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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur bildlichen Erfassung von Strukturen auf Fotolithografie-Masken.
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Fotolithografie wird bei der Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, verwendet. Der Fotolithografieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Projektionsvorrichtung aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungsvorrichtung beleuchteten Maske (auch „Retikel“) wird hierbei mittels der Projektionsvorrichtung auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (sog. „Photoresist“) beschichtetes und in der Bildebene der Projektionsvorrichtung angeordnetes Substrat, bspw. einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. In nachfolgenden Herstellungsschritten wird die übertragene Struktur in dem Substrat umgesetzt, bspw. durch Ätzen.
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Auch wenn die Projektionsvorrichtungen von Projektionsbelichtungsanlage einen Verkleinerungsfaktor von bspw. 4:1 aufweisen, müssen bereits die Strukturen der Masken aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung im Halbleiterbereich sowie dem Übergang der Wellenlänge bei der Belichtung von DUV (bspw. 193 nm) zu EUV (bspw. 13,5 nm) eine hohe Genauigkeit aufweisen. Um sicherzustellen, dass eine Maske diesen Genauigkeitsanforderungen genügt und ein damit hergestelltes mikrostrukturiertes Bauelement auch die gewünschten Eigenschaften und Funktionsweise aufweist, wird eine Maske vor der Verwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage durch geeignete Verfahren in Inspektions- und/oder Metrologieanlagen überprüft.
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Bei bekannten Inspektions- bzw. Metrologieanlagen wird das zu überprüfende Objekt - also bspw. eine Maske für die Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente - von einer Beleuchtungsquelle derart beleuchtet, dass entweder die von dem Objekt teilweise zurückgeworfene oder die teilweise durchgelassene Strahlung auf einen Sensor fällt, dessen Sensordaten dann geeignet ausgewertet werden können.
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Bei dem Sensor kann es sich bspw. um einen bildgebenden Sensor handeln, aus dessen Sensordaten sich (in der Regel) zweidimensionale Abbildungen einer bestimmten Messgröße, nämlich der Strahlungsintensität, ableiten lassen. Dabei kann ein bildgebender Sensor selbst flächig ausgestaltet sein und sämtliche Messgrößen für eine bestimmte Abbildung auf einmal erfassen; es ist aber auch möglich, dass ein bildgebender Sensor nur punkt- oder linienförmig, nämlich als Punkt- oder Zeilensensor ausgestaltet ist und somit nur Teile der für eine gewünschte Abbildung erforderlichen Messgrößen auf einmal ermitteln kann, während die weiteren für die Abbildung erforderlichen Messgrößen in weiteren Schritten jeweils nach geeigneter Neuausrichtung des bildgebenden Sensors und/oder des Objektes erfasst werden müssen, um im Ergebnis die gewünschte Abbildung der Messgrößen zu erhalten. Dabei kann die beschriebene Neuausrichtung des bildgebenden Sensors und/oder des Objektes auch als eine kontinuierliche relative Bewegung der beiden Komponenten zueinander realisiert werden, wobei der Sensor dann praktisch kontinuierlich Daten erfasst, die sich zu einer zweidimensionalen Abbildung zusammenfassen lassen. Ein entsprechender Vorgang wird auch als „Scanning“ bezeichnet.
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Anhand so erhaltener Abbildungen von Objekten können dann - in Abhängigkeit der dafür erfassten bzw. darin dargestellten Messgröße oder aus Messgrößen abgeleiteten Größen - diverse Überprüfungen erfolgen. Im Falle von Masken für die Halbleiterherstellung kann eine Abbildung, welche die tatsächliche Struktur an der Oberfläche der Maske bildliche widerspiegelt, bspw. mit einem Abbild einer Soll-Struktur verglichen werden, um dadurch mögliche Defekte in der Maske erkennen zu können. Ist die resultierende Abbildung weitestgehend verzerrungsfrei und/oder der Abbildungsmaßstab bekannt, können anhand der Abbildung auch Messungen von Größen der Struktur der Maske vorgenommen werden, um diese mit Sollwerten abzugleichen oder um verschiedene gemessene Größen untereinander zu vergleichen.
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Insbesondere bei der bildlichen Erfassung von Strukturen auf Fotolithografie-Masken müssen die dafür erforderlichen Komponenten hochgenau zueinander angeordnet sein, um eine hohe Schärfe in den erfassten Messgrößen zu erhalten. In anderen Worten soll sichergestellt werden, dass in der für einen bestimmten Punkt auf dem Objekt erhaltenen Messgröße möglichst ausschließlich die gemessene Größe an eben diesem Punkt widerspiegelt und nicht etwas durch die entsprechenden Größen der umliegenden Punkte beeinflusst wird. Dadurch kann ein möglichst exaktes Abbild der tatsächlichen Oberfläche des Objektes erhalten werden.
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Insbesondere wenn der Sensor nicht gesamte Fläche einer zu überprüfenden Fotolithografie-Maske auf einmal erfasst, sondern eine abschnittsweise oder kontinuierliche Erfassung erfolgt, ist regelmäßig eine Nachfokussierung der Erfassungseinrichtung auch während des eigentlichen Erfassungsvorgangs erforderlich, um sicherzustellen, dass die resultierende Abbildung über den gesamten abgebildeten Bereich möglichst scharf ist. Sollen nämlich Strukturen von Fotolithografie-Masken abgebildet werden, können bereits durch Veränderungen in der Anordnung insbesondere von Objekt und Sensor zur Defokussierung führen, was abträglich für die Schärfe des Abbildes ist. Entsprechende Veränderungen in der Anordnung können bspw. infolge von Wärmeausdehnungen der Komponenten oder die die Komponenten tragenden Struktur auftreten. Auch kann eine Durchbiegung des Objektes, welche aufgrund seiner Lagerung auftreten kann, eine Nachfokussierung während eines Erfassungsvorgangs erfordern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur bildlichen Erfassung von Strukturen auf Fotolithografie-Masken zu schaffen, welches eine Nachfokussierung während eines Scanvorgangs ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Demnach betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur bildlichen Erfassung von Strukturen auf Fotolithografie-Masken, umfassend eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines auf einer Objektbühne angeordneten flächigen Objekts mit Beleuchtungsstrahlung, eine Bilderfassungseinheit zur Scanerfassung von mittels der Fotolithografie-Maske transformierter Beleuchtungsstrahlung mit wenigstens zwei in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Bilderfassungssensoren, und eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung einer relativen Bewegung zwischen Objektbühne und Bilderfassungseinheit in einer Scanrichtung, wobei die Vorrichtung durch Veränderung des Abstandes zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne fokussierbar ist, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ausgehend von einem Ausgangsabstand den Abstand zwischen der Bilderfassungseinheit und Objektbühne während der relativen Bewegung in Scanrichtung zwischen Objektbühne und Bilderfassungseinheit derart zu verändern, dass nacheinander durch wenigstens zwei unterschiedliche Bilderfassungssensoren der Bilderfassungseinheit erfasste Bildern desselben Bereichs des Objektes unterschiedlich fokussiert sind, für die Bilder desselben Bereichs des Objektes von unterschiedlichen Bilderfassungssensoren jeweils eine für den Defokus charakteristische Größe ermittelt wird, und bei Feststellung eines nicht optimalen Ausgangsabstands anhand der ermittelten, für den Defokus charakteristischen Größen, den Ausgangsabstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne in eine aus den charakteristischen Größen ableitbaren Richtung anzupassen.
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Zunächst werden einige in Zusammenhang mit der Erfindung verwendete Begriffe erläutert:
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Eine Strahlung wird im Sinne der Erfindung „transformiert“, wenn sie von einem Objekt wenigstens teilweise reflektiert, absorbiert und/oder transmittiert wird. Bei Masken für die Fotolithografie treten je nach Ausgestaltung als reflektierende oder durchlässige Maske, bei der die Struktur jeweils durch absorbierende Bereiche dargestellt sind, in der Regel Reflexion und Absorption oder Transmission und Absorption gemeinsam auf.
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Eine Vorrichtung ist „fokussierbar“, wenn sich durch Veränderungen an der Vorrichtung bei der dadurch erreichten optischen Abbildung die Bildauffangebene, auf die ein Objekt tatsächlich abgebildet wird und die bspw. durch einen Bilderfassungssensor gebildet wird, mit der Bildebene, in der das Objekt mit optimaler Schärfe abgebildet ist und die sich bspw. aus der bekannten Linsengleichung ergibt, in Übereinstimmung bringen lässt. Abgesehen von der bspw. aus der Fotografie bekannten Anpassung des Abstandes zwischen Objektiv und Bildauffangebene lässt sich eine Fokussierung auch durch die Veränderung des Abstandes zwischen Objekt und starrem Objektiv-Bildauffangebene-System erreichen. Bei dem zu verändernden Abstand kann es sich auch um eine optische Weglänge handeln.
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Eine Vorrichtung bzw. ein mit dieser Vorrichtung erfasstes Bild ist „optimal fokussiert“, wenn deren Bilderfassungssensor mit seiner Bildauffangebene in der Bildebene der Vorrichtung liegt. Das erfasste Bild ist dann „scharf“. Hingegen ist eine Vorrichtung bzw. ein mit dieser Vorrichtung erfasstes Bild „defokussiert“, wenn die Bildauffangebene des Bilderfassungssensors von der Bildebene der Vorrichtung beabstandet ist.
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Der Abstand der Bildauffangebene von der Bildebene wird dabei als „Defokus“ bezeichnet und kann als vorzeichenbehafteter Abstand zahlenmäßig ausgedrückt werden. Am Vorzeichen des Defokus kann abgelesen werden, in welche Richtung die Vorrichtung verändert werden muss, damit sie wieder „optimal fokussiert“ ist. Bei Vorrichtungen mit gegenüber dem Objektiv verschiebbarem Bilderfassungssensor kann der die Bilderfassungsebene bildende Bilderfassungssensor in die Bildebene des Objektivs bewegt werden; bei Vorrichtungen mit einer starren Anordnung von Objektiv und Bilderfassungssensor, womit der Abstand zwischen Objektiv und Bilderfassungsebene feststeht, kann durch Veränderung des Abstandes zwischen Objektiv und Objekt der Abstand zwischen Objektiv und Bildebene so angepasst werden, dass Bildebene und Bilderfassungsebene zusammenfallen. Ist eine Vorrichtung optimal fokussiert, liegt die Bildebene in der Bilderfassungsebene, womit der Defokus null beträgt.
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Zwei Bilder sind dann „unterschiedlich fokussiert“, wenn sie jeweils einen unterschiedlichen Defokus aufweisen, wobei einer der beiden Defokusse auch null sein kann.
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Die Erfindung hat erkannt, dass bei einer Vorrichtung zur bildlichen Erfassung von Strukturen auf Fotolithografie-Masken, bei denen die Bilderfassung im Scanning-Verfahren erfolgt und zumindest einzelne Bereiche des zu erfassenden Objektes von verschiedenen Bilderfassungssensoren zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Scanvorgangs erfasst werden, durch Änderung des Abstands der Bilderfassungseinheit und dem Objekt während des Scanvorgangs unterschiedlich fokussierte Bilder desselben Bereichs des Objekts erfasst werden können.
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Liegen wenigstens zwei unterschiedlich fokussierte Bilder eines Bereichs des Objektes vor, kann auf Basis von für den Defokus der Bilder charakteristischen Größen, die aus den Bildern selbst ermittelt werden können, abgeschätzt werden, wo sich relativ zu den jeweiligen Abständen, mit denen die jeweiligen Bilder aufgenommen werden, der Abstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. einem darauf angeordneten Objekt für die optimale Fokussierung bzw. mit einem Defokus von null befindet. Wird dadurch festgestellt der Referenz- bzw. Ausgangsabstand, von dem die beschriebene Variation des Abstandes zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. Objekt zur Erfassung unterschiedlich fokussierte Bilder ausgeht, nicht optimal ist, kann er entsprechend angepasst werden, wobei aus den für die einzelnen Bilder ermittelten charakteristischen Größen grundsätzlich auch abgeleitet werden kann, in welche Richtung der Ausgangsabstand zu verändern ist, um das gewünschte Optimum zu erreichen, also ob er zu verringern oder zu vergrößern ist.
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Liegen mehr als zwei unterschiedlich fokussierte Bilder desselben Bereichs des Objektes vor, für die sich jeweils für den Defokus der Bilder charakteristische Größen ermitteln lassen, lässt sich besonders einfach die Richtung, in der eine Anpassung des Ausgangsabstands zu erfolgen hat, ermitteln. Darüber hinaus kann regelmäßig auch zumindest eine ungefähre Größenordnung der erforderlichen Anpassung des Ausgangsabstands abschätzen.
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Das gewünschte Optimum für Ausgangsabstand kann dabei bspw. bei dem Abstand erreicht werden, bei dem ein Defokus von null vorliegt. Es kann aber auch ein vorgegebener oder von anderen Parametern abhängiger variabler Offset von diesem Abstand als Optimum vorgegeben sein. Die Anpassung des Ausgangsabstands kann dabei während des Scanvorgangs erfolgen, womit die gewünschte Nachfokussierung erreicht werden kann.
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Damit zumindest einzelne Bereiche des zu erfassenden Objektes von verschiedenen Bilderfassungssensoren zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Scanvorgangs erfasst werden, ist vorgesehen, dass die Bilderfassungseinheit wenigstens zwei Bilderfassungssensoren aufweist, deren jeweilige Bilderfassungsbereiche vorzugsweise in Richtung der Abbildung der Scanrichtung beabstandet voneinander angeordnet sind. Weiter vorzugsweise sollen die Bildererfassungsbereiche gleichzeitig in einer Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung wenigstens teilweise überlappen. Mit „Richtung der Abbildung der Scanrichtung“ ist dabei diejenige Richtung gemeint, in welcher sich die Abbildung der Fotolithografie-Maske in der Bilderfassungseinheit bewegt, wenn Objektbühne und Bilderfassungseinheit in Scanrichtung relativ zueinander bewegt werden. Durch eine solche Anordnung ist sichergestellt, dass während des Scanvorgangs zumindest ein Teil des durch einen ersten Bilderfassungssensor zu einem ersten Zeitpunkt erfassten Bereichs des Objekts aufgrund der relativen Bewegung zwischen Objektbühne und Bilderfassungseinheit in Scanrichtung zu einem zweiten Zeitpunkt durch einen anderen Bilderfassungssensor erfasst wird. Sind mehr als zwei Bilderfassungssensoren vorgesehen, können einzelne Bereiche des Objekts während des Scanvorgangs auch durch mehr, insbesondere durch drei oder vier Bilderfassungssensoren erfasst werden.
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Durch Anordnung weiterer Bilderfassungssensoren in eine Richtung senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung kann die Breite des Bereichs, der von der Bilderfassungseinheit bei einer Bewegung des Objektes in Scanrichtung erfassen kann, erhöht werden. Dabei können auch über die gesamte Breite jeweils mehrere Bilderfassungssensoren, deren Bilderfassungsbereiche in Richtung der Abbildung der Scanrichtung voneinander beabstandet sind, angeordnet werden. Nicht nur erhöht sich damit die für die Anpassung des Ausgangsabstands nutzbare Anzahl unterschiedlich fokussierter Bilder bzw. die Gesamtgröße des mehrfach erfassten Bereichs der Oberfläche des Objekts, sondern es stehen auch mehr Bilddaten für die bevorzugte Zusammenführung der von den Bilderfassungssensoren erfassten Bilder zu einem einzelnen Bild zur Verfügung. Auch wenn wenigstens ein Teil der Bilder einen, in der Regel jedoch nur kleinen Defokus aufweist, können durch die Zusammenführung auch bei geringer Strahlungsintensität der auf die Bilderfassungssensoren auftreffenden transformierten Beleuchtungsstrahlung noch kontrastreiche Bilder erreicht werden. Die Steuerungseinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Bilder der von den verschiedenen Bilderfassungssensoren erfassten Bilder in einem einzelnen Bild zusammenzuführen.
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Um unterschiedlich fokussierte Bilder zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Abstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. dem darauf angeordneten Objekt während des Scanvorgangs zu verändern. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet ist, den Abstand zwischen der Bilderfassungseinheit und Objektbühne ausgehend von dem Ausgangsabstand regelmäßig wiederholend um den Ausgangsabstand zu verändern. In anderen Worten soll der Abstand zeitlich wiederholend um einen Ausgangswert, wie bspw. dem Ausgangsabstand, schwanken, wobei das Schwanken vorzugsweise periodisch, ungedämpft und/oder stetig differenzierbar ist. Insbesondere und besonders bevorzugt kann die regelmäßige Wiederholung zu einer sinusförmigen zeitlichen Veränderung des Abstands um den Ausgangsabstand führen. Durch eine entsprechende sinusförmige Abstandsänderung werden abrupte Beschleunigungen der Bilderfassungseinheit und/oder der Objektbühne, die zur Veränderung des fraglichen Abstandes zu bewegen sind, vermieden.
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Dabei ist es bevorzugt, wenn die Periode der sich regelmäßig wiederholenden Veränderung des Abstands zwischen der Bilderfassungseinheit und Objektbühne derart auf eine konstante relative Bewegung zwischen Objektbühne und Bilderfassungseinheit in Scanrichtung und die Anordnung der Bilderfassungsbereiche der einzelnen Bildsensoren abgestimmt ist, dass der Abstand bei wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei von unterschiedlichen Bilderfassungssensoren erfassten Bildern desselben Bereichs des Objekts unterschiedlich ist. Ist die Periode der sich regelmäßig wiederholenden Veränderung des Abstands zwischen der Bilderfassungseinheit und Objektbühne entsprechend angepasst, ist sichergestellt, dass von jedem Bereich der während des Scanvorgangs grundsätzlich von wenigstens zwei oder wenigstens drei Bilderfassungssensoren immer wenigstens zwei oder sogar wenigstens drei unterschiedlich fokussierte Bilder vorliegen.
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Damit die Überprüfung, ob ein nicht optimaler Ausgangsabstand vorliegt, möglich ist, sollten sich die für den Defokus charakteristischen Größen für unterschiedlich fokussierte Bilder grundsätzlich voneinander unterscheiden. Gleichzeitig sollte der Defokus bei den einzelnen Bildern jeweils möglichst gering sein, damit sich auch Bilder, die denselben Bereich des Objektes abbilden, mit möglichst geringem Qualitätsverlust zu einem einzelnen Bild kombinieren lassen. Die erforderliche Variation des Abstands zwischen Bildererfassungssensor und Objekt kann - insbesondere in Abhängigkeit der zur erfassenden Oberflächenstruktur, die sich regelmäßig auf die charakteristische Größe bzw. deren Veränderung bei einem Defokus auswirkt - gewählt und festgelegt werden. Im Falle einer sich regelmäßig wiederholenden Veränderung des Abstands zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. Objekt ist es bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Amplitude der sich regelmäßig wiederholenden Veränderung des Abstandes zwischen der Bilderfassungseinheit und Objektbühne anpassbar ist, damit die für die Fokussierung charakteristischen Größen bei wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei von unterschiedlichen Bilderfassungssensoren erfassten Bildern desselben Bereichs des Objekts unterschiedlich ist. Die Amplitude kann objektabhängig, d. h. insbesondere abhängig von der Struktur auf einer Fotolithografie-Maske, geeignet gewählt werden, um einen möglichst geringen Defokus zu erhalten, der gleichzeitig ausreichend für die erfindungsgemäße Fokussierung ist. Bei der Inspektion von Masken für den EUV-Bereich kann bspw. eine Amplitude ±10 nm bis ±100 nm, bei Masken für den DUV-Bereich von ±20 nm bis ±300 nm gewählt werden.
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Es ist auch möglich, dass die Amplitude während des Scanvorgangs verändert wird, um die genannten Randbedingungen - nämlich erfassbare große Veränderung der für den Defokus charakteristischen Größe und möglich geringe Veränderung des Abstands - auch bei unterschiedlichen Oberflächenstrukturen möglichst gut zu erfüllen. Die Steuerungseinheit kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit der ermittelten für den Defokus charakteristischen Größen von Bildern desselben Bereichs des Objekts eine ggf. erforderliche Anpassung der Amplitude zu ermitteln und durchzuführen.
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Zur Veränderung des Abstands zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. einem darauf angeordneten Objekt ist es bevorzugt, wenn die Objektbühne in einer Richtung senkrecht zur Scanrichtung - und somit in der Regel auch senkrecht zum Objekt bzw. zur Fotolithografie-Maske - bewegbar ist. Die Bilderfassungseinheit kann dann grundsätzlich ortsfest angeordnet sein, was im Hinblick auf die insbesondere bei einer sich regelmäßig wiederholenden Veränderung des genannten Abstandes schwingenden Massen vorteilhaft ist. Der Abstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objekt lässt sich bei der automatischen Nachfokussierung über die Steuerungsvorrichtung dabei vorzugsweise derart präzise anpassen, dass sich die durch die Anpassung bereits eine über die für den Defokus charakteristische Größe festgestellte Defokussierung zwar ausgleichen lässt, aber insbesondere keine erneute Defokussierung durch „Überschießen“ aufgrund zu geringer Präzision in der Anpassung des Abstands zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. Objekt auftritt.
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Es ist bevorzugt, wenn die Vorrichtung wenigstens drei, vorzugsweise vier senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung angeordneten, sich in Richtung der Abbildung der Scanrichtung - genauer in Projektion auf eine Ebene senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung - wenigstens teilweise überschneidende Bilderfassungssensoren umfasst. Durch eine entsprechende Anzahl von Bilderfassungssensoren lassen sich wenigstens drei unterschiedlich fokussierte Bilder desselben Bereichs auf dem Objekt erfassen. Sind vier senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung angeordneten, sich in Richtung der Abbildung der Scanrichtung wenigstens teilweise überschneidende Bilderfassungssensoren vorgesehen, ist bei versetzter Anordnung der Bilderfassungssensoren und dem Vorsehen von mehreren Bilderfassungssensoren in Richtung senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung sichergestellt, dass selbst in Bereichen, in denen zwei benachbarte Bilderfassungssensoren in Richtung senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung aneinanderstoßen und daher unmittelbar keine Bilderfassung möglich ist, drei andere, in Richtung der Abbildung der Scanrichtung benachbarte Bilderfassungssensoren zur Erfassung dreier unterschiedlich fokussierte Bilder zur Verfügung stehen.
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Als für den Defokus eines Bildes charakterisierende Größe für kann eine vom Kontrast eines erfassten Bildes abgeleitete Größe herangezogen werden. Dabei kann es sich auch unmittelbar um den Kontrast eines erfassten Bildes oder dessen Kehrwert handeln. Von dem Kontrast kann angenommen werden, dass er in einem gewissen Bereich um den optimalen Fokus herum regelmäßig nur ein einziges Maximum aufweist (beim Kehrwert des Kontrasts ein Minimum). Beispielsweise kann das quadratische Mittel des Betrags des Gradienten über alle oder einen Teil der Bildpunkte eines erfassten Bildes oder die Standardabweichung gegenüber dem Mittelwert (beides über alle oder einen Teil der Bildpunkte eines erfassten Bildes ermittelt) als Wert für den Kontrast herangezogen werden. Auch diese Größe weist in einem gewissen Bereich um den optimalen Fokus herum nur ein einzelnes Optimum auf, bei dem eine optimale Fokussierung erreicht ist. Die nachfolgend exemplarisch und aus Gründen der Übersichtlichkeit ausschließlich für den Kontrast oder dessen Kehrwert als repräsentativen Größe für die Fokussierung beschriebene Vorgehensweise lässt sich unmittelbar auch für diese Größe, wie auch für alternative, den Kontrast widerspiegelnde Größen unmittelbar anwenden.
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Weist eine Beziehung zwischen einer charakterisierenden Größe und dem Defokus mehr als ein Optimum auf, lässt sich die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise bei ausreichend genauer Kenntnis der Beziehung von charakteristischer Größe und der Defokus dennoch grundsätzlich durchführen. Allerdings sind hierfür dann ggf. mehr als zwei oder drei unterschiedlich fokussierte Bilder desselben Bereichs erforderlich, um die Richtung, in welcher eine ggf. erforderliche Anpassung des Ausgangsabstands zu erfolgen hat, mit ausreichender Gewissheit bestimmen zu können.
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Wird auf Basis von zwei unterschiedlich fokussierten Bildern die Notwendigkeit einer Veränderung des Ausgangsabstandes festgestellt, bspw. weil beide für diese Bilder ermittelten charakteristischen Größen über ein vorgegebenes Maß von den zuvor während des Scanvorgangs ermittelten charakteristischen Größen abweichen oder die Differenz der beiden charakteristischen Größen ein vorgegebenes Maß überschreitet, kann der Ausgangsabstand in Richtung desjenigen Abstands verändert werden, bei dem dasjenige Bild mit der größeren Abweichung der charakteristischen Größe von einem zuvor ermittelten Wert oder bei dem dasjenige Bild mit der größeren charakteristischen Größe aufgenommen wurde. Die Veränderung des Ausgangsabstands kann bspw. so lange fortgesetzt werden, bis für zwei erfasste unterschiedlich fokussierte Bilder praktisch identische für den Defokus charakteristische Werte ermittelt wird oder bis die Quadratsumme der Kehrwerte entsprechender Werte minimal ist.
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Liegen drei unterschiedlich fokussierte Bilder desselben Bereichs vor, lässt sich die Notwendigkeit einer Veränderung des Ausgangsabstandes vergleichbar feststellen. Je nach gewählter für den Defokus charakteristischer Größe kann ein optimaler Ausgangsabstand vorliegen, wenn die charakteristische Größe des Bildes bei dem mittleren Abstand von den drei Abständen, bei denen die drei Bilder erfasst wurden, größer (oder kleiner) ist als die charakteristischen Größen der beiden anderen Bilder.
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Unabhängig davon, wie viele unterschiedlich fokussierte Bilder eines Bereichs vorliegen, ist es bevorzugt, wenn der Ausgangsabstand so lange verändert wird, bis die Quadratsumme der charakteristischen Größen für die Bilder desselben Bereichs des Objektes von unterschiedlichen Bilderfassungssensoren optimal ist. Ob hierzu ein Minimum oder ein Maximum der Quadratsumme das Optimum darstellt, hängt von der für die Bildung der Quadratsumme herangezogene charakteristischen Größe ab.
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Bereits durch die vorstehend exemplarisch beschriebene Ermittlung der Richtung, in welche eine Fokussierung zu erfolgen hat, wird die Nachfokussierung einer Vorrichtung zur bildlichen Erfassung von Strukturen auf Fotolithografie-Masken auch während der eigentlichen Bilderfassung ermöglicht. Indem bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nämlich bei Feststellung des Erfordernisses einer Anpassung des Ausgangsabstands zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. einer darauf angeordneten Fotolithografie-Maske unmittelbar bekannt ist, in welche Richtung diese Veränderung zu erfolgen hat, wird bei Befolgen dieser Vorgabe unmittelbar eine Verbesserung der Fokussierung erreicht; eine weitergehende Defokussierung und somit eine Verschlechterung bspw. der Schärfe der Bilderfassung sind hingegen ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es weiterhin, die momentane Fokussierung während der Nachfokussierung zu überwachen und festzustellen, wenn bei einer Nachfokussierung der optimale Abstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. Fotolithografie-Maske erreicht wurde. Dabei ist unerheblich, dass während der Nachfokussierung der Scanvorgang fortgesetzt wird, d. h. die wiederholte Ermittlung und Überprüfung der für die Defokussierung charakteristischen Größen grundsätzlich nicht für immer denselben Bereich der Fotolithografie-Maske erfolgt, sondern anhand der jeweils momentan in dem Bilderfassungsbereich der einzelnen Bilderfassungssensoren befindlichen Bereiche erfolgt.
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Bei den Bilderfassungssensoren kann es sich dann um Zeilensensor handeln, also Sensoren, die nur jeweils eine einzelne Zeile eines Bildes erfassen, und sich ein zweidimensionales Bild durch eine schrittweise zeilenweise Erfassung entsteht. Bevorzugt ist aber, wenn die Bilderfassungssensoren als „Time Delay Integration“-Sensoren (TDI-Sensoren) ausgebildet sind. Entsprechende Sensoren lassen sich als mehrere unmittelbar nebeneinander angeordnete Zeilensensoren auffassen, bei denen jedoch eine von einem ersten Zeilensensor erfasste Bildzeile synchron mit der Veränderung der Position des Objektes gegenüber dem Sensor an einen benachbarten Zeilensensor übergeben wird, sodass der benachbarte Zeilensensor denselben Bereich, der durch die zuvor erfasste Bildzeile abgebildet ist, erneut erfasst und zu der bereits erfasste Bildzeile additiv hinzufügt, um so nach Durchlaufen sämtlicher Zeilensensor ein kontrastreiches Bild zu erhalten. Im Vergleich zu einem einfachen Zeilensensor lässt mit einem TDI-Sensor sich ein vergleichbar stark belichtetes Bild durch Mehrfachbelichtung erreichen, wobei das Objekt aber jeweils kürzer in einer bestimmten Position verharren muss, sodass sich durch die Verwendung von TDI-Sensoren eine Verkürzung der für das Scanning eines Objektes erforderlichen Zeit erreichen lässt.
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Es ist bevorzugt, wenn der objektseitige Strahlengang der Bilderfassungseinheit telezentrisch ist. In der Folge weisen die von der einzelnen Bilderfassungssensoren erfassten Bilder trotz unterschiedlicher Fokussierung grundsätzlich dieselbe Größe bzw. denselben Abbildungsmaßstab auf. In der Folge lassen sich aus den erfassten Bildern abgeleitete charakteristische Größen für die Fokussierung unmittelbar miteinander vergleichen. Auch lassen sich die Bilder in diesem Fall - sofern erforderlich und trotz der Defokussierung bei wenigstens einem der Bilder - einfacher zu einem einzigen Bild zusammenfassen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann grundsätzlich für transmissive Objekte ausgelegt werden, wobei dann durch das Objekt hindurchtretende Strahlung von der Bilderfassungseinheit erfasst werden. Die Vorrichtung kann auch für reflektive Objekte ausgelegt sein. In beiden Fällen ist die letztendliche von der Bilderfassungseinheit bzw. deren Bilderfassungssensoren erfasste Beleuchtungsstrahlung durch das Objekt derart - bspw. durch teilweise Reflexion, teilweise Absorption - transformiert, dass sich die auf dem Objekt befindliche Struktur auf den Bilderfassungssensoren abbildet.
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Es ist besonders bevorzugt, wenn die Beleuchtungseinrichtung und die Bilderfassungseinheit für Beleuchtungsstrahlung im EUV-Bereich, also für Strahlung mit einer Wellenlänge von 5 nm bis 30 nm, insbesondere von 13,5 nm, ausgelegt sind. Da für eine entsprechende Wellenlänge ausschließlich reflektierende optische Elemente bekannt sind, ist nicht nur die Vorrichtung auf reflektierende Objekte auszulegen, sondern auch jegliche optischen Elemente der Vorrichtung reflektierend auszugestalten.
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Die vorstehend beschriebene Möglichkeit der Nachfokussierung während des Scanvorgangs basiert auf der Ermittlung von für den Defokus charakteristischen Größen anhand aufgenommener Bilder. Insbesondere wenn Bilder von einem Bereich des Objekts erfasst werden, in dem das Objekt keinerlei Struktur aufweist, wie bspw. dem „Black Border“ genannten Randbereich von Masken für die Fotolithografie, lassen sich entsprechende Größen, wie bspw. der Kontrast, nicht ermitteln bzw. es lassen sich keine Unterschiede der charakteristischen Größen bei unterschiedlich fokussierten Bildern feststellen. Um in solchen Situationen dennoch eine Fokussierung der Vorrichtung zu ermöglichen, kann ein Abstandssensor vorgesehen werden, mit welchem der Abstand zwischen der Bilderfassungseinheit und der Objektbühne bzw. dem Objekt in dem Bereich ermittelt, in dem die Bilderfassungsbereiche der Bilderfassungssensoren der Bilderfassungseinheit angeordnet sind. Der Abstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne bzw. Objekt kann dann derart verändert werden, dass der gemessene Abstand einem vorgegebenen Abstand, der sich bspw. aus der Linsengleichung ableiten lässt, entspricht. Eine Fokussierung auf Basis des Abstandssensors ist häufig ausreichend, um davon auszugehen, dass sich ein in der Nähe dieser Fokussierung auffindbarer Fokus mit optimalem Kontrast um den optimalen Fokus handelt, da es in diesem Bereich nur ein einziges Optimum für den Kontrast gibt, nämlich beim optimalen Fokus.
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Es ist auch möglich, mehr als einen Abstandssensor vorzusehen, deren jeweils ermittelten Abstände nach geeigneter Plausibilitätsprüfung zu einem Abstandswert mit erhöhter Genauigkeit zusammengefasst werden können. Ist mehr als ein Abstandssensor vorgesehen, ist bevorzugt, wenigstens zwei unterschiedliche Typen von Abstandssensoren zu verwenden. Bei einem Abstandssensor kann es sich um einen Konfokalsensor, ein Weißlichtinterferometer, ein Laserinterferometer und/oder einen kapazitiven Sensor handeln.
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Die von der Vorrichtung bildlich zu erfassende Fotolithografie-Maske kann ein Aspektverhältnis zwischen 1:1 und 1:3, vorzugsweise zwischen 1:1 und 1:2, besonders bevorzugt von 1:1 oder 1:2 aufweisen. Die Fotolithografie-Maske kann im Wesentlichen rechteckförmig ausgestaltet sein. The Fotomaske kann bevorzugt 5 bis 7 inch lang und breit sein, besonders bevorzugt 6 inch lang und breit. Alternativ hierzu kann die Fotomaske 5 bis 7 inch lang und 10 bis 14 inch breit sein, vorzugsweise 6 inch lang and 12 inch breit.
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Die Erfindung wird nun anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 2: eine schematische Darstellung der Anordnung der Bilderfassungssensoren der Vorrichtung aus 1; und
- 3: eine schematische Darstellung der Abhängigkeit des Kontrasts erfasster Bilder vom Abstand zwischen Bilderfassungseinheit und Objektbühne der Vorrichtung aus 1.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur bildlichen Erfassung von Strukturen auf einer Fotolithografie-Maske 20 schematisch dargestellt. Bei dem bildlich zu erfassenden Fotolithografie-Maske 20 handelt es sich um eine reflektierende Fotolithografie-Maske 20, mit entsprechenden Strukturen auf der Oberfläche. Auf das Objekt einfallende Strahlung wird grundsätzlich reflektiert, wobei die einfallende Strahlung durch die Strukturen auf Fotolithografie-Maske 20 teilweise transformiert wird, bspw. indem Teile der Strahlung absorbiert werden. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 10, mit der die Fotolithografie-Maske 20 ausreichend beleuchtet werden kann. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ist dabei derart an das Objekt 10 angepasst, dass die Beleuchtungsstrahlung ausreichend von der Fotolithografie-Maske 20 oder zumindest Teilen der Strukturen darauf reflektiert wird, sodass die Bilderfassungseinheit 20 die durch die Fotolithografie-Maske 20 transformierte Beleuchtungsstrahlung erfassen kann und sich aus der so erfassten Beleuchtungsstrahlung tatsächlich bildliche Informationen zur Oberfläche der Fotolithografie-Maske 20 ergeben. Dazu muss die Wellenlänge der Beleuchtungsstrahlung ausreichend gering sein, um die Strukturen auf der Fotolithografie-Maske 20 tatsächlich abbilden zu können. Handelt es sich bei der Fotolithografie-Maske für die Fotolithografie im EUV-Bereich, sollte die Beleuchtungsstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung 10 regelmäßig ebenfalls im EUV-Bereich, d. h. zwischen 5 nm und 30 nm, vorzugsweise bei 13,5 nm, liegen, da nur bei einer solchen Wellenlänge die typischerweise auf entsprechenden Fotolithografie-Masken 20 befindlichen Strukturen tatsächlich abbilden zu können. Außerdem sind die reflektierenden Eigenschaften entsprechender Fotolithografie-Masken auf entsprechende Wellenlängen hin optimiert.
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Die Fotolithografie-Maske 20, welche von der Beleuchtungsvorrichtung 20 beleuchtet wird, ist auf einer Objektbühne 30 angeordnet, mit der sich die Fotolithografie-Maske 20 insbesondere auch in die durch den Pfeil 31 angedeutete Scanrichtung bewegt werden kann. Außerdem lässt sich die Objektbühne 30 in die durch den Doppelpfeil 32 angedeutete Richtung senkrecht zur Scanrichtung 31 bewegen.
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Zur eigentlichen Erfassung der Strukturen auf der Oberfläche der Fotolithografie-Maske 20 ist eine Bilderfassungseinheit 40 vorgesehen, mit der die von der Fotolithografie-Maske 20 reflektierte und transformierte Beleuchtungsstrahlung der Beleuchtungsvorrichtung 10 derart erfasst wird, dass sich schlussendlich ein zweidimensionales Abbild der Strukturen auf der Oberfläche der Fotolithografie-Maske 20 ergibt.
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Dazu weist die Bilderfassungseinheit 40 eine Optik 41 auf, die objektseitig telezentrisch ist. Die Optik 41 umfasst ausschließlich Spiegel als optische Elemente, die zur Reflexion der verwendeten Beleuchtungsstrahlung, bspw. EUV-Strahlung, geeignet ausgestaltet sind. Hier ist beispielhaft eine Optik gezeigt, die aus 2 Spiegeln besteht. Es ist aber auch eine beliebige andere Anzahl an Spiegeln denkbar, insbesondere 3, 4 oder 6 Spiegel. Bei Beleuchtungsstrahlung in Wellenlängenbereichen, für die auch transmissive optische Elemente, wie bspw. Linsen, bekannt sind, kann die Optik 41 auch solche optischen Elemente umfassen.
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Die Bilderfassungseinheit 40 umfasst mehrere Bilderfassungssensoren 42, die als TDI-Sensoren ausgebildet sind. Wie in der schematischen Draufsicht auf die Bilderfassungssensoren 42 in 2 ersichtlich, sind die Bilderfassungssensoren in vier senkrecht zur in 2 angedeuteten Richtung der Abbildung der Scanrichtung 31 verlaufenden Reihen 43 derart versetzt und in einer Projektion auf eine Ebene 45 senkrecht zur Richtung der Abbildung der Scanrichtung 31 überlappend angeordnet, dass ein Bereich der Fotolithografie-Maske 20 nacheinander jeweils von drei oder vier Bilderfassungssensoren 42 erfasst wird. Der Bereich, in dem wenigstens drei Bilder des Objektes in Richtung der Abbildung der Scanrichtung 31nacheinander erfasst werden, ist als Gesamterfassungsbereich 44 der Bilderfassungseinheit 40 angedeutet. Die Teilbereiche, in denen nur drei Bilder erfasst werden können, sind durch die Klammern 45' angedeutet. In den nicht durch die Klammern 45' markierten Bereichen können vier Bilder erfasst werden.
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Aus der Anordnung der Bilderfassungssensoren 42 in Reihen 43 ergibt sich, wie in 1 skizziert, dass durch die Reihen 43 von Bilderfassungssensoren 42 jeweils individuelle, in die durch den Pfeil 31 angedeutete Bewegungsrichtung der Fotolithografie-Maske 20 hintereinanderliegende Bereiche des Objektes 30 erfassen. Ein bestimmter Bereich des Objektes 30 durchläuft bei Bewegung der Fotolithografie-Maske 20 mithilfe der Objektbühne 30 in Richtung 31 nacheinander die Erfassungsbereiche der Reihen 43 der Bilderfassungssensoren 42 auf der Fotolithografie-Maske 20.
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Die Bilderfassungseinheit 40 umfasst weiterhin einen Abstandssensor 46 zur Ermittlung des Abstands zwischen der Bilderfassungseinheit 40 und der Objektbühne 30 bzw. der darauf angeordneten Fotolithografie-Maske 20 in dem Bereich, in dem die Bilderfassungsbereiche der Bilderfassungssensoren 42 der Bilderfassungseinheit 40 liegen. Bei dem Abstandssensor 46 handelt es sich um ein Laserinterferometer. In Situationen, in denen die nachfolgend noch beschriebene Möglichkeit der Nachfokussierung der Vorrichtung 1 nicht zur Verfügung steht, bspw. weil die von den Bilderfassungssensoren 42 erfassten Bilder keinerlei Kontrast aufweisen, da sie den bspw. den „Black Border“ der Fotolithografie-Maske 20 abbilden, kann der von dem Abstandssensor 46 ermittelte Abstand dazu genutzt werden, die Objektbühne 30 in Richtung 32 zu verfahren, bis der gemessene Abstand einem vorgegebenen Wert entspricht. Der vorgegebene Wert entspricht vorzugsweise einem Ausgangsabstand, in dessen Nähe sich der optimale Abstand, bei dem der Defokus null ist, befindet oder vermutet wird.
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Diese und die nachfolgend beschriebene Regelung wird bei der Vorrichtung 1 durch die Steuerungsvorrichtung 50 durchgeführt. Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dazu sowohl mit der Bilderfassungseinheit 40 als auch mit der Objektbühne 30 verbunden und kann insbesondere die Bewegung der Objektbühne 30 sowohl in Scanrichtung 31 als auch in Richtung 32 steuern. Die Steuerung der Objektbühne 30 in Scanrichtung 31 sowie ggf. auch die Erfassung durch die Bilderfassungssensoren 42 erfolgen nach dem bekannten Prinzip des Scannings, sodass die diesbezügliche Funktionsweise der Steuerungsvorrichtung 50 nicht näher erläutert werden muss.
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Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dabei unmittelbar dazu ausgebildet, die Bilder der einzelnen Bilderfassungssensoren 42, die während des gesamten Scanvorgangs der Fotolithografie-Maske 20 wie bei Scanning-Verfahren üblich zu einem einzigen zweidimensionalen Abbild der Oberfläche der Fotolithografie-Maske 20 zusammenzufügen. Dieses Bild kann über eine Schnittstelle 51 an externe Vorrichtungen und Einheiten, bspw. zur Überprüfung des Bildes auf Defekte, übermittelt werden.
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Die Steuerungsvorrichtung 50 ist weiterhin dazu ausgebildet, für die einzelnen von den Bilderfassungssensoren 42 erfassten Bilder jeweils eine für den Defokus des jeweiligen Bildes charakteristische Größe zu ermitteln. Im vorliegenden Fall wird hierzu der Kontrast des jeweils aufgenommenen Bildes als charakteristische Größe ermittelt, von dem bekannt ist, dass er - sofern er ermittelt werden kann (siehe oben) - bei einem Defokus von null maximal ist.
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Die Steuerungsvorrichtung 50 ist dazu ausgebildet, die Position der Objektbühne 30 in Richtung 32 senkrecht zur Scanrichtung 31 während des Scanvorgangs umfassend eine Bewegung der Objektbühne 30 in Scanrichtung 31 mit konstanter Geschwindigkeit ausgehend von einem Ausgangswert z0 regelmäßig wiederholend in Form einer sinusförmigen Schwingung mit der Amplitude Δz zu verändern, womit sich - da die Bilderfassungseinheit 40 ortsfest ist - eine entsprechend sich regelmäßig wiederholende Veränderung des Abstandes zwischen Bilderfassungseinheit 40 und Objektbühne 30 bzw. der darauf angeordneten Fotolithografie-Maske 20 ergibt. Auch dieser Abstand verändert sich in der Folge ebenfalls sinusförmig um einen Ausgangsabstand.
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Durch die Veränderung der Z-Position der Objektbühne 30 und somit des Abstandes zwischen Bilderfassungseinheit 40 und Objektbühne 30 bzw. Fotolithografie-Maske 20 verändert sich auch die Lage der Bildebene 47 in der Bilderfassungseinheit 40 (in 1 dargestellt durch Ebenen 47'). Aufgrund der ortsfesten Anordnung der Bilderfassungssensoren 42 in der Bilderfassungseinheit 40 liegt die Bildebene 47 zeitweise in der durch die Bilderfassungssensoren 42 gebildeten Bildauffangebene (Defokus null) oder es ergibt sich ein vorzeichenbehafteter Abstand zwischen der Bildebene 47 und der besagten Bildauffangebene, also ein Defokus.
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Die Frequenz der sich regelmäßig wiederholenden Änderung des Abstands zwischen der Bilderfassungseinheit 40 und Objektbühne 30 ausgehend von dem Ausgangsabstand ist so auf die Geschwindigkeit der Bewegung in Scanrichtung 31 abgestimmt, dass wenigstens zwei Bilder desselben Bereichs der Fotolithografie-Maske 20, die zeitlich versetzt von verschiedenen Bilderfassungssensoren erfasst werden, unterschiedlich fokussiert sind, bei deren Erfassung also ein unterschiedlicher Defokus vorliegt. Die Frequenz kann dabei so gewählt werden, dass von den Bereichen, die von vier Bilderfassungssensoren überstrichen werden (vgl. 2), immer wenigstens drei unterschiedlich fokussierte Bilder vorliegen. Dadurch ist dann auch automatisch sichergestellt, dass von den Bereichen der Fotolithografie-Maske 20, die während des Scanvorgangs lediglich von drei Bilderfassungssensoren 42 überstrichen werden (vgl. 2), jeweils wenigstens zwei unterschiedlich fokussierte Bilder vorliegen.
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Die unterschiedlich fokussierten Bilder eines Bereiches der Fotolithografie-Maske 20 können zu einer Nachfokussierung der Vorrichtung 1 durch Anpassung des beschriebenen Ausgangsabstandes genutzt werden. So kann an dem für die einzelnen Bilder als für den Defokus charakteristischen Größe ermittelten Kontrast abgelesen werden, ob der Ausgangsabstand optimal gewählt ist. Der Kontrast ist bei einem Defokus von null maximal und fällt mit wachsendem Defokus ab. Ist somit bspw. bei drei unterschiedlich fokussierten Bildern der Kontrast für dasjenige Bild, bei dessen Erfassung der Abstand von Bilderfassungseinheit 40 und Objektbühne 30 bzw. Fotolithografie-Maske 20 zwischen den entsprechenden Abständen bei der Erfassung der anderen beiden Bilder liegt, nicht größer als die Kontraste der anderen beiden Bilder, ist der Ausgangsabstand nicht optimal gewählt.
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In 3 ist exemplarisch dargestellt, wie sich der Kontrast von erfassten Bildern eines (gleichbleibenden) Bereichs bei sich regelmäßig wiederholenden Veränderung des Abstandes zwischen Bilderfassungseinheit 40 und Objektbühne 30 bzw. Fotolithografie-Maske 20 um einen Ausgangsabstand verändert. Der fragliche Abstand ist mitsamt seiner zeitlichen Veränderung, welche entlang der x-Achse aufgetragen ist, durch die Linie 90 dargestellt.
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Bei dem mittleren Diagramm in 3, bei welcher der Ausgangsabstand optimal gewählt ist, lassen sich kaum Veränderungen in dem Kontrast, der als Linie 91 dargestellt ist, erkennen.
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Ist der Ausgangsabstand hingegen zu klein gewählt, ergibt sich das in 3 oben wiedergegebene Bild, wo sich der Kontrast (Linie 91) gegenläufig zum sich regelmäßig wiederholend verändernden Abstand (Linie 90) verhält.
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Sollte der Ausgangsabstand zu groß sein, ergibt sich das in 3 unten wiedergegebene Bild. Auch in diesem Fall verändert sich der Kontrast (Linie 91) in Abhängigkeit des sich regelmäßig wiederholend verändernden Abstand (Linie 90), in diesem Fall allerdings gleichlaufend.
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Aufgrund der sich regelmäßig wiederholenden Veränderung der z-Position der Objektbühne 30 und der daraus resultierenden Veränderung des Abstandes zwischen Bilderfassungseinheit 40 und Fotolithografie-Maske 20 ergeben sich aufgrund der Mehrzahl von Bilderfassungssensoren 42 für einen Bereich der Oberfläche der Fotolithografie-Maske 20 grundsätzlich drei oder vier Bilder, von denen wenigstens zwei oder wenigstens drei unterschiedlich fokussiert sind. Die unterschiedlich fokussierten Bilder lassen sich dabei als konkrete Punkte auf der x-Achse der Diagramme aus 3 darstellen. Aus den relativen Lagen der Kontraste für die einzelnen Bilder zueinander in Zusammenhang mit dem Abstand zwischen Bilderfassungseinheit 40 und Objektbühne 30 zum jeweiligen Zeitpunkt der Erfassung lässt sich ableiten, ob und, wenn ja, in welche Richtung der Ausgangsabstand verändert, also verkleinert oder vergrößert werden muss.
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Der Defokus der einzelnen Bilder desselben Bereichs des Objektes sollte ausreichend groß sein, dass ein Unterschied im Kontrast festgestellt werden kann. Gleichzeitig sollte der Defokus möglichst gering sein, um bei der vorgesehenen Kombination der einzelnen Bilder zu einem gemeinsamen Bild einen möglichst hohen Kontrast zu erzielen. Die Steuerungsvorrichtung 50 kann dazu ausgebildet sein, die Amplitude ±Δz derart während des Scanvorgangs anzupassen, um die vorstehenden Bedingungen zu erfüllen. Es ist aber auch möglich, die Amplitude ±Δz fest vorzugeben. Bei Fotolithografie-Masken für den EUV-Bereich kann bspw. eine Amplitude ±10 nm bis ±100 nm, bei Masken für den DUV-Bereich von ±20 nm bis ±300 nm angebracht sein.