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Verfahren zur optischen Kontrolle von Fotomasken
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optischen Kontrolle von Fotomasken,
bestehend aus Glasplatten mit einseitig aufgebrachten undurchsichtigen Strukturen
unter Verwendung eines Mikroskops.
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Bei der Verwendung von mehrfach zu benutzenden Fotomasken werden diese
nach einer Anzahl von Belichtungen gereinigt. Vor einem Wiedereinsatz dieser Masken
sind diese auf Glasausbrtiche und Kratzer sowie Partikel oder Lackreste im durchsichtigen
Maskenbereich und Löcher bzw.
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Kratzer im undurchsichtigen Maskenbereich optisch zu kontrollieren.
Eine solche Kontrolle wird im allgemeinen mittels eines Durchsichtmikroskops mit
100 - 200-facher Vergrößerung vorgenommen. Mit dieser Methode werden jedoch relativ
große Defekte, beispielsweise Defekte von einem Durchmesser von 101um häufig nicht
wahrgenommen, da ein solcher Deffekt zum ersten nur 5#10 des Gesichtsfeldes des
Mikroskops einnimmt und da das
Gesichtsfeld zweitens eine Vielzahl
von kontrastreichen Strukturen enthält, von denen sich die aufzufindenden Defekte
nur durch unregelmäßige Randbegrenzungen unterscheiden. Außer einer hohen Fehlerquote
erfordert eine solche Kontrollmethode auch einen erheblichen Zeitaufwand. Infolge
der starken Vergrößerung (ca. 100 - 200-fach) erfordert eine 100 46Die Kontrolle
einer Maske von ca. 50 cm2 Oberfläche eine Aufteilung in ca. 3000 -6000 Gesichtsfelder,
die jeweils auf Fehler abgesucht werden müssen. Das übliche optische Kontrollverfahren
für Fotomasken ist somit unzuverlässig oder teuer.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur
optischen Kontrolle von Fotomasken, bestehend aus einem einseitig mit Metallstrukturen
versehenen Glasplättchen anzugeben, bei dem defekte Maskenteile besonders kontrastreich
im Gesichtsfeld des hier zu verwendeten Mikroskops erscheinen, während sowohl die
durchsichtigen wie auch die mit Strukturen versehenen undurchsichtigen Teile der
Fotomaske gleichzeitig möglichst kontrastarm erscheinen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fotomaske
unter das Mikroskop eingebracht wird, daß das Mikroskop auf eine der beiden großflächigen
Maskenoberflächen fokussiert wird, daß die dem Mikroskopobjektiv abgewandte Oberfläche
der Fotomaske durch ein unter einem Winkel #C gegen die Maskenoberfläche einfallendes
Parallellichtbündel beleuchtet wird, wobei eine Vorrichtung vorgesehen ist, die
eine Bewegung des Parallellichtbündels in vertikaler und horizontaler Richtung erlaubt,
so daß der Winkel des einfallenden Parallellichtbündels relativ zur Lage der Fotomaske
so verändert werden kann, daß keine der Kanten der undurchsichtigen Strukturen senkrecht
zum einfallenden Licht verläuft.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat durch die spezielle Beleuchtung
der zu untersuchenden Fotomaske den Vorteil, daß der Betrachter die fehlerfreien
Metallstrukturen sowie fehlerfreien Glasoberflächenteile kontrastarm sieht, während
er Fehler auf der Maskenoberfläche, wie Kratzer, Ausbrüche oder Partikel innerhalb
der durchsichtigen Bereiche sowie Kratzer und Ausbrüche innerhalb der undurchsichtigen
Maskenoberfläche wegen ihrer unregelmäßig geformten Oberfläche besonders kontrastreich
erkennt, da gewisse Kanten einer fehlerhaften Stelle besonders starkes Streulicht
hervorrufen. Nachdem das Mikroskop auf die strukturierte Oberfläche fokussiert wird,
kann der Betrachter außerdem z.B. bei abgelagerten Partikeln, innerhalb des durchsichtigen
Bereichs der Fotomaske, an deren Schärfe entscheiden,ob ein Partikel sich auf der
Strukturierten Oberfläche im durchsichtigen Bereich befindet, oder ob es sich im
durchsichtigen Bereich der nichtstrukturierten Glasoberfläche der Fotomaske befindet.
Da das Mikroskop oberhalb der zu kontrollierenden Fotomaske angebracht ist, und
die Fotomaske mit der nichtstrukturierten Oberfläche dem Objektiv zugekehrt ist,
können sich außerdem während der Kontrollzeit keine weiteren Partikel durch Staubablagerung
auf der strukturierten Oberfläche der Fotomaske absetzen. Durch die Herabsetzung
der Kontraste von durchsichtigen und undurchsichtigen fehlerlosen Strukturen der
Fotomaske sowie durch die Verstärkung des Kontrastes bei fehlerhaften Fotomaskenteilen,
lassen sich fehlerhafte Stellen nicht nur sicherer und schneller auffinden, es läßt
sich auch die Vergrößerung der hierzu verwendeten Mikroskope herabsetzen, was wiederum
zu einer Reduktion der zu kontrollierenden Gesichtsfelder pro Fotomaske und somit
zu einer Zeit- und Kostenersparnis führt. Eine weitere Kostenersparnis bewirkt die
Verwendung von we-
niger aufwendigeren Mikroskopen, d.h. Mikroskopen
mit geringerer Vergrößerung. Insgesamt verringern sich die Maskenkontrollzeiten
nach den erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber dem eingangs beschriebenen Verfahren
auf dem 60. bis 150. Teil.
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Es ist auch erfinderisch, daß der Winkel vC des einfallenden Parallellichtbündels
100 bis 300, insbesondere 200 beträgt. Es hat sich gezeigt, daß dadurch die Kontrastverhältnisse
bei der Untersuchung von Fotomasken nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders
vorteilhaft sind.
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Es ist vorteilhaft, daß das verwendete Mikroskop eine 10 bis 30-fache
Vergrößerung aufweist. Eine Herabsetzung der Mikroskopvergrößerung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren hat den Vorteil einer wesentlichen Verfahrensbeschleunigung. Der große
Kontrast zwischen fehlerhaften Maskenteilen und fehlerfreien Maskenteilen bewirkt
selbst bei der angegebenen geringeren Vergrößerung des Mikroskops eine leichtere
und sicherere Fehlerauffindung als das bei dem eingangs beschriebenen Verfahren
der Fall ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich bei Verwendung von
Mikroskopen mit einer 10 - 20-fachen Vergrößerung Gesichtsfelder von 100 bis 300
mm2 anwenden, wodurch die Anzahl der zu betrachtenden Gesichtsfelder pro Maske erheblich
gesenkt wird. Durch die Kontraststärke der fehlerhaften Maskenteile gegenüber den
fehlerlosen Maskenteilen läßt sich auch ein relativ großes Gesichtsfeld des Mikroskops
schnell, mühelos und mit großer Genauigkeit auf Maskenfehler hin kontrollieren.
Diese Maßnahme führt wiederum zu einem geringeren Zeit- und Kostenaufwand des er-
findungsgemaßen
Verfahrens gegenüber dem eingangs beschriebenen Verfahren.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung und einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Die Figur stellt eine schematische Anordnung zur optischen Kontrolle
von Fotomasken dar.
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Die Anordnung 1 besteht aus einer Fotomaske 2 und einem Mikroskop
3, die in einem gegen äußeres Licht leicht abgedunkelten Raum angebracht sind, wobei
die Fotomaske 2 an der strukturierten Oberfläche 5 durch ein Parallellichtbündel
4,dargestellt durch Pfeile, das unter einem Winkel a gegenüber der strukturierten
Oberfläche 5 einfällt, beleuchtet wird. Die Fotomaske 2 besteht aus einem Glasplättchen
6, das an der strukturierten Oberfläche 5 Metallstrukturen7(z.B. bestehend aus Chrom)
aufweist.
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Bereits gebrauchte Masken können nach einer Reinigung an der nicht
strukturierten Glasoberfläche 16 Partikel 11 im undurchsichtigen Maskenbereich und
Partikel 10 im durchsichtigen Maskenbereich sowie Löcher oder Kratzer 14 im undurchsichtigen
Maskenbereich und Löcher oder Kratzer 15 im durchsichtigen Maskenbereich aufweisen.
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Entsprechend kann die Fotomaske 2 an der strukturierten Oberfläche
5 Partikel 8 und Löcher bzw. Kratzer 12 im undurchsichtigen Maskenbereich aufweisen
und Partikel 9 und Löcher oder Kratzer 13 im durchsichtigen Maskenbereich aufweisen.
Die Strahlrichtung des einfallenden Paralellichtbündels 4 ist in horizontaler und
vertikaler Richtung relativ gegen die Fotomaske variierbar. Das Mikroskop 3 wird
sllnächst auf eine der beiden großflächigen Maskenoberflächen 5 oder 16 fokussiert.
Danach wird der Einfallswinkel# des Parallellichtbündeis 4 so variiert, daß das
Parallellichtbtindel 4 auf keine der
vorhandenen Strukturkanten
17 senkrecht auffällt. Eine derartige Einstellung des Parallellichtbtindels 4 relativ
zur Fotomaske 2 ist möglich, da die Strukturkanten 17 eine bestimmte Anzahl vorgegebener
Richtungen aufweisen.
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Löcher, Kratzer oder Partikel stellen hingegen in einer Ebene parallel
zur Einfallsrichtung des Parallellichtbündels 4 geschlossene Figuren dar, deren
Kanten jede beliebige Richtung zur Einfallsrichtung des Parallellichtbündels aufweisen.
Dadurch und durch die Maßnahme, daß das Parallellichtbündel 4 in einem Winkel --
von 10V bis 300, insbesondere von 200 auf die strukturierte Oberfläche 5 auftrifft,
wird gewährleistet, daß keine der Strukturkanten 17 besonders hell im Mikroskop
aufleuchtet und daß die Kontrastunterschiede zwischen den mit Metallstrukturen 7
belegten Oberflächenteilen und den durchsichtigen Oberflächenteilen der strukturierten
Oberfläche 5 möglichst gering sind. Da fehlerhafte Teile auf der Maske, wie Löcher,
Kratzer oder Partikel im allgemeinen unregelmäßig geformt sind, werden diese von
dem einfallenden Parallellichtbündel 4 an einigen Stellen senkrecht getroffen, was
ein besonders starkes Aufleuchten dieser Teile der Löcher oder Kratzer oder Partikel
bewirkt. So leuchten z.B. die Löcher oder Kratzer 12 und 13 sowie das Partikel 9
im Gesichtsfeld des Mikroskops 3 bei der hier beschriebenen Justierung und Beleuchtung
stark auf. Ebenso leuchten auch Löcher oder Kratzer 15 und Partikel 10 an der nichtstrukturierten
Glasoberfläche 16 im Gesichtsfeld des verwendeten Mikroskops auf, wobei gleichzeitig
an ihrer Unschärfe zu erkennen ist, daß die letztgenannten Löcher oder Kratzer bzw.
Partikel sich auf der nicht strukturierten Glasoberfläche 16 befinden. Mit der beschriebenen
erfindungsgemäßen Methode sind somit nicht nur schadhafte Maskenstellen auffindbar;
diese lassen sich vielmehr auch gleichzeitig lokalisieren. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren lassen
sich hingegen Partikel 8 auf der strukturierten
Oberfläche 5 im Bereich der Metallstrukturen nicht erkennen, sowie Löcher oder Kratzer
14 und Partikel 11 im nichtdurchlässigen Bereich der nicht strukturierten Glasoberfläche
16. Da Partikel, die so angeordnet sind, wie die Partikel 8 und 11 sowie Löcher
oder Kratzer entsprechend angeordnet wie das Loch 14 für die Güte und Funktion einer
Fotomaske 2 unmaßgeblich sind, werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nur die
für die Fotomaske maßgeblichen Fehler sicher leicht und schnell erkannt.
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Das vorstehend beschriebene Verfahren zur Auffindung von Fehlern auf
der strukturierten Oberfläche 5 oder der nicht strukturierten Oberfläche 16 einer
Fotomaske 2 kann mit einem Mikroskop mit relativ geringer Vergrößerung (10 bis 30-facher
Vergrößerung) durchgeführt werden.
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Die genaue Lokalisierung der gefundenen Fehler sowie die Bestimmung
von Fehlerart und Fehlergröße können anschließend an das beschriebene Verfahren
mit einem Auf- bzw.
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Durchlichtmikroskop von 100 bis 1000-facher Vergrößerung erfolgen.
Dazu können z.B. zwei Mikroskope von unterschiedlicher Vergrößerung räumlich so
nebeneinander angebracht werden, daß sie einen gemeinsamen Objektträger auf einem
mechanischen Schlitten mit Anschlag haben, so daß eine Fotomaske bei unveränderter
Position am Obäektträger ton dem Mikroskop mit der kleineren Vergrößerung unter
das Mikroskop mit der größeren Vergrößerung geschoben werden kann. Fehler, die mit
dem Mikroskop der kleineren Vergrößerung aufgefunden werden, können somit rasch
und mühelos genau nach Art und Größe unter dem Mikroskop größerer Vergrößerung bestimmt
werden.
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Der diesbezügliche Schlitten, der als Objektträger fungiert, muß dabei
an der Auflagefläche zum Objekt hin durchsichtig sein oder eine entsprechende Aussparung
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weisen, so daß eine, wie im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene,
schräg von unten einfallende Beleuchtung der Fotomaske bzw. eine Untersuchung mit
Durchlicht möglich ist.
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Anstelle zweier räumlich nebeneinander angeordneter Mikroskope mit
darunter beweglichem Objektträger auf einem entsprechenden Schlitten ist es auch
möglich, einen festen Objektträger zu verwenden, bei dem um eine Achse schwenkbar
zwei Mikroskope verschiedener Vergrößerung angebracht sind. Beim Auffinden eines
Maskenfehlers mittels des Mikroskops mit der kleineren Vergrößerung wird durch eine
entsprechende Drehung das Mikroskop mit der größeren Vergrößerung auf die entsprechende
Maskenstelle eingeschwenkt. Auch dadurch können nicht nur die Lage, sondern auch
Art und Größe der Maskenfehler schnell und genau bestimmt werden. Die beschriebenen
Mikroskopanordnungen sind mit einem Mikroskop der Vergrößerung von 10- bis 16-fach
und einem zweiten Mikroskop mit einer Vergrößerung von 100- bis 500-facher Vergrößerung
im Handel erhältlich.
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Weiterhin ist für das erfindungsgemäße Verfahren auch ein Mikroskop
mit zwei Objektiven von verschiedener Vergrößerung anwendbar. Die Objektive sind
dabei in einem drehbaren Revolver gelagert und somit leicht gegeneinander auswechselbar.
Der Objektträger muß hier sowie im Falle der um eine Achse schwenkbaren Mikroskope,
entsprechend gebaut sein, so daß er den erfindungsgemäßen Schräglichteinfall sowie
Durchlicht und Auflicht zuläßt.
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Im Handel sind entsprechende Mikroskope erhältlich, mit Objektiven
von 10- bis 30-facher Vergrößerung und Objektiven mit 100- bis 1000-facher Vergrößerung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur Kontrolle
von
Fotomasken mit durchsichtigem Träger und aufgebrachten undurchsichtigen Strukturen
verwenden, insbesondere zur Kontrolle von Recycling-Masken.
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5 Patentansprüche 1 Figur