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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Transmission
einer Linse in einem Projektionsapparat für die Belichtung von Halbleitersubstraten
gegenüber
einem durch die Linse hindurchtretenden Lichtstrahl. Die vorliegende
Erfindung betrifft insbesondere die Bestimmung der Verteilung der Transmission über die
freie Öffnung
einer Linse.
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Die
Anpassung der Qualität
von Linsensystemen zur Projektion von Strukturen von Masken auf Halbleitersubstraten
an die sich stetig verringernden Dimensionen von Strukturelementen
stellt gegenwärtig
eine große
Herausforderung dar. Imperfektionen von Linsen führen dazu, daß zwei durch
verschiedene Positionen auf einer realen Linse hindurchtretende
Strahlen im Vergleich zum Fall einer idealen Linse phasenverschoben
sind, so daß es
zu einer Verzeichnung des Abbildes der Strukturen von der Maske
auf das Halbleitersubstrat kommt. Die Auswirkungen auf die Abbildung
von Strukturen bei Vorhandensein dieses auch Linsenaberration bezeichneten Phänomens kann
in einer verringerten Maßhaltigkeit der
abgebildeten Strukturdimensionen, einer positions- oder größenabhängigen Verschiebung
von Strukturelementen sowie in einer Bildung unerwünschter,
zusätzlicher
benachbarter Strukturen (z.B. Side Lobes) bestehen.
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Die Änderung
der Aberrationseigenschaften gegenüber dem Idealfall kann schon
bei dem Herstellungsprozeß,
aber auch durch fortwährende
Benutzung in der Produktion aufgrund von Linsendegradation entstehen.
Um festzustellen, ob die Ursachen einer vergrößerten Streuung von Strukturdimensionen in
der Produktion entweder prozeß-
oder linsenbedingt ist, müssen
die Linsen in regelmäßigen Abständen einer
Untersuchung ihrer Aberrationseigenschaften unterzogen werden. Solche
Untersuchungen können
sehr aufwendig sein.
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In
US 2003/0020901 A1 wird vorgeschlagen, zur Reduzierung des Aufwandes
eine Maske mit einem Beugungsgitter zur Verfügung zu stellen, so daß bei einer
Belichtung eines Halbleitersubstrates durch die Linse aufgrund des
Beugungsmusters, das in der Fourier-Ebene des Abbildungssystems
entsteht, nur ausgewählte
Bereiche der Linse durchstrahlt werden. Wird die Gitterperiode des
Beugungsgitters so eng gewählt,
daß nur
eine 0. und 1. Beugungsordnung noch die Linsen- bzw. Blendenöffnung des
Abbildungssystems passieren können,
so werden die betreffenden zwei Strahlen zur Bildung eines Interferenzmusters
in der Substratebene überlagert.
Aus dem Profil des Interferenzmusters kann dann Rückschluß auf das
lokale Aberrationsverhalten der Linse an der Linsenposition des
beispielsweise von dem durch die erste Beugungsordnung repräsentierten Strahls
gezogen werden.
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Durch
die fortschreitende Verkleinerung der auf dem Halbleitersubstrat
zu bildenden Strukturen geht man bei der Belichtung zu immer kürzeren Wellenlängen über. Derzeit
befinden sich Belichtungssysteme mit Wellenlängen von 193 nm (Argon-Fluorid Excimer-laser),
und 157 nm (F2-Laser) in der Entwicklung.
Ein Nachteil dieses Entwicklungsprozesses besteht darin, daß es aufgrund
der zunehmend energiereichen Strahlung zu unerwünschten Reaktionen der in der
Belichtungskammer eines Projektionsapparates vorhandenen Gase kommen
kann. Diese Gase können
einerseits aufgrund ihrer chemischen Aggressivität die Linse angreifen, oder
sich in einem Kondensationsprozeß auf ihr niederschlagen. Die
Folge ist, daß sich
die Transmission der Linse im Laufe der Zeit ändert.
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Eine
veränderte
Transmission, welche über die
Oberfläche
der Linse variieren kann, führt
zu einer Amplitudenmodulation zweier interferierender Lichtstrahlen,
welche von der Phasenmodulation aufgrund von Linsenaberrationen
zu unterscheiden ist. Sie wirkt sich vor allem in Form einer verringerten Gleichförmigkeit
beispielsweise von Strukturbreiten über dem Substrat aus. Lokale
Variationen der Transmissionen können
z.B. durch während
einer Belichtung überdurchschnittlich
stark beanspruchte Linsenbereiche oder durch inhomogene Gaszirkulationen
in der Belichtungskammer, etc. entstehen.
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Es
ist daher auch wünschenswert,
neben der Aberration einer Linse in regelmäßigen Abständen deren Transmission zu überprüfen. Sato,
K. und Inoue, S., Optical Microlithography XEV, Proceedings of SPIE
Vol. 4346 (2001) beschreiben ein Verfahren, bei dem mit Hilfe eines
auf einer Maske gebildeten Beugungsgitters mit abwechselnd opaken
und transparenten Gebieten gleicher lateraler Dimension ein Beugungsmuster
mit der 0., der –1.
und der 1. Beugungsordnung erstellt wird. Die Linse wird an den
betreffenden Positionen durchstrahlt, wobei der die 1. und die –1. Beugungsordnung
betreffende Strahl als Abbild auf dem Halbleitersubstrat ausgewertet
wird. Die Belichtung des Halbleitersubstrats wird derart ausgeführt, daß die die
unterschiedlichen Beugungsordnungen repräsentierenden Teilstrahlen unterschiedlichen
Positionen auf dem Halbleitersubstrat auftreffen. Die Intensität wird an
den unterschiedlichen Halbleitersubstratpositionen ausgemessen.
Der die 0. Beugungsordnung repräsentierende
Strahl wird dazu nicht weiter genutzt.
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Um
die die verschiedenen Beugungsordnungen repräsentierenden Teilstrahlen an
verschiedenen Positionen auf dem Substrat auftreffen zu lassen,
wird das Beugungsgitter nach Sato & Inoue auf der Rückseite der Maske angeordnet,
so daß die
in einem Belichtungsgerät
eingestellte Fokusebene gemäß dem Verfahren
nicht mit der Substratebene zusammenfällt. Ein Nachteil dieses Verfahrens
besteht darin, daß die
drei Auftreffpunkte der Beugungsordnungen möglicherweise immer noch zu
nahe beieinanderliegen und daher nicht getrennt werden können. Zudem
sind sowohl die erste als auch die –1. Beugungsordnung jeweils
einer reduzierten Transmission unterworfen, so daß hier nur
relative Werte ermittelt werden können, die für jeweils auf der Linse gegenüberliegende
Positionen gelten. Wird nun mittels einer Drehung des Beugungsgitters,
d.h. der Maske, ein weiteres Wertepaar ermittelt, so stehen die
erste Messung und die zweite Messung nicht miteinander in Beziehung,
da kein gemeinsamer Referenzwert vorliegt.
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In
der Druckschrift
DE
4201922 A1 ist ein Verfahren zur kohärenzsensitiven Strahlungs-Extinktionsmessung
beschrieben. Ein in einer Flüssigkeit abgeschwächter Anteil
kohärenten
Lichtes wird dabei durch Vergleich mit einem Referenzstrahl ermittelt,
der an der Flüssigkeit
vorbeigeführt
wird. Beide Strahlen gehen aus einer Teilung ein und desselben ursprünglichen
Strahls anhand eines Strahlteilers hervor und werden nach der Abschwächung des
einen Strahls miteinander zur Interferenz gebracht, um die Abschwächung zu
bestimmen.
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In
der Druckschrift
US
6,091,486 A sind so genannte Blazed Gratings beschrieben.
Mit ihnen wird die Linse eines lithografischen Belichtungsapparats
asymmetrisch bestrahlt, um Fokusabweichungen aufgrund von Linsenaberrationen
zu bestimmen. Blazed Gratings bezeichnen bezüglich der Dicke sägezahnähnliche
Profile von Glasträgern.
Gezeigt werden beispielhaft Prismenstrukturen mit treppenförmigen Profil,
wobei hier 4 Stufen mit jeweils unterschiedlichem Phasenhub auf
den hindurch tretenden Lichtstrahl einwirken.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren
zur Bestimmung der Transmission einer Linse in einem Projektionsapparat
zur Belichtung von Halbleitersubstraten anzubieten. Es ist insbesondere
eine Aufgabe, die Genauigkeit einer Transmissionsmessung für verschiedene Positionen
auf dem Wafer zu erhöhen
und die Bestimmung einer Transmissionsverteilung über die freie Öffnung einer
Linse bzw. eines Systems von Linsen hinweg zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zur Bestimmung der Transmission einer Linse
in einem Projektionsapparat mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch
1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu
entnehmen.
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Es
werden in Bezug auf eine optische Achse des Abbildungssystems asymmetrische
Verteilungen von Beugungsordnungen, insbesondere auch asymmetrische
Fou rier-Spektren mit Hilfe eines speziell dafür eingerichteten Beugungsgitters
erzeugt. Durch das Beugungsgitter wird ein auf diesem einfallender Lichtstrahl
gebeugt. Dabei wird der Lichtstrahl in eine Anzahl von Teilstrahlen
aufgeteilt, welche jeweils eine Beugungsordnung repräsentieren.
Die Beugungsordnungen unterscheiden sich in ihrer Intensität und Richtung,
die sie von dem Beugungsgitter aus einnehmen. Ihr Durchmesser korrespondiert
mit dem Durchmesser des Gitters, das zu diesem Zweck durch eine
Beleuchtungsquelle des Projektionsapparates bestrahlt wird.
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Die
die jeweiligen Beugungsordnungen repräsentierenden Teilstrahlen nehmen
demnach unterschiedliche Strahlengänge ein und treten daher an verschiedenen
Positionen durch die Linsen des Linsensystems hindurch. Die Linse,
welche mit Vorteil untersucht werden kann, ist die Objektivlinse,
da diese mit der Belichtungskammer mit dem Halbleitersubstrat in
Kontakt steht, und daher einer erhöhten Degradation unterworfen
ist. Die Untersuchung anderer Linsen des Linsensystems soll durch
die vorliegende Erfindung allerdings nicht ausgeschlossen sein.
Auch ist in Betracht zu ziehen, daß die Objektivlinse ein System
von Einzellinsen umfaßt.
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Es
ist insbesondere auch vorgesehen, das Beugungsgitter auf einer Maske
oder einem Retikel einzurichten, welche bzw. welches in dem allgemein bekannten
Strahlengang eines Belichtungsgerätes für Halbleiterwafer wie einem
Wafer-Stepper oder -Scanner zwischen der Beleuchtungsquelle und
der Blenden- bzw.
Linsenöffnung
einer Objektivlinse positioniert wird. Gitter können dabei vorteilhaft auch durch
unterschiedlich phasenschiebende, periodisch angeordnete Bereiche
auf der Maske, bzw. dem Retikel realisiert werden. Außerdem können mehrere unterschiedlich
ausgerichtete Gitter auf einer Maske gebildet werden, so daß jeweils
Teilstrahlen gebildet werden, die vom Durchtrittspunkt der optischen
Achse durch die Linse aus betrachtet unter einem jeweils unterschiedlichen
Azimuthwinkel durch die Linse hindurchtreten. Mit einem Retikel /Maske
können
dadurch gleichzeitig aufgelöste
Transmissionsmessungen verschiedener Gebiete auf der Linse bewerkstelligt
werden, ohne das Gitter drehen zu müssen.
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Die
die verschiedenen Beugungsordnungen repräsentierenden Teilstrahlen werden
nach Durchtreten der Objektivlinse wieder miteinander überlagert,
soweit die freie Öffnung
der Linse bzw. eine weitere im Strahlengang befindliche Blendenöffnung groß genug
ist, so daß mehrere
Teilstrahlen hindurchtreten können.
In diesem Fall wird in der Bildebene, d.h. in der Substratebene,
ein Interferenzmuster gebildet.
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Erfindungsgemäß ist nun
vorgesehen, nicht nur die Zahl der Beugungsordnungen zu reduzieren, sondern
auch nur eine Beugungsordnung je Paar von Beugungsordnungen durch
die Linsenöffnung
bzw. Blendenöffnung
passieren zu lassen. Dazu sind erfindungsgemäß zwei unterschiedliche Aspekte
vorgesehen: Es werden die Linsen- bzw. Blendenöffnung und die Gitterperiode
des Beugungsgitters derart aufeinander abgestimmt, daß nur die
0. Beugungsordnung und/oder eine der beiden ersten Beugungsordnungen,
die jeweils an verschiedenen Positionen durch die Objektivlinse
hindurchtreten, auf dem Halbleitersubstrat zur Überlagerung gebracht werden.
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Der
die 0. Beugungsordnung repräsentierende
Teilstrahl wird beispielsweise als Referenzstrahl betrachtet, während der
genau eine der beiden ersten Beugungsordnungen repräsentierende
Teilstrahl zur eigentlichen Transmissionsmessung an verschiedenen
Positionen auf der Linse dient. Der Vorteil ist, daß der Referenzstrahl
der 0. Beugungsordnung bei Variation der Ausrichtung des Beugungsgitters
jeweils den gleichen Durchtrittspunkt auf der Linse besitzt. Die
Auswertung zur Ermittlung des Transmissionsgrades für eine vorgegebene
Position auf der Linse erfolgt über
eine Ausmessung des in der Substratebene entstehenden Intensitätsprofils.
Das Intensitätsprofil
der zwei überlagerten
Teilstrahlen besitzt die Form einer Sinuskurve, je nachdem wie stark
der eine Strahl gegen über
dem anderen Teilstrahl durch die reduzierte Transmission geschwächt wird.
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Aus
der Amplitude des sinusförmigen
Profils können
Rückschlüsse auf
die Variation der Transmission getroffen werden.
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Alternativ
besteht die Möglichkeit,
nur genau einen Teilstrahl genau einer Beugungsordnung asymmetrisch
in bezug auf die optische Achse durch die Linsen- bzw. Blendenöffnung hindurch
treten zu lassen. Hierbei ist es möglich, daß auch nur die 0. Beugungsordnung
zur Auswertung herangezogen wird (und nicht nur als Referenzstrahl
eingesetzt wird), wenn der entsprechende Teilstrahl nämlich im Rahmen
einer Schrägbelichtung
auf das Beugungsgitter eingestrahlt wird, d.h. der auf das Beugungsgitter
einfallende Strahl fällt
nicht unter einem senkrechten, sondern unter einem schrägen Winkel
auf das Beugungsgitter ein. Beliebige Positionen auf der Linse können durch
Drehen des Beugungsgitters abgerastert werden.
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Die
Durchführung
einer Schrägbelichtung
ist auch mit genau einem Teilstrahl einer höheren Beugungsordnung möglich. Dem
zur Durchführung
der Verfahrensschritte angewiesenen Fachmann ist klar, daß mit Hilfe
einer geeigneten Positionierung der Linsen- oder Blendenöffnung relativ
zu dem Beugungsgitter der genau eine Teilstrahl gezielt ausgewählt werden
kann. Eine solche Auswahl gelingt z.B. durch Einstellen eines passenden
Abstandes des Beugungsgitters von der Blenden- oder Linsendurchtrittsöffnung,
dem Durchmesser der Öffnung
oder dem Winkel in bezug auf die optische Achse, unter welchem der
einfallende Lichtstrahl auf das Gitter gelenkt wird. Auch ist der
Winkel der Ebene des Beugungsgitters relativ zu der optischen Achse
einstellbar, sollte vorzugsweise jedoch 90 Grad betragen.
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Ein
Beugungsgitter kann auch derart eingerichtet werden, dass nur genau
eine der beiden ersten Beugungsordnungen – und nicht die nullte Beugungsordnung – zum Durchtritt
durch die Linse und auf das Halbleitersubstrat gebracht wird. Dabei
werden zum Erzeugen von in Bezug auf die optische Achse eines Gitters
bzw. des Abbildungssystems asymmetrischen Fourier-Spektren Beugungsgitter eingerichtet,
die wenigstens drei Bereiche aufweisen. Wenigstens zwei der Bereiche
sind transparent, vorzugsweise voll transparent. Sie weisen eine
gegenseitige Phasendifferenz auf. Opake Bereiche innerhalb der Anordnung
können,
müssen
aber nicht vorgesehen sein. Die wenigstens drei Bereiche sind periodisch
in dem Gitter angeordnet, so daß auch
das Beugungsgitter selbst in asymmetrischer Form vorliegt. Dadurch
wird eine gezielte Auslöschung
entweder nur der +1. oder nur der –1. Beugungsordnung, entweder
nur der +2. oder nur der –2.
Beugungsordnung, etc. erreicht.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
eines Beugungsgitters weist die Anordnung genau drei sich periodisch
wiederholende Bereiche auf, von denen zwei transparent sind und
eine gegenseitige Phasendifferenz von 60 Grad besitzen. Ein dritter
Bereich ist opak. Die Breiten W der Bereiche sind jeweils identisch.
Bei dieser Anordnung werden z.B. die +1., die –2., die +3. und –3., die
+4. und die –5.
Beugungsordnung usw. aufgehoben, so daß ein hochgradig asymmetrisches
Fourier-Beugungsspektrum entsteht. Die erste Harmonische des entstehenden
Interferenzmusters setzt sich dabei nur aus der 0. und der +1. Beugungsordnung
zusammen. Somit kann der Gitterabstand auch kosten- und Aufwand sparend
sehr groß gewählt werden,
denn die höheren
Beugungsordnungen, die dadurch noch durch die Linsenöffnung treten
können,
fallen hier nicht störend
ins Gewicht.
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Wenn
nur ein Strahl durchgelassen wird, erfolgt auf dem Substrat keine Überlagerung
mehrerer Teilstrahlen. Das sich ergebende Intensitätsprofil
ist daher für
alle Positionen auf dem Halbleitersubstrat im wesentlichen gleichförmig. Die
Auswertung erfolgt hier über
die Messung dieses gleichförmigen
Lichteinfalls auf dem Substrat bzw. der Substratebene. Wird eine
Belichtung eines mit einer photoempfindlichen Schicht belackten
Halbleitersubstrats ausgeführt,
so kann beispielsweise die Intensität über eine Messung des Lackschichtdickenabtrages
durchgeführt
werden. Hierbei ist die Belackungsdicke hinreichend groß zu bilden,
so daß ein
größerer Bereich von
Abtragsraten bestimmt werden kann.
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Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer
Zeichnung näher
erläutert
werden. Darin zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
mit einem auf einer Maske angeordneten Phasen-Beugungsgitter zur
Bildung einer 0. und 1. Beugungsordnung, deren Teilstrahlen auf
einem Substrat zu überlagern
sind,
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2 ein
Beispiel eines auf einer Maske ausgebildeten Beugungsgitters, bei
welchem eine 0. Beugungsordnung durch Schräglichtbeleuchtung der Maske
außerhalb
der optischen Achse auf die Linse gebracht und als einziger Strahl
zur Abbildung auf ein Halbleitersubstrat geführt wird,
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3 ein
weiteres Beispiel eines auf einer Maske angeordneten Phasen-Beugungsgitters,
bei dem nur eine der zwei möglichen
ersten Beugungsordnungen auf die Linse gebracht und auf das Substrat
abgebildet wird,
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4 eine
weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, bei dem ein kreisförmiger Ringausschnitt
auf der Linse zur Bestimmung der Verteilung der Transmission abgerastert
wird.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens
soll anhand der in 1 dargestellten Skizze erläutert werden.
Ein Projektionsapparat 1 umfaßt eine Beleuch tungsquelle 9, eine
Maskenhalterung (nicht gezeigt), in welcher eine Maske 5 angebracht
ist, ein Linsensystem umfassend Linsen 21, 20 sowie
eine Substrathalterung (nicht gezeigt), in welcher ein Halbleitersubstrat 30 eingebracht
ist. Die bei einem gewöhnlichen
Belichtungsprozeß eines
Halbleitersubstrates mit einer Maske ist die Maske mit einem auf
ihr angeordneten Beugungsgitter 10 in Richtung auf das
Linsensystem 21, 20 gerichtet angeordnet. Das
Halbleitersubstrat 30 befindet sich in dem Substrathalter
in einer solchen Einstellung, daß ein auf dem Halbleitersubstrat 30 angeordneter
photoempfindlicher Resist 32 sich in der optimalen Fokusebene
des Abbildungssystems befindet.
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Es
wird eine Belichtung durchgeführt.
Dazu wird durch die Belichtungsquelle 9 ein Lichtstrahl 3 generiert,
der über
ein (hier nicht gezeigtes) weiteres Linsen- und Spiegelsystem auf
die Maske 5 geworfen wird. Das auf der Maske angeordnete
Beugungsmuster 10 weist drei transparente Bereiche 11, 12, 13 auf,
von denen ein zweiter Bereich 12 im Vergleich zum ersten
Bereich 11 beispielsweise durch eine relative Einätzung in
ein Glassubstrat eine um 90° verschobene
Phasendrehung gegenüber
eingestrahlten Licht bewirkt. Ein dritter Bereich 13 ist
gegenüber dem
ersten Bereich 11 in ähnlicher
Weise um 180° phasenverschoben.
Der erste Bereich 11 und der dritte Bereich 13 weisen
eine Breite von 1 W auf, der zweite Bereich hat eine Breite von
2 W. W bestimmt sich aus der Gitterperiode p (=4W) mit p > λ/((1 + σ)·NA),wobei λ die Wellenlänge, σ der Kohärenzfaktor
und NA die numerische Apertur der Blende bzw. der Linsenöffnung ist.
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Das
zweite transparente Gebiet 12 besitzt demgegenüber eine
doppelte Breite 2W. Die transparenten Gebiete 11, 12, 13 sind
sich periodisch wiederholend als Gitter 10 auf der Maske 5 angeordnet. Sie
bewirken eine Beugung des eingestrahlten Lichtstrahls 3.
Daraus resultiert aufgrund der speziellen Wahl der Dimension des
Beugungsgitters 10 ein erster Licht strahl 200,
welcher die 0. Beugungsordnung 100 repräsentiert, sowie ein zweiter
Lichtstrahl 201, welcher genau eine der beiden grundsätzlich möglichen
1. Beugungsordnungen 101 repräsentiert. In dem Ausführungsbeispiel
wird durch das spezielle Beugungsgitter 10 die –1. Beugungsordnung
ausgelöscht.
Als höhere
Beugungsordnungen werden erst wieder die 2. sowie die –2. Beugungsordnung
(Bezugszeichen 97, 103) erzeugt, deren Teilstrahlen
allerdings unter einem spitzen Winkel das Beugungsgitter 10 verlassen
und daher nicht mehr durch Linse treten können. Infolgedessen treffen
lediglich der erste und der zweite Teilstrahl 200 bzw. 201 auf
die weitere Linse 21 auf. Wie in 1 anhand
der kreisförmigen
Fourier-Ebene 15 in der Blendenebene dargestellt ist, durchlaufen
die Teilstrahlen 200, 201 an verschiedenen Positionen
das Linsensystem.
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Die
beiden Teilstrahlen 200, 201 treffen dementsprechend
an verschiedenen Positionen auf die Objektivlinse 20 auf
und werden dort gemäß der lokal vorliegenden
Verhältnisse
in Bezug auf Linsendegradation in verschiedener Weise abgeschwächt. Durch die
Objektivlinse 20 werden beide Teilstrahlen 200, 201 in
die Substratebene bzw. Bildebene des Abbildungssystems fokussiert.
In der Bildebene entsteht ein Intensitätsprofil, welches sinusförmig ist.
Gemäß diesem
Intensitätsprofil
wird der photoempfindliche Resist 32 belichtet und anschließend zum
Zwecke der Auswertung entwickelt. Die Größe der Amplitude des sinusförmigen Intensitätsprofils
hängt dabei
von der Transmission der Linse in der Blenden- bzw. Linsenöffnung der
Objektivlinse 20 ab. Die Amplitude ist am größten, wenn
die relative Transmission am Ort des von dem Teilstrahl 201 durchstrahlten
Linsenabschnitts mit demjenigen des von dem Teilstrahl 200 durchstrahlten
Linsenabschnitts übereinstimmt.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das sinusförmige Intensitätsprofil
mit auf dem Substrathalter angeordneten Photo-Dioden ausgemessen,
wobei die Dioden mit dem Substrathalter verfahren werden können, um
positionsabhängig
die Intensität
bestimmen zu können.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Dunkelfeldmikroskop
verwendet, um in dem bereits belichteten und entwickelten Lack 32 eine
reflektierte Intensität
des sinusförmigen Beugungsmusters
auswerten zu können.
Der Vorteil besteht darin, daß entsprechend
dem Beugungsmuster 10 ein periodisches Intensitätsprofil
erwartet werden darf, welches durch eine Dunkelfeldmikroskopaufnahme
besonders gut ausgewertet werden kann, weil je nach Reflektionswinkel
in dem Dunkelfeldmikroskop bestimmte Beugungsordnungen – die allerdings
in keiner Beziehung mit den o.g. Beugungsordnungen stehen – ausgewertet
werden können.
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2 zeigt
ein alternatives Beispiel eines Beugungsgitters. In Abwandlung des
Ausführungsbeispiels
aus 1 ist ein Beugungsgitter 10 auf einer
Chrom-Maske 5 angeordnet, welches lediglich einen transparenten 12 und
einen opaken Bereich 11 je Gitterperiode aufweist, welcher
in Form eines Linien – Spaltenmusters
mit gleichen Breiten W angeordnet sind. Das Beugungsgitter 10 ist
in seinem Gitterabstand, welcher die Aufweitung des Spektrums definiert,
dem Abstand von der Blenden- bzw. Linsenöffnung sowie dem Durchmesser
der Öffnung
derart strukturiert, daß in
einem Beugungsprozeß allein
die 0. Beugungsordnung 100' zur
Erzeugung eines Teilstrahls 200' die Maske 5 passieren
kann. Um Außenbereiche
der Objektivlinse 20 untersuchen zu können, wird in diesem Ausführungsbeispiel
der Lichtstrahl 3 unter einem Winkel α auf die Maske geworfen, welcher
von 90° verschieden
ist. Es handelt sich hierbei um eine Schräglichtbeleuchtung.
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Im
Unterschied zu dem in 1 dargestellten Beispiel wird
die Objektivlinse 20 durch den Teilstrahl 200' in nur einer
Position durchstrahlt. Insbesondere tritt bei dem Schritt des Fokussierens
nur dieser eine Teilstrahl 200' aus der Objektivlinse 20 aus,
so daß keine
Interferenz in der Bildebene entsteht. Der auf dem Halbleitersubstrat 30 angeordnete photoempfindliche
Resist 32 wird daher in einem weiten Bereich homogen belichtet.
Der Resist 32 wird anschließend entwickelt, wobei die
Resistschichtdicke vor und nach dem Belichtungsprozeß verglichen wird.
Aus dem Lackschichtdickeabtrag 38 kann in einfacher weise
die Intensität
und somit unter Vorgabe eines Referenzwertes, der z.B. bei der erstmaligen
Benutzung einer Linse gemessen wird, ein Maß für die aktuell vorhandene Transmission
bestimmt werden.
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In
einem weiteren Beispiel, das in 3 gezeigt
ist, wird durch ein weiteres spezielles Phasen-Beugungsgitter 10 auf
der Maske 5 lediglich eine Beugungsordnung erzeugt. Es
handelt sich hier um die positive erste Beugungsordnung 101', die im Gegensatz
zur negativen ersten Beugungsordnung nicht ausgelöscht wird.
Eine 0. Beugungsordnung liegt nicht vor. Das Phasen-Beugungsgitter,
mit dem dies ermöglicht
wird, weist vier transparente Bereiche 11–14 auf,
deren Breite 1W beträgt,
und die jeweils gegeneinander um 90° phasenverschoben sind. Außerdem weisen
sie ein treppenförmiges
Profil auf, wenn der Phasenhub etwa durch einen Rückätzprozeß in einem
transparenten Glassubstrat erreicht wird. Auch dieser eine Teilstrahl 201', der sich aus
der ersten Beugungsordnung 101' ergibt, wird außerhalb
der optischen Achse in das Linsensystem, und insbesondere auf die
Objektivlinse 20 gebracht.
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Die
Auswertung erfolgt wie im vorigen Beispiel mit Hilfe der Messung
eines Lackschichtdickeabtrages 38 oder durch Messung des
Intensitätslevels
mit Hilfe einer Photodiode, die auf einem Substrathalter angeordnet
ist, wobei aufgrund der homogenen Intensitätsverteilung ein Abfahren verschiedener Positionen
nicht unbedingt notwendig ist.
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Die
Verteilung der Transmission über
eine Linse 20 kann wie in 4 dargestellt
gemessen werden. Es wird das Verfahren, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
gezeigt ist, ange wendet. In der Mitte der Linse 20 tritt
der die 0. Beugungsordnung 100 repräsentierende Teilstrahl 200 durch
die Linse hindurch. Er dient als Referenzstrahl. Für jede der nun
folgenden Messung wird die Maske oder die Linse um einen geringfügigen Winkel
gedreht, so daß die
Durchtrittsposition des Teilstrahls 201 variiert wird.
Die räumliche
Abweichung der Durchtrittsposition des Teilstrahls 201,
welcher die erste Beugungsordnung 101 repräsentiert,
von der Referenzposition des Teilstrahls 200 hängt von
der Breite W der Teilbereiche bzw. der Gitterperiode des Beugungsgitters 10 ab.
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Wie
in 4 desweiteren dargestellt ist, kann durch aufeinander
folgende Belichtungen ein Ring auf der Linse in Bezug auf ihre Transmission
hin untersucht werden. In dem Diagramm, das in dem unteren Teil
der 4 gezeigt ist, ist eine solche Transmissionskurve
zu sehen.
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Um
weitere Positionen für
weiter entferntere oder näher
an der Mittelposition der Linse 20 liegende Radiusabstände vom
untersuchen zu können, können weitere
Masken mit anderen Gitterperioden bereitgestellt werden. Es ist
auch möglich,
Einstellungen des Beleuchtungssystems wie etwa den Kohärenzfaktor
zu variieren, ohne daß die
Maske bzw. das Beugungsgitter gegen ein anderes ausgetauscht werden
müßte. Durch
das vorliegende Verfahren kann somit die freie Öffnung der Linse zur Bestimmung
der Transmission als Funktion des Ortes abgerastert werden.
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Das
Ergebnis der in 4 dargestellten Methode kann
auch erreicht werden, indem eine Maske bereitgestellt wird, auf
der eine Vielzahl von Beugungsgittern 10 in der genannten
Weise gebildet sind, welche jedoch eine jeweils um beispielsweise 22.5
Grad unterschiedliche Ausrichtung auf der Maske besitzen. Je Ausrichtung
kann zudem eine Gruppe von Beugungsgittern 10 vorgesehen
sein, die jeweils einen unterschiedlichen Gitterabstand zeigen,
so daß auch
die weitere Vielzahl möglicher
Radiusabstände
vom Linsenmittelpunkt abgerastert werden kann.
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- 1
- Projektionsapparat
- 3
- Lichtstrahl
- 5
- Maske
- 9
- Beleuchtungsquelle
- 10
- Beugungsgitter,
Phasen-Beugungsgitter auf Maske
- 11-14
- transparente,
phasenschiebende oder opake Bereiche
-
- des
Beugungsgitters auf Maske oder Retikel
- 15
- Fourier-Ebene,
Blendenöffnung
- 20
- Objektivlinse
- 21
- weitere
Linse
- 30
- Substrat
- 32
- Resist
- 35
- Intensitätsprofil
- 38
- Lackschichtdickeabtrag
- 97
- –2. Beugungsordnung
- 100
- 0.
Beugungsordnung
- 101
- 1.
Beugungsordnung
- 103
- 2.
Beugungsordnung
- 200
- 1.
Teilstrahl
- 201
- 2.
Teilstrahl