DE3305977A1

DE3305977A1 - Verfahren zur schnellen indirekten bestimmung von fotolacklinienbreiten bei der optischen projektionsbe lichtung

Info

Publication number: DE3305977A1
Application number: DE19833305977
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. 8206 Bruckmühl Arden; Dietrich Dr. 8025 Unterhaching Widmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-02-21
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1984-08-23
Also published as: DE3305977C2

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer elektrooptischen Anzeigevorrichtung und danach hergestellte Anzeigevorrichtung. Um bei großflächigen Displays den erforderlichen Plattenabstand zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, auf einer der beiden Trägerplatten ein Distanzpunkteraster in einer Flach- oder Tiefdrucktechnik aufzubringen. In einer bevorzugten Ausführung besteht das Muster aus zweierlei Distanzpunkten: Abstandspunkten, die lediglich an einer der beiden Platten fixiert sind und den Minimalabstand vorgeben, sowie Verbindungspunkten, die an beiden Platten haften und den Maximalabstand definieren. Das Ausgangsmaterial für die Distanzpunkt ist zweckmäßigerweise ein (selektiv) UV-härtbarer Kunststoff. Die vorgeschlagene Fertigungsmethode ist besonders preisgünstig, liefert recht maßgenaue Substratabstände und eignet sich vor allem für Flüssigkristallanzeigen mit Kunststoff-Trägerplatten.

Description

Verfahren zur schnellen indirekten Bestimmung von Foto-
lacklinienbreiten bei der optischen Proiektionsbelichtunq.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schnellen indirekten Bestimmung von Fotolacklinienbreiten bei der optischen Projektionsbelichtung, wie sie insbesondere im Zuge der Fertigung von integrierten Halbleiterschaltungen in VLSI-Technik (= very large scale integration) verwendet wird.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen im gm-Bereich dürfen Abweichungen der Linienbreiten im Fotolack von einem vorgegebenen Soll maß nicht außerhalb bestimmter Toleranzen liegen. Die Linienbreite von lichtoptisch erzeugten Fotolackstrukturen hängt von mehreren Parametern ab, zum Beispiel: 1. von der Belichtungsdosis, 2. von der lokalen Fotolackdicke, 3. von der Substratreflexion, 4. von den Entwicklungsbedingungen, 5. von bestimmten Fotolackeigenschaften, zum Beispiel der Empfindlichkeit und der Absorption.
Da alle diese Parameter Schwankungen unterworfen sein können, müssen in einem Herstellungsprozeß für integrierte Schaltungen die Linienbreiten von Fotolackstrukturen ständig kontrolliert werden.
Bisher wurden die Linienbreiten von Lackstrukturen am Mikroskop gemessen, und zwar entweder durch direkte Messung der Linienbreite (manuell oder automatisch), oder mit Hilfe indirekter Methoden, die auf dem Kantenversatz gegenüberliegender Lackstrukturen beruhen. Eine solche Methode wird von I. Predatsch und C. A. Wasik im IBM Technical Discl. Bulletin 24 (1981) auf den Seiten 1765 bis 1766 beschrieben.
Der Nachteil dieser beiden Methoden liegt in ihrem großen Zeitaufwand und in ihrer Ungenauigkeit (größer + 0,25 Mm).
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem es möglich ist, Linienbreiten im 1 Wm-Bereich und darunter mit einer Toleranz von kleiner + 0,1 pm in kurzer Zeit auf bequeme Weise zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die Vorlage, welche die beim Belichtungsvorgang in den Fotolack zu übertragenden Strukturen enthält, eine Teststruktur aufgenommen wird, daß die Teststruktur aus einer Reihe von Gitterstrukturen unterschiedlicher Gitterelementgrößen besteht, wobei die Gitterkonstante dieser Strukturen so klein gewählt wird, daß bei der Belichtung nur die nullte Beugungsordnung abgebildet wird, daß nach erfolgter Belichtung und Entwicklung des Fotolackes mit einer gegebenen Belichtungsdosis entsprechend der unterschiedlich eingekoppelten Lichtintensitäten im Bereich der Teststruktur eine bestimmte Gitterelementgröße empirisch einer bestimmten Linienbreite zugeordnet wird und daß mit Hilfe dieser Zuordnung die Linienbreitenmessung durchgeführt wird.
Durch die Maßnahme, daß die Gitterkonstante so klein gewählt wird, daß bei der Belichtung nur die nullte Beugungsordnung abgebildet wird, ist die Modulationsübertragungsfunktion des optischen Systems dann gleich Null, so daß im Bereich der Gitterstruktur der Fotolack mit gleichmäßiger, jedoch gegenüber hellen Bereichen der Vorlage verminderter Intensität belichtet wird. Enthält die Teststruktur, welche aus Linien- und/oder Punktgitterstrukturen bestehen kann, nun verschiedene Bereiche mit Gitterstrukturen gleicher Gitterkonstante jedoch unterschiedlich großer Gitterelemente, so wird der Fotolack in den verschiedenen Bereichen der Teststruktur mit unterschiedlicher Intensität belichtet. Die Gitterstrukturen wirken demnach wie ein Graukeil.
Wie aus der in der Figur abgebildeten Kurve zu entnehmen ist, läßt sich die normierte Intensität (I/Io) im Bereich der Gitterstruktur als Funktion des Flächenanteils (Fd/Fo) dunkler Gitterelemente in der Gitterstruktur darstellen.
Bei einer gegebenen Belichtungsdosis wird nach dem Belichtungs- und Entwicklungsvorgang der Fotolack in einem bestimmten Grenzbereich der Teststruktur, das heißt bei einer bestimmten Gitterelementgröße, über die ganze Lackdicke gerade freientwickelt sein. Mit zunehmender bzw.
abnehmender Belichtungsdosis verschiebt sich dieser Grenzbereich zu größeren bzw. kleineren Gitterelementgrößen.
Da sich mit der Belichtungsdosis auch die Linienbreite einer Fotolackstruktur ändert, kann eine einmalige exakte Zuordnung der Linienbreite zu dieser Grenze in der Teststruktur (bestimmte Gitterelementgröße) vorgenommen werden. Dies geschieht beispielsweise mittels rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen.
Diese Zuordnung ist unabhängig von der Belichtungsdosis, der lokalen Lackdicke und der Substratreflexion, von den Entwicklungsbedingungen sowie von den Lackeigenschaften.
Mit Hilfe dieser Zuordnung kann dann jede Linienbreitenmessung durch eine visuelle oder automatische Inspektion der Teststruktur ersetzt werden, was einen Gewinn an Zeit und Genauigkeit bedeutet.
Die Genauigkeit solcher indirekten Linienbreitenmessungen hängt im wesentlichen ab von dem Grad der Abstufung der Gitterelemente innerhalb der Teststruktur und reicht bis unterhalb + 0,1 pm.
3 Patentansprüche 1 Figur - Leerseite -

Claims

Patentansprüche.

Verfahren zur schnellen indirekten Bestimmung von Fotolacklinienbreiten bei der optischen Projektionsbelichtung, wie sie insbesondere im Zuge der Fertigung von integrierten Halbleiterschaltungen in VLSI-Technik verwendet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in die Vorlage, welche die beim Belichtungsvorgang in den Fotolack zu übertragenden Strukturen enthält,eine Teststruktur aufgenommen wird, daß die Teststruktur aus einer Reihe von Gitterstrukturen unterschiedlicher Gitterelementgrößen besteht, wobei die Gitterkonstante dieser Strukturen so klein gewählt wird, daß bei der Belichtung nur die nullte Beugungsordnung abgebildet wird, daß nach erfolgter Belichtung und Entwicklung des Fotolackes mit einer gegebenen Belichtungsdosis entsprechend der unterschiedlich eingekoppelten Lichtintensitäten im Bereich der Teststruktur eine bestimmte Gitterelementgröße empirisch einer bestimmten Linienbreite zugeordnet wird und daß mit Hilfe dieser Zuordnung die Linienbreitenmessung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Zuordnung einer bestimmten Gitterelementgröße der Teststruktur zu einer bestimmten Linienbreite mittels optischer oder rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß aus Linien und/oder aus Punkten bestehende Gitterstrukturen verwendet werden.