen Wafer. Die Erfindung betrifftdarüberhinaus auch eine Bestimmung von Linienbreitenschwankungen von Strukturenauf der Oberflächeder Maske.
    [0002] ZurHerstellung integrierter Schaltungen werden die auf einer Maskegebildeten Strukturen in einem Projektionsschritt auf Wafer übertragen,die mit einer photoempfindlichen Schicht bedeckt sind. Nach Durchführung einesEntwicklerschrittes werden die in der Schicht auf dem Wafer gebildetenBildstrukturen in einem weiteren Ätzschritt in eine unterliegendeSchicht übertragen,die zu strukturieren ist. Derzeit werden in der Produktion Maskeneingesetzt, bei welchen opake oder semitransparente Strukturen auf einemim wesentlichen transparenten Quarzsubstrat oder ähnlichenMaterialien gebildet sind. Fürdie Projektion werden die Masken durchstrahlt, so daß sich dienicht von opaken Strukturen bedeckten Flächen in der photoempfindlichenSchicht abbilden.
    [0003] InEntwicklung befindliche und schon in naher Zukunft einzusetzendeTechnologien sehen die Verwendung von Reflektionsmasken vor, insbesonderesolche, die in extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenbereichzwischen 10 und 14 nm Belichtungswellenlänge einsatzfähig sind.Der Grund liegt darin, daß diefür Maskensubstrateverwendbaren Materialien in diesen kurz welligen Wellenlängenbereichennicht mehr transparent sind. Die Reflektionsmasken umfassen daherauf der Oberflächedes Substrates eine reflektierende Schicht, typischerweise einenSchichtstapel, mit einer alternierenden Schichtabfolge von Molybdän und Silizium,einer Pufferschicht sowie einer darauf angeordneten Absorberschicht.Die Reflektionsmasken werden unter einem zur Oberfläche nichtsenkrechten Einfallswinkel bestrahlt, so daß die durch Entfernung vonAbsorberschichtflächenfreigelegten Reflektionsschichten als Strukturen über einLinsensystem auf dem Wafer zur Abbildung gebracht werden.
    [0004] ImFalle der Reflektionsmasken wie auch der Transmissionsmasken isteine möglichsthomogene Verteilung der Reflektivität bzw. Transmission über dieMaskenoberflächevon entscheidender Bedeutung fürdie Abbildungsqualität.Eine lokal reduzierte Reflektivität bzw. Transmission führt an derentsprechenden Stelle in der photoempfindlichen Schicht auf demWafer beispielsweise zu einer schwächeren Durchbelichtung undsomit ggf. zu einer geringeren Linienbreite eines belichteten Strukturelementes. Einelokal variierende Reflektivitätkann insbesondere im Fall von EUV-Reflektionsmasken einen direkten Einfluß auf dasProzeßfensterbei der Abbildung auf den Wafer ausüben. Es ist daher notwendig,das Problem der lokal variierenden Reflektivität – wie auch der Transmission – schonbei der Herstellung der Maske oder bei der Entwicklung des Herstellungsprozesseszu lösenoder Umgehungsmöglichkeiten zuschaffen.
    [0005] Esist möglich,vollreflektierende bzw. volltransmittierende Maskensubstrate (d.h.,die opaken bzw. Absorberschichten sind vollständig entfernt) in einer Testbelichtungeinzusetzen und die in der Bildebene des Wafers entstehende Intensitätsverteilung auszuwerten.Alternativ kann auch die Reflektivität oder Transmission an größeren, offenenFlächender Maske, innerhalb derer keine opaken oder absorbierenden Strukturenvorgesehen sind, gemessen werden.
    [0006] Variationender Reflektivitätoder Transmissionen könnenjedoch in großen,offenen Flächensehr unterschiedlich von denen innerhalb strukturierter Bereichensein. Das Prozeßfenstereiner Abbildung wird jedoch gerade andererseits auch durch Linienbreiteschwankungeninnerhalb der strukturierten Bereiche beeinflußt. Ist die Reflektivität bzw. Transmissionzudem noch bedingt durch die Dichte der Strukturen auf der Maske,so sind zufriedenstellende Rückschlüsse aufden Einfluß vonReflektions- oder Transmissionsschwankungen nahezu ausgeschlossen.
    [0007] AlsBeispiel sei die variierende Ätztiefegenannt, die auf der Maske ggf. abhängig ist von der Breite einesSpaltes in dem Resist, der vorher zur Bildung der betreffenden Strukturauf der Maske z. B. mit einem Elektronenstrahl belichtet wurde.Eine schmalere Spaltbreite kann zu einer geringeren Ätzrate unddamit zu einer geringeren Ätztiefeführen.Ist opakes oder Absorbermaterial zu entfernen, so bleiben möglicherweiseReste des entsprechenden Materials auf der reflektierenden odertransparenten Schicht (Substrat) liegen und beeinflussen somit lokaldas Reflektions- bzw. Transmissionsverhalten.
    [0008] WeitereBeispiele betreffen eine etwa bei der Ätzung lokal oxidierte Siliziumschicht,die somit einer zunehmend stärkerenAbsorption unterliegt, oder die Bildung dünner Kohlenstofffilme auf denSubstraten aufgrund von Kontamination.
    [0009] Mittelskonventioneller Messungen der lokalen Variationen von Reflektivität bzw. Transmission können alsonur sehr eingeschränktRückschlüsse aufdie Ursachen füreine Linienbreite Variation des auf dem Wafer entstehenden Abbildeserhalten werden. Wenn anders herum infolge festgestellter Linienbreitenschwankungenauf dem Wafer detaillierte Messungen der Linienbreiten der Maskein einem Mikroskop durchgeführtwerden, die festgestellten Spaltbreiten jedoch keine Auffälligkeitenzeigen, so könnenauch nur schwer Rückschlüsse aufein variierendes Reflektions- bzw. Transmissionsverhalten als Ursachefür dieSchwankungen gezogen werden.
    [0010] DerErfindung liegt also das Problem zugrunde, mit geringem Aufwandlokale Variationen der Reflektion im Falle von Reflektionsmaskenoder der Transmission im Falle von Transmissionsmasken bestimmenzu können.Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen,bei dem der Einfluß lokalerLinienbreitenschwankungen von demjenigen lokaler Reflektivitäts- bzw.Transmissionsschwankungen getrennt werden können.
    [0011] DieAufgabe wird gelöstdurch ein Verfahren zur Bestimmung einer örtlichen Variation des Reflektions-oder Transmissionsverhaltens überdie Oberflächeeiner Maske fürdie Projektion einer Struktur auf einen Wafer, umfassend die Schritte: – Bereitstellender Maske in einem Meßgerät, das wenigstenseinen Detektor zur Messung der Intensität eines an der Struktur aufder Maske gebeugten Lichtstrahls aufweist; – Bestrahlender Maske mit einem auf die Struktur einfallenden Lichtstrahl, sodaß derLichtstrahl an der Struktur in wenigstens zwei Teilstrahlen zerlegtwird, welche jeweils eine Beugungsordnung repräsentieren; – Messender Intensitätenjeweils des ersten Teilstrahls und des zweiten Teilstrahls anhanddes wenigstens einen Detektors; – Vergleichender ersten Intensitätmit der zweiten Intensität; – Bestimmender örtlichenVariation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens aus demErgebnis des Vergleichs.
    [0012] DieMaske, bei der es sich um eine Transmissions- oder um eine Reflektionsmaskehandeln kann, weist auf ihrer Oberfläche eine Struktur auf. Die Strukturbesteht aus einer Vielzahl von Strukturelementen. Die Struktur entsprichteinem oder mehreren Mustern einer Schaltungsebene für die Herstellung einerintegrierten Schaltung. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung weistdie Struktur periodisch angeordnete Teilmuster auf.
    [0013] Eswird ein Lichtstrahl erzeugt und auf die Maske gelenkt. Der Lichtstrahlwird an den Strukturen gebeugt. Infolgedessen wird der Lichtstrahlin eine Anzahl von Teilstrahlen zerlegt, welche jeweils eine Beugungsordnungrepräsentieren.Im Falle der Transmissionsmasken werden die Teilstrahlen nach Durchtrittdes Lichtstrahls durch die Maske gebildet, im Falle der Reflektionsmaskennach dem Auftritt des Strahls auf die Oberfläche der Maske. Teilstrahlen dernullten Beugungsordnung treten ohne Ablenkung durch die Maske hindurch(Transmissionsmasken) oder werden mit einem dem Einfallswinkel identischenAusfallswinkel reflektiert (Reflektionsmasken). Teilstrahlen, dieden Beugungsordnungen höherer Ordnung(+/– 1,+/– 2,...) entsprechen, werden jeweils in einer von der Richtung der TeilstrahlenerhöhterBeugungsordnung verschiedenen Richtung abgelenkt bzw. reflektiert.
    [0014] Miteinem oder mehreren Detektoren, die beispielsweise innerhalb derStrahlrichtungen fürdie Teilstrahlen höhererBeugungsordnung planiert wurden, werden die Intensitäten wenigstenszweier verschiedener Teilstrahlen gemessen. Es ist natürlich auchmöglich,die Intensitätdes Teilstrahls nullter Beugungsordnung sowie des Teilstrahls miteiner höherenBeugungsordnung zu messen.
    [0015] Diegemessenen Intensitätender beiden Teilstrahlen, d. h. der beiden Beugungsordnungen, werdenmiteinander verglichen. Die Intensitäten der beiden Teilstrahlenstehen in einem bestimmten Verhältniszueinander, das sich aus der Beugungssignatur der bestrahlten Strukturergibt. Die Beugungssignatur hängtinsbesondere von dem Spektrum des eingestrahlten Lichtstrahls, vondem dreidimensionalen Profil der beugenden Strukturelemente sowieden optischen Eigenschaften der jeweils an der Oberfläche derStrukturen liegenden Materialien ab. Wird gemäß einer vorzugsweisen Ausgestaltungsukzessive jeweils ein nur begrenzter Oberflächenausschnitt auf der Maskebestrahlt, wobei jeweils die Intensitäten der beiden Teilstrahlenaufgenommen werden, so erhältman fürzwei benachbarte Oberflächenausschnitteaus dem Vergleichsergebnis ggf. zunächst eine Variation dieserVerhältnisse.
    [0016] Schwankendie Absolutintensitätenbeider Teilstrahlen von Oberflächenausschnittzu Oberflächenausschnittin gleicher Weise – bleibtdas Verhältnisder beiden Intensitätenalso konstant – sowird erfindungsgemäß auf eine Änderungdes Reflektionsverhaltens oder des Transmissionsverhaltens rückgeschlossen.Das liegt daran, daß dieReflektion/Transmission unabhängigvon der Struktur, d. h. auch unabhängig von der Beugungssignaturund den Beugungsordnungen ist.
    [0017] Schwankenhingegen nicht nur die Intensitäten,sondern auch die Verhältnisseder Intensitäten zueinander,so ergibt dies gemäß der Erfindungeinen sehr klaren Hinweis auf Änderungenin der Struktur, d. h. es kommen insbesondere auch Linienbreiteschwankungenin Betracht. Voraussetzung fürdie Vergleichbarkeit sind nahezu identische Strukturanordnungeninnerhalb benachbarter Oberflächenausschnitte.
    [0018] Durchden Vergleich der Intensitätender beiden Teilstrahlen bzw. Beugungsordnungen läßt sich somit auf vorteilhafteWeise der Effekt des variierenden Reflektions- bzw. Transmissionsverhaltensvon demjenigen der Linienbreiteschwankungen trennen.
    [0019] Einweiterer Vorteil entsteht dadurch, daß der Messung ein den herkömmlichenScatterometrie-Verfahren ähnlichesMessverfahren zugrunde liegt, das jedoch auf Masken, insbesondereauch Reflektionsmasken, und nicht auf Wafer angewendet wird undderart ergänztwird, daß dabeinicht nur Linienbreiteschwankungen sondern auch Reflektions- oderTransmissionsschwankungen festgestellt werden können.
    [0020] EineAnalyse von Linienprofilen mittels Spektrometern und der sogenanntenrigorous coupled wafe analyses (RCWA) ist aus der technischen Mitteilung "Applications of OCD-Technology:Critical dimension masurements on photomasks" der Firma Nanometrics Inc., DokumentAPN-OCD Photomask-R-2003MAR, Applications Note im Internet, März 2003bekannt. Es handelt sich dabei jedoch nicht um Scatterometrie sondernum Spektrometrie. Das Signal nur eines einzelnen Teilstrahls miteiner Beugungsordnung wird spektral zerlegt und das erhaltene Spektrummit Modellspektren verglichen. Durch das RCWA-Verfahren werden die zugrunde liegendenModelle fürdas Ober flächenprofilder Struktur so lange angepaßt,bis eine hinreichende Übereinstimmungvon gemessenen und Modellspektren erhalten wird. Damit lassen sichLinienbreiteschwankungen feststellen. Reflektionseigenschaften derOberflächewerden auch berücksichtigt,allerdings nur im Rahmen der Bildung der Modellspektren als Eingabeparameter.
    [0021] Scatterometrie-Messungen,wie sie in der Erfindung vorgesehen sind, können vorteilhafterweise mitmonochromatischem Licht, beispielsweise Laserlicht durchgeführt werden.Die Analyse eines Spektrums ist nicht notwendig.
    [0022] DieBeugungssignatur besteht aus einer winkelabhängigen Intensitätskurveder gebeugten Teilstrahlen. Fürdie Erfindung ist ausreichend, daß lediglich zwei Teilstrahlenmiteinander verglichen werden, vorzugsweise die Intensitätsmaximazweier verschiedener Beugungsordnungen. Ein detailliertes, den Vergleichweiter unterstützendesErgebnis läßt sichdurch Messen von weiteren Beugungsordnungen erzielen. Es ist auchmöglich,das komplette winkelabhängigeProfil aufzunehmen. Die Erzeugung eines Signals mit einem Spektrumverschiedener Wellenlängensowie die entsprechende winkelabhängige Auswertung würde hiersogar zu einem Nachteil führenaufgrund des komplexen Datenbestandes. Der Vorteil der Scatterometrieliegt darin, daß daswinkelabhängigeIntensitätsprofil,d. h. die Beugungssignatur, die Eigenschaften der untersuchten Struktureindeutig kennzeichnen und sich trotzdem mit einfachen Mitteln,einer oder mehrerer Detektoren, relativ schnell messen lassen.
    [0023] EineAusgestaltung der Erfindung sieht vielmehr vor, nur anhand des Kriteriums,ob zwei Beugungsmaxima in gleicher Weise oder unterschiedlich inAbhängigkeitvom Ort auf der Maske schwanken, die Entscheidung zu treffen, obLinienbreiteschwankungen oder Schwankungen der Reflektivität/Transmissionursächlichfür dasAbbildungsverhalten auf dem Wafer sind. In Abhängigkeit von diesem Resultatkönnenweitere Maßnahmengetroffen werden, beispielsweise eine dezidierte Messung der Linienbreitein einem Mikroskop. Alternativ könntein Reaktion darauf auch die von der Firma Nanometrics Inc. vorgeschlageneUntersuchung der Linienbreiten mittels Spektrometrie unternommenwerden. Diese Untersuchungen wiederum benötigen mehr Zeit, allerdingsausschließlichfür denFall, daß nichtdas Reflektionsverhalten fürdie auf dem Wafer resultierenden Linienbreiteschwankungen verantwortlichsind. Die Erfindung bietet demnach ein Filter für die Vorauswahl detailliertzu untersuchender Masken an.
    [0024] Eineweitere Möglichkeitfür einenachfolgende, detaillierte Untersuchung besteht darin, ein Scatterometriewinkelabhängigdurchzuführen,wobei übereinen großenWinkelbereich hinweg die Beugungssignatur aufgenommen wird. MittelsAnalyseverfahren wird eine genaue Modellierung durchgeführt, derenErgebnis eine lokale Oberflächentopographieder Maske ist.
    [0025] Weiterevorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zuentnehmen.
    [0026] Dieder Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durchein Meßgerät zur Bestimmungeiner örtlichenVariation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens über dieOberflächeeiner Maske fürdie Projektion einer Struktur auf einen Wafer, umfassend: – eineLichtquelle zum Erzeugen eines focusierten Lichtstrahls in einerRichtung, so daß dieser einenOberflächenausschnittauf der Maske trifft; – eineerste Halterung fürdie Maske; – wenigstenseinen Detektor zum Bestimmen der Intensität wenigstens eines durch Beugungan Strukturen auf der Maske aus dem Lichtstrahl hervorgegangenenTeilstrahls; – einezweite Halterung fürden Detektor derart, daß dieserunter einem variablen Winkel relativ zu dem Oberflächenausschnittpositioniert werden kann; – eineSteuereinheit zum Bewegen der ersten Halterung oder zur Ablenkungdes Lichtstrahls, so daß dieOberflächeder Maske durch den auftreffenden Lichtstrahl abgerastert werdenkann; – wobeidie Steuereinheit auch mit dem Detektor verbunden ist.
    [0027] Für den erfindungsgemäßen Fallder Abrasterung der Maskenoberflächeist es vorgesehen, sowohl die Halterung der Maske als auch die Halterung desDetektors jeweils mit einer Steuereinheit zu verbinden. In Abhängigkeitvon der Position des Oberflächenausschnittesauf der Maske wird dadurch die geeignete Einstellung des Detektorsvorgenommen. Beispielsweise gibt die Position des Oberflächenabschnittesein bestimmtes Teilmuster aus der Struktur an, dessen Beugungssignaturbekannt ist. Es können Intensitätsmaximaeinzelner Beugungsordnungen ausgewählt und die entsprechendenWinkel ausgelesen werden. Der oder die Detektoren werden dann entsprechendeingestellt, so daß diedie Beugungsordnungen repräsentierendenTeilstrahlen gemessen werden können.
    [0028] Derfokussierte Lichtstrahl, der beispielsweise mit einem Laser erzeugtwerden kann, besitzt einen Durchmesser von 1 –300 μm, vorzugsweise 1 – 100 μm, gemäß einerbesonders vorteilhaften Ausgestaltung auch 1 – 50 μm. Der Durchmesser sollte hinreichendgroß sein,so daß periodischeLinien- Spalten-Strukturenin hinreichender Anzahl mit ihrer Periode innerhalb dieses Durchmesserszu liegen kommen.
    [0029] Eineweitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, das erfindungsgemäße Meßgerät mit einemherkömmlichenMikroskop zu kombinieren. Wird anhand des erfindungsgemäßen Verfahrensdie Variation von Reflektion/Transmission für ein fehlerhaftes Abbildungsverhaltenals Ursache ausgeschlossen, so kann unmittelbar anschließend eine detaillierteInspektion durch eine Linienbreitenmessung vorgenommen werden. Insbesondereist dabei vorgesehen, daß dieMaske nicht von der Halterung abgenommen und über ein weiteres Transportsystemin das Mikroskop-Meßgerät überführt werden muß. Vielmehrteilen sich die beiden Meßapparaturenin dem einen Meßgerät die Substrathalterungfür dieMaske, die Meßkammerund das Transportsystem.
    [0030] EineAusgestaltung sieht vor, das erfindungsgemäße Verfahren in einem konventionellen Scatterometrie-Messgerät integriertdurchzuführen.
    [0031] DieErfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einerZeichnung nähererläutertwerden. Darin zeigen:
    [0032] 1 inschematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer Messungdes Reflektionsverhaltens;
    [0033] 2 wie 1,jedoch fürdas Transmissionsverhalten;
    [0034] 3 ineinem Flußdiagrammein Ausführungsbeispieldes erfindungsgemäßen Verfahrens.
    [0035] 1 zeigtin schematischer Darstellung die Funktionsweise der vorliegendenErfindung in Bezug auf eine EUV-Reflektionsmaske 6.Die Reflektionsmaske 6 umfaßt ein Substrat 30 ausSilizium, einen Schichtstapel 32 mit einer alternierendenAbfolge von dünnenSchichten aus Molybdänund Silizium, welche als Reflektionsschicht fungiert, sowie einer Absorberschicht 34,in der eine Struktur 40 gebildet ist.
    [0036] DieEUV-Reflektionsmaske 6 liegt auf einer Substrathalterung 8 auf.Diese kann in einer Bewegungsrichtung 20 innerhalb derSubstratebene mit Hilfe eines Motors 14 bewegt werden.Der Motor 14 wird von einer Steuereinheit 12 angesteuert.
    [0037] Untereinem nicht senkrechten Winkel wird ein Lichtstrahl 2,vorzugsweise ein Laserstrahl mit einem Durchmesser von beispielsweise20 μm aufdie EUV-Reflektionsmaske 6 geworfen. Er trifft auf die Maskeinnerhalb eines Oberflächenausschnittes 16. DerOberflächenausschnitt 16 besitztden Durchmesser des Lichtstrahles 2. Die auf der Maskegebildete Struktur 40 umfaßt ein periodisches Linien-Spalten-Mustermit einem Linien-Spalten-Verhältnis von 1:1und einer Linienbreite von 0.2 μm.
    [0038] 50Linien und 50 Spalten liegen somit innerhalb des bestrahlten Oberflächenausschnittes 16.An der Struktur 40, d. h. dem bestrahlten Teilausschnitt 16,wird der Lichtstrahl 2 gebeugt. Es entstehen eine Anzahlgebeugter Teilstrahlen 4a –4d. Diese werden unterunterschiedlichen Winkeln δ, γ, β, α relativzur Substratebene reflektiert bzw. abgelenkt. Der Teilstrahl 4a repräsentiertdie nullte Beugungsordnung. Die Teilstrahlen 4b, 4c und 4d repräsentierendie erste, zweite und dritte Beugungsordnung.
    [0039] ZweiDetektoren 10a und 10b sind in einem Winkel β, δrelativ zumbestrahlten Oberflächenausschnitt 16 positioniertworden, daß siedie Teilstrahlen 4a und 4c empfangen und derenIntensitätmessen können.Die gemessenen Werte werden an die Steuereinheit 12 weitergeleitet.Die Steuereinheit 12 kann die beiden Detektoren 10a, 10b entlangeiner Richtung 22 entsprechend dem Muster der Struktur 40 umpositionieren.
    [0040] Esist auch möglich,nur einen Detektor, beispielsweise den Detektor 10a zuverwenden und – ohnedie Maske 6 anhand des Motors 14 zu bewegen – entlangder Richtung 22 den gesamten Winkelbereich abzufahren,währendgleichzeitig gemessen wird. Man erhält so die winkelabhängige Beugungssignatur.Die Teilstrahlen 4a und 4c könnten dabei während einernachfolgenden Analyse in der Steuereinheit 12 oder weiternachgeschalteten Recheneinheiten ausgewählt werden.
    [0041] 2 zeigteinen ähnlichenAufbau wie in 1, jedoch für eine Transmissionsmaske.Die Substrathalterung 9, welche die Transmissionsmaske 7 hält, wirdentlang einer Bewegungsrichtung 20 bewegt. Die Transmissionsmaske 7 weistein Quarzsubstrat 31 und opake Strukturen 33,beispielsweise aus Chrom, auf. Da die vorliegende Erfindung insbesonderefür hochwertigeMasken mit an der Auflösungsgrenzederzeit erhältlicherProjektionsapparate liegender Linienbreiten vorgesehen ist, istder Fall von in Phasenmaskentechnik gebildeter Strukturen 33 ausdrücklich vorgesehen.Strukturen 33 können sowohlin der Technik alternierender Phasenmasken einschließlich von Ätzungenin das Quarzsubstrat 31 als auch in Form von Halbtonphasenmaskenausgebildet sein. Mischtypen sind ebenfalls vorgesehen. Das gleichegilt fürchromlose Phasenmasken, bei welchen überhaupt keine opaken odersemitransparenten Strukturen eingerichtet sind. Erfindungsgemäße Trans missionsmaskensind insbesondere solche, welche für eine Belichtung eines Wafersmit der Wellenlänge157 nm oder 193 nm vorgesehen sind.
    [0042] Inder schematischen Darstellung der 1 und 2 entsprechendie Breiten der abgebildeten Strukturen in Relation zur Breite oderdem Durchmesser der Lichtstrahlen 2 nicht den tatsächlichen Gegebenheiten.Typischerweise fallen zwischen 10 und 1000 der vorzugsweise periodischangeordneten Strukturelemente innerhalb des Oberflächenausschnittes 16.
    [0043] Inder in 2 dargestellten Anordnung werden die Detektoren 10a und 10b derartvon der Steuereinheit 12 positioniert, daß sie dieIntensitätender nullten Beugungsordnung (Teilstrahl 4a) und der minuszweiten Beugungsordnung (Teilstrahl 4e) messen.
    [0044] DerAblauf des erfindungsgemäßen Verfahrensist in dem Flußdiagrammder 3 dargestellt. In einem Schritt 101 wirddie in 1 oder 2 dargestellte Maske 6 bzw. 7 ineinem Meßgerät bereitgestelltund auf die Halterung 8 bzw. 9 aufgelegt. In einemSchritt 102 wird ein erster zu bestrahlender Oberflächenausschnitt 16 innerhalbder Struktur 40 definiert. Vorzugsweise werden an dieserStelle auch schon die Positionen der weiteren Rasterpunkte, d. h. weitererOberflächenausschnitte 16 festgelegt.
    [0045] Ineinem weiteren Schritt 103 werden zwei zu vergleichendeBeugungsordnungen ausgewähltund anhand des Musters, das in den zu belichtenden Oberflächenausschnitt 16 fällt, diebeiden Winkel β, δ für die Detektoren 10a, 10b berechnet.In einem Schritt 104 werden die Detektoren 10a, 10b mittels derSteuereinheit 12 in die entsprechenden Positionen verfahren.
    [0046] Esist alternativ auch möglich,zunächstmit dem Detektor einen großenWinkelbereich abzurastern, um diesen dann anschließend aufgenau jenen Winkel zu positionieren, welcher – experimentell aus der aufgenommenenSignatur bestimmt – dergewünschtenBeugungsordnung entspricht.
    [0047] Ineinem Schritt 105 wird die Substrathalterung 8 bzw. 9 ebenfallsanhand der Steuereinheit 12 und des Motors 14 derartadjustiert, daß derLichtstrahl 2 in den festgelegten Oberflächenausschnitt 16 fällt.
    [0048] Ineinem Schritt 106 wird der Lichtstrahl 2 erzeugtund zur Bestrahlung der Maske auf deren Oberfläche geworfen. Ggf. wird hiernoch eine Focusierung bzw. Strahlaufweitung auf den gewünschten Durchmesser,hier 20 μm,durchgeführt.
    [0049] Ineinem Schritt 107 werden parallel die Intensitäten dergebeugten Teilstrahlen 4a und 4c bzw. 4a und 4e aufgenommen.Die Meßergebnissewerden an die Steuereinheit 12 weitergeleitet.
    [0050] Ineinem weiteren Schritt 108 werden die beiden Intensitätswertemiteinander verglichen. Es wird beispielsweise ein Quotient ausden beiden Intensitätenberechnet. Der Quotient wird abgespeichert.
    [0051] Ineinem weiteren Schritt 109 wird entschieden, ob weitereRasterpunkte angefahren werden sollen. Ist dies der Fall, so wirdin einem weiteren Schritt 110 durch den Motor 14 dieHalterung 8 bzw. 9 um beispielsweise 20 bis 30 μm verfahren,so daß vondem Lichtstrahl 2 ein benachbarter Oberflächenausschnitt 16' bestrahlt werdenkann. Fürden entsprechenden Rasterpunkt werden die Schritte 106 bis 109 wiederholt.Trifft das füreine Vielzahl von Rasterpunkten zu, so erhält man eine Karte der Struktur 40,bei welcher jede Position (festgelegt in Schritt 102) einQuotient fürdie Intensitätenaus der nullten und der zweiten Beugungsordnung vorliegen.
    [0052] Ineinem Analyseschritt 111 können benachbarte Quotientenmiteinander verglichen werden, so daß man hoch aufgelöst (hier20 μm) lokaleVariationen fürdie Quotienten erhält.Sind die Quotienten konstant, beispielsweise über weite Bereiche von Rasterpunktenbzw. Oberflächenausschnittenhinweg, so ergibt sich aus dem Kriterium 112 (Konstanz: Ja/Nein)als Ergebnis 120 das Vorliegen von Reflektivitäts- oderTransmissionsschwankungen, so weit für die Rasterpunkte Schwankungenin den Absolutwerten vorliegen.
    [0053] Liegthingegen keine Konstanz vor, so ist dies ein Indiz für geänderte Beugungssignaturenund dadurch auch fürSchwankungen in den Linienbreiten, Ergebnis 130. Infolgedes Ergebnisses 130 wird eine detaillierte Linienbreitenmessung 140 ineinem hochauflösendenMikroskop, einem CD-Meßgerät, einemSEM (Scanning Electron Microskope), einem Atomic Force Microscope(AFM), einem Scatterometer oder einem Spektrometrie-Verfahren etc.angestoßen.
    2 Lichtstrahl 4a–4e gebeugteTeilstrahlen 6 EW-Reflektionsmaske 7 DW-/FW-Transmissionsmaske 8 Maskenhalterung 10a,10b Detektoren 12 Steuereinheit 14 Motor 16,16' Oberflächenausschnitt 20 Bewegungsrichtungder Maskenhalterung 22 Bewegungsrichtungfür Winkeleinstellungder Detektoren 30 Maskensubstratfür Reflektionsmaske 31 Maskensubstratfür Transmissionsmake 32 Reflektionsschicht 33 opakeoder semitransparente Schicht 34 Absorberschicht 40 Struktur 101 Bereitstellen 102 Festlegendes ersten Oberflächenausschnitts 103 Auswählen vonBeugungsordnungen 104 Einstellender Detektorwinkel 105 Adjustierender Maskenhalterung 106 Erzeugeneines Lichtstrahls und Bestrahlen der Maske 107 Messender Intensitäten 108 Vergleichder gemessenen Intensitäten, Bestimmungdes Quotienten 109 Entscheidenfür weitereOberflächenausschnitte 110 Adjustiereneines weiteren Oberflächenausschnittes 111 Vergleichenbenachbarter Quotienten 112 Kriterium:Reflektion/Transmissions- oder Linienbreite schwankung 120 Ergebnis:Reflektion/Transmissionsschwankung 130 Ergebnis:Linienbreiteschwankung 140 detaillierteLinienbreitemessung
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Verfahren zur Bestimmung einer örtlichenVariation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens über dieOberflächeeiner Maske fürdie Projektion einer Struktur (33, 34) auf einenWafer, umfassend die Schritte: – Bereitstellen (101)der Maske in einem Messgerät, daswenigstens einen Detektor (10a, 10b) zur Messungder Intensitäteines an der Struktur (40) auf der Maske gebeugten Lichtstrahlsaufweist; – Bestrahlen(106) der Maske mit einem auf die Struktur einfallendenLichtstrahl (2), so dass der Lichtstrahl (2) ander Struktur (40) in wenigstens zwei Teilstrahlen (4a – 4e)zerlegt wird, welche jeweils eine Beugungsordnung repräsentieren; – Messen(107) der Intensitätenjeweils eines ersten der Teilstrahlen (4a – 4e)und des zweiten der Teilstrahlen (4a – 4e) anhand des wenigstenseinen Detektors (10a, 10b); – Vergleichen(108) der ersten Intensität mit der zweiten Intensität; – Bestimmen(112, 120) der örtlichen Variation des Reflektions-oder Transmissionsverhaltens aus dem Ergebnis des Vergleichs.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, bei dem – der Lichtstrahl(2) eingestellt wird, so dass er auf einen Oberflächenausschnitt(16) der Maske auftrifft, in welchem Anteile der zu projizierendenStruktur (40) gebildet sind; – zusätzlich zu der bestimmten Variationdes Reflektions- oderTransmissionsverhaltens aus dem Vergleichsergebnis eine örtlicheSchwankung (112, 130) der Linienbreite bestimmtwird.
    [3] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem der Schritt des Vergleichens (108) weiter beinhaltet: – die Bildungdes Verhältnissesder gemessenen ersten zu der gemessenen zweiten Intensität; – die Vorgabeeines Referenzwertes; – denVergleich des gebildeten Verhältnissesmit dem Referenzwert;
    [4] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem zusätzlich – der Lichtstrahl(2) auf die Größe des Oberflächenausschnittes(16) der Maske fokussiert wird; – die Maske (6) mitder Struktur (40) relativ zu dem Lichtstrahl (2)bewegt wird, so dass der Lichtstrahl (2) eine Anzahl vonOberflächenausschnitten(16, 16') aufder Maske abrastert; – Werteder Reflektion oder der Transmission durch den Vergleichsschritt(108) fürjeden der Oberflächenausschnitte(16, 16')ermittelt wird; – dieVariation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens durch einenweiteren Vergleich (111) zwischen den jeweils für die Oberflächenausschnitte (16, 16') ermitteltenWerten der Reflektion oder Transmission berechnet wird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in Abhängigkeitvon der bestimmten Schwankung der Linienbreite für einen oder mehrere Oberflächenausschnitte(16, 16')zusätzlicheine Messung (140) der Linienbreite in einem hochauflösenden Mikroskop,insbesondere einem Rasterelektronenmikroskop, einem Atomic ForceMicroscope, einem im optischen oder W-Wellenlängenbereich einsetzbaren Mikroskop, oderin einem Scatterometer oder in einem Spektrometrie-Verfahren durchgeführt wird.
    [6] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem als Maske eine EW-Reflektionsmaske (6) verwendet wird.
    [7] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem als Maske eine fürProjektionswellenlängenvon 157 nm oder 193 nm vorgesehene Transmissionsmaske (7)eingesetzt wird.
    [8] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, beidem als Messgerätein Gerätzur winkelabhängigenMessung der Beugung von Strukturen, ein Scatterometer, eingesetztwird.
    [9] Messgerätzur Bestimmung einer örtlichenVariation des Reflektions- oder Transmissionsverhaltens über dieOberflächeeiner Maske fürdie Projektion einer Struktur (40) auf einen Wafer, umfassend – eine Lichtquelle(21) zum Erzeugen eines fokussierten Lichtstrahls (2)in einer Richtung, so dass dieser einen Oberflächenausschnitt (16)auf der Maske trifft; – eineerste Halterung (8, 9) für die Maske; – wenigstenseinen Detektor (10a, 10b) zum Messen (107) derIntensitätwenigstens eines durch Beugung an Strukturen (40) auf derMaske aus dem Lichtstrahl (2) hervorgegangenen Teilstrahls(4a – 4e); – eine zweiteHalterung fürden Detektor (10a, 10b) derart, dass dieser untereinem variablen Winkel relativ zu dem Oberflächenausschnitt (16)positioniert werden kann, – eineSteuereinheit (12) zum Bewegen der ersten Halterung (8, 9)oder zur Ablenkung des Lichtstrahls (2), so dass die Oberfläche derMaske durch den auftreffenden Lichtstrahl abgerastert werden kann; – wobeidie Steuereinheit (12) auch mit dem Detektor (10a, 10b)verbunden ist.
    [10] Messgerätnach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät zusätzlich ein hochauflösendes Linsensystemmit einem weiteren Detektor zur parallelen Verwendung als Meßmikroskopaufweist.
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