DE10220815A1

DE10220815A1 - Reflektives Röntgenmikroskop und Inspektionssystem zur Untersuchung von Objekten mit Wellenlängen 100 nm

Info

Publication number: DE10220815A1
Application number: DE10220815A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Mann; Udo Dinger; Wilhelm Ulrich; Wolfgang Reinecke; Thomas Engel; Axel Zibold; Wolfgang Harnisch
Original assignee: Carl Zeiss Microelectronic Systems GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2002-05-10
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein reflektives Röntgenmikroskop zur Untersuchung eines Objektes in einer Objektebene, wobei das Objekt mit Strahlung einer Wellenlänge < 100 nm, insbesondere < 30 nm, beleuchtet und in eine Bildebene vergrößert abgebildet wird, mit einem im Strahlengang von der Objektebene zur Bildebene angeordneten ersten Subsystem, umfassend einen ersten Spiegel und einen zweiten Spiegel. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive Röntgenmikroskop ein dem ersten Subsystem im Strahlengang nachgeordnetes zweites Subsystem umfasst, das wenigstens einen dritten Spiegel aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein reflektives Röntgenmikroskop zur Untersuchung eines Objektes in einer Objektebene, wobei das Objekt mit Strahlengang einer Wellenlänge < 100 nm, insbesondere < 30 nm beleuchtet und in eine Bildebene vergrößert abgebildet wird. Ein derartiges reflektives Röntgenmikroskop umfasst ein im Strahlengang von der Objektebene zur Bildebene angeordnetes erstes Subsystem mit einem ersten Spiegel und einem zweiten Spiegel.
Röntgenstrahlmikroskope sind aus nachfolgenden Anmeldungen bekannt geworden:
US 5,222,113
US 5,311,565
US 5,177,774
US 5,144,497
US 5,291,339
US 5,131,023
EP 0 459 833
Ein Schwarzschild-System mit nachgeordnetem Beugungsgitter ist aus der
US 5,022,064
bekannt geworden und ein Inspektionssystem mit reflektivem Röntgenstrahlmikroskop aus der
JP 2001116900.
Die Anmeldungen US 5,222,113, US 5,311,565, US 5,177,774, EP 0 459 833 zeigen Röntgenstrahlmikroskope, bei denen in der Projektionsoptik Zonenplatten für die Abbildung vorgesehen sind. Bei Fresnelschen Zonenplatten handelt es sich um ein wellenoptisch abbildendes Bauelement, bei dem das Licht an einem System aus konzentrisch angeordneten Kreisringen gebeugt wird. Der Nachteil der Verwendung von Fresnelschen Zonenplatten in abbildenden Systemen mit mehreren optischen Elementen im Bereich der Röntgenstrahlung ist darin zusehen, dass Fresnelsche Zonenplatten transmittive Bauteile sind, die aufgrund der schlechten Transmission im Röntgenbereich zu großen Lichtverlusten führen.
Aus den US-Patenten US 5,144,497, US 5,291,339, US 5,131,023 sind Röntgenstrahlmikroskope umfassend Schwarzschild-Systeme als abbildende Systeme bekannt geworden.
Bei sämtlichen in den US-Patenten US 5,144,497, US 5,291,339 und US 5,131,023 beschriebenen Röntgenstrahlmikroskopen ist der Strahlengang am zu untersuchenden Objekt telezentrisch ausgelegt, was eine Abbildung von Objekten in Reflektion erschwert.
Ein weiterer Nachteil derartiger Systeme für einen Einsatz zur Untersuchung von Objekten, insbesondere solchen, die im Bereich der Röntgenlithographie Verwendungen finden, ist deren große Baulänge zur Erzielung eines ausreichenden Abbildungsmaßstabes. Dies erschwert die Verwendung beispielsweise in Inspektionssystemen zur Untersuchung von Masken in EUV- Projektionsbelichtungsanlagen.
Aus der US 5,022,064 ist ein Schwarzschild-System bekanntgeworden, bei dem nach dem Schwarzschild-System ein Beugungsgitter angeordnet ist, um Röntgenstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge in unterschiedlichen Ordnungen zu beugen und so das Licht spektral aufzuspalten. Auch dieses System ist telezentrisch am Objekt.
Ein reflektives Röntgenstrahlmikroskop zur Untersuchung eines Objektes für die Mikrolithographie in einer Objektebene mit Strahlung einer Wellenlänge < 100 nm, insbesondere < 30 nm, ist aus der JP 2001116900 bekanntgeworden. Das in dieser Anmeldung offenbarte Röntgenstrahlmikroskop ist ein Schwarzschild- System mit einem konkaven ersten Spiegel und einem konvexen zweiten Spiegel. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Systemen ist der Strahlengang zur Untersuchung des Objektes am Objekt nicht telezentrisch, so dass eine Untersuchung in Reflektion, beispielsweise von EUV-Reflektionsmasken, ermöglicht wird.
Nachteilig an dem in der JP 2001116900 offenbarten System ist, dass es eine sehr große Baulänge aufweist, wenn große Abbildungsmaßstäbe gefordert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, insbesondere die der JP 2001116900, und ein reflektives Röntgenstrahlmikroskop anzugeben, das die Untersuchung von Objekten für die Mikrolithographie ermöglicht und eine kurze Baulänge aufweist. Bevorzugt soll die Baulänge des Röntgenstrahlmikroskops weniger als 5 m, insbesondere bevorzugt weniger als 3 m bei einer Vergrößerung von 10-10000 ×, bevorzugt 300-1000 × betragen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung soll ein Inspektionssystem angegeben werden, das insbesondere die Untersuchung von Masken für photolithographische Prozesse mit Wellenlängen < 100 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich 10-30 nm, ermöglicht.
Inspektionssysteme, insbesondere für die Untersuchung von Transmissionsmasken für photolithographische Prozesse mit Wellenlängen im UV-Bereich, sind aus
EP-A-0628806
JP-A-4-321047
bekannt geworden. Der Inhalt dieser Schriften wird vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit aufgenommen. In diesen Systemen ist allerdings nur die Untersuchung von Transmissionsmasken beschrieben; eine Untersuchung von Reflektionsmasken, wie in der EUV-Lithographie verwendet, ist nicht erwähnt.
Erfindungsgemäß wird in einem ersten Aspekt die Aufgabe dadurch gelöst, dass dem ersten Subsystem, umfassend einen ersten und einen zweiten Spiegel, der bevorzugt in Form eines Schwarzschild-Systems ausgebildet ist, ein zweites Subsystem im Lichtweg nachgeordnet ist, das wenigstens einen dritten Spiegel umfasst. Dieser dritte Spiegel ermöglicht es, den Strahlengang vom Objekt zum Bild zu falten und so die Baulänge gegenüber dem aus der JP 2001116900 bekannten System erheblich zu reduzieren.
Systeme mit mehr als zwei Spiegeln sind im Bereich der EUV-Lithographie für Projektionsobjektive bekannt geworden.
Derartige Systeme zeigen beispielsweise die US 5,063,586, US 5,153,898, US 4,798,450 oder die EP 0962830.
Da es sich bei all diesen Systemen um Reduktionsobjektive handelt, kann keine dieser Schriften einen Anhalt dafür geben, wie ein System ausgelegt werden muß, mit dem das Objekt vergrößernd in eine Bildebene abgebildet wird.
Insbesondere stellt sich bei diesen Objektiven nicht das Problem, eine möglichst kurze Baulänge zu erreichen; vielmehr stehen die Abbildungseigenschaften im Vordergrund.
Der wenigstens eine dritte Spiegel des zweiten Subsystems dient, wie zuvor ausgeführt, zur Faltung des Strahlengangs sowie zur Einstellung eines nahezu telezentrischen Strahlengangs am Bild.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das zweite Subsystem insgesamt zwei Spiegel umfasst, die für eine Verringerung der Baulänge sorgen. Insbesondere ist es bei einer derartigen Anordnung möglich, die im Bereich des zweiten Spiegels des ersten Subsystems und der Bildebene auftretenden Bauraumkonflikte zu lösen, da Objektebene und Bildebene bei einem Vierspiegel-System räumlich sehr weit voneinander getrennt sind und zudem außerhalb und auf gegenüberliegenden Seiten des Objektives liegen.
Vorteilhafterweise ist der Strahlengang am Bild nahezu telezentrisch.
Bevorzugt sind der erste und der zweite Spiegel des ersten Subsystems asphärisch geformt, der dritte und der vierte Spiegel können sowohl jeweils asphärisch als auch sphärisch geformt sein. Sphärische Spiegel werden hierfür bevorzugt, da sie fertigungstechnisch einfacher herzustellen sind.
Um eine ausreichende Vergrößerung des zu untersuchenden Objektes in der Bildebene zu gewährleisten, weist das Gesamtsystem einen Abbildungsmaßstab von β ≥ 10 ×, bevorzugt im Bereich 300 × ≤ β ≤ 1000 × auf.
Das reflektive Röntgenstrahlmikroskop kann entweder im Strahlengang von der Objektebene zur Bildebene ohne oder mit einem reellen Zwischenbild ausgebildet werden. Ausgestaltungen mit Zwischenbild haben den Vorteil, dass erstes und zweites Subsystem gegeneinander verfahren werden können und so Bilder oberhalb und unterhalb der Zwischenbildfokusebene aufgenommen werden können, die z. B. bei Maskeninspektionen Informationen über Maskendefekte liefern, wie nachfolgend beschrieben.
Bevorzugt weist das erfindungsgemäße reflektive Röntgenmikroskop eine optische Achse auf, zu der die Spiegel des Mikroskopes zentriert angeordnet sind.
Im Gegensatz zu den aus den US-Patenten bekannten Röntgenstrahlmikroskopen ist das Objekt bzw. der Beobachtungsbereich auf dem Objekt in der Objektebene bei dem erfindungsgemäßen reflektiven Röntgenmikroskop bevorzugt außerhalb der optischen Achse angeordnet. Dies ermöglicht die Untersuchung von Objekten in Reflektion, beispielsweise reflektierenden EUV-Masken, ohne dass Objekt- und Bildebene zueinander verkippt angeordnet sind, d. h., sowohl die Objektebene wie die Bildebene stehen senkrecht auf der optischen Achse des reflektiven Röntgenobjektives unter der Randbedingung eines bildseitig nahezu telezentrischen Strahlengangs. Hierdurch können Bildfehler minimiert werden, da durch diese Maßnahme ein einheitlicher Abbildungsmaßstab für alle Feldpunkte in alle Richtungen erreicht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Einstellung der numerischen Apertur das reflektive Röntgenmikroskop eine Aperturblende umfasst. Um verschiedene numerische Aperturen einstellen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Aperturblende zugänglich ist. Eine vorteilhafte Anordnung der Aperturblende ist daher eine Anordnung im Strahlengang von der Objekt- zur Bildebene im ersten Subsystem hinter der Objektebene und vor dem Spiegel. Die Aperturblende ist dezentriert zur optischen Achse angeordnet. Die Blende ermöglicht bevorzugt die Einstellung verschiedener Aperturstufen, mit der unterschiedliche numerische Aperturen der Projektionsbelichtungsanlage simuliert werden können.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Inspektionssystem zur Untersuchung von Objekten, insbesondere Masken für die Mikrolithographie, mit Wellenlängen ≤ 100 nm zur Verfügung gestellt. Das Inspektionssystem umfasst ein Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung eines Objektfeldes in einer Objektebene. Als Lichtquelle umfasst das Beleuchtungssystem bspw. eine Laser- Plasma-Quelle, eine Entladungsquelle oder Synchrotronquelle. Die gewünschte Strahlung von beispielsweise 13.5 nm kann mit Gitterspektralfiltern ausgefiltert werden. In der Objektebene ist innerhalb des ausgeleuchteten Feldes wenigstens ein Teil der zu untersuchende Maske angeordnet. Des weiteren umfasst das Inspektionssystem ein Abbildungssystem für Wellenlängen ≤ 100 nm zur Abbildung wenigstens eines Teils der zu untersuchenden Maske in eine Bildebene. In der Bildebene ist ein Beobachtungssystem zur Beobachtung des in diese Ebene vergrößert abgebildeten Objektes vorgesehen.
In dem erfindungsgemäßen Inspektionssystem ist das Abbildungssystem bevorzugt ein erfindungsgemäßes reflektives Röntgenmikroskop.
Das erfindungsgemäße Inspektionssystem umfasst vorzugsweise Positioniereinrichtungen zum Positionieren des Objektes in der Objektebene. Dadurch ist es möglich, ganz gezielt das zu untersuchenden Objektes in der Objektebene zu verfahren und so Bilder von unterschiedlichen Teilen des Objektes in der Bildebene aufzunehmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Abbildungssystem eine zugängliche, einstellbare Aperturblende. Die einstellbare Aperturblende ermöglicht es, die Apertur so einzustellen, dass die Abbildungsverhältnisse am Objekt äquivalent sind zu den Abbildungsverhältnissen in einer Projektionsbelichtungsanlage. Projektionsbelichtungsanlagen sind beispielsweise aus der WO 02/27401, der WO 02/27402 oder der US 6,244,717 bekannt geworden.
Der Offenbarungsgehalt sämtlicher vorgenannter Schriften wird vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung miteingeschlossen. Die möglichen Obskurationen in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage können durch eine Obskurationsblende, die beispielsweise im Beleuchtungssystem des Inspektionssystems angeordnet ist, simuliert werden.
Weist die Projektionsbelichtungsanlage beispielsweise ein Projektionsobjektiv mit einer bildseitigen NA von 0,3 und mit einer Vergrößerung von 4× auf, so beträgt die an der einstellbaren Aperturblende vorzuwählende Apertur 0,3 : 4, d. h. 0,075, um eine der Abbildung in dem Projektionssystem entsprechende Abbildung im Inspektionssystem zu erhalten.
Die einstellbare Aperturblende kann frei in einem Bereich 0,001 ≤ NA ≤ 0,25 eingestellt werden.
Neben der einstellbaren Aperturblende im Abbildungssystem kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass auch das Beleuchtungssystem eine einstellbare Beleuchtungsaperturblende umfasst.
Mit Hilfe der Beleuchtungsaperturblende im Beleuchtungssystem, die in einer Ebene, die konjugiert zu der Ebene der Aperturblende der Abbildungsoptik ist, kann die Größe der Pupillenfüllung σ vorgegeben werden. Die Pupillenfüllung ist definiert als:
σ = sinα/sinβ,
wobei sinα der numerischen Apertur NA_Beleuchtung des Beleuchtungssystem am Objekt und sinβ der numerischen Apertur NA_Abbildung des Abbildungssystems am Objekt entspricht. Die Einstellung von σ erlaubt es, verschiedene Arten von Beleuchtungssystemen für Projektionsbelichtungsanlagen zu simulieren. Während Aperturblende und Beleuchtungsaperturblende wie oben beschrieben die Einstellung einer kreisförmigen Ausleuchtung mit einem vorbestimmten Pupillenfüllungsgrad σ bei Verwendung kreisförmiger Blenden ermöglichen, ist es durch das Einbringen eines Blendenwechslers, beispielsweise eines Blendenrades, in die Beleuchtungsaperturblendenebene möglich, auch eine annulare, quadrupolare oder eine dipolare Beleuchtung zu simulieren. Zur Begrenzung des Feldes kann in einer zur Objektebene konjugierten Ebene eine Feldblende vorgesehen sein.
Bevorzugt weist das Bildaufnahmesystem des Inspektionssystems eine Analyseeinheit auf, mit der die Bilder des Objektes in der Bildebene ausgewertet werden können.
Um neben einer Simulation der Eigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage, die in einer speziellen Ausgestaltung auch als Stepper ausgelegt ist, eine qualitative und quantitative Inspektion der Masken zu ermöglichen, umfasst das Inspektionssystem bevorzugt Fokuseinstelleinrichtungen, mit denen das Objekt in senkrechter Richtung zur Objektebene verfahren werden kann. Dies ermöglicht die Aufnahme von Bildern ein und derselben Stelle auf dem Objekt an vorbestimmten Fokuspositionen. Bevorzugt wird der Fokus von unten nach oben in vorbestimmten Schritten symmetrisch durchfahren. Die an verschiedenen Fokuspositionen aufgenommenen Bilder können mit Hilfe der Analyseeinheit ausgewertet und so mindestens eine Aussage über die Qualität der Maske getroffen werden. Hat die Maske an der untersuchten Stelle Defekte, so ermöglicht es die Analyseeinheit, diese genau zu analysieren. Gegebenenfalls kann die Maske repariert und anschließend neu analysiert werden.
Bevorzugt umfasst die Analyseeinheit eine Mikrocomputereinrichtung, in der die aufgenommenen Bilddaten digital verarbeitet werden können. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfasst ein parallel zum ersten Abbildungssystem angeordnetes zweites Abbildungssystem für Wellenlängen > 100 nm. Dieses zweite Abbildungssystem ermöglicht es, beispielsweise mit UV- oder VUV-Licht bspw. der I-Linie die Maske im Gesamten zunächst grob zu inspizieren. Bevorzugt ist ein derartiges Hilfsbeobachtungssystem parfokal und/oder parzentriert angeordnet. Die gesamte Maske kann beispielsweise eine Abmessung von 6" × 6" (152 × 152 mm) aufweisen und das Objektfeld ≤ 2 × 2 mm, so dass eine grobe Inspektion der gesamten Maske möglich ist. Die Maske kann dann mit Hilfe der Positioniereinrichtung an Stellen verbracht werden, an denen Defekte auftreten. Mit Hilfe der Abbildungsoptik für Wellenlängen 100 nm ist es möglich, diese ausgewählten Stellen zu untersuchen. Das Objektfeld, mit dem das Abbildungssystem für Wellenlängen 100 nm untersucht werden kann, liegt im Bereich 100 × 100 µm, besonders bevorzugt 30 µm × 30 µm.
Bevorzugt ist zumindest der abbildende Teil für Wellenlängen ≤ 100 nm des Inspektionssystems in Vakuum angeordnet.
Neben dem erfindungsgemäßen Inspektionssystem wird auch ein Verfahren zur Inspektion von Objekten, insbesondere Masken für die Mikrolithographie mit Wellenlängen ≤ 100 nm, zur Verfügung gestellt, bei dem in der Objektebene mit einem Beleuchtungssystem ein Objektfeld ausgeleuchtet wird, das zu untersuchende Objekt mit Positioniereinrichtung in das ausgeleuchtete Objektfeld verbracht wird und in eine Bildebene, in der ein Bildaufnahmesystem angeordnet ist, mittels eines Abbildungssystems für Wellenlängen ≤ 100 nm abgebildet wird. Zur Charakterisierung der Masken wird in einem bevorzugten Verfahren das zu untersuchende Objekt mit einer Fokuseinstellvorrichtung senkrecht zur Objektebene verfahren und Bilder an vorbestimmten Fokuspositionen oberhalb und unterhalb des Fokus aufgenommen und ausgewertet. Bei Systemen mit Zwischenbild kann alternativ oder zusätzlich das zweite Subsystem relativ zum Fokus des Zwischenbildes verfahren werden, um Bilder an vorbestimmten Fokuspositionen aufzunehmen. Alternativ könnte auch die gesamte Abbildungsvorrichtung oder nur das erste Subsystem in Richtung der Achse, die Senkrecht auf der Objektebene steht, verfahren werden.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Inspektionssystems ist vielfältig. So ist ein derartiges Inspektionssystem, wie zuvor eingehend beschrieben, zur Defektanalyse von Maskenrohlingen, beschichteten Maskenrohlingen, Masken im Fertigungsprozess für die Mikrolithographie mit Wellenlängen ≤ 100 nm geeignet, wie auch für die Inspektion reparierter Masken. Des weiteren kann mit einem derartigen Inspektionssystem der Belichtungsprozeß in einer Projektionsbelichtungsanlage durch Einstellung der Apertur und des Pupillenfüllgrades simuliert und damit die Projektionsbelichtungsanlage konfiguriert und optimiert werden. Das Inspektionssystem ist auch zur Inspektion von Wafern geeignet.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen ersten Röntgenmikroskopobjektives mit einem ersten Subsystem, umfassend einen ersten und einen zweiten Spiegel und einem zweiten Subsystem, umfassend einen dritten Spiegel
Fig. 2 ein zweites Röntgenmikroskop, umfassend ein erstes Subsystem mit erstem und zweitem Spiegel sowie ein zweites Subsystem, umfassend einen dritten und einen vierten Spiegel.
Fig. 3 ein drittes Röntgenmikroskop, umfassend ein erstes Subsystem mit einem ersten und zweitem Spiegel sowie ein zweites Subsystem, umfassend einen dritten und vierten Spiegel, wobei der dritte Spiegel sphärisch ausgestaltet ist und die Blende zwischen Objektebene und erstem Spiegel liegt.
Fig. 4 ein viertes Röntgenmikroskop, umfassend ein erstes Subsystems mit erstem und zweitem Spiegel sowie ein zweites Subsystem, umfassend einen dritten und vierten Spiegel, wobei der dritte und vierte Spiegel sphärisch ausgestaltet sind und die Objektfeldgröße 30 µm × 30 µm ist.
Fig. 5 ein fünftes Röntgenmikroskop, umfassend ein erstes Subsystem mit erstem und zweitem Spiegel sowie ein zweites Subsystem mit drittem und viertem Spiegel, wobei der dritte und vierte Spiegel sphärisch ausgestaltet sind und das Objektfeld eine Ausdehnung von 200 µm × 30 µm aufweist.
Fig. 6 ein sechstes Röntgenmikroskop, umfassend ein erstes Subsystem mit erstem und zweitem Spiegel sowie ein zweites Subsystem, umfassend einen dritten und vierten Spiegel, wobei der dritte und vierte Spiegel sphärisch ausgebildet ist und alle Spiegel Konkavspiegel sind.
Fig. 7 ein siebtes Röntgenmikroskop, umfassend ein erstes Subsystem mit erstem und zweitem Spiegel sowie ein zweites Subsystem, umfassend einen dritten und vierten Spiegel, wobei der erste Spiegel ein Konkavspiegel, der zweite Spiegel ein Konkavspiegel, der dritte Spiegel ein Konvexspiegel und der vierte Spiegel ein Konkavspiegel ist.
Fig. 8 ein Zweispiegelsystem, wobei der erste Spiegel ein Konkavspiegel und der zweite Spiegel ein Konkavspiegel ist.
Fig. 9 ein Inspektionssystem für EUV-Masken mit einem erfindungsgemäßen Röntgenmikroskop in schematischer Darstellung
Fig. 10 ein Inspektionssystem, wobei die einzelnen Komponenten des Inspektionssystems näher gezeigt sind
Fig. 11 Flussdiagramm für die Durchführung einer Messung
Fig. 12 mögliche Bearbeitungen der aufgenommenen Bilder
Fig. 13a-c mögliche Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Inspektionssystems
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung gezeigt mit einem ersten Subsystem, umfassend einen ersten Spiegel S1 und einen zweiten Spiegel S2. Der erste Spiegel S1 ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein Konkavspiegel und der zweite Spiegel S2 ein Konvexspiegel. Die Spiegel S1 und S2 sind zentriert zur optischen Achse HA angeordnet. Das zweite Subsystem umfasst einen dritten Spiegel S3. Auch der dritte Spiegel ist zentriert zur optischen Achse angeordnet. Das dezentriert zur optischen Achse HA angeordnete Objekt in der Objektebene 1 wird durch das vergrößernd abbildende Röntgenmikroskop gemäß der Erfindung in die Bildebene 3 abgebildet. Die Bildebene 3 liegt in der Nähe des zweiten Spiegels S2 sowie der dezentriert zur optischen Achse zwischen Objektebene und erstem Spiegel angeordneten Aperturblende B.
Sämtliche Spiegelflächen der Spiegel S1, S2 und S3 sind rotationssymmetrische, asphärische Spiegelsegmentflächen.
Der Krümmungsradius des ersten Spiegels beträgt |R₁| = 500 mm, der Radius des zweiten Spiegels |R₂| 3,5 mm und der des dritten Spiegels |R₃| = 4000 mm. Der zweite Spiegel hat nur einen relativ geringen Krümmungsradius. Dieser ist zur Erzeugung des geforderten großen Abbildungsmaßstabs erforderlich. Die Blende B liegt zwischen Objektebene und erstem Spiegel, in einem Abstand von 466 mm von der Objektebene entfernt und hat eine maximale dezentrierte Öffnung von 60 mm. Die Baulänge des optischen Systems, das heißt der Abstand von der Blendenebene, in der die Aperturblende B angeordnet ist, bis zum dritten Spiegel S3 beträgt 2007 mm und der Abstand von der Objektebene 1 bis zur Aperturblende B 466 mm. Das Gesamtsystem hat einen Abbildungsmaßstab von β = -500 ×. Objekt und Bild in der Objektebene bzw. in der Bildebene liegt bezogen auf die optische Achse HA dezentriert auf gegenüberliegenden Seiten.
Der Vorteil des vorgestellten Drei-Spiegelsystems ist darin zu sehen, da mit nur drei Spiegeln eine geringe Gesamtbaulänge von weniger als 2500 mm realisiert werden konnte, wobei die Baulänge, das heißt der Abstand der Aperturblende bis zum Scheitelpunkt des dritten Spiegels 2007 mm beträgt sowie der Abstand der Objektebene 1 von der Aperturblende B in der Aperturebene 466 mm beträgt. Die allgemeinen Objektivdaten des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 können Tabelle 1a, die Zusammenfassung der Flächendaten Tabelle 1b und die Details der Flächendaten Tabelle 1c im Anhang entnommen werden. Sämtliche vorangegangenen und nachfolgenden Tabellen der optischen Daten sind Daten im ZEMAX-Format. Das ZEMAX-Format ist dem Fachmann wohlbekannt.
In Fig. 2 ist ein Vierspiegel-System gezeigt mit einem ersten Subsystem, umfassend einen ersten Spiegel S1 und einen zweiten Spiegel S2 sowie einem zweiten Subsystem, umfassend einen dritten und einen vierten Spiegel. Der erste Spiegel ist mit der Bezugsziffer S1, der zweite Spiegel mit der Bezugsziffer S2, der dritte Spiegel mit der Bezugsziffer S3 und der vierte Spiegel mit der Bezugsziffer S4 belegt. Bei dem ersten Spiegel S1 handelt es sich um einen Konkavspiegel, bei dem zweiten Spiegel S2 um einen Konvexspiegel, bei dem dritten und vierten Spiegel S3, S4 jeweils um Konkavspiegel. Die Aperturblende B ist bei dem Ausführungsbeispiel mit geringem Abstand vor dem ersten Spiegel S1 angeordnet. Eine derartige Anordnung führt zwangsläufig zu einer geringen Vignittierung Der Abbildungsmaßstab des Gesamtsystems beträgt β = 354, das heißt das Objekt in der Objektebene 1 und das Bild in der Bildebene 3 liegen dezentriert auf der selben Seite zur optischen Achse HA. Die allgemeinen Objektivdaten dieser Ausführungsvariante der Erfindung sind in Tabelle 2a angegeben, die zusammengefassten Flächendaten in Tabelle 2b und die speziellen Flächendaten in Tabelle 2c.
In Fig. 3 ist wiederum ein Vierspiegel-System mit einem ersten Spiegel S1, einem zweiten Spiegel S2, einem dritten Spiegel S3 sowie einem vierten Spiegel S4 gezeigt. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Figuren werden mit denselben Bezugsziffern belegt.
Der grundsätzliche Aufbau des Systems gemäß Fig. 3 ist koaxial mit rotationssymmetrischen sphärischen oder asphärischen Spiegelsegmentflächen. Das Objektfeld ist dezentriert zur optischen Achse HA angeordnet. Alle Spiegel sind rotationssymmetrisch um die optische Achse HA. Der erste Spiegel ist ein Konkavspiegel mit einem Krümmungsradius |R₁| = 500 mm, der zweite Spiegel ist ein Konvexspiegel mit einem Krümmungsradius |R₂| = 50 mm, der dritte Spiegel ist ein Konkavspiegel mit Krümmungsradius |R₃| = 166 mm und der vierte Spiegel S4 ein Konkavspiegel mit Krümmungsradius |R₄| = 4000 mm. Aus fertigungstechnischer Sicht vorteilhaft ist, dass bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der dritte Spiegel S3 sphärisch ist. Die Spiegelflächen der Spiegel S1, S2 und S4 sind hingegen Rotations-Asphären. Die Aperturblende B liegt zwischen der Objektebene 1 und dem ersten Spiegel S1 in einem Abstand von 840,5 mm von der Objektebene 1 entfernt und weist eine maximale dezentrierte Öffnung von 146 mm auf. Die Baulänge des optischen Systems, das ist der Abstand von der Blendenebene B bis zur Bildebene 3 beträgt in vorliegendem Fall 2116 mm. Der Gesamtabbildungsmaßstab des vorliegenden Systems beträgt β = 530, das heißt, das Objekt in der Objektebene und das Bild in der Bildebene liegen dezentriert zur optischen Achse HA auf der gleichen Seite.
Die allgemeinen optischen Daten des Systems gemäß Fig. 3 sind in Tabelle 3a, die Zusammenfassung der Flächendaten in Tabelle 3b und die speziellen Flächendaten in Tabelle 3c im Anhang angegeben.
Die Fig. 4 und 5 beschreiben wiederum 4-Spiegelsysteme mit einem ersten Subsystem, umfassend Spiegel S1, S2 sowie einem zweiten Subsystem, umfassend Spiegel S3 und S4. Gleiche Bauteile wie in den vorangegangenen Fig. 2 und 3 sind wiederum mit denselben Bezugsziffern belegt. Der grundsätzliche Aufbau der Systeme gemäß Fig. 4 und 5 ist koaxial. Besonders vorteilhaft ist, dass der dritte Spiegel S3 und der vierte Spiegel S4 sphärisch ausgebildet sind und nur der erste Spiegel S1 und der zweite Spiegel S2 rotationssymmetrische asphärische Spiegelsegmentflächen umfassen. Der erste Spiegel S1 ist ein Konkavspiegel mit Krümmungsradius |R₁| = 500 mm, der zweite Spiegel ein Konvexspiegel mit Krümmungsradius |R₂| = 100 mm, der dritte Spiegel ein Konkavspiegel mit Krümmungsradius |R₃| = 216 mm und der vierte Spiegel ein Konkavspiegel mit Krümmungsradius |R₄| = 4000 mm. Die Baulänge des optischen Systems, das heißt der Abstand von der Blendenebene, in der die Blende B angeordnet ist bis zur Bildebene 3 beträgt 2183 mm, der Abstand zwischen Objektebene 1 und Blendenebene 466 mm.
Der Abbildungsmaßstab beträgt β = 500, das heißt das Objekt im Objektfeld und das Bild im Bildfeld liegen dezentriert zur optischen Achse HA auf der gleichen Seite. Das Objektfeld der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform weist eine Ausdehnung von 30 µm × bei 30 µm auf und ist leicht dezentriert, das heißt außeraxial zur optischen Achse HA angeordnet. Die allgemeinen optischen Daten für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind in Tabelle 4a, die Zusammenfassung der Daten der optischen Flächendaten in Tabelle 4b und die speziellen Flächendaten der optischen Fläche in Tabelle 4c im Anhang angegeben.
In Fig. 5 ist eine Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 dargestellt. Im wesentlichen wurden alle Systemdaten beibehalten, lediglich die asphärischen Flächen der Spiegel S1 und S2 geändert. Durch diese Änderung ist es möglich, das Objektfeld auf eine Größe von 200 µm × 30 µm auszudehnen, ohne dass der Wellenfrontfehler und die Verzeichnung gegenüber dem Ausführungsbeispiel in Fig. 4 sich verschlechtert.
Da lediglich die Asphären auf dem ersten und zweiten Spiegel geändert wurden, können die allgemeinen optischen Daten gemäß Tabelle 4a und die allgemeinen Flächendaten gemäß Tabelle 4b auch für Ausführungsbeispiel 5 übernommen werden. Lediglich in den speziellen Asphärendaten der Spiegel S1 und S2 ergibt sich eine Abweichung. Die speziellen optischen Flächendaten gemäß Ausführungsbeispiel 5 sind in Tabelle 5c im Anhang wiedergegeben.
In Fig. 6 ist eine weitere Variante einer 4-Spiegelanordnung mit einem ersten Spiegel S1, einem zweiten Spiegel S2, einem dritten Spiegel S3 und einem vierten Spiegel S4 angegeben. Gleiche Bauteile wie in den Fig. 2 bis 5 sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Der wesentliche Unterschied des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 gegenüber dem Ausführungsbeispiel 3, 4 und 5 ist darin zu sehen, dass der zweite Spiegel S2 ein Konkavspiegel ist und oberhalb der optischen Achse HA benutzt wird. Die Bündel nach diesem Spiegel verlaufen demzufolge ebenfalls oberhalb der optischen Achse. Der Abbildungsmaßstab beträgt β = -500, das heißt das Objekt in der Objektebene und das Bild in der Bildebene befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse HA.
Die allgemeinen optischen Daten können Tabelle 6a, die allgemeinen Flächendaten Tabelle 6b und die speziellen Flächendaten der Ausführungsform gemäß Fig. 6 Tabelle 6c im Anhang entnommen werden.
Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht bis auf den zweiten Spiegel S2 dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6. Der wesentliche Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 besteht darin, dass der dritte Spiegel S3 ein Konvexspiegel ist. Der Abbildungsmaßstab des Systems gemäß Fig. 7 beträgt β = 500, das heißt im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 befindet sich das Objekt in der Objektebene und das Bild in der Bildebene auf der gleichen Seite in Bezug auf die optische Achse HA.
Die optischen Daten des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 können Tabelle 7a, die allgemeinen Flächendaten Tabelle 7b und die speziellen Flächendaten Tabelle 7c im Anhang entnommen werden.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 zeigt, dass bei Einhaltung einer Baulänge von unter 3 m mit 2-Spiegelanordnungen Abbildungsmaßstäbe unter sinnvollen Randbedingungen von maximal β = 100 für das Gesamtsystem zu realisieren sind. Bei dem in Fig. 8 gezeigten System handelt es sich um ein 2- Spiegelsystem mit einem ersten Spiegel S1 und einem zweiten Spiegel S2, wobei der erste und der zweite Spiegel S1, S2 jeweils Konkavspiegel sind. Die allgemeinen optischen Daten des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8 sind in Tabelle 8a, die allgemeinen Flächendaten in Tabelle 8b und die speziellen Flächendaten in Tabelle 8c im Anhang wiedergegeben.
Die objektseitige Apertur der Systeme gemäß Fig. 1 bis 8 ist über die Aperturblende B einstellbar und beträgt beispielsweise zur Simulation gebräuchlicher Projektionsbelichtungsanlagen 0,0625. Die Aperturblende ist in einem Bereich 0,001 ≤ NA ≤ 0,25 einstellbar. Die Objektfeldgröße, die in der Ebene 1 durch ein nicht dargestelltes Beleuchtungssystem beleuchtet wird, beträgt beispielsweise 30 µm × 30 µm bzw. 100 × 100 µm. Wird beispielsweise eine Maske, ein sogenanntes Retikel, für die Mikrolithographie untersucht, so haben derartige Masken typischerweise Abmessungen von 152 × 152 mm. Mit dem erfindungsgemäßen reflektiven Röntgenmikroskop ist somit nur die Abbildung eines Ausschnittes der Maske möglich. Das Objekt in der Objektebene 1 wird mit Systemen gemäß Fig. 1 bis 7 300-10000-fach vergrößert in die Bildebene 3 abgebildet. Da die Aperturblendenebene B zugänglich ist, kann in der Blendenebene die Apertur mittels der Aperturblende B in einem Bereich 0,001 ≤ NA ≤ 0,25 eingestellt werden. NA bezeichnet hier die abbildungsseitige, nachfolgend auch als Apertur NA_Abbildung bezeichnet, Apertur am Objekt. Der Winkel α des Hauptstrahls 5 in der Objektebene 1 beträgt zur optischen Achse des Systems in der Regel 6°. Mit Hilfe der Röntgenmikroskopie gemäß den Fig. 1 bis 7, die mehr als zwei Spiegel umfassen, ist es möglich, ein ausreichend vergrößerndes Röntgenmikroskopobjektiv zu erhalten, dessen Baulänge geringer 3000 mm ist.
In Fig. 9 ist ein erfindungsgemäßes Inspektionssystem, insbesondere zur Untersuchung beschichteter EUV-Masken mit kleinem Objektfeld dargestellt. Ein Beleuchtungssystem 100 leuchtet in einer Objektebene 101 ein Feld 102 in einer vorbestimmten Art und Weise aus. Das Beleuchtungssystem 100 kann eine nicht dargestellte Beleuchtungsaperturblende umfassen zur Einstellung des Pupillenfüllungsgrades σ. Der Pupillenfüllungsgrad σ ist definiert als

wobei NA_Beleuchtung die numerische Apertur im Beleuchtungssystem, die durch die Beleuchtungsaperturblende vorgegeben wird, und NA_Abbildung die numerische Apertur des Abbildungssystems, die durch die Aperturblende B des Abbildungssystems, hier des reflektiven Röntgenmikroskops, vorgegeben wird, darstellt.
Um verschiedene Beleuchtungs-Settings einstellen zu können, beispielsweise eine kreisförmige, eine annulare, eine quadrupolare oder eine bipolare Beleuchtung, kann in einer Aperturblendenebene ein Blendenrad angeordnet sein.
Mit Hilfe der variabel einstellbaren Beleuchtungsaperturblende, der Aperturblende im Abbildungssystem bzw. dem Blendenrad ist es möglich, mit dem erfindungsgemäßen Inspektionssystem die Einstellungen in einer EUV- Projektionsbelichtungsanlage, in der die Maske bzw. das Retikel eingesetzt wird, zu simulieren und durch Auswertung der Maskenbilder die optimalen Einstellungsparameter der Projektionsbelichtungsanlage in bezug auf Apertur, Art der Beleuchtung, etc. zu ermitteln. Damit ist das Inspektionssystem für weit mehr als nur die Untersuchung von Masken auf Defekte hin geeignet. Wird eine Maske auf Defekte hin untersucht, so sind die defekten Stellen der zu untersuchenden EUV-Maske 104 innerhalb des ausgeleuchteten beobachteten Feldes angeordnet.
Für die Feldmitte des Feldes 102 ist in Fig. 9 der Strahlverlauf eines Strahlbüschels gezeigt. Der Hauptstrahl 106 des von der Feldebene ausgehenden Strahlbüschels 108 ist um einen Winkel α gegenüber der optischen Achse HA geneigt. Der Winkel α entspricht dem Hauptstrahleinfallswinkel in Projektionsbelichtungsanlagen am Objekt, der bevorzugt 6° beträgt.
Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Röntgenmikroskopes als Abbildungssystem 110, das in Fig. 9 nicht näher dargestellt ist, aber ein Röntgenmikroskopobjektiv gemäß Fig. 1 bis 7 umfassen kann, wird das Objekt 104 in der Objektebene 101 in ein Bild in der Bildebene 112 abgebildet. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, ist der Strahlverlauf eines von der Feldmitte ausgehenden Strahlbüschels in der Bildebene 112 nahezu telezentrisch, d. h. der Hauptstrahl 106 eines Strahlbüschels 108 trifft nahezu senkrecht auf die Bildebene 112. Möglich wäre auch die bewusste Einführung eines größeren Telezentriefehlers durch Verschieben der Aperturblenden. Das Bild 114 des Objektes 104 in der Bildebene 112 ist vergrößert. Die Vergrößerung liegt bevorzugt im Bereich 300 × bis 1000 ×. In der Bildebene 112 ist zur Beobachtung eine Beobachtungsvorrichtung angeordnet. Die Beobachtungsvorrichtung kann eine Kamera, insbesondere eine CCD-Kamera, eine Multikanalplatte oder ein Floureszenzschirm sein.
Die Beobachtungsvorrichtung wiederum kann mit einer ebenfalls in Fig. 9 nicht dargestellten Analyseeinheit ausgeführt sein, der das von der Beobachtungsvorrichtung aufgenommene Bild beispielsweise in digitaler Form zur Auswertung zugeführt wird. Die Analyseeinheit kann ein programmierbarer, digitaler Computer sein.
Der programmierbare digitale Computer wiederum kann Steuereinrichtungen umfassen, die die Aperturblende in der Abbildungsoptik, die Beleuchtungsaperturblende bzw. das Blendenrad sowie die Feldblenden in dem Inspektionssystem ansteuert, um die Größe und Form des ausgeleuchteten Objektfeldes in der Objektebene, die Pupillenfüllung und die numerische Apertur einzustellen. Des weiteren kann das System Einrichtungen zur Positionierung des zu untersuchenden Objektes in der Objektebene, die auch als x-y-Ebene bezeichnet wird, umfassen. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Ausschnitte der Maske mit einem geringen Objektfeld, beispielsweise von 30 µm × 30 µm oder 100 µm × 100 µm, bei einer Maskengröße von z. B. 152 × 152 mm² zu untersuchen. Durch systematisches Abfahren der Maske in der x-y-Ebene kann bei durch die einstellbaren Blenden simulierter Projektionsbelichtungsanlage die gesamte Maske untersucht werden. Da dies jedoch sehr aufwendig ist, kann ein paralleles Hilfsbeobachtungssystem, das mit UV-Licht oder VUV-Licht arbeitet, zur Grobinspektion der Maske vorgesehen sein. Ist die gesamte Maske grob untersucht, so können die auf der Maske kritischen Bereiche mit Hilfe der x-y- Positioniereinrichtung angefahren und diese Bereiche dann mit der EUV-Optik auf Defekte hin untersucht werden. Neben der Verfahrbarkeit in der x-y-Ebene mit der Positioniereinrichtung sind in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch Fokuseinstellvorrichtungen vorgesehen, mit denen das Objekt senkrecht zur Objektebene verfahren und Bilder an vorbestimmten Fokuspositionen ober- und unterhalb des Fokus aufgenommen werden können. Auf diese Art und Weise ist es möglich, Bilder der Maske bei unterschiedlichen vorgegebenen Fokusebenen aufzunehmen. Die Anzahl dieser Fokusebenen hängt von der gewünschten Genauigkeit der Untersuchung ab.
Zusätzlich zu den Bilddaten bei unterschiedlichen Fokusebenen können auch Daten über die Beleuchtungsintensität in der Beleuchtungsebene für jedes einzelne Bild aufgenommen werden.
Aus den aufgenommenen Bilddaten können in Abhängigkeit von der x-, y-Position sowie der z-Position Intensitätsdatenkarten der untersuchten Maske generiert werden. Diese Intensitätsdatenkarten können mit Intensitätsdatenkarten, die aufgrund von Simulationsrechnungen erhalten wurden, oder Referenzdatenkarten, die bei der Untersuchung von Masken bzw. Objekten, die in einem Projektionsbelichtungsprozeß zu akzeptablen Ergebnissen geführt haben, verglichen werden. Auf diese Art und Weise ist eine Untersuchung der Maske auf Defekte hin und deren Reparatur sowie eine Qualifizierung der Maske möglich.
Das erfindungsgemäße Inspektionssystem ist nicht nur für die Defektanalyse und die Kontrolle von Reparaturen von Masken für die Mikrolithographie geeignet, sondern auch zur lokalen Reinigung der Masken durch Bestrahlung mit Licht der Wellenlänge des Inspektionssystems oder Optimierung des Designs der Maskenstruktur und zur Prozeßoptimierung für den Belichtungsprozeß und die Systemkonfiguration in Projektionsbelichtungsanlagen.
In Fig. 10 ist eine Prinzipskizze des gesamten Inspektionssystems gezeigt. Das Licht einer EUV-Lichtquelle 100 wird von einem Kollektor 102 gesammelt und über Spiegel 104, 106 des Beleuchtungssystems auf die Objektebene 108, in der sich das zu untersuchende Objekt befindet, gelenkt. Das Strahlbüschel des Beleuchtungssystems 110 fällt nicht telezentrisch auf das Objekt in der Objektebene 108, sondern unter einem Winkel. Bevorzugt ist der Hauptstrahlwinkel des Strahlbüschels identisch dem Hauptstrahlwinkel unter dem auch die Projektionsbelichtungsanlage betrieben wird. Bevorzugt beträgt dieser Winkel α relativ zur Normalen 112 in einem ersten Ausführungsbeispiel 6°.
Im Beleuchtungssystem 110 sind im Strahlengang vom Kollektor 102 zur Objektebene 108 eine Beleuchtungsaperturblende 120 und eine Feldblende 122 angeordnet. Das Objekt in der Objektebene 108, das unter Reflexion beleuchtet wird, wird mit einem erfindungsgemäßen Abbildungssystem in eine Bildebene 130 abgebildet, in der das Objekt beobachtet werden kann. Die Abbildung erfolgt mit einem Röntgenmikroskop gemäß einem der Fig. 1 bis 7. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das erste Subsystem einen Spiegel 152 und einen zweiten Spiegel 154. Das zweite Subsystems 156 umfasst den dritten und vierten Spiegel 155, 157 und faltet den Strahlengang, so dass eine relativ große Vergrößerung bei geringer Baulänge erreicht wird. Die Aperturblende 154 im Abbildungssystem befindet sich im Strahlengang von der Objektebene zur Zwischenbildebene zwischen Objektebene 108 und erstem Spiegel 152 des ersten Subsystems 150.
In Fig. 11 ist ein beispielhafter Meßablauf zur Untersuchung eines Objektes mit Hilfe des erfindungsgemäßen Inspektionssystems gezeigt. In einem ersten Schritt 200 erfolgt eine Eingabe der Systemeinstellung, beispielsweise der Apertur NA_Abbildung, der Apertur NA_Beleuchtung sowie der Obskurations- bzw. der Feldblende. Die Blenden werden daraufhin in einem zweiten Schritt 202 eingestellt. Sodann werden die Systemeinstellungen in einem Schritt 204 anhand einer Teststruktur, beispielsweise einer Linearstruktur in x- bzw. y-Richtung überprüft. Mit Hilfe der Teststruktur wird das System in einem Schritt 206 feinjustiert. Sodann wird in einem Schritt 210 die Meßstelle im Meßfeld, das ist der zu untersuchende Bereich des Objektes, positioniert, in dem beispielsweise der x-y-Tisch an die entsprechende Stelle verfahren wird. Optional kann vor Positionieren im Meßfeld auch eine Dokumentation der Meßeinstellungen in einem Schritt 208 vorgenommen werden.
Nachdem die zu untersuchende Meßstelle positioniert wurde, wird in einem letzten Schritt 212 der Fokus eingestellt. Ist der Fokus im Schritt 212 aufgefunden, so wird entweder ein Meßbild im Schritt 214 aufgenommen oder der Fokus wie zuvor beschrieben durchfahren, d. h. Meßbilder für unterschiedliche z-Positionen aufgenommen. Nach jedem Meßbild findet in Schritt 216 eine Qualitätskontrolle desselben statt bzw. werden die unterschiedlichen Fokuspositionen zugeordneten Meßbilder in qualitativer Hinsicht beurteilt. Genügen diese den Qualitätsanforderungen, so wird, falls vorhanden, das Objekt an eine weitere Meßstelle verfahren und dort wiederum die Meßreihe wie zuvor beschrieben aufgenommen. Führt die Qualitätskontrolle zu einem negativen Ergebnis, so wird an derselben Stelle ein neues Meßbild aufgenommen bzw. eine Vielzahl von Meßbildern, die unterschiedlichen z-Positionen zugeordnet sind.
Ist keine weitere Meßposition 220 mehr vorhanden, so können entweder in Schritt 222 die Systemeinstellungen geändert oder die Messung in Schritt 224 beendet werden.
In Fig. 12 sind mögliche Auswertungen von mit Hilfe des Inspektionssystems gewonnenen Messbildern bzw. Meßinformationen, die beispielsweise mit Hilfe einer Computereinrichtung durchgeführt werden können, dargestellt. Das ausgewählte Messbild 300, das eine Funktion des Ortes auf dem zu untersuchenden Objekt in der Objektebene, d. h. in der x-y-Ebene, ist, sowie in z- Richtung, wenn verschiedene Meßbilder ober- und unterhalb der Fokusebene aufgenommen wurden, kann in einem Schritt 302 sowohl was den Ort auf der Probe, also die x-y-Position angeht, d. h. in bezug auf die Region, wie auch in bezug auf die z-Position, d. h. in bezug auf den Schnitt ausgewählt und anschließend analysiert werden. Die ausgewählten Daten können numerisch bearbeitet und bestimmte Darstellungen berechnet werden, wie in Schritt 304 angegeben. Beispielsweise können die Daten gefittet, interpoliert, korreliert, geglättet, gefiltert oder gespiegelt werden. Die Aufbereitung der Daten durch Berechnung bzw. Aufbereitung in Schritt 304, kann auch z. B. automatisiert anhand von Kennzahlen in bezug auf die Qualität in Schritt 306 charakterisiert werden.
Alternativ zur Ausgabe von Kennzahlen zur Qualität oder zusätzlich hierzu können in Schritt 310 verschiedene Darstellungen vorgenommen werden. So ist eine Bilddarstellung der Intensität in x-, y-Richtung möglich oder ein Konturplot. Dies ist mit Bezugsziffer 312 und 314 gekennzeichnet. Alternativ hierzu können die Profile für die Schnitte gezeigt werden oder die Linienbreite über der Defokussierung, d. h. der Bewegung in z-Richtung. Dies ist mit 316 und 318 gekennzeichnet. Des weiteren kann die Linienbreite über den Threshold dargestellt werden. Dies ist mit Bezugsziffer 320 gekennzeichnet. Alternative Darstellungsarten sind das Prozeßfenster, das mit Bezugsziffer 322 gekennzeichnet ist, und eine Anzeige der Simulationsdaten zu Meßdaten für die Resistentwicklung, was mit Bezugsziffer 324 gekennzeichnet ist. Auch ist ein Vergleich mehrerer Messungen möglich oder eine Darstellung des Kontrastes über die Defokussierung, d. h. der Bewegung in z- Richtung. Dies mit den Bezugsziffern 326 und 328 gekennzeichnet. Auch andere Darstellungen basierend auf der Auswertung der Messbilder gemäß Schritt 330 sind möglich. Die möglichen Darstellungsarten sind für Inspektionssysteme, die im Wellenlängenbereich ≥ 193 nm arbeiten im Operating Manuel AIMS Fab B 41003E und/oder Software Manual AIMS Fab B40409E der, Carl Zeiss Microelectronic Systems GmbH eingehend beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Schriften wird vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen.
In den Fig. 13a bis 13c sind mögliche Einsatzgebiete des erfindungsgemäßen Inspektionssystems gezeigt. So zeigt Fig. 13a den Einsatz des EUV- Inspektionssystems beispielsweise bei der Herstellung von Maskenblanks, d. h. Maskenrohlingen. Das gemäß Schritt 400 gefertigte Substrat, das in der Regel ein Glassubstrat ist, kann in Schritt 402 mit Hilfe des erfindungsgemäßen EUV- Inspektionssystems in bezug auf seine Qualität kontrolliert werden. Ist diese Qualität ausreichend, so wird das Substrat im Schritt 404 mit EUV- Spiegelschichten beschichtet. Diese Spiegelschichten werden nunmehr in Schritt 406 auf Defekte hin inspiziert, und zwar die gesamte Fläche. Die Defektinspektion gemäß Schritt 406 erfolgt mit einem Inspektionsmodul, beispielsweise einem zum EUV-Abbildungssystem parallelen Abbildungssystem, das mit sichtbarem Licht arbeitet. Ergeben sich Defekte auf der Maske, so können gemäß Schritt 408 diese Defekte mit Hilfe des EUV-Inspektionssystems näher untersucht werden. Hierzu wird die zuvor auf der gesamten Fläche untersuchte Maske mit einer x-y- Postioniereinrichtung an die Defektstellen verfahren und gezielt diese Bereiche der Maske mit dem EUV-Inspektionssystem untersucht. Ist die Qualität der Maske gemäß Schritt 410 nach erfolgter EUV-Inspektion ausreichend, so kann die Maske gemäß Schritt 412 ausgeliefert werden oder wird gemäß Schritt 414 verworfen.
Fig. 13b zeigt als weiteres Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen EUV- Inspektionssystems die Verwendung in der Maskenproduktion. Das eingehende beschichtete Maskensubstrat kann gemäß Fig. 13b in Schritt 450 mit Hilfe des EUV-Inspektionssystems in der Eingangskontrolle untersucht werden. Ist die Maske qualitativ ausreichend, so kann diese in einem nachfolgenden Schritt 452 strukturiert werden. Die gesamte strukturierte Maske gemäß Schritt 452 kann in Schritt 454 wiederum qualitativ mit Hilfe des EUV-Inspektionssystems untersucht werden. Hierzu erfolgt wie bei der Eingangskontrolle 450 zunächst eine Defektinspektion der gesamten Maskenfläche mit einem Inspektionssystem, das beispielsweise mit sichtbarem Licht arbeitet sowie eine CD-Messung, ebenfalls mit einem System, das im sichtbaren bzw. UV oder VUV-Wellenlängenbereich arbeitet. Ergeben sich bei der Defektinspektion oder bei der CD-Messung, die nicht mit EUV-Strahlung durchgeführt wird, Defekte, so kann das erfindungsgemäße EUV-Inspektionssystem dazu eingesetzt werden, die dort aufgefundenen Defekte näher zu klassifizieren. Wird aufgrund der EUV-Inspektion der Defekte die Qualität der Masken nach Defektinspektion für ausreichend befunden, so kann diese gemäß Schritt 456 ausgeliefert werden. Ist die Maske qualitativ nicht ausreichend, so kann die Maske an die entsprechende Defektstelle verfahren und in Schritt 458 daraufhin untersucht werden, ob eine Reparatur möglich ist oder nicht. Ist keine Reparatur möglich, so wird die Maske gemäß Schritt 460 verworfen. Ist eine Reparatur möglich, so wird diese gemäß Schritt 462 durchgeführt und erneut der EUV-Inspektion unterworfen. Ergeben sich nunmehr ausreichende Qualitätsdaten, so kann die reparierte Maske ausgeliefert werden.
Fig. 13c zeigt als Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen EUV- Inspektionssystems die Verwendung eines derartigen Inspektionssystems in der Wafer-Fabrik. In der Wafer-Fabrik kann die Maske gemäß Schritt 500 zunächst einer Eingangskontrolle unterzogen werden. Im Laufe des Produktionsprozesses 502 altert die Maske. Die Masken können in regelmäßigen Abständen mit Hilfe des erfindungsgemäßen EUV-Inspektionssystems auf ihre Qualität nach Alterung bzw. nach Lagerung gemäß Schritt 504 untersucht werden. Hierzu wird die Maske zunächst wiederum mit Strahlung im sichtbaren oder UV oder VUV- Wellenlängenbereich vollflächig auf Defekte hin untersucht. An den Stellen, an denen Defekte auftreten, wird eine EUV-Inspektion vorgenommen. Ist die Maskenqualität noch ausreichend, so kann die Maske in der Produktion weiter verwandt werden. Ergibt die EUV-Inspektion, dass die Maske den qualitativen Anforderungen nicht mehr genügt, so kann untersucht werden, ob der Defekt reparabel ist. Dieser Schritt wird mit Schritt 506 bezeichnet. Scheidet eine Reparatur aus, so wird die Maske gemäß Schritt 508 aus dem Produktionsprozeß genommen. Ist eine Reparatur möglich, so wird die Maske gemäß Schritt 510 repariert und nach der Reparatur erneut mit Hilfe des EUV-Inspektionssystems inspiziert. Der Defekt wird nach erfolgter Reparatur klassifiziert und bei ausreichender Qualität die Maske wiederum in den Produktionsprozeß überführt und bei nicht ausreichender Qualität verworfen.
Mit der Erfindung wird somit erstmals ein Röntgenmikroskop sowie eine Inspektionsanlage für Objekte, die in der EUV-Lithographie Verwendung finden, angegeben, das sich durch eine sehr kurze Baulänge und eine kompakte Bauweise auszeichnet bei einem ausreichenden Abbildungsmaßstab.

Claims

1. Reflektives Röntgenmikroskop zur Untersuchung eines Objektes in einer Objektebene, wobei das Objekt mit Strahlung einer Wellenlänge < 100 nm, insbesondere < 30 nm, beleuchtet und in eine Bildebene vergrößert abgebildet wird, mit

1. 1.1 einem im Strahlengang von der Objektebene (1) zur Bildebene (3) angeordneten ersten Subsystem umfassend einen ersten Spiegel (S1) und einen zweiten Spiegel (S2),

dadurch gekennzeichnet, dass

1. 1.2 das reflektive Röntgenmikroskop ein dem ersten Subsystem im Strahlengang nachgeordnetes zweites Subsystem umfasst, das wenigstens einen dritten Spiegel (S3) aufweist.

2. Reflektives Röntgenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (S1) ein Konkavspiegel und der zweite Spiegel (S2) ein Konvexspiegel ist.

3. Reflektives Röntgenmikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Spiegel (S1) ein Konkavspiegel und der zweite Spiegel (S2) ein Konkavspiegel ist.

4. Reflektives Röntgenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Subsystem einen dritten (S3) und einen vierten Spiegel (S4) umfasst.

5. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte (S3) und der vierte Spiegel (S4) je Konkavspiegel sind.

6. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Spiegel (S3) ein Konvexspiegel und der vierte Spiegel (S4) ein Konkavspiegel ist.

7. Reflektives Röntgenmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenmikroskop eine Vergrößerung von β ≥ 50 ×, bevorzugt im Bereich 100 × ≤ β ≤ 1000 × aufweist.

8. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang von der Objektebene zur Bildebene ein reelles Zwischenbild ausgebildet wird.

9. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenmikroskop eine optische Achse aufweist, wobei erster, zweiter und dritter Spiegel (S1, S2, S3) des Mikroskopes zentriert zur optischen Achse (HA) angeordnet sind.

10. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Röntgenmikroskop eine optische Achse aufweist, wobei erster, zweiter, dritter und vierter Spiegel (S1, S2, S3, S4) des Mikroskops zentriert zur optischen Achse (HA) angeordnet sind.

11. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt in der Objektebene (1) dezentriert zur und vorzugsweise nahe der optischen Achse (HA) angeordnet ist.

12. Reflektives Röntgenmikroskop gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aperturblende (B) dezentriert zur optischen Achse (HA) vorgesehen ist.

13. Reflektions-Röntgenmikroskop gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aperturblende (B) im Strahlengang von der Objekt- (1) zur Bildebene (3) nach der Objektebene (1) und vor dem ersten Spiegel (S1) angeordnet ist.

14. Inspektionssystem für die Untersuchung von Objekten, insbesondere Masken für die Mikrolithographie mit Wellenlängen < 100 nm, vorzugsweise < 30 nm, mit

1. 14.1 einem Beleuchtungssystem zur Ausleuchtung eines Feldes in einer Objektebene (1), wobei

2. 14.2 in der Objektebene innerhalb des ausgeleuchteten Feldes das zu untersuchende Objekt angeordnet ist;

3. 14.3 einem Abbildungssystem für Wellenlängen ≤ 100 nm zur vergrößernden Abbildung wenigstens eines Ausschnittes des Objektes in eine Bildebene (3);

4. 14.4 einem in der Bildebene (3) angeordneten Bildaufnahmesystem.

15. Inspektionssystem gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Inspektionssystem Positioniereinrichtungen zum Positionieren des Objektes in der Objektebene umfasst.

16. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem eine einstellbare Aperturblende (B) umfasst.

17. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem eine einstellbare Beleuchtungsaperturblende in einer Ebene, die konjugiert zur Ebene der Aperturblende (B) im Abbildungssystem ist, umfasst.

18. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem oder das Abbildungssystem eine Obskurationsblende in oder nahe der Blendenebene (B) oder einer Ebene, die konjugiert zur Blendenebene (B) ist, umfasst.

19. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Beleuchtungssystem eine einstellbare Feldblende umfasst.

20. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildaufnahmesystem eine Analyseeinheit zur Analyse der Bilder des Objektes in der Bildebene (3) umfasst.

21. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Inspektionssystem Fokuseinstelleinrichtungen umfasst.

22. Inspektionssystem gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Fokuseinstelleinrichtungen Verfahreinrichtungen zum Verfahren des Objektes in senkrechter Richtung zur Objektebene (1) umfassen.

23. Inspektionssystem gemäß Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildaufnahmesystem Bilder an vorbestimmten Fokuspositionen, in die das Objekt durch die Fokuseinstelleinrichtung verbracht wird, aufnimmt.

24. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyseeinheit eine Mikrocomputereinrichtung umfasst.

25. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbildungssystem für Wellenlängen 100 nm ein reflektives Röntgenmikroskop umfasst.

26. Inspektionssystem gemäß Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektive Röntgenmikroskop ein reflektives Röntgenmikroskop gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 umfasst.

27. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Inspektionssystems im Vakuum oder in einem Schutzgas angeordnet ist.

28. Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Inspektionssystem des weiteren ein zum Abbildungssystem für Wellenlängen ≤ 100 nm paralleles Hilfsbeobachtungssystem für Wellenlängen ≥ 100 nm zur Abbildung wenigstens eines Teiles des Objektes in eine weitere Bildebene umfasst.

29. Inspektionssystem gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsbeobachtungssystem parfokal und/oder parzentriert angeordnet ist.

30. Verfahren zur Inspektion von Objekten, insbesondere Masken für die Mikrolithographie mit Wellenlängen 100 nm mit folgenden Schritten:

1. 30.1 in der Objektebene wird mit einem Beleuchtungssystem ein Feld ausgeleuchtet;

2. 30.2 das zu untersuchende Objekt wird mit Positioniereinrichtungen in das ausgeleuchtete Feld verbracht;

3. 30.3 das zu untersuchende Objekt wird mit einem reflektiven Röntgenmikroskop für Wellenlängen 100 nm in eine Bildebene (3) abgebildet;

4. 30.4 die Bilder des Objektes in der Bildebene (3) werden von einem Bildaufnahmesystem aufgenommen.

31. Verfahren gemäß Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Bildaufnahmesystem aufgenommenen Bilder mit einer Analyseeinheit auf charakteristische Größen des Objektes hin ausgewertet werden.

32. Verfahren gemäß Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt mit einer Fokuseinstellvorrichtung senkrecht zur Objektebene (1) verfahren wird und Bilder an vorbestimmten Fokuspositionen ober- und unterhalb des Fokus aufgenommen werden.

33. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Apertur mit der Aperturblende (B) und mit der Beleuchtungsaperturblende so eingestellt wird, dass sich eine mit der Projektionsbelichtungsanlage optisch äquivalente Apertur ergibt.

34. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einem Inspektionssystem gemäß einem der Ansprüche 13 bis 24 durchgeführt wird.

35. Verwendung eines Inspektionssystems gemäß einem der Ansprüche 14 bis 30 zur Defektanalyse von Masken für die Mikrolithographie mit Wellenlängen ≤ 100 nm.

36. Verwendung eines Inspektionssystems gemäß einem der Ansprüche 14 bis 30 zur Kontrolle von Reparaturen von Masken für die Mikrolithographie mit Wellenlängen ≤ 100 nm.

37. Verwendung eines Inspektionssystems gemäß einem der Ansprüche 14 bis 30 zur Prozeßoptimierung für den Belichtungsprozeß in Projektionsbelichtungsanlagen.

38. Verwendung eines Inspektionssystems gemäß einem der Ansprüche 14 bis 30 zur Systemkonfiguration einer Projektionsbelichtungsanlage.