DE3512064A1 - Geraet zur messung von ueberdeckungsfehlern - Google Patents

Geraet zur messung von ueberdeckungsfehlern

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DE3512064A1 DE19853512064 DE3512064A DE3512064A1 DE 3512064 A1 DE3512064 A1 DE 3512064A1 DE 19853512064 DE19853512064 DE 19853512064 DE 3512064 A DE3512064 A DE 3512064A DE 3512064 A1 DE3512064 A1 DE 3512064A1
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Description

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351206Λ
Gerät zur Messung von Uberdeckungsfehlern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Überdeckungsfehlern und der Auflösung zwischen einem Waferraster und einem Maskenraster, welches mit Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes oder Instrumentes auf die Wafer abgebildet ist.
Gegenstand eines lithographischen Belichtungsgerätes ist es, ein Maskenraster über ein gegebenes Waferraster zu legen. Der Unterschied zwischen der gewünschten Stelle und der tatsächlichen Stelle des Maskenbildes auf der gegebenen Waferstruktur wird Uberdeckungsfehler genannt. Bisher wurden optische Feineinsteller zum Messen der unterschiedlichen Positionen zwischen dem ersten Raster bezüglich des zweiten Rasters verwendet.
Zur Durchführung eines solchen Testes wurde eine photoempfindliche Schicht, z.B. ein Photolack, auf die Wafer aufgebracht und der Lack dann mit einem Raster belichtet. Daraufhin wurde der Lack dann entwickelt und eine Bedienungsperson hat sich das unter einem Mikroskop angeschaut, um den Überlappungsfehler festzustellen. Dies war zeitaufwendig. Außerdem war hier eine Beurteilung auf Seiten der Bedienungsperson erforderlich, so daß verschiedene Bedienungspersonen zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen konnten.
Außerdem war die Genauigkeit der Maschineneinstellung
nicht von der Exaktheit der Maschine abhängig, sondern war dadurch begrenzt, wie genau der Test durchgeführt wurde.
5
Bisher hat man Vibrationstests durchgeführt, um die Schwingungen oder Vibrationen der Maske am Ort der Wafer des lithographischen Gerätes zu erfassen. Hierzu wird ein Maskenpaar verwendet. Eine Maske wird an den Maskenort gelegt, während die andere Maske an den Ort der Wafer gebracht wird, wozu das Entfernen der Wafereinspannvorrichtung notwendig ist, um dort einen speziellen Halter zu befestigen. Jede Maske hat drei Bereiche. Einen Bereich mit 5 Mikron breiten vertikalen Linien und Zwischenräumen; einen Bereich mit 5 Mikron breiten horizontalen Linien und Zwischenräumen und einen durchsichtigen horizontalen Bereich, der die beiden anderen Bereiche voneinander trennt. Für jeden Bereich ist ein Detektor vorgesehen. Wenn im Betrieb die beiden Masken exakt gegeneinander ausgerichtet sind, fällt das Abbild der vertikalen Striche in den vertikalen Bereich der ersten Maske mit den Strichen auf der zweiten Maske am Ort der Wafer zusammen. Der zugeordnete Detektor mißt dabei das durchtretende Licht und stellt fest, daß dies 50% von dem Lichtbetrag beträgt, den der Sensor, der den durchsichtigen Bereich betrachtet, feststellt. Wenn die zweite Maske am Ort der Wafer horizontal um 5 Mikron nach rechts oder nach links verschoben wird, wird das erfaßte Licht ungefähr Null. Somit kann die Variation der Signale dazu verwendet werden, die relative Verschiebung in horizontaler Richtung zu messen. In ähnlicher Weise werden die horizontalen Linien oder Strichbereiche zur Messung einer vertikalen Bewegung verwendet. Es ist hier anzumerken, daß dieses System auf übertragung beruht. Der Detektor liegt hinter der anstelle der Wafer
angeordneten zweiten Maske, so daß der Träger nicht bewegt werden kann, weil sonst das Abbild des Bogens den Detektor nicht treffen würde. Daher kann dieses bekannte System nur für statische Vibrationstests verwendet werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Gerät zur Messung der Überdeckungsfehler zu schaffen, welches wesentlich schneller und genauer arbeitet als die bekannten Geräte, und mit dem auch dynamische Vibrationstests durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Gerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Demnach richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes Gerät zur Messung von Überdeckungsfehlern zwischen einem Waferraster und einem Maskenraster, welches auf das Waferraster mit Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes abgebildet wird, wobei das Gerät eine Gittermaske und eine Gitterwafer umfaßt, die abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Bereiche aufweist, die gleich wie die Maskenraster gestaltet sind. Das lithographische Gerät besitzt eine Abbildungsoptik, die so angeordnet ist, daß ein Abbild der Maske auf die Wafer projiziert wird, und mit einer Einrichtung zur Bewegung der Gittermaske und der Gitterwafer bezüglich der Abbildungsoptik. Der Versatz zwischen dem Gitter auf der Wafer und dem Gitter auf der Maske läßt entsprechende Moire-Interferenzen entstehen, die dem Überdeckungsfehler zwischen dem Waferraster und dem Maskenraster, welches auf die Wafer abgebildet ist, entsprechen. Es ist eine Photodiodenreihe vorgesehen, bei
der jede Photodiode der Reihe zu einem Bildpunkt der Gitterwafer .gehört . Eine Betrachtungsoptik bildet die Moire-Interferenzen auf die Photodiodenreihe ab und ein Rechner erzeugt entsprechend den Ausgängen der Photodiodenreihe Ausgabesignale, die den Überdeckungsfehler angeben.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht eine Verstelleinrichtung vor, die die Abbildungsoptik entsprechend dem Ausgang des Rechners verstellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht eine Einrichtung vor, mit der die Maske bezüglich der Wafer langsam um einen bestimmten Betrag verschoben wird, während ein Speicher die Interferenzformen für jeden Bildpunkt speichert, wobei durch Messung der Interferenzintensitäten eine Eichkurve zur Bestimmung des Überdekkungsfehlers erhalten wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zur Abtastung des Interferenzintensitätsausgangs jeder Photodiode der Photodiodenreihe vorgesehen, wobei die Abtastung während aufeinanderfolgender Zeitintervalle für jeden Bildpunkt mehrmals durchgeführt wird. Der Rechner weist eine Einrichtung auf, mit der der Intensitätsausgang mit der Eichkurve verglichen werden kann und gibt für jeden Bildpunkt einen entsprechenden Überdeckungsfehler an.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung um-, faßt die Betrachtungsoptik eine Einrichtung zur visuellen Betrachtung des Kontrastes der Moire-Interferenzen. Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Fokus der Abbildungsoptik so zu verstellen, daß der Kontrast der In-
terferenzen maximiert und daher eine maximale Auflösung erhalten werden kann.
Bis jetzt wurden die wichtigeren Merkmale der Erfindung ziemlich breit diskutiert, damit die nachfolgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden kann, und auch um die Einordnung hinsichtlich des Standes der Technik besser zu ermöglichen. Natürlich gibt es noch weitere erfindungsgemäße Merkmale, die später noch näher beschrieben werden. Für Fachleute ist es klar, daß das Prinzip, auf dem diese Beschreibung beruht, leicht auch als Basis für die Herstellung anderer Geräte zur Ausführung der verschiedenen Zwecke der vorliegenden Erfin- dung verwendet werden kann. Es ist daher wichtig, festzuhalten., daß die Beschreibung alle äquivalenten Geräte insofern umfaßt, solange sie nicht von dem erfindungsgemäßen Gedanken abweichen.
Einige erfindungsgemäße Ausfuhrungsbeispiele wurden zu Darstellungszwecken ausgewählt und werden im folgenden unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Gerätes zur Messung des Überdeckungsfehlers in einem li
thographischen Gerät nach der Erfindung;
Fig. 2 zeigt ein einer vergrößerten Draufsicht ein Maskenelement, das entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung mit Linien versehen
ist;
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Verschiebung gegen
die Interferenzintensitäten; 35
Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die Überdeckungsfehler als Funktion der Zeit;
Fig. 5 zeigt den Überdeckungsfehler gegenüber der
Interferenzintensität eines Bildpunktes;
Fig. 6 zeigt den Überdeckungsfehler gegen die Bildelementzahl aufgetragen; 10
Fig. 7a zeigt in einem Diagramm gemessene Überdeckungsfehlerbeiträge nach einer Vergrößerung von 10 Teilen pro Million; (ppm)
Fig. 7b zeigt den gewünschten Vergrößerungswechsel gegen den gemessenen Vergrößerungswechsel aufgetragen;
Fig. 8 zeigt den Überdeckungsfehler gegenüber der Zeit aufgetragen, unmittelbar nachdem das li
thographische Belichtungsgerät erschüttert wurde; und
Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem Interferenzkontrast und der Fokusabwei
chung.
Wie aus der schematischen Darstellung der Fig. 1 zu sehen ist, besitzt das erfindungsgemäße Gerät zur Messung des Überdeckungsfehlers zwischen einem Waferraster und einem Maskenraster, welches auf die Wafer mit Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes abgebildet wird, eine Gittermaske 10 und eine Gitterwafer 12, die reflektierende Linien hat, die sich mit nicht reflektierenden Bereichen abwechseln, welche entsprechend der
Maske gemustert sind. Es kann jedes geeignete lithographische Belichtungsgerät erfindungsgemäß geeicht und getestet werden, so z.B. die Geräte, wie sie in den US-Patentschriften 4 011 011, 4 068 947, 3 748 015 und 4 293 186 beschrieben sind oder auch das Micralign-Gerät, Modell 500, oder das Micralign-Gerät 300, die beide von der Perkin-Elmer Corporation hergestellt werden.
Mit Hilfe eines Belichtungssystems, welches nicht gezeigt ist, wird auf der Maske 10 ein enger gebogener schlitzartiger Bereich 14 erzeugt. Dieser gebogene Bereich oder Fläche wird auf die Oberfläche der Wafer 12, wie das bei 16 angedeutet ist, mit Hilfe einer Projektionsoptik 18 des lithographischen Gerätes, welches getestet werden soll, abgebildet. Zusätzlich weist das lithographische Gerät einen Masken- und einen Waferträger 20 auf, der Maske und Wafer zusammenschließt und die beiden über den gebogenen schlitzartigen Bereich führt, . so daß die ganze Wafer belichtet wird. Außerdem weist das lithographische Gerät eine Weitwinkeloptik 22 auf, die das reflektierte Bild des bogenartig geformten Abschnitts 16 auf eine Photodiodenreihe 24 abbildet. Mit diesem System wird die Interferenzintensität an vielen Stellen gemessen, so z.B. an 28 Stellen oder Bildpunkten entlang des Bogens. Der Ausgang der Photodiodenreihe wird vorverstärkt und dann mittels eines Spannungsmessers in einem Zwischenschaltkreis 26 gemessen, bevor er in den Rechner 28 eingegeben wird. Der Rechner 28 gibt am Ausgang 30 entsprechend dem Ausgang der Photodiodenreihe die zugehörigen Überdeckungsfehlersignale aus. Verstellelemente 31 dienen dazu, die Abbildungsoptik 18 des Gerätes entweder von Hand oder entsprechend des Ausgang des Rechners 28 zu verstellen.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Maske 10 in
einem Ausführungsbeispiel ein erstes Gitterraster auf, welches mit dem Bezugszeichen 32 angedeutet ist, und welches mehrere horizontale Striche aus Chrom aufweist, die sich mit der entsprechenden Anzahl durchsichtiger Zwischenräume gleicher Breite abwechseln. Der Abstand kann z.B. zwischen ca. 2 und 6 Mikrons liegen. Die Maske besitzt außerdem einen zweiten bei 34 angedeuteten klaren Bereich. Mit 36 ist ein drittes Gitterraster angedeutet, dessen Raster ähnlich wie das bei 32 ist, mit der Ausnahme, daß die Striche vertikal verlaufen, d.h., daß sich dort eine Reihe von vertikalen Strichen aus Chrom mit mehreren klaren Zwischenräumen derselben Breite abwechseln. Wenn die horizontalen und vertikalen Striche zusammengelegt werden, entsteht als Ergebnis ein Vektor, der beide Komponenten zeigt. Der Abstand kann beispielsweise wiederum ca. 2 bis ca. 6 Mikrons betragen. Die Anordnung des Rasters auf der Maske muß sehr genau sein. Für noch größere Genauigkeit ist es wünsehenswert, mehrere horizontale Raster und weitere vertikale Raster alle auf derselben Maske zu haben.
Die Wafer 12 der Fig. 1 kann ein Amplitudengitter oder ein Phasengitter sein. Das Amplitudengitter hat reflektierende Striche, die sich mit nicht reflektierenden Räumen abwechseln und die genau gleich wie die der Maske ausgebildet sind. Ein geeignetes Herstellungsverfahren umfaßt die folgenden Schritte: Verteilen eines mit schwarzer Farbe vermischten Photolacks auf einer Silikonwafer durch ein Schleuderverfahren, Wärmebehandlung (postbaking), Aufstäuben einer 0,1 Mikron starken Schicht glänzenden Chroms auf die Oberfläche, Verteilung einer 1 mikronstarken Photolackschicht durch ein Schleuderverfahren und nachfolgende Wärmebehandlung (pre-baking). Das Herstellungsverfahren umfaßt weiterhin einen Schritt, bei
dem die Wafer unter Verwendung der Gittermaske belichtet wird und die nachfolgende Entwicklung des Photolacks. Das Ergebnis ist ein Amplitudengitter, welches auf einem schwarz gefärbten Lack glänzende Chromstriche aufweist.
Eine Phasengitterwafer ist eine Wafer, die einen Abschnitt oder Linien mit unterschiedlicher Phasenverzö-
1^ gerung verglichen mit anderen Abschnitten oder Linien hat. Ein spezielles Ausführungsbeispiel ist z.B. eine Wafer, die eine reflektierende Oberfläche und darauf aufgebrachte Striche aus einem anorganischen durchlässigen Material, wie z.B. SiG2, aufweist > auch wäre eine Wa-
!5 fer mit einer reflektierenden Chromoberfläche und mit Strichen aus Photolack, die darauf aufgebracht werden, denkbar. Als Ergebnis davon erhält man eine Wafer, die Striche hat, an denen eine Phasenverzögerung auftritt und die sich mit Strichen abwechseln, an denen keine Phasenverzögerung auftritt. Die Schichtdicke der Überzüge legt die Phasendifferenz fest.
Zur Durchführung einer Messung wird die Gittermaske und die passende Gitterwafer in dem lithographischen Gerät befestigt. Durch die Betrachtungsoptik können dann Moire-Interferenzen entlang des bogenförmigen Bildes beobachtet werden. Die Interferenzintensität ist eine periodische Funktion der Verschiebung zwischen Maske und Gitter oder des Überlappungsfehleranteils senkrecht zu den Gitterstrichen, wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Der Zeitraum dieser Funktion oder die Veränderung des Überlappungsfehlers, der benötigt wird, um von einem Punkt zu dem nebenliegenden Punkt zu gelangen, ist gleich dem Gitterabstand. Eine Integrationszeit über eine 60stel Sekunde ist für die Photodiodenreihe vorgesehen, so daß das Flak-
kern der Belichtungsquelle die Ergebnisse nicht beeinträchtigt.
Fig. 4 zeigt die Überlappungsfehlerbeiträge als Funktion der Zeit. Der Fehler wird dabei jede 60stel Sekunde erfaßt. Dies zeigt, daß der Überlappungsfehler von der Zeit abhängig ist, die zu einer Schwingung führt. Wenn keine Schwingung da wäre, wäre die in Fig. 4 dargestellte Kurve eine gerade Linie.
Wenn Maske und Wafer im wesentlichen gegeneinander ausgerichtet sind, zeigt die Interferenzintensität den größten Wert und die Kurve in Fig. 3, auf die nun wieder zurückgekommen wird, eine Spitze. Wenn Maske und Wafer am stärksten gegeneinander verschoben sind, zeigt die Interferenzintensität einen Minimalwert und die Kurve in Fig. 3 demnach ein Tal. Es wurde nun gefunden, daß es wünschenswert ist, den Überlappungsfehler so einzustellen, daß die Abtastung auf halbem Weg der Kurve erscheint. Das hat zur Folge, daß die Messungen bzw. Ablesungen gegenüber kleinen Veränderungen sehr empfindlich sind, weil die Kurve an dieser Stelle ihre maximale Steigung hat. Anders ausgedrückt verändern kleine Änderungen der Überlappung das Intensitätssignal nicht stark, wenn sie nahe einer Spitze oder in einem Tal der Kurve liegen. Um die Abtastungen des betrachteten Bereiches konstant auf der einen Seite der Kurve in der Nähe ihrer Mitte durchführen zu können, muß der Gitterabstand, d.h.
der Abstand des Strichrasters von Spitze zu Spitze bei Maske und Wafer entsprechend der Präzision des Gerätes, welches getestet werden soll, gewählt werden. Wenn das Gerät z.B. eine Überlappungsgenauigkeit von - 0,5 Mikron hat, liegt es in einem Bereich, bei dem die Maske und die Muster einen 6 Mikronabstand haben. Das bedeutet,
daß der betrachtete Bereich in der Gegend - des Abstandes geteilt durch 4 liegt. Zu einem 6 Mikronabstand gehört daher ein Einfangbereich von - 1,5 Mikron. Wenn die Genauigkeit des Gerätes 0,5 Mikron beträgt, liegt dies dann innerhalb dieses Bereiches.
Um die Ergebnisse zu eichen, wird der überlappungsfehler gleichmäßig verändert und es wird die Interferenzintensität an jedem Bildpunkt gegenüber der Zeit beobachtet, wie das in Fig. 4 dargestellt ist. Da der Überlappungsfehler mit den Abständen z.B. 6 Mikron von einem Peak zum benachbarten variiert, können alle Interferenzdaten der Fig. 4 in einer geeichten Darstellung von Interferenz-Intensitäten gegenüber dem überlappungsfehler aufgetragen werden, wie das Fig. 5 zeigt. D.h., jeder Bildpunkt wird individuell geeicht. Die Verschiebung {ΔΧ oder ΔΥ) zwischen der Maske und der Wafer wird gezielt um einen bekannten Betrag verschoben und die Interferenzform aufgezeichnet. Mehrere dieser Interferenzformen, z.B. 8, werden übereinander aufgetragen und liegen alle im wesentlichen auf derselben Kurve. Die Interferenzform für alle 28 Bildpunkte wird in dem Speicher des Rechners gespeichert. Diese Eichkurve wird dann verwendet, um den Überdeckungsfehler durch Messung der Interferenzintensität festzustellen.
Typische Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Fünf aufeinanderfolgende Meßzyklen, jeweils um ein 60stel Sekunde getrennt, zeigen, daß die Reproduzierbarkeit grob - 0,2 Mikrons beträgt.
■. ' ... 3512064
---1-2--- " "
Tabelle 1
Bildpunkte gegen Uberlappungsfehler
Bild #1 .12 -.58 η #5 Abwei Abwsi-
punkt -.59 -.59 -.46 -.57 -.58 chung chung
10 χ -.46 -.46 -.46 -.44 -.46 -.58μΐη -.15μΐη
2 -.46 -.46 -.41 -.44 -.46 -.46 -.03
3 -.41 -.41 -.39 -.39 -.41 -.45 -.04
4 -.39 -.39 -.41 -.37 -.39 -.41 -0.00
5 -.40 -.40 -.38 -.38 -.40 -.39 + .01
6 -.37 -.37 -.36 -.35 -.37 -.40 -.01
7 -.35 -.35 -.34 -.34 -.36 -.37 + .01
15 8 -.33 -.34 -.33 -.32 -.34 -.35 + .02
9 -.32 -.33 -.32 -.32 -.33 -.33 + .03
10 -.32 -.33 -.13 -.31 -.32 -.33 + .03
11 -.14 -.15 **** -.11 -.12 -.32 + .02
12 **** **** -.26 **** **** -.13 + .20
13 -.26 -.28 -.25 -.26 -.27 ******
14 -.25 -.27 -.25 -.25 -.26 -.27 + .05
9Π 15 -.25 -.26 -.33 -.24 -.25 -.26 + .05
^υ 16 -.33 -.34 - ;;5 -.32 -.33 -.25 + .05
17 -.35 -.36 -.32 -.34 -.35 -.33 -.04
18 -.33 -.33 -.28 -.32 -.32 -.35 -.07
19 -.28 -.29 -.26 -.27 -.28 -.32 -.05
20 -.26 -.27 -.22 -.25 -.27 -.28 -.02
21 -.23 -.24 -.17 -.23 -.24 -.26 -.01
22 -.19 -.19 -.15 -.18 -.19 -.23 + .01
25 23 -.18 -.18 -.19 -.17 -.17 -.18 + .05
24 -.21 -.21 -.17 -.21 -.20 -.17 + .06
25 -.20 -.19 -.39 -.19 -.19 -.20 + .01
26 -.41 -.41 **** -.41 -.41 -.19 + .02
27 **** **** **** **** -.40 -.21
28 ******
Mittelwsrt: -, 32μτη
Fig. 6 zeigt den mittleren Überdeckungsfehler gegenüber der Bildpunkzahl. Die Streuung um eine Gerade liegt deutlich bei weniger als 071 Mikrons, mit Ausnahme von drei Stellen in der Nähe der Rasterfläche auf der Maske.
Durch Verschiebung der Maske und Wafer können Uberlappungsfehler über die gesamte Wafer gemessen werden.
Die Nützlichkeit der Erfindung wird im folgenden weiter im Hinblick auf die Fig. 7a und 7b beschrieben. Die Fig. 7a zeigt in einem Diagramm die gemessenen Überlappungsfehleranteile oder Vektoren nach einem 10 ppm (parts per million) Vergrößerungswechsel. Der Versuch wurde mit einem Perkin-Elmer Micralign-Gerät .Modell 500, welches mit einem Moire-Interferenzgerät versehen war, durchgeführt. Die Fig. 7b zeigt den befohlenen Vergrößerungswechsel gegenüber dem gemessenen Vergrößerungswechsel. Wie man sieht, besteht eine sehr gute überein- Stimmung mit Ausnahme einer unbedeutenden Verschiebung, was anzeigt, daß das, was die Maschine als überlappungsfehler angibt, tatsächlich um die 2 ppm liegt. Es ist in der Tat eine gute Übereinstimmung.
Fig. 8 zeigt den Überlappungsfehler gegenüber der Zeit aufgetragen, unmittelbar nach einem Stoß gegen das Perkin-Elmer Micralign-Gerät .Modell 500 . Das Beispiel zeigt den gemessenen Vibrationsfehler, rait Datenpunkten jeweils alle 60stel Sekunden nach einem Schlag gegen das Gerät. Die Fig. zeigt, wie die Schwingung ausklinkt. Weil es einfacher ist, zeigt die Fig. 8 nicht alle Punkte entlang des Bogens (Element 16 in Fig. 1), sondern nur drei Punkte, nämlich an der Spitze, in der Mitte und am Boden. Es kann erkannt werden, daß alle drei Kurven im wesentichen dasselbe zeigen. Dies verdeutlicht weiterhin die Nützlichkeit des vorliegenden Systems.
Der Kontrast der Moire-Interferenzen enthält Information über die Auflösung des lithographischen Gerätes, d.h.,
scharfe Interferenzen entsprechen einer guten Abbildung. Eine Möglichkeit zur Ausnützung dieser Information in qualitativer Hinsicht zur Maximierung der Auflösung ist, das Gerät so einzustellen, daß es Moire-Interferenzen zeigt. Dann kann mittels einer Schraube oder eines Knopfes an dem Gerät (durch Verstellen eines der Verstellelemente 31) der Fokus verändert und dabei der Kontrast der Interferenzen beobachtet werden, um den Kontrast der Interferenzen zu maximieren. Die Interferenzqualität wird hierbei in Abhängigkeit von Verstellelementen an dem Gerät beobachtet und so die Auflösung optimiert. Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen dem Interferenzkontrast gegen die Abweichungen vom Fokus aufgetragen. Diese Kurve macht deutlich, daß man den Interferenzkontrast verwenden kann, um die Abweichung vom Fokus festzustellen. Es wurde ein Perkin-Elmer Micralign-Gerät Modell 500 mit einem Moire-Interferenzgerät verwendet. Der gekrümmte Bogen (Element 16 in Fig. 1) wurde so geneigt, daß die Spitze des Bogens positiv vom Fokus abwich, die Mitte des Bogens lag genau im Fokus und der Boden des Bogens wich negativ vom Fokus ab. Dann wurde die Interferenzintensität als Funktion der Orte entlang des Bogens mit dieser Neigung gemessen. Das zeigt, daß der Intensitätskonstrast variiert und gibt einen Hinweis auf die Empfindlichkeit des Systems. Im Betrieb kann die Neigung so verstellt werden, bis die ganze Reihe ausgerichtet ist, dann liegt das System im Fokus.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung tatsächlich ein verbessertes Gerät zur Messung des Überlappungsfehlers zwischen einem Wafermuster und einem Maskenmuster, welches auf die Wafer mit Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes abge-
bildet ist, verglichen zu dem Stand der Technik bekannten Geräten, schafft. Gegenüber den dargestellten Ausführungsbeispielen, die erläuternden Sinn haben, sind verschiedene Abänderungen möglich, auf die sich die Erfindung auch erstreckt.

Claims (2)

Patentansprüche
1. Gerät zur Messung des Überdeckungsfehlers zwischen einem Waferraster und einem Maskenraster, welches auf die Wafer mit Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet , daß eine Gittermaske (10) und eine reflektierende Gitterwafer (12), deren Raster im wesentlichen dem der Maske entspricht, vorgesehen ist, und daß das lithographische Gerät eine Abbildungsoptik (18) aufweist, die
so angeordnet ist, daß sie ein Bild der Maske (10) auf die Wafer wirft, und daß eine Einrichtung (20) vorgesehen ist, mit der die Gittermaske und die Gitterwafer bezüglich der Abbildungsoptik (18) bewegt werden können, und daß bei einer Versetzung des Gitters auf der Wafer gegenüber dem Gitter auf der Maske Moire-Interferenzen erzeugt werden, die dem Überlappungsfehler zwischen dem Waferraster und dem Maskenraster, welches auf die Wafer abgebildet wird, entsprechen, und daß eine Photodiodenreihe (24) vorgesehen ist, wobei jede Photodiode dieser Photodiodenreihe einem Bildpunkt auf der Gitterwafer zugeordnet ist und daß eine Betrachtungsoptik (22) so angeordnet ist, daß sie die Moire-Interferenzen auf die Photodiodenreihe (22) abbildet und daß ein Rechner (28) vorgesehen ist, der am Ausgang (30) überlappungsfehler signale ausgibt, die dem Ausgang der Photodiodenreihe (24) entsprechen.
20
ν 2. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Gittermaske (10) ein Gitterraster mit einem Gitterabstand von ca.
2 bis ca. 6 Mikron aufweist. 25
3. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Wafer (12) ein Amplitudengitter trägt.
4. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Wafer (12) ein Phasengitter trägt.
5. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die
x 351206A
Genauigkeit des lithographischen Belichtungsgerätes in Mikrons geringer als der Gitterabstand geteilt durch vier des Gitterrasters auf der Gittermaske ist.
6. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß das Wafergitter eine Vielzahl von horizontal verlaufenden reflektierenden Strichen aufweist, die sich mit nicht reflektierenden Räumen abwechseln sowie eine Vielzahl von vertiakl angeordneten reflektierenden Strichen, die sich mit nicht reflektierenden Räumen abwechseln, und deren Muster dem der Maske
(10) entspricht.
7. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß eine Verstelleinrichtung (31) vorgesehen ist, um die Abbildungsoptik (18) entsprechend dem Ausgang des Rechners (28) zu verstellen.
8. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zum mehrmaligen Abtasten des Ausgangs jeder Photodiode der Photodiodenreihe jeweils innerhalb eines von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen für jeden der Bildpunkte vorgesehen ist, und daß der Rechner (28) Elemente umfaßt, mit denen der Überlappungsfehler während jedes dieser Zeitintervalle für jeden Bildpunkt errechnet werden kann.
9. Gerät nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur gezielten Verschiebung der Maske bezüglich der
Wafer um einen bekannten Betrag und durch einen Speicher, in dem die Interferenzform jedes Bildpunktes gespeichert wird, so daß eine Eichkurve entsteht, die durch Messungen der Interferenzintensität den Überlappungsfehler festzustellen ermöglicht.
1Ö. Gerät nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum mehrmaligen Abtasten des Interferenzintensitätsausgangs einer jeden Photodiode der Photodiodenreihe, während eines jeden von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen für jeden. Bildpunkt und daß der Rechner eine Einrichtung umfaßt, mit der der Intensitätsausgang mit der Eichkurve verglichen werden kann und die einen entsprechenden Überlappungsfehler für jeden Bildpunkt ausgibt.
11. Gerät nach Anspruch 9,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung (31) zum Verstellen der Abbildungsoptik in Abhängigkeit des Überlappungsfehlers.
12. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Betrachtungsoptik (22) eine Einrichtung zur visuellen Beobachtung des Kontrastes der Moire-Interferenzen umfaßt und daß eine Einrichtung zum Verstellen des Fokus der Abbildungsoptik (18) vorgesehen ist, um den Kontrast der Interferenzen maximal zu machen und damit auch die Auflösung.
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