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WO2018172036A1 - Metrologie-target - Google Patents

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WO2018172036A1
WO2018172036A1 PCT/EP2018/055065 EP2018055065W WO2018172036A1 WO 2018172036 A1 WO2018172036 A1 WO 2018172036A1 EP 2018055065 W EP2018055065 W EP 2018055065W WO 2018172036 A1 WO2018172036 A1 WO 2018172036A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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metrology target
cgh
parameters
parameter
distance
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/055065
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Michael STIEPAN
Original Assignee
Carl Zeiss Smt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Smt Gmbh filed Critical Carl Zeiss Smt Gmbh
Priority to CN201880019778.3A priority Critical patent/CN110446979B/zh
Priority to JP2019552060A priority patent/JP7125414B2/ja
Publication of WO2018172036A1 publication Critical patent/WO2018172036A1/de
Priority to US16/577,588 priority patent/US20200011650A1/en

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    • G03H2001/2247—Means for detecting or recording the holobject for testing the hologram or holobject

Definitions

  • the parameter values determined on the basis of the comparatively coarse auxiliary structures do not necessarily represent the actual behavior of the actually useful structures located on the wafer, which is e.g. may be due to an inadequate correlation between utility and auxiliary structure and / or a large gap between them.
  • the invention in one aspect relates to a metrology target, wherein the metrology target has a periodic or quasi-periodic structure, which structure is characterized by a plurality of parameters, wherein at least one of these parameters varies locally monotonically, the maximum size of these Variation over a distance of 5 ⁇ is less than 10%, wherein the metrology target has at least one Nutzpatented and at least one auxiliary structure, wherein the auxiliary structure with respect to the locally monotonically varying parameter successively merges into the Nutz Medical.
  • quadsi-periodic is meant here that the variation ⁇ of the period p of a periodic structure is slow relative to a typical one
  • Wavelength ⁇ is, i. it must apply - «-.
  • the invention is based on the concept of having one on a metrology target, e.g. As a help or marker structure serving periodic or quasi-periodic structure not as uniform with respect to all characteristic parameters, isolated structure, but at least one characteristic parameter (which is merely an example of the ratio of land width to period in a grid line structure can vary gradually and (quasi) continuously over the metrology target.
  • a metrology target e.g. As a help or marker structure serving periodic or quasi-periodic structure not as uniform with respect to all characteristic parameters, isolated structure, but at least one characteristic parameter (which is merely an example of the ratio of land width to period in a grid line structure can vary gradually and (quasi) continuously over the metrology target.
  • the above-described quasi-continuous variation of at least one characteristic parameter of the structure present on the metrology target according to the invention may in particular be such that an auxiliary structure is transferred successively into an adjacent useful structure, in other words, locally within the auxiliary structure finally, monotonically varying parameters coincide with that in the adjacent payload.
  • the locally monotone varying parameter is a geometric parameter.
  • the periodic or quasi-periodic structure is further characterized by at least one constant parameter.
  • the metrology target is designed for the diffraction-based determination of at least one parameter of a useful structure on a structured element in the form of a wafer, a mask or a CGH in a scatterometric measurement setup.
  • the metrology target is provided on a computer-generated hologram (CGH).
  • the invention further relates to a computer-generated hologram (CGH), which has a metrology target according to the invention.
  • the metrology target is designed for examining a surface of a mirror by interferometric superimposition of a test wave guided by the CGH on the mirror and a reference wave, wherein the metrology target is arranged in a region of the CGH which is unused in this interferometric superimposition.
  • the invention further relates to a computer-generated hologram (CGH) having at least one payload structure and at least one adjustment structure embedded in the payload structure for adjusting the computer-generated hologram with respect to an interferometric test setup, characterized in that the payload structure is at least one characteristic parameter is continuously transferred to the Justa structure.
  • CGH computer-generated hologram
  • a continuous transition between adjustment structure and useful structure is thus created, which can be realized, for example, via the corresponding continuous configuration of at least one complex (weight) function describing the useful structure or the adjustment structure.
  • the above approach is based on the consideration that an abrupt transition between adjustment structure and useful structure can lead to undesired process variations and (eg via shadowing effects in plasma etching) to an undesired modification of the useful structures (eg a sudden change in the etching depth) is avoided by a smooth, continuous transition according to the invention between alignment structure and Nutzpatented.
  • the invention further relates to a method for characterizing a structured element in the form of a wafer, a mask or a CGH,
  • a plurality of parameters characteristic of the structured element are determined on the basis of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after its diffraction on the structured element, wherein these intensity measurements are carried out for at least one useful structure and at least one auxiliary structure located on a metrology target;
  • the metrology target is designed according to the features described above.
  • the invention further relates to a method for characterizing a structured element in the form of a wafer, a mask or a CGH,
  • a plurality of parameters characteristic of the structured element are determined on the basis of measurements of the intensity of electromagnetic radiation after its diffraction on the structured element, wherein these intensity measurements are carried out for at least one useful structure and at least one auxiliary structure located on a metrology target;
  • a determination of the parameters is carried out based on intensity values measured in each case for the different combinations of wavelength, polarization and / or diffraction order and correspondingly calculated intensity values using a mathematical optimization method;
  • the metrology target has a periodic or quasi-periodic structure; and wherein said structure is characterized by a plurality of parameters wherein at least one of said parameters varies locally monotonically, the maximum magnitude of said variation being less than 10% over a distance equal to ten times an operating wavelength used in said intensity measurements.
  • a determination of parameter correlations between different parameters characteristic of the structured element for different regions of the metrology target with different values of the locally monotonically varying parameter is carried out.
  • a calibration of the measurement setup used in the intensity measurements is carried out on the basis of the intensity measurements.
  • the parameters characteristic of the structured element comprise at least one parameter from the group of CD value, etch depth and overlay accuracy (overlay) of two structures produced in different structuring (for example lithography) steps.
  • the intensity measurements for at least two regions on the structured element are performed simultaneously.
  • the invention further relates to a device for characterizing a structured element in the form of a wafer, a mask or a CGH, wherein the device is configured to perform a method with the features described above.
  • a device for characterizing a structured element in the form of a wafer, a mask or a CGH wherein the device is configured to perform a method with the features described above.
  • the invention further relates to a method for testing a surface of a mirror, in particular a microlithographic projection exposure apparatus, wherein the test is carried out by interferometric superimposition of a test wave directed by a computer-generated hologram (CGH) on the mirror and a reference wave, characterized that the CGH is designed according to the features described above.
  • CGH computer-generated hologram
  • Figure 1 a-b are schematic representations illustrating an im
  • Figure 2 is a schematic representation of a possible embodiment of a measuring arrangement or device for carrying out the method according to the invention
  • Figure 3 is a schematic representation of an arrangement of utility and auxiliary structures on a wafer to illustrate a possible application of the invention
  • Figure 4a-b are schematic representations for explaining a possible
  • FIG. 5-7 are diagrams for explaining exemplary applications of the
  • Figures 8-13 are schematic representations of further exemplary embodiments of the invention.
  • FIG. 1 a-b are initially only schematic, highly simplified representations to illustrate exemplary, determinable in the context of the method according to the invention parameters shown.
  • 1 a shows only schematically two structures produced on a wafer 150 in different lithographic steps, which have an offset d which can be determined according to the invention in the lateral direction (x-direction in the drawn coordinate system), this offset being determinable as an overlay value.
  • 1 b shows a schematic representation of typical asymmetric structures 161 - 163 produced as a result of etching processes on a wafer 160, which i.a. can be characterized by also be determined by the method according to the invention flank angle.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a possible embodiment of a measuring arrangement or device for carrying out the method according to the invention.
  • the measuring arrangement of FIG. 2 is designed as a scatterometer and has a light source 201, which may be, for example, a broadband tunable light source for generating a wavelength spectrum (for example in the wavelength range from 300 nm to 800 nm).
  • a light source 201 which may be, for example, a broadband tunable light source for generating a wavelength spectrum (for example in the wavelength range from 300 nm to 800 nm).
  • the illumination beam path is designated by "200" and the imaging beam path by "210".
  • the light of the light source 201 passes through a coupling as well a lens 202 and an optic represented by another lens 204 in a pupil plane PP.
  • 205 designates a polarizer for setting desired states of polarization (eg of linearly polarized light of a given polarization direction), wherein different polarization states or directions of polarization can be set by variable adjustment or exchange of same, depending on the specific design of the polarizer 205
  • Polarizer 205 from the light hits in accordance with FIG. 2 via a lens 206 or an optical group represented thereby, a deflection mirror 207 and a beam splitter 208 to a wafer 209 located in the field plane FP and arranged in a wafer plane on a wafer stage. the structures already lithographically produced on this wafer 209.
  • the light arrives again in FIG. 2 via the beam splitter 208 in the imaging beam path via an optical group 21 1, an analyzer 212 located in a pupil plane PP or its vicinity, and a further module 213 on a detector located in a field plane FP (Camera) 215.
  • Analyzer 212 and polarizer 205 can each be designed to be rotatable.
  • the intensity measurement with the detector 215 can take place for a multiplicity of different wavelengths or polarization states.
  • the measured values obtained for different combinations of polarization and wavelength are each fitted to a model generated by solving the Maxwell equations, where, for example, the method of least-square deviation can be applied in iteration.
  • the determination of the respective overlay value assigned to a structured wafer region takes place, as well as optionally terer parameters or characteristic quantities (eg flank angles of asymmetrical structures according to FIG. 1 b, CD value, etc.) at each measuring time or in each measuring step not only for a single structured wafer area, but simultaneously for a plurality of wafer areas, ie for determining a A plurality of overlay values or other characteristics, wherein each of these overlay values is assigned in each case to one of the plurality of simultaneously measuring areas.
  • each of the aforementioned structured wafer regions corresponds to a (camera) region imaged on the respective detector 215.
  • the field depicted according to the invention can have a size of typically several mm 2 .
  • the total recorded area on the wafer may be the size of a typical wafer element ("die") and have a value of, for example, 26mm * 33mm, in other words, the illumination will be instead of successive illumination and diffraction-based surveying of individual structures an entire field, which field may for example only have a size of several mm 2 , eg 30mm * 40mm, where individual wafer areas each correspond to a detector area (comprising one or more camera pixels on the detector).
  • die typical wafer element
  • the illumination will be instead of successive illumination and diffraction-based surveying of individual structures an entire field, which field may for example only have a size of several mm 2 , eg 30mm * 40mm, where individual wafer areas each correspond to a detector area (comprising one or more camera pixels on the detector).
  • FIG. 3 shows, in a merely schematic and greatly simplified illustration, a wafer 301 in plan view, wherein various utility structures 310 as well as auxiliary structures 321 are located on the wafer, and wherein the auxiliary structures 321 are typically arranged outside of the useful structures 310 or in scribe lines (ie, break lines or regions of the wafer) between the respective produced chips,
  • a metrology target is now used for implementing, in particular, said auxiliary structures the metrology target has a periodic or quasi-periodic structure, wherein this structure is characterized by a plurality of parameters, wherein at least one of these parameters to achieve the advantages described above locally on a compared to the operating wavelength of the measuring device of FIG
  • the maximum magnitude of this variation over a distance of ⁇ may be less than 10%
  • the maximum magnitude of this variation over a distance ten times that of the intensity measurements may be used operating wavelength corresponds to less than 10%.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an exemplary embodiment of such a metrology target, where the aforementioned locally monotonically varying parameter is the pitch (ie the period).
  • each vertical web in turn should contain the same plurality (of eg 10) webs of identical web width.
  • FIG. 4b shows a microscopic sectional view with such webs 401-404 for the macroscopic top view of FIG. 4a.
  • the period represented by the width of the lands decreases monotonically in the x direction (the period may, for example, decrease over the entire metrology target, for example from a value of 600 nm to a value of 20 nm).
  • this local variation takes place on a scale which is large compared with the respective operating wavelength of the measuring arrangement, with the result that periodic boundary conditions for solving the Maxwell equations are still justified at each individual location of the structure.
  • the invention is not limited to the local variation of pitch (ie, period) within the metrology target described in Figs. 4a-b.
  • 8 shows a schematic illustration of a further embodiment of a metrology target 800 according to the invention, the overlay value being used here as a locally varying parameter in contrast to FIG. 4a-b.
  • the metrology target can be used, in particular, to differentiate, based on the intensity measurements carried out in the scatterometric configuration, whether specific measurement signals are due to a faulty auxiliary structure or to a faulty adjustment of the measurement setup are.
  • the three curves "A", "B” and “C” correspond to different measurement channels of the scatterometric measurement in the structure of FIG. 2, wherein these different measurement channels are characterized by mutually different combinations of wavelength, polarization and diffraction order.
  • the period (pitch) is plotted in nanometers (nm) as the continuously varying parameter of the metrology target according to the invention eg according to the embodiment of Fig. 4a-b Derivation of the intensity I of the respective measurement channel according to the etch depth d plotted, whereas in Fig. 5b, the partial derivative of the intensity I of the respective measurement channel according to the tilt angle ⁇ of the sample or the metrology target is plotted (the tilt angle ⁇ a tilt of the sample in the measuring arrangement). Due to the marked difference of the
  • Curves can be determined on the basis of the intensity measurements carried out in the scatterometric structure, whether the obtained measuring signals are given. may be due to a faulty adjustment of the sample with respect to the measurement setup.
  • the metrology target according to the invention can be used to "break up" parameter correlations insofar as suitable areas of the metrology target can be identified, as described below, in which specific profile parameters can be determined simultaneously.
  • the three curves "A", "B” and “C” correspond to different measuring channels of the scatterometric measurement in the structure of FIG. 2, these different measuring channels being characterized by mutually different combinations of wavelength, polarization and order of diffraction
  • the period (pitch) is plotted in nanometers (nm) - as the continuously varying parameter of the metrology target according to the invention eg according to the embodiment of Fig. 4a-b - on the vertical axis is the partial derivative 6b and 6c show analogous diagrams in which, instead, the partial derivative of the intensity I of the relevant measuring channel is determined by the flank angle ⁇ (FIG. 6b) or the partial derivative of the intensity Intensity I of the relevant measuring channel according to the ratio v of land width to period (Fig. 6c)formatt is project.
  • FIG. 7 shows the parameter correlations resulting from the diagrams of FIGS. 6a-c on the basis of the formation of corresponding covariance matrices between respectively two parameters.
  • curve "I” describes the parameter correlation between etch depth and CD
  • curve "II” describes the parameter correlation between etch depth and flank angle
  • curve "III” describes the parameter correlation. relation between CD and flank angle.
  • a value of the normalized correlation value of zero corresponds to a non-existent correlation between the respective parameters, while a magnitude-low correlation value in the diagram of FIG. 7 indicates a weak correlation and thus indicates that a simultaneous determination of the relevant profile parameters is advantageously in this range of the metrology target.
  • the invention thus makes use of the fact that, in spite of a fundamentally given pronounced correlation, for example the parameters etch depth and flank angle in the measurement signals obtained in the scatterometric measurement in the construction of FIG. 2, this correlation does not extend over the entire range of variation of the locally varying parameter on the metrology unit.
  • Target is identical, since this variation of the correlation can be used to break the relevant parameter correlation, for example, by determining the etching depth in one area of the flank angle and in another area.
  • helper structures are also used in computer generated holograms (CGHs).
  • CGHs are used, for example, for high-precision testing of mirrors. It is u.a. It is also known to realize a calibration of the CGHs used in the mirror test using so-called complex-coded CGHs, wherein in one and the same CGH, in addition to the "useful functionality" required for the actual test (ie the CGH design according to the mirror shape). Structure for shaping the wavefront mathematically corresponding to the test piece shape) at least one further "calibration functionality" is encoded to provide a reference wavefront serving for calibration or error correction.
  • a problem that arises in practice in this case is that for the complete determination of the profile of a CGH (as shown in detail in FIG. 9a in detail for a CGH 910), numerous profile parameters such as, for example, flank angles or structure width (CD) are required, wherein also in this case a profile parameter determination can initially be made on the basis of an auxiliary or marker structure, which is made simpler by a smaller number of parameters.
  • a metrology target according to the invention can now be designed in such a way that the corresponding, relatively simple auxiliary structure is successively transferred into the actual useful structure in order to better measure the profile parameters analogously to the embodiments described above. This is shown schematically in FIG. 9b for a metrology target 920, the actual payload structure (in FIG. 9b bottom right) with complex coding being continuously transferred to the line grid on the metrology target 920 shown in FIG.
  • FIG. 10a-b shows a further example, wherein the complex coded CGH 1010 illustrated in FIG. 10a has a checkerboard pattern as the useful structure here.
  • Fig. 10b shows a suitable metrology target 1020 in which this pattern is continuously transformed into a horizontal line pattern (left in Fig. 10b) and a vertical line pattern (on the right in Fig. 10b).
  • Fig. 11b an example of an application of the above described concept of continuous transfer of patterns in lithography is shown.
  • Fig. 1 1 a is a regular arrangement 1 1 10 of contact holes for electrically conductive connection of structures shown together schematically. A typical characteristic parameter relevant in certain scenarios is the ellipticity of these contact holes. According to FIG.
  • a continuous transfer of a perfectly round geometry of the contact holes into geometries with different ellipticity is realized.
  • the placement of a marker structure 1220 in a region of a CGH 1200 takes place anyway for the actual measurement (eg due to disturbances in the region in question) Measurement signal by reflection) is not used (such areas being shown in black in FIG. 12).
  • the relevant auxiliary or marker structure 1220 can again-as likewise indicated in FIG. 12-be configured in the manner described above with a continuous or continuous transition to the useful structure, wherein in the example of FIG - or marker structure 1220 existing line pattern is steadily transferred into the surrounding, complex Nutz Modell.
  • FIG. 13 serves to illustrate this aspect. While an abrupt transition between auxiliary and adjustment structure 1310 and useful structure 1301 indicated in FIG. 13 on the production side leads to undesired process variations and (for example via shadowing effects in plasma etching) ultimately leads to an undesired modification of useful structures 1301, this effect can As indicated on the right in FIG. 13, a smooth, continuous transition between auxiliary or adjustment structure 1320 and useful structure 1301 according to the invention is avoided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metrologie-Target. Weiter betrifft die Erfindung auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH. Gemäß einem Aspekt weist ein Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur auf, wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 5μm weniger als 10% beträgt, wobei das Metrologie-Target wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur aufweist, wobei die Hilfsstruktur hinsichtlich des örtlich monoton variierenden Parameters sukzessive in die Nutzstruktur übergeht.

Description

Metrologie-Target
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 204 719.4, angemeldet am 21 . März 2017. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference") mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Metrologie-Target. Weiter betrifft die Erfindung auch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikro- lithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Hierbei besteht in der Praxis der Bedarf, für den strukturierten Wafer charakteristische Parameter zu kontrollieren, z.B. den CD-Wert oder die Schichtdicke. Insbesondere bei sogenannten „Multi-Patterning"-Verfahren zur Unterschrei- tung der Auflösungsgrenze des optischen Systems mit in mehreren Lithographieschritten auf dem Wafer erzeugten Strukturen muss eine große Anzahl von Prozessparametern kontrolliert werden. Hierzu gehört insbesondere die Kontrolle der relativen Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer erzeugten Strukturen, wobei möglichst hohe Genauigkeiten (z.B. in der Größenordnung von 1 nm) angestrebt werden. Die hierbei bestimmte Überdeckungsgenauigkeit ist oft von besonderer Bedeutung und wird auch als „Overlay" bezeichnet.
Bei der Bestimmung solcher Parameter ist es u.a. bekannt, Hilfs- bzw. Markerstrukturen insbesondere in Randbereichen der jeweils hergestellten Waferelemente zu erzeugen, um anhand dieser Hilfsstrukturen eine beugungs- basierte Bestimmung der jeweils relevanten Parameter in einem scatterometri- schen Aufbau durchzuführen. Um die Hilfs- bzw. Markerstrukturen einer Messung auch bei höheren Beugungsordnungen als lediglich der nullten Beugungsordnung zugänglich zu machen, werden diese Hilfs- bzw. Markerstrukturen typischerweise oft gröber bzw. mit größerem Linienabstand ausgestaltet als die Nutzstrukturen.
Neben dem zusätzlichen Aufwand für die Bereitstellung der Hilfsstrukturen tritt dabei jedoch in der Praxis das weitere Problem auf, dass die anhand der vergleichsweise groben Hilfsstrukturen ermittelten Parameterwerte nicht notwendigerweise das tatsächliche Verhalten der auf dem Wafer befindlichen, eigentlich interessanten Nutzstrukturen repräsentieren, was z.B. auf eine unzureichende Korrelation zwischen Nutz- und Hilfsstruktur und/oder einen großen Abstand zwischen diesen zurückzuführen sein kann.
Ein weiteres in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die jeweils relevanten, mit dem scatterometrischen Messaufbau zu bestimmenden Parameter z.T. untereinander korrelieren mit der Folge, dass aus dem Erhalt eines bestimmten Messsignals nicht unmittelbar gefolgert werden kann, ob dieses Messsignal durch eine Variation eines bestimmten Parameters (z.B. des Flankenwinkels) oder z.B. durch eine bestimmte Kombination einer Variation anderer Parameter (beispielsweise Ätztiefe und Kantenrundung) hervorgerufen wird.
Weitere Probleme resultieren in der Praxis daraus, dass sowohl der scattero- metrische Messaufbau selbst als auch die vermessene Probe einschließlich der Hilfs- bzw. Markerstrukturen sowie deren Justage im Messaufbau mit Unsi- cherheiten oder Fehlern behaftet sein können mit der Folge, dass aus dem Erhalt eines bestimmten Messsignals nicht zweifelsfrei ermittelt werden kann, ob dieses auf eine fehlerhafte Hilfs- bzw. Markerstruktur oder auf eine fehlerhafte Ausrichtung der Probe im Messaufbau zurückzuführen ist. In einem weiteren Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung werden Markerstrukturen auch in computergenerierten Hologrammen (CGHs) eingesetzt. Derartige CGHs werden beispielsweise zur hochgenauen Prüfung von Spiegeln verwendet. Dabei ist es u.a. auch bekannt, eine Kalibrierung der bei der Spiegelprüfung eingesetzten CGHs unter Verwendung sogenannter kom- plex-kodierter CGHs zu realisieren, wobei in ein- und dasselbe CGH zusätzlich zu der für die eigentliche Prüfung benötigten„Nutzfunktionalität" (d.h. der entsprechend der Spiegelform ausgelegten CGH-Struktur zur Formung der mathematisch der Prüflingsform entsprechenden Wellenfront) wenigstens eine weitere„Kalibrierfunktionalität" zur Bereitstellung einer zur Kalibrierung bzw. Fehler- korrektur dienenden Referenzwellenfront einkodiert wird. Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist, dass zur vollständigen Bestimmung des Profils des CGHs i.d.R. wiederum zahlreiche Profilparameter (z.B. Flankenwinkel oder Strukturbreite (CD)) erforderlich sind. Metrologie-Targets werden in CGHs vor diesem Hintergrund als Markerstrukturen zur Bestimmung von Profilparame- tern anhand einfacherer Strukturen eingesetzt.
In den CGHs können bei Übergängen zwischen Metrologie-Targets und Nutzbzw. Justagestrukturen (auch Hilfsstrukturen genannt) jedoch gegebenenfalls bei der Prozessierung unerwünschte physikalische oder chemische Prozesse stattfinden, welche eine unerwünschte Modifikation oder sogar Zerstörung der in unmittelbarer Nähe befindlichen CGH-Strukturen zur Folge haben können. Dieser Effekt kann auch bereits beim Übergang zwischen Justage- und Nutz- strukturen auftreten. In der hier vorliegenden Erfindung wird beschrieben, wie in beiden vorstehenden Fällen diese unerwünschten Effekte reduziert werden können.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 9,31 1 ,431 B2, US 2016/0266505 A1 und WO 2013/138297 A1 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Metrologie-Target bereitzustellen, welches die Vermeidung eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch das Metrologie-Target gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft gemäß einem Aspekt ein Metrologie-Target, wobei das Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist, wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 5μιτι weniger als 10% beträgt, wobei das Metrologie-Target wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur aufweist, wobei die Hilfsstruktur hinsichtlich des örtlich monoton variierenden Parameters sukzessive in die Nutzstruktur übergeht. Unter„quasi-periodisch" wird hier verstanden, dass die Variation δρ der Periode p einer periodischen Struktur langsam im Verhältnis zu einer typischen
Wellenlänge λ ist, d.h. es muss gelten—«— .
p λ Gemäß einer Ausführungsform beträgt die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 20μιτι, insbesondere über eine Distanz von 40μιτΊ, weniger als 10%.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt die maximale Größe der Variation über diese Distanz weniger als 5%, insbesondere weniger als 1 %.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, eine auf einem Metrologie-Target vorhandene, z.B. als Hilfs- bzw. Markerstruktur dienende periodische oder quasi-periodische Struktur nicht als hinsichtlich sämtlicher charak- teristischer Parameter einheitliche, isolierte Struktur auszugestalten, sondern wenigstens einen charakteristischen Parameter (bei dem es sich lediglich beispielhaft um das Verhältnis von Stegbreite zu Periode in einer Gitterlinienstruktur handeln kann) über das Metrologie-Target hinweg allmählich und (quasi-)kontinuierlich zu variieren.
Hierbei ist mit„allmählicher" bzw.„quasi-kontinuierlicher" Variation im Anwendungsfalle eines scatterometrischen Messaufbaus gemeint, dass die betreffende Variation auf einer Skala stattfindet, die groß im Vergleich zu der bei der scatterometrischen Messung verwendeten Arbeitswellenlänge der elektromag- netischen Strahlung ist, d.h. es muss analog zur vorstehenden Definition für einen quasi-kontinuierlich variierenden Parameter x gelten— «— .
x λ
Durch die im vorstehenden Sinne quasi-kontinuierliche Variation wenigstens eines charakteristischen Parameters der auf dem erfindungsgemäßen Metrolo- gie-Target vorhandenen (Hilfs-)Struktur wird erreicht, dass zum einen an jedem einzelnen Ort der Struktur periodische Randbedingungen bei der Lösung der Maxwellgleichungen noch gerechtfertigt sind und zum anderen die eingangs beschriebenen, bei Verwendung einer isolierten, hinsichtlich sämtlicher charakteristischer Parameter in sich konstanten Hilfsstruktur auftretenden Probleme vermieden werden.
Dadurch, dass etwa im Anwendungsfall des scatterometrischen Messaufbaus die Durchführung der Intensitätsmessungen nicht für eine isolierte, in sich konstante Hilfsstruktur, sondern für eine im vorstehenden Sinne quasikontinuierlich variierende Struktur durchgeführt werden, können die bei den Intensitätsmessungen erhaltenen Messkurven, wie im Weiteren noch detaillierter erläutert, insbesondere zum Aufbrechen von Parameterkorrelationen genutzt werden, da auch diese Parameterkorrelationen über das wie beschrieben variierende Metrologie-Target hinweg veränderlich sind. Hierdurch können wiederum im Ergebnis die erhaltenen Messsignale (im Gegensatz zu einem auf isolierten, konstanten Hilfsstrukturen basierenden Verfahren) eindeutig bestimmten Profilparametern zugeordnet werden bzw. es können - wie noch näher erläutert - die für eine simultane Bestimmung mehrerer Profilparameter jeweils besonders geeigneten Bereiche des Metrologie-Targets (in welchen die betreffenden Profilparameter nur schwach korreliert sind) identifiziert werden.
Des Weiteren kann - wie ebenfalls noch detaillierter erläutert - anhand der mit einem erfindungsgemäßen Metrologie-Target im scatterometrischen Aufbau durchgeführten Intensitätsmessungen gefolgert werden, ob bestimmte Messsignale auf eine fehlerhafte Hilfsstruktur oder auf eine fehlerhafte Justierung des Messaufbaus zurückzuführen sind.
In Ausführungsformen der Erfindung kann die vorstehend beschriebene quasikontinuierliche Variation wenigstens eines charakteristischen Parameters der auf dem erfindungsgemäßen Metrologie-Target vorhandenen Struktur insbe- sondere derart beschaffen sein, dass eine Hilfsstruktur sukzessive in eine benachbarte Nutzstruktur überführt wird, mit anderen Worten also der innerhalb der Hilfsstruktur örtlich monoton variierende Parameter schließlich mit demjenigen in der angrenzenden Nutzstruktur übereinstimmt. Hierdurch kann im Anwendungsfall des scatterometrischen Messaufbaus das eingangs beschriebene Problem der Verschiedenheit bzw. unzureichenden Korrelation zwischen isolierten Hilfsstrukturen einerseits und Nutzstrukturen anderseits überwunden werden.
Ein weiterer Vorteil der vorstehend beschriebenen, quasi-kontinuierlichen und sukzessiven Überführung von Hilfsstrukturen in Nutzstrukturen ist, dass besagte Hilfsstrukturen in die Umgebung im Wesentlichen stetig eingebettet werden können mit der Folge, dass etwa beim Ätzen durch Plasmaprozesse keine Unstetigkeiten im Ätzprofil induziert werden. Demzufolge können sowohl im Anwendungsfalle des scatterometrischen Messaufbaus zur Bestimmung relevanter Profilparameter des Wafers als auch im Anwendungsfalle von CGHs die eingangs beschriebenen Probleme einer unerwünschten Modifikation der je- weiligen Nutzstrukturen durch Hilfsstrukturen vermieden werden.
Diese Technik kann ebenso verwendet werden, um Justagestrukturen und Nutzstrukturen auf einem CGH kontinuierlich ineinander zu überführen. Gemäß einer Ausführungsform ist der örtlich monoton variierende Parameter ein geometrischer Parameter.
Gemäß einer Ausführungsform ist die periodische oder quasi-periodische Struktur ferner durch wenigstens einen konstanten Parameter charakterisiert.
Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens einer der die Struktur charakterisierenden Parameter aus der Gruppe Pitch (Periode), Flankenwinkel und Ätztiefe ausgewählt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Metrologie-Target zur beugungsbasier- ten Bestimmung wenigstens eines Parameters einer Nutzstruktur auf einem strukturierten Element in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH in einem scatterometrischen Messaufbau ausgelegt. Gemäß einer Ausführungsform ist das Metrologie-Target auf einem computergenerierten Hologramm (CGH) vorgesehen. Die Erfindung betrifft weiter ein computergeneriertes Hologramm (CGH), welches ein erfindungsgemäßes Metrologie-Target aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Metrologie-Target zur Prüfung einer Oberfläche eines Spiegels durch interferometrische Überlagerung einer von dem CGH auf den Spiegel gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle ausgelegt, wobei das Metrologie-Target in einem bei dieser interferometrischen Überlagerung ungenutzten Bereich des CGH angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein computergeneriertes Hologramm (CGH) mit wenigstens einer Nutzstruktur und wenigstens einer an die Nutzstruktur angrenzenden oder in die Nutzstruktur eingebetteten Justagestruktur zur Justage des computergenerierten Hologramms in Bezug auf einen interferometrischen Prüfaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzstruktur hinsichtlich wenigstens eines charakteristischen Parameters kontinuierlich in die Justa- gestruktur überführt ist.
Gemäß diesem Aspekt wird somit ein kontinuierlicher Übergang zwischen Justagestruktur und Nutzstruktur geschaffen, was etwa über die entsprechende kontinuierliche Ausgestaltung wenigstens einer die Nutzstruktur bzw. die Justagestruktur beschreibenden komplexen (Gewichts-) Funktion realisiert werden kann. Dem vorstehenden Ansatz liegt die Überlegung zugrunde, dass ein abrupter Übergang zwischen Justagestruktur und Nutzstruktur in fertigungstechnischer Hinsicht zu unerwünschten Prozessvariationen und (etwa über Abschattungseffekte beim Plasmaätzen) zu einer unerwünschten Modifi- kation der Nutzstrukturen (z.B. einer sprunghaften Änderung der Ätztiefe) führen kann, was durch einen erfindungsgemäßen glatten, kontinuierlichen Übergang zwischen Justagestruktur und Nutzstruktur vermieden wird. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH,
- wobei eine Mehrzahl von für das strukturierte Element charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Element ermittelt wird, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine auf einem Metrologie-Target befindliche Hilfsstruktur durchgeführt werden;
- wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt,
- wobei das Metrologie-Target gemäß den vorstehend beschriebenen Merkmalen ausgelegt ist.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH,
- wobei eine Mehrzahl von für das strukturierte Element charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Element ermittelt wird, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine auf einem Metrologie-Target befindliche Hilfsstruktur durchgeführt werden;
- wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt;
- wobei das Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist; und - wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz, welche dem Zehnfachen einer bei den Intensitätsmessungen verwendeten Arbeitswellenlänge entspricht, weniger als 10% beträgt.
Gemäß einer Ausführungsform wird auf Basis der Intensitätsmessungen eine Bestimmung von Parameterkorrelationen zwischen unterschiedlichen, für das strukturierte Element charakteristischen Parametern für unterschiedliche Berei- che des Metrologie-Targets mit unterschiedlichen Werten des örtlich monoton variierenden Parameters durchgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform wird auf Basis der Intensitätsmessungen eine Kalibrierung des bei den Intensitätsmessungen verwendeten Messaufbaus durchgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform umfassen die für das strukturierte Element charakteristischen Parameter wenigstens einen Parameter aus der Gruppe CD- Wert, Ätztiefe und Überdeckungsgenauigkeit (Overlay) von zwei in unter- schiedlichen Strukturierungs- (z.B. Lithographie-)schritten erzeugten Strukturen.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Intensitätsmessungen für wenigstens zwei Bereiche auf dem strukturierten Element simultan durchgeführt.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu Vorteilen sowie vorteilhaften Aus- gestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Prüfung einer Oberfläche eines Spiegels, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsan- lage, wobei die Prüfung durch interferometrische Überlagerung einer von einem Computer-generierten Hologramm (CGH) auf den Spiegel gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das CGH gemäß den zuvor beschriebenen Merkmalen ausgelegt ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Figur 1 a-b schematische Darstellungen zur Veranschaulichung eines im
Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmbaren Overlay-Wertes (Figur 1 a) bzw. Flankenwinkels (Figur 1 b);
Figur 2 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung von Nutz- sowie Hilfsstrukturen auf einem Wafer zur Erläuterung einer möglichen Anwendung der Erfindung;
Figur 4a-b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer möglichen
Ausgestaltung eines Metrologie-Targets gemäß der Erfindung; Figur 5-7 Diagramme zur Erläuterung beispielhafter Anwendungen der
Erfindung; und Figur 8-13 schematische Darstellungen weiterer beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In Fig. 1 a-b sind zunächst lediglich schematische, stark vereinfachte Darstellungen zur Veranschaulichung beispielhafter, im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmbarer Parametern gezeigt. Fig. 1 a zeigt lediglich schematisch zwei in unterschiedlichen Lithographieschritten auf einem Wafer 150 erzeugte Strukturen, welche in lateraler Richtung (x-Richtung im eingezeichneten Koordinatensystem) einen erfindungsgemäß bestimmbaren Versatz d aufweisen, wobei dieser Versatz als Overlay-Wert bestimmbar ist. Fig. 1 b zeigt eine schematische Darstellung typischer infolge von Ätzprozessen auf ei- nem Wafer 160 erzeugter asymmetrischer Strukturen 161 -163, die u.a. durch ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmbare Flankenwinkel charakterisierbar sind.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform einer Messanordnung bzw. Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Messanordnung von Fig. 2 ist als Scatterometer ausgestaltet und weist eine Lichtquelle 201 auf, bei der es sich z.B. um eine breitbandige stimmbare Lichtquelle zur Erzeugung eines Wellenlängenspektrums (beispielsweise im Wellenlängenbereich von 300nm bis 800nm) handeln kann. In Fig. 2 ist der Beleuchtungsstrahlengang mit„200" und der Abbildungsstrahlengang mit„210" bezeichnet. Das Licht der Lichtquelle 201 gelangt über eine Einkopplung sowie eine Linse 202 und eine durch eine weitere Linse 204 repräsentierte Optik in eine Pupillenebene PP. Mit„205" ist ein Polarisator zur Einstellung erwünschter Polarisationszustände (z.B. von linear polarisiertem Licht einer vorgegebenen Polarisationsrichtung) bezeichnet, wobei unterschiedliche Polarisationszu- stände bzw. Polarisationsrichtungen je nach konkreter Ausgestaltung des Polarisators 205 durch variable Einstellung oder auch Austausch desselben einstellbar sind. Von dem Polarisator 205 aus trifft das Licht gemäß Fig. 2 über eine Linse 206 bzw. eine hierdurch repräsentierte optische Gruppe, einen Umlenkspiegel 207 sowie einen Strahlteiler 208 auf einen in der Feldebene FP be- findlichen und in einer Waferebene auf einer Waferstage angeordneten Wafer 209 bzw. die auf diesem Wafer 209 bereits lithographisch erzeugten Strukturen.
Nach Beugung an diesen Strukturen gelangt das Licht gemäß Fig. 2 wiederum über den Strahlteiler 208 im Abbildungsstrahlengang über eine optische Gruppe 21 1 , einen in einer Pupillenebene PP oder deren Nähe befindlichen Analysator 212 sowie eine weitere Baugruppe 213 auf einen in einer Feldebene FP befindlichen Detektor (Kamera) 215. Analysator 212 und Polarisator 205 können jeweils rotierbar ausgestaltet sein. Unter Einsatz der stimmbaren Lichtquel- le 201 bzw. des Polarisators 205 kann die Intensitätsmessung mit dem Detektor 215 für eine Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängen bzw. Polarisationszustände erfolgen. Auf Basis der mit dem Detektor 215 jeweils gemessenen Intensitätswerte lässt sich durch Vergleich (insbesondere Differenzbildung) modellbasiert in für sich bekannter Weise z.B. eine Bestimmung bzw. Kontrolle der relativen Position von in unterschiedlichen Lithographieschritten auf dem Wafer 209 erzeugten Strukturen vornehmen.
Für eine Overlay-Bestimmung werden z.B. die für unterschiedliche Kombinationen aus Polarisation und Wellenlänge erhaltenen Messwerte jeweils an ein durch Lösung der Maxwell-Gleichungen erzeugtes Modell angefittet, wobei z.B. die Methode der kleinsten quadratischen Abweichung in Iteration angewendet werden kann. Dabei erfolgt ferner die Bestimmung des jeweils einem strukturierten Waferbereich zugeordneten Overlay-Wertes sowie gegebenenfalls wei- terer Parameter bzw. Kenngrößen (z.B. Flankenwinkel asymmetrischer Strukturen gemäß Fig. 1 b, CD-Wert etc.) zu jedem Messzeitpunkt bzw. in jedem Messschritt nicht nur für einen einzigen strukturierten Waferbereich, sondern simultan für eine Mehrzahl von Waferbereichen, d.h. zur Ermittlung einer Mehrzahl von Overlay-Werten bzw. weiteren Kenngrößen, wobei jeder dieser Overlay-Werte jeweils einem der Mehrzahl von simultan vermessenden Bereichen zugeordnet ist.
Dies wird in der Messanordnung von Fig. 2 insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Abbildung vom Wafer 209 auf den Detektor 215 so gestaltet wird, dass die Abbildung bzw. die Spot-RMS auf Subpixelniveau des Sensors korrigiert wird, z.B. typischerweise auf weniger als 5pm Spotgröße. Besonders günstig ist es, hier eine sogenannte 1 :1 -Abbildung zu verwenden. Somit korrespondiert jeder der vorstehend genannten strukturierten Waferbereiche mit einem auf den jeweiligen Detektor 215 abgebildeten (Kamera-)Bereich. Demzufolge werden erfindungsgemäß in jedem Messschritt bzw. zu jedem Messzeitpunkt nicht nur einzelne Spots (zur Bestimmung jeweils nur eines einzigen Overlay-Wertes) vermessen, sondern es wird ein Feld auf den betreffenden Detektor (Kamera) 215 abgebildet. Das erfindungsgemäß abgebildete Feld kann hierbei eine Größe von typischerweise mehreren mm2 aufweisen. Hierbei kann lediglich beispielhaft der simultan aufgenommene Gesamtbereich auf dem Wafer der Größe eines typischen Waferelements bzw. Chips („Die") entsprechen und einen Wert von z.B. 26mm*33mm besitzen. Mit anderen Worten erfolgt anstelle einer sukzessiven Beleuchtung und beugungsbasierter Vermessung einzelner Strukturen die Beleuchtung eines ganzen Feldes, wobei dieses Feld lediglich beispielhaft eine Größe von mehreren mm2, z.B. 30mm*40mm aufweisen kann. Hierbei entsprechen einzelne Waferbereiche jeweils einem Detektorbereich (umfassend einen oder mehrere Kamerapixel auf dem Detektor).
Fig. 3 zeigt in lediglich schematischer und stark vereinfachter Darstellung einen Wafer 301 in Draufsicht, wobei sich auf dem Wafer sowohl diverse Nutzstrukturen 310 als auch Hilfsstrukturen 321 befinden und wobei die Hilfsstrukturen 321 typischerweise außerhalb der Nutzstrukturen 310 bzw. in zwischen den jeweils hergestellten Chips befindlichen„scribe lines" (d.h. Bruchlinien bzw. - bereiche des Wafers) angeordnet sind. Gemäß der Erfindung wird nun zur Implementierung insbesondere der genannten Hilfsstrukturen ein Metrologie-Target eingesetzt, wobei das Metrologie- Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist, wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter zur Erzielung der eingangs beschriebenen Vorteile auf einer im Vergleich zur Arbeitswellenlänge der Messanordnung von Fig. 2 großen Skala örtlich monoton variiert. Dabei kann insbesondere die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von δμιη weniger als 10% betragen. Im Falle der Anwendung in einem scatterometrischen Aufbau kann die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz, welche dem Zehnfachen einer bei den Intensitätsmessungen verwendeten Arbeitswellenlänge entspricht, weniger als 10% betragen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer beispielhaften Ausführungsform eines solchen Metrologie-Targets, wobei es sich hier bei dem vorstehend genannten, örtlich monoton variierenden Parameter um den Pitch (d.h. die Periode) handelt. Dabei soll in Fig. 4a jeder senkrechte Steg seinerseits die gleiche Mehrzahl (von z.B. 10) Stegen von jeweils identischer Stegbreite enthalten. Fig. 4b zeigt zu der makroskopischen Draufsicht von Fig. 4a eine mikroskopische Schnittansicht mit solchen Stegen 401 -404. Wie in Fig. 4a angedeutet nimmt die durch die Breite der Stege repräsentierte Periode in x- Richtung monoton ab (die Periode kann beispielhaft über das gesamte Metrologie-Target etwa von einem Wert von 600nm bis auf einen Wert von 20nm abnehmen). Diese örtliche Variation findet jedoch wie oben ausgeführt auf einer im Vergleich zu der jeweiligen Arbeitswellenlänge der Messanordnung großen Skala statt mit der Folge, dass an jedem einzelnen Ort der Struktur periodische Randbedingungen zur Lösung der Maxwellgleichungen noch gerechtfertigt sind. Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 4a-b beschriebene örtliche Variation des Pitch (d.h. der Periode) innerhalb des Metrologie-Targets beschränkt. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Metrologie-Targets 800, wobei hier im Unterschied zu Fig. 4a-b der Overlay-Wert als örtlich variierender Parameter verwendet wird.
Die vorstehend anhand von Fig. 4a-b beschriebene Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metrologie-Targets kann nun insbesondere wie im Weiteren beschrieben in mehrfacher Hinsicht zum Aufbrechen störender Korrelationen genutzt werden.
Gemäß einem unter Bezugnahme auf Fig. 5a-b beschriebenen Aspekt kann das Metrologie-Target insbesondere dazu genutzt werden, um anhand der im scatterometrischen Aufbau durchgeführten Intensitätsmessungen zu unter- scheiden, ob bestimme Messsignale auf eine fehlerhafte Hilfsstruktur oder auf eine fehlerhafte Justierung des Messaufbaus zurückzuführen sind.
Im Diagramm von Fig. 5a entsprechen die drei Kurven„A",„B" und„C" unterschiedlichen Messkanälen der scatterometrischen Vermessung im Aufbau von Fig. 2, wobei diese unterschiedlichen Messkanäle durch voneinander verschiedene Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und Beugungsordnung charakterisiert sind. Auf der horizontalen Achse ist die Periode (Pitch) in Nanometern (nm) - als der kontinuierlich variierende Parameter des erfindungsgemäßen Metrologie-Targets z.B. gemäß der Ausführungsform von Fig. 4a-b - aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist in Fig. 5a die partielle Ableitung der Intensität I des betreffenden Messkanals nach der Ätztiefe d aufgetragen, wohingegen in Fig. 5b die partielle Ableitung der Intensität I des betreffenden Messkanals nach dem Kippwinkel φ der Probe bzw. des Metrologie- Targets aufgetragen ist (wobei der Kippwinkel φ eine Verkippung der Probe in der Messanordnung bezeichnet). Aufgrund des deutlichen Unterschieds der
Kurven kann anhand der im scatterometrischen Aufbau durchgeführten Intensitätsmessungen festgestellt werden, ob die erhaltenen Messsignale gegebe- nenfalls auf eine fehlerhafte Justierung der Probe bezüglich des Messaufbaus zurückzuführen sind.
Fig. 6a-c und Fig. 7 zeigen Diagramme zur Erläuterung einer weiteren mögli- chen Anwendung der Erfindung. Gemäß diesem Aspekt kann das erfindungsgemäße Metrologie-Target insofern zum„Aufbrechen" von Parameterkorrelationen genutzt werden, als - wie im Weiteren beschrieben - jeweils geeignete Bereiche des Metrologie-Targets identifiziert werden können, in welchen bestimmte Profilparameter simultan ermittelt werden können.
Im Diagramm von Fig. 6a entsprechen wiederum die drei Kurven„A",„B" und „C" unterschiedlichen Messkanälen der scatterometrischen Vermessung im Aufbau von Fig. 2, wobei diese unterschiedlichen Messkanäle durch voneinander verschiedene Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und Beu- gungsordnung charakterisiert sind. Auf der horizontalen Achse ist die Periode (Pitch) in Nanometern (nm) - als der kontinuierlich variierende Parameter des erfindungsgemäßen Metrologie-Targets z.B. gemäß der Ausführungsform von Fig. 4a-b - aufgetragen. Auf der vertikalen Achse ist die partielle Ableitung der Intensität I des betreffenden Messkanals nach der Ätztiefe d aufgetragen. Fig. 6b und Fig. 6c zeigen analoge Diagramme, in denen stattdessen die partielle Ableitung der Intensität I des betreffenden Messkanals nach dem Flankenwinkel θ (Fig. 6b) bzw. die partielle Ableitung der Intensität I des betreffenden Messkanals nach dem Verhältnis v von Stegbreite zu Periode (Fig. 6c) aufgetragen ist.
Fig. 7 zeigt die aus den Diagrammen von Fig. 6a-c sich ergebenden Parameterkorrelationen auf Basis der Bildung entsprechender Kovarianzmatrizen zwischen jeweils zwei Parametern. Hierzu wird auf Thomas A. Germer et al.:„De- veloping an uncertainty analysis for optical scatterometry Metrology, Inspec- tion, and Process Control for Microlithography XXIII, J.A. Allgair, Ed., Proc. SPIE 7272, (2009) verwiesen. In Fig. 7 beschreibt Kurve„I" die Parameterkorrelation zwischen Ätztiefe und CD, Kurve„II" die Parameterkorrelation zwischen Ätztiefe und Flankenwinkel und Kurve„III" beschreibt die Parameterkor- relation zwischen CD und Flankenwinkel. Ein Wert des normierten Korrelationswertes von Null entspricht einer gar nicht vorhandenen Korrelation zwischen den jeweiligen Parametern, während ein betragsmäßig geringer Korrelationswert im Diagramm von Fig. 7 auf eine immerhin schwache Korrelation und somit darauf hinweist, dass eine simultane Bestimmung der betreffenden Profilparameter vorteilhafterweise in diesem Bereich des Metrologie-Targets erfolgt. In Fig. 7 gilt dies z.B. für die beiden Parameter Ätztiefe und Flankenwinkel für einen Pitch-Wert von etwa 600nm. Die Erfindung macht sich somit hier zunutze, dass trotz einer grundsätzlich gegebenen ausgeprägten Korrelation z.B. der Parameter Ätztiefe und Flankenwinkel in den bei der scatterometrischen Vermessung im Aufbau von Fig. 2 erhaltenen Messsignalen diese Korrelation nicht über den gesamten Variationsbereich des örtlich variierenden Parameters auf dem Metrologie-Target iden- tisch ist, da diese Variation der Korrelation zum Brechen der betreffenden Parameterkorrelation genutzt werden kann, indem etwa in einem Bereich der Flankenwinkel und in einem anderen Bereich die Ätztiefe ermittelt wird.
In einem weiteren Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung werden Hilfs- bzw. Markerstrukturen auch in computergenerierten Hologrammen (CGHs) eingesetzt. Derartige CGHs werden beispielsweise zur hochgenauen Prüfung von Spiegeln verwendet. Dabei ist es u.a. auch bekannt, eine Kalibrierung der bei der Spiegelprüfung eingesetzten CGHs unter Verwendung sogenannter komplex-kodierter CGHs zu realisieren, wobei in ein- und dasselbe CGH zu- sätzlich zu der für die eigentliche Prüfung benötigten„Nutzfunktionalität" (d.h. der entsprechend der Spiegelform ausgelegten CGH-Struktur zur Formung der mathematisch der Prüflingsform entsprechenden Wellenfront) wenigstens eine weitere „Kalibrierfunktionalität" zur Bereitstellung einer zur Kalibrierung bzw. Fehlerkorrektur dienenden Referenzwellenfront einkodiert wird.
Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist, dass zur vollständigen Bestimmung des Profils eines CGH (wie z.B. in Fig. 9a ausschnittsweise für ein CGH 910 dargestellt) i.d.R. zahlreiche Profilparameter wie z.B. Flankenwinkel oder Strukturbreite (CD) erforderlich sind, wobei auch in diesem Falle eine Profilparameterbestimmung zunächst anhand einer Hilfs- bzw. Markerstruktur erfolgen kann, welche durch eine geringere Parameteranzahl einfacher gestaltet ist. Wie in den zuvor beschriebenen Anwendungen kann nun ein erfin- dungsgemäßes Metrologie-Target derart beschaffen sein, dass die entsprechende, vergleichsweise einfache Hilfsstruktur sukzessive in die eigentliche Nutzstruktur überführt wird, um analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen die Profilparameter besser vermessen zu können. Dies ist in Fig. 9b schematisch für ein Metrologie-Target 920 dargestellt, wobei die eigentliche Nutzstruktur (in Fig. 9b unten rechts) mit komplexer Kodierung in das in Fig. 9b oben links gezeigte Liniengitter auf dem Metrologie-Target 920 stetig überführt wird.
Fig. 10a-b zeigt ein weiteres Beispiel, wobei hier das in Fig. 10a dargestellte, komplex kodierte CGH 1010 als Nutzstruktur ein Schachbrettmuster aufweist. Fig. 10b zeigt ein geeignetes Metrologie-Target 1020, in welchem dieses Muster kontinuierlich in ein horizontales Linienmuster (in Fig. 10b links) bzw. ein vertikales Linienmuster (in Fig. 10b rechts) überführt wird. In Fig. 1 1 a-b ist ein Beispiel für eine Anwendung des vorstehend beschriebenen Konzepts der kontinuierlichen Überführung von Mustern bzw. Strukturen in der Lithographie gezeigt. In Fig. 1 1 a ist eine regelmäßige Anordnung 1 1 10 von Kontaktlöchern zur elektrisch leitenden Verbindung von Strukturen miteinander schematisch dargestellt. Ein typischer, in bestimmten Szenarien relevanter charakteristischer Parameter ist die Elliptizität dieser Kontaktlöcher. Gemäß Fig. 1 1 b ist in einer Anordnung 1 120 eine kontinuierliche Überführung einer perfekt runden Geometrie der Kontaktlöcher in Geometrien mit unterschiedlicher Elliptizität realisiert. In vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung erfolgt gemäß einem weiteren Aspekt, wie in Fig. 12 veranschaulicht, die Platzierung einer Markerstruktur 1220 in einem Bereich eines CGH 1200, welcher ohnehin für die eigentliche Messung (z.B. wegen in dem betreffenden Bereich auftretender Störungen des Messsignals durch Reflexe) nicht genutzt wird (wobei solche Bereiche in Fig. 12 schwarz dargestellt sind). Dabei kann die betreffende Hilfs- bzw. Markerstruktur 1220 wiederum - wie ebenfalls in Fig. 12 angedeutet, in der vorstehend beschriebenen Weise mit einem stetigen bzw. kontinuierlichen Übergang zur Nutzstruktur ausgestaltet sein, wobei im Beispiel von Fig. 12 ein im zentralen Bereich der Hilfs- bzw. Markerstruktur 1220 vorhandenes Linienmuster stetig in die umgebende, komplexe Nutzstruktur überführt wird.
Eine weitere Anwendung der Erfindung ergibt sich daraus, dass auf CGHs zu- sätzlich zu den eigentlichen Metrologie-Targets auch Hilfsstrukturen in Form von Justagestrukturen vorhanden sind, wobei auch hier in vorteilhafter Weise kontinuierliche Übergänge zwischen den Justagestrukturen und den Nutzstrukturen geschaffen werden können. Fig. 13 dient zur Veranschaulichung dieses Aspekts. Während ein in Fig. 13 links angedeuteter, abrupter Übergang zwischen Hilfs- bzw. Justagestruktur 1310 und Nutzstruktur 1301 in fertigungstechnischer Hinsicht zu unerwünschten Prozessvariationen und (etwa über Ab- schattungseffekte beim Plasmaätzen) letztlich zu einer unerwünschten Modifikation der Nutzstrukturen 1301 führt, kann dieser Effekt wie in Fig. 13 rechts angedeutet durch einen erfindungsgemäßen glatten, kontinuierlichen Über- gang zwischen Hilfs- bzw. Justagestruktur 1320 und Nutzstruktur 1301 vermieden werden.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alterna- tive Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äqui- valente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
1 . Metrologie-Target,
• wobei das Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist,
• wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 5μιη weniger als 10% beträgt; und
• wobei das Metrologie-Target wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur aufweist, wobei die Hilfsstruktur hinsichtlich des örtlich monoton variierenden Parameters sukzessive in die Nutzstruktur übergeht.
2. Metrologie-Target nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 20μιτι, insbesondere über eine Distanz von 40μιη, weniger als 10% beträgt.
3. Metrologie-Target nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Größe der Variation über diese Distanz weniger als 5%, insbesondere weniger als 1 % beträgt.
4. Metrologie-Target nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der örtlich monoton variierende Parameter ein geometrischer Parameter ist.
5. Metrologie-Target nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur ferner durch wenigstens einen konstanten Parameter charakterisiert ist.
6. Metrologie-Target nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der die Struktur charakterisieren- den Parameter aus der Gruppe Pitch (Periode), Flankenwinkel und Ätztiefe ausgewählt ist.
7. Metrologie-Target nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur beugungsbasierten Bestimmung wenigstens eines Profilparameters einer Nutzstruktur auf einem strukturierten Element in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH in einem scatterometrischen Messaufbau ausgelegt ist.
8. Computergeneriertes Hologramm (CGH),
• wobei das CGH ein Metrologie-Target aufweist;
• wobei das Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist;
• wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von δμιτι weniger als 10% beträgt.
9. CGH nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 20μηη, insbesondere über eine Distanz von 40μηι, weniger als 10% beträgt.
10. CGH nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Größe der Variation über diese Distanz weniger als 5%, insbesondere weniger als 1 % beträgt.
1 1 . CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metrologie-Target wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur aufweist, wobei die Hilfsstruktur hinsichtlich des örtlich monoton variierenden Parameters sukzessive in die Nutzstruktur übergeht
12. CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der örtlich monoton variierende Parameter ein geometrischer Parameter ist.
13. CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur ferner durch wenigstens einen konstanten Parameter charakterisiert ist.
14. CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der die Struktur charakterisierenden Parameter aus der Gruppe Pitch (Periode), Flankenwinkel und Ätztiefe ausgewählt ist.
15. CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Metrologie-Target zur beugungsbasierten Bestimmung wenigstens eines Profilparameters einer Nutzstruktur auf einem strukturierten Element in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH in einem scatteromet- rischen Messaufbau ausgelegt ist.
16. CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Prüfung einer Oberfläche eines Spiegels durch interferometri- sche Überlagerung einer von dem CGH auf den Spiegel gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle ausgelegt ist, wobei das Metrologie-Target in einem bei dieser interferometrischen Überlagerung ungenutzten Bereich des CGH angeordnet ist.
17. CGH mit wenigstens einer Nutzstruktur und wenigstens einer an die Nutzstruktur angrenzenden oder in die Nutzstruktur eingebetteten Justa- gestruktur zur Justage des computergenerierten Hologramms in Bezug auf einen interferometrischen Prüfaufbau, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzstruktur hinsichtlich wenigstens eines charakteristischen Parameters kontinuierlich in die Justagestruktur überführt ist.
18. Verfahren zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH, • wobei eine Mehrzahl von für das strukturierte Element charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Element ermittelt wird, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine auf einem Metrologie- Target befindliche Hilfsstruktur durchgeführt werden;
• wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist, wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 5pm weniger als 10% beträgt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz von 20μηι, insbesondere über eine Distanz von 40μιη, weniger als 10% beträgt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Größe der Variation über diese Distanz weniger als 5%, insbesondere weniger als 1 % beträgt.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Metrologie-Target wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine Hilfsstruktur aufweist, wobei die Hilfsstruktur hinsichtlich des örtlich monoton variierenden Parameters sukzessive in die Nutzstruktur über- geht.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der örtlich monoton variierende Parameter ein geometrischer Parameter ist.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur ferner durch wenigstens einen konstanten Parameter charakterisiert ist.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der die Struktur charakterisierenden Parameter aus der Gruppe Pitch (Periode), Flankenwinkel und Ätztiefe ausgewählt ist.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metrologie-Target zur beugungsbasierten Bestimmung wenigstens eines Profilparameters einer Nutzstruktur auf einem strukturierten Element in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH in einem scatterometrischen Messaufbau ausgelegt ist.
26. Verfahren zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH,
• wobei eine Mehrzahl von für das strukturierte Element charakteristischen Parametern auf Basis von Messungen der Intensität elektromagnetischer Strahlung nach deren Beugung an dem strukturierten Element ermittelt wird, wobei diese Intensitätsmessungen für wenigstens eine Nutzstruktur und wenigstens eine auf einem Metrologie- Target befindliche Hilfsstruktur durchgeführt werden;
• wobei eine Ermittlung der Parameter basierend auf bei den Intensitätsmessungen für jeweils unterschiedliche Kombinationen aus Wellenlänge, Polarisation und/oder Beugungsordnung gemessenen Intensitätswerten sowie entsprechend berechneten Intensitätswerten unter Anwendung einer mathematischen Optimierungsmethode erfolgt; d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Metrologie-Target eine periodische oder quasi-periodische Struktur aufweist;
wobei diese Struktur durch eine Mehrzahl von Parametern charakterisiert ist, wobei wenigstens einer dieser Parameter örtlich monoton variiert, wobei die maximale Größe dieser Variation über eine Distanz, welche dem Zehnfachen einer bei den Intensitätsmessungen verwendeten Arbeitswellenlänge entspricht, weniger als 10% beträgt.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Intensitätsmessungen eine Bestimmung von Parameterkorrelationen zwischen unterschiedlichen, für das strukturierte Element charakteristischen Parametern für unterschiedliche Bereiche des Metrologie-Targets mit unterschiedlichen Werten des örtlich monoton variierenden Parameters durchgeführt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis der Intensitätsmessungen eine Kalibrierung des bei den Intensitätsmessungen verwendeten Messaufbaus durchgeführt wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die für das strukturierte Element charakteristischen Parameter wenigstens einen Parameter aus der Gruppe CD-Wert, Ätztiefe und Überdeckungsgenauigkeit (Overlay) von zwei in unterschiedlichen Strukturie- rungssch ritten erzeugten Strukturen umfassen.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensitätsmessungen für wenigstens zwei Bereiche auf dem strukturierten Element simultan durchgeführt werden.
31 . Vorrichtung zur Charakterisierung eines strukturierten Elements in Form eines Wafers, einer Maske oder eines CGH, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 30 durchzuführen.
32. Verfahren zur Prüfung einer Oberfläche eines Spiegels, insbesondere einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei die Prüfung durch interferometrische Überlagerung einer von einem Compu- ter-generierten Hologramm (CGH) auf den Spiegel gelenkten Prüfwelle und einer Referenzwelle durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das CGH nach einem der Ansprüche 8 bis 17 ausgelegt ist.
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