DE69318220T2

DE69318220T2 - Verfahren zur Bestimmung der Scharfeinstellung einer photolithographischen Belichtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69318220T2
Application number: DE69318220T
Authority: DE
Inventors: Blandine F-38410 Vaulnaveys Le Haut Minghetti; Alain F-38100 Grenoble Prola; Eric F-38180 Seyssins Schwartz; Annie F-38330 Saint Ismier Tissier
Original assignee: France Telecom SA
Current assignee: Orange SA
Priority date: 1992-07-10
Filing date: 1993-07-06
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2013-07-07
Also published as: US5437948A; JPH07183185A; FR2693565A1; FR2693565B1; EP0578562A1; DE69318220D1; EP0578562B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelungsverfahren für eine photolithographische Belichtungsvorrichtung und eine damit verbundene Vorrichtung.
Bei der Verwendung von heutigen photolithographischen Belichtungsvorrichtungen, ganz allgemein als Photorepetierer bezeichnet, besteht eine beständige Sorge in der Verbesserung oder der Beibehaltung der Qualität der Regelung der optischen Auflösung, um Motive zu erhalten, die auf der Oberfläche einer integrierten Leiterplatte, die mit einem Harz von entsprechender Qualität überdeckt ist, belichtet werden. Herkömmlicherweise kann die Verbesserung der Auflösung der Photorepetierer einerseits durch Verwendung von Linsen mit einer sehr starken numerischen Apertur und andererseits durch Verringerung der Wellenlänge des Belichtungslichtes bewirkt werden.
In jedem Falle haben die vorgenannten Verbesserungsverfahren den Nachteil, den Schärfenbereich, DOF, proportional zu λ/NA², die Auflösung, R, proportional zu λ/NA, wobei λ die Wellenlänge des Belichtungslichtes und NA die numerische Apertur der verwendeten Linse bezeichnet, zu verschlechtern.
Ferner hängt die Regelung des optischen Systems zur Fokussierung des Lichtes auf die Oberfläche des Harzes von der Umgebungstemperatur und dem atmosphärischen Druck ab. Automatische oder softwaremäßige Korrekturen können einbezogen werden. In jedem Fall ist diese Art der Korrektur nicht präzise genug für Schärfentiefen im Mikrometerbereich.
Es hat sich daher wenigstens eine protokollabhängige Regelung als notwendig herausgestellt. Die gegenwärtig verwendeten Methoden, um solche sehr aufwendigen Regelungen durchzuführen, basieren einerseits auf visuellen Beobachtungen im Mikroskop und andererseits auf Dimensionsmessungen, mit oder ohne Spaltstück, die es gestatten, das Schnittprofil des Harzes zu erhalten.
Solche Methoden weisen jedoch große Nachteile auf, wie die große Abhängigkeit der visuellen Beobachtung vom Benutzer und der besonders lange und häufig destruktive Charakter der dimensionsbestimmenden Methoden.
Ein weiteres Verfahren wurde vor kurzem durch die Patentanmeldung EP-A-O 378 033 vorgeschlagen. Dieses Verfahren besteht daraus, das Harz mit einem Testmotiv nacheinander an verschiedenen Stellen der Bestrahlung auszusetzen, wobei für jede Bestrahlung eine unterschiedliche Scharfeinstellung ausgeführt wird. Nach der Entwicklung, bei der ein Kriechen des Harzes bewirkt wurde, wird die Platte untersucht, um die optimale Bestrahlung zu bestimmen und die Regelung entsprechend für die Maschine anzupassen. Dieses Verfahren weist, obwohl es zufriedenstellend ist, den Nachteil auf, einen Schritt des Kriechens zu benötigen, dessen Ergebnisgenauigkeit ein wenig ungenau bleibt. Die Kriecheffekte sind schwer zu optimieren.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Nachteile der vorgenannten früheren Verfahren zu vermeiden.
Sie hat zur Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Scharfeinstellung einer photolithographischen Belichtungsvorrichtung zu schaffen, die zum Belichten von Strukturen auf einem Substrat verwendet wird, welches mit einem eine Maske bildenden Harz überdeckt ist, ausgehend von einer mit identischen Testmotiven an verschiedenen Stellen versehenen Vergleichsplatte.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß sie daraus bestehen, bzw. es zulassen, die Testmotive nacheinander an jeder Position mittels eines Beleuchtungsstrahls vorzugsweise schräg zu belichten, den Reflektionskoeffizienten von jedem Testmotiv zu messen, die Zuordnungsregel für den Reflektionskoeffizienten für jede Position in Abhängigkeit von dem Wert des Defokussierungs- oder Scharfeinstellungsparameters des Beleuchtungsstrahls aufzustellen und über ein Schwellenkriterium des Wertes des Reflektionskoeffizienten einen Bereich von entsprechenden Defokussierungs- oder Scharfeinstellungswerten für das betreffende Testmotiv zu bestimmen, der es gestattet, den optimalen Scharfeinstellungswert festzulegen.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung findet in der Industrie der Herstellung von integrierten Schaltung Anwendung. Sie werden mit der Lektüre der Beschreibung und der Betrachtung der nachfolgenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
- Figur 1a in Form eines Blockschemas unterschiedliche Stufen der Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
- Figur 1b auch in Form eines Blockschemas eine vorteilhafte Ausführungsform von besonderen Schritten des Verfahrens gemäß der Erfindung, wie es in Figur 1a dargestellt ist, zeigt,
- Figur 1c zeigt einerseits die Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten einer Vergleichsplatte, die speziell für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung in Abhängigkeit von der relativen Defokussierung des Beleuchtungs- und/oder Lichtstrahls entworfen ist, und, andererseits, Ätzungsprofile, die für verschiedene Zonen von Defokussierungswerten stehen,
- Figur 2a im Schnitt eine photographische Probe des Lochprofils, das in einer Harzauflage eine Vergleichsplatte für aufeinanderfolgende diskrete Defokussierungswerte des Belichtungsstrahls ausgebildet sind, zeigt,
- Figur 2b im Schnitt das Rillenprofil zeigt, das in einer Harzauflage einer Trägerplatte für verschiedene Defokussierungswerte des Belichtungsstrahls ausgebildet ist,
- Figur 3 in Form eines Blockschemas eine Vorrichtung zeigt, die die Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet,
- Figur 4 ein Detail bestimmter Bauelemente der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung zeigt,
- Figur 5a in Perspektive eine Vergleichsplatte zeigt, die für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung speziell angepaßt ist,
- Figur 5b einen Schnitt entlang der Ebene A&sub1; A&sub1;, A&sub2; A&sub2;, A&sub3; A&sub3; der Figur 5a einer photographischen Probe des Lochprofils an jedem die Vergleichsplatte bildenden Testmotiv zeigt.
Eine detailliertere Beschreibung des Regelungsverfahrens für eine photolithographisehe Belichtungsvorrichtung und der dazugehörigen, entsprechenden Vorrichtung, wird in Verbindung mit den Figuren 1a, 1b, 1c und folgenden gegeben.
Ganz allgemein wird davon ausgegangen, daß das Regelungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet, die optimale Scharfeinstellung einer photolithographischen Belichtungsvorrichtung zu bestimmen, die dazu verwendet wird, Strukturen auf einer Substratplatte zu belichten, die von einem Harz überdeckt ist, welches eine photoempfindliche Maske bildet.
Es sei so verstanden, daß der Vorrichtungstyp zur Herstellung von integrierten Schaltungen und zur Bestrahlung von aufeinanderfolgenden Auflagen der letzteren verwendet wird.
In besonderer Weise wird das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgehend von einer mit Pt bezeichneten Vergleichsplatte ausgeführt, die mit identischen Testmotiven an verschiedenen Positionen versehen ist und entsprechend einer Testmotivfolge angeordnet ist.
Eine detailliertere Beschreibung der Vergleichsplatte Pt, welche die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung gestattet, wird später in der Beschreibung gegeben, wobei der Identitätscharakter der Testmotive insbesondere präzisiert wird.
In Figur 1a sind in schematischer Weise die verschiedenen Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. So wie in der vorgenannten Figur dargestellt, kann das Verfahren gemäß der Erfindung in zwei große Schritte unterteilt werden, einen ersten, I bezeichneten Schritt, der in der Erstellung einer Vergleichsplatte Pt besteht, und aus, wie in der vorgenannten Figur dargestellt, drei aufeinanderfolgenden Schritten A, B, C besteht, wobei dieser Schritt der Herstellung einer Vergleichsplatte streng genommen nicht als Teil des Verfahrens gemäß der Erfindung anzusehen ist. Allerdings wird der Schritt I der Herstellung von einer Vergleichsplatte beispielhaft angegeben, wobei die Vergleichsplatte Pt, die im Anschluß an die Durchführung der den Schritt I der Herstellung von einer Vergleichsplatte bildenden Schritte A, B, C erhalten wird, dann für die Durchführung des eigentlichen Verfahrens verwendet wird.
Wie aus der vorgenannten Figur 1a zu ersehen ist, kann der Schritt I der Herstellung von einer Vergleichsplatte aus einem ersten Schritt A bestehen, der daraus besteht, eine Harzauflage auf einer Siliciumplatte abzulegen, gefolgt von einem Schritt B der Bestrahlung von Testmotiven an verschiedenen Positionen, wobei diese Testmotive entsprechend einer Folge von Testmotiven angeordnet sind und die Bestrahlung für jedes Testmotiv mit einer für jedes Testmotiv unterschiedlichen Fokussierung des Motivbildes ausgeführt wird. Dies ist insbesondere so zu verstehen, daß die Fokussierung des Motivbildes auf der Oberfläche des Harzes, das heißt, auf der Grenzfläche Luft/Harz, eine relative Fokussierung ist, welche als durch einen Defokussierungsparameter D in Bezug zu der vorgenannten Grenzfläche Luft/Harz verstanden werden muß.
Der vorher erwähnte Schritt B wird dann von einem C bezeichneten Entwicklungsschritt gefolgt, welcher nach der Entwicklung des photoempfindlichen Harzes gestattet, die mit ihrer Folge von Testmotiven versehene Vergleichsplatte Pt zu erhalten. In Figur 1a wird daher die mit ihren unterschiedlichen Testmotiven MTij versehene Vergleichsplatte Pt dargestellt. Es sei angemerkt, daß die Indizes i, j zulassen, die aufeinanderfolgenden Adressen jedes Testmotivs und insbesondere ihre Position festzustellen, wie dies später in der Beschreibung beschrieben wird.
Wie aus Figur 1a weiter zu ersehen ist, besteht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in diesem Fall aus einem Schritt 1000 zum aufeinanderfolgenden Beleuchten der Testmotive MTij mit Weißlicht an jeder Adressenposition i, j mittels eines Beleuchtungsstrahls.
Dem vorgenannten Schritt 1000 folgt ein Schritt 2000, der daraus besteht, den Reflektionskoeffizienten jedes Testmotivs MTij zu messen. Es ist sicher klar, daß nachdem der Beleuchtungsschritt 1000 für ein Testmotiv einer gegebenen Adresse i, j ausgeführt worden ist, der Schritt 2000 zur Messung des Reflektionskoeffizienten unmittelbar anschließend für das betreffende Testmotiv ausgeführt wird und die Aufeinanderfolge der vorher erwähnten Schritte 1000 und 2000 für jedes Testmotiv wiederholt wird, wobei die Wiederholung in der Figur 1a durch die Rückkehrschleife in Richtung stromaufwärts des Schrittes 1000 dargestellt ist. Die im Schritt 2000 erhaltenen relativen Größen aus der Messung des Reflektionskoeffizienten R werden gespeichert, und die für jedes Testmotiv wiederholten Schrittfolgen 1000 und 2000 bilden somit einen Schritt der Datenerfassung ha in Figur 1a. Dem im vorer wähnten Schritt der Datenerfassung ha folgt dann ein Schritt ub der Verarbeitung dieser Daten. Der Schritt der Datenverarbeitung umfaßt, wie in Figur 1a dargestellt, einen ersten Schritt 3000 bestehend aus einem Festlegen der Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten R für jede Position oder jedes Testmotiv MTij in Abhängigkeit von dem Wert des Defokussierungsparameters D oder der Scharfeinstellung des Beleuchtungsstrahls.
Es ist klar, daß der Beleuchtungsstrahl aus Weißlicht mit einem konstanten Wert in bezug zur Oberfläche des Harzes der Vergleichsplatte Pt, das heißt, der Grenzfläche Luft/Harz, fokussiert ist und daß sich folglich aufgrund der Defokussierung des Strahlenbündels der Testmotive vom Schritt B im Verlauf der Abtastung jedes Testmotivs MTij durch den Beleuchtungsstrahl eine entsprechende Defokussierung D ergibt. Es ist auch klar, daß der im Schritt 1000 verwendete Beleuchtungsstrahl am Anfang mit einer relativen Fokussierung geregelt werden kann, wobei die bestmögliche durch eine klassische Meßeinrichtung erhalten wird, die laborseitig oder industrieseitig angeordnet ist, was die Anwendung der entsprechenden Defokussierungswerte jedes aufeinanderfolgenden Testmotivs MTij unter analogen Genauigkeitsbedingungen der Regelung des Strahlenbündels zuläßt, die später von der Belichtungsvorrichtung verwendet sollen, um die speziellen Strukturen auf ein oder mehreren Trägerplatten der integrierten Schaltung auszuführen. Es ist ganz klar, daß die Bestimmung der Fokussierung oder optimalen Scharfeinstellung des Beleuchtungsstrahls eine Bestimmung der Fokussierung oder der optimalen Scharfeinstellung des vorgenannten Bestrahlungsbündels ermöglicht.
Dem vorerwähnten Schritt 3000 folgt dann ein Schritt 4000, der daraus besteht, über ein Schwellenkriterium des Wertes des Reflektionskoeffizienten R einen Bereich von entsprechenden Defokussierungs- oder Scharfeinstellungswerten für das betreffende Testmotiv zu bestimmen, der es gestattet, den optimalen Scharfeinstellungswert festzulegen. Die vorerwähnten Schritte 3000 und 4000 bestehen aus dem Schritt IIb der Verarbeitung von Daten, die vorher in einem Schritt IIa der Erfassung dieser Daten erfaßt wurden, und dieser umfaßt einen mit 5000 bezeichneten Abschlußschritt. Die Einheit der Schritte 1000 bis 4000 bildet somit tatsächlich den Schritt II der Scharfeinstellung in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine detailliertere Beschreibung der Schritte IIa zur Datenerfassung und IIb zur Datenverarbeitung wird in Verbindung mit der Figur 1b gegeben.
In der vorgenannten Figur kann der Schritt 1000 zur aufeinanderfolgenden Beleuchtung jeder Position unterteilt werden in Unterschritte 1001 zum Auslesen einer Datengruppe, die die Position der auf der Vergleichsplatte Pt bestrahlten Testmotive wiedergibt, und einen Unterschritt 1002 zur Abstimmung auf Bezugsmotive, um so die genaue Position aller Motive MTij zu bestimmen. Es sei angemerkt, daß die Bezugsmotive durch Vorzugsmotive gebildet sein können, wie z. B., wenn die Testmotive in einem zweidimensionalen rechtwinkligen Raster angeordnet sind, die Testmotive, die an den das Raster begrenzenden Rändern des Rechtecks liegen.
Dem vorgenannten Schritt 1002 folgt dann ein Schritt zur Positionierung des Beleuchtungsstrahls auf dem Testmotiv vom Rang k und insbesondere auf dem Anfangsmotiv, für welches k = 1 gilt. Es sei angemerkt, wie später in der Beschreibung beschrieben wird, daß die Positionierung des Beleuchtungsstrahls mittels eines X, Y-Tisches und eines Mikroskops durchgeführt wird, welches eine Betrachtung des betreffenden Testmotivs gewährleistet, das heißt, des vorerwähnten Testmotivs mit Rang 1. Es ist klar, daß das Testmotiv vom Rang 1 einem Testmotiv MTij der willkürlich gegebenen Adresse i, j, z. B der eines Bezugstestmotivs, entspricht.
Dem vorerwähnten Schritt 1003 folgt ein Schritt 1004 zur manuellen oder automatischen Moduseinstellung der Beleuchtungsintensität auf einen bestimmten Wert. Dieser Schritt 1004 umfaßt auch z. B. den Unterschritt zur konstant starken Beleuchtung des betreffenden Testmotivs vom Rang k. Dem Schritt 1004 folgt dann ein Unterschritt 2001 zur Erfassung von Reflektionswerten des Testmotivs MTij vom entsprechenden Rang k und einen Schritt der Datensicherung des entsprechenden Reflektionsparameters R, wobei dieser Schritt mit 2002 bezeichnet ist und die Schritte 2001 und 2002 tatsächlich den in Figur 1a dargestellten Schritt 2000 zur Messung des Reflektionskoeffizienten R bilden. Dem vorgenannten Schritt 2002 folgt ein Testschritt 2003 für den Rang k des betreffenden Testmotivs, wobei dieser Test aus einem Gleichheitstest des Ranges k mit einem Wert N, der für die Anzahl der auf der Platte verwendeten und auf dieser Vergleichsplatte Pt effektiv vorhandenen Testmotive repräsentativ ist. Bei einer negativen Antwort auf den Test 2003 wird der Wert des Parameters k des Ranges des Testmotivs, das einer Datenerfas sung unterzogen wird, um eine Einheit heraufgesetzt, um zum Schritt I003 weiterzugehen, wie dies durch den Rückkehrpfeil in Figur ib dargestellt ist, um das folgende Testmotiv vom Rang k + 1 den gleichen Unterschritten 1003, 1004, 2001, 2002, 2003, wie vorstehend erwähnt, zu unterziehen.
Bei positiver Antwort des Tests 2003, das heißt, wenn alle Testmotive MTij dem Prozeß IIa der Datenerfassung unterzogen worden sind, besteht das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung daraus, dann den Schritt IIb zur Datenverarbeitung durchzuführen.
Wie in der vorgenannten Figur 1b dargestellt, kann dieses beispielhaft und nicht beschränkend umfassen einen Unterschritt 3001 zum Lesen von Daten, das heißt, der Werte des Reflektionskoeffizienten R für jedes betreffende Testmotiv, wobei diesem Schritt 3001 ein Schritt 3002 folgt, der daraus besteht, die Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten R für jede Position in Abhängigkeit von dem Wert des der die Fokussierungs- oder Scharfeinstellungswertes des Beleuchtungsstrahls festzulegen. Dieser Schritt besteht tatsächlich daraus, die Kurve der Refiektion R in Abhängigkeit von der an jedem Testmotiv angewendeten Defokussierung bei der Erzeugung der letzteren auf der Vergleichsplatte Pt, wie bereits vorher erwähnt, aufzuzeichnen.
Dem Unterschritt 3002 folgt dann ein Unterschritt, der daraus besteht, den nominalen Wert der Fokussierung oder optimalen Scharfeinstellung durch eine Schwellenmethode zu bestimmen, wobei dieser Schritt den vorher in Verbindung mit der Figur 1a genannten Schritt 4000 bilden kann.
Die Anzeige des gefundenen Wertes der nominalen Fokussierung oder optimalen Scharfeinstellung kann dann z. B. auf einem Monitor angezeigt werden.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird jedes Testmotiv MTij durch ein Lochraster gebildet, der das in der die Vergleichsplatte Pt überziehenden Harzauflage ausgebildet ist.
Es sei insbesondere angemerkt, daß jedes Testmotiv in der Ebene X, Y der Oberfläche des Harzes, das heißt, der Grenzfläche Luft/Harz, identisch ist und daß daraus folgend, ebenso die Abmessung der Löcher, das heißt, der Durchmesser d sowie die Schrittweite des Rasters, eines quadratischen und rechtwinkligen Rasters identisch ist. Jedenfalls sind aufgrund der Defokussierung, die im Augenblick der Bestrahlung der Testmotive wirksam ist, das heißt, beim Schritt B von Figur 1a, die Löcher für ein betreffendes Testmotiv MTij identisch, weisen aber Profilunterschiede auf, insbesondere im Gefälle eines Testmotivs, das in Abhängigkeit von der angewendeten Defokussierung steht, wie dies später in der Beschreibung beschrieben wird.
Im vorgenannten Fall wird jedes Testmotiv durch ein Lochmuster gebildet und wie in Figur 1c in einem Diagramm dargestellt, das auf den Abszissen den Defokussierungsparameter D in Mikrometern und auf den Ordinaten den Reflektionskoeffizienten R, gemessen für jedes Testmotiv unter den vorerwähnten Bedingungen, wiedergibt, wobei die optimale Scharfeinstellung mit einem im wesentlichen feststehenden Wertebereich des Reflektionskoeffizienten R übereinstimmt, welcher mit dem Schärfenbereich der Belichtungsvorrichtung übereinstimmt, wobei diese Werte von zwei Maxima eingerahmt werden, die mit einer Defokussierung in dem Harz bzw. außerhalb des Harzes übereinstimmen.
In Figur 1c ist ganz klar zu erkennen, daß der im wesentlichen feststehende Wertebereich dem Bezugszeichen 3 entspricht, wobei das einer Defokussierung in dem Harz entsprechende Maximum dem Bezugszeichen 2 entspricht, während das einer Defokussierung außerhalb des Harzes entsprechende Maximum dem Bezugszeichen 4 entspricht.
In Übereinstimmung mit einem besonders vorteilhaften Aspekt des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann die genaue Bestimmung der optimalen Scharfeinstellung in folgender Weise bewirkt werden:
Der Wertebereich, der den Wert der optimalen Scharfeinstellung einrahmt, wobei diese optimale Scharfeinstellung als relative Defokussierung gleich 0 bei der Fokussierung des Beleuchtungsstrahls und folglich des Strahlenbündels definiert ist, stimmt mit einer Fokussierung auf der Grenzfläche Luft/Harz überein, wobei dieser Wertebereich durch Vergleich mit einem Schwellenwert erhalten wird. Dieser Wertebereich wird dann als der einer optimalen Scharfeinstellung entsprechende Wertebereich, der den Wert der optimalen Scharfeinstellung umrahmt, gültig gemacht, wie in Figur le dargestellt. Dieser Schwellenwert kann gleich einer Fraktion des minimalen Wertes des Reflektionskoeffizienten R sein, die zwischen den beiden vorerwähnten Maxima liegt. Es sei dann der als VSS bezeichnete Schwellenwert gleichgesetzt mit:
VSS = βRmm, wobei Rmm den Minimalwert der zwischen den beiden Maxima 2, 4 liegenden Zone 3 von Figur lc wiedergibt, mit β < 1
Somit gestattet die Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten R für einen in Abhängigkeit von dem Defokussierungswert des Beleuchtungsstrahl festgelegten Schwellenwert VSS dann zwei entsprechende Abszissenwerte 6- und 6+ zu definieren, einen Schnittpunkt des Schwellenwertes mit der vorgenannten Zuordnungsregel, und der Defokussierungswert der optimalen Scharfeinstellung kann dann für die Belichtungsvorrichtung als Abszisse aus dem arithmetischen Mittel der Extremwerte des entsprechenden Wertebereichs der optimalen Scharfeinstellung definiert werden, das heißt, durch die vorgenannten Abszissenwerte 6-, 6+ definiert werden, wobei der Wert der optimalen Scharfeinstellung unter Defokussierung dann die Gleichung erfüllt:
Do=1/2.(δ- + δ+).
Der Wert der optimalen Defokussierung kann dann wahlfrei als Wert 0 definiert werden, weit dieser den relativen Defokussierungswert gegenüber der Grenzfläche Luft/Harz ausdrückt.
Es sei angemerkt, daß das Verfahren gemäß der Erfindung wie vorstehend beschrieben gestattet, einen stabilen Wert des Defokussierungsparameters zur optimalen Scharfeinstellung aufgrund der Quasi-Symmetrie der Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten in den Neigungszonen 2 und 5 derselben, den Zonen, die den Wertebereich der optimalen Scharfeinstellung einrahmen, zu erhalten.
Ganz allgemein sei angemerkt, daß zur Sicherstellung einer hohen Meßgenauigkeit der Werte des Reflektionskoeffizienten R diese Messung für jedes Testmotiv vorzugsweise im Dunkelfeld erfolgt. Das Dunkelfeld erlaubt es, viel empfindlicher gegenüber der Defokussierung zu sein, denn es gestattet die Reliefbildung von schwachen Gefällevariationen des Harzes, eine Eigenwirkung der angewendeten Defokussierung im Moment der Bestrahlung.
In Figur 1c wird auch für die verschiedenen charakteristischen Zonen der Fokussierung des Beleuchtungsstrahls dargestellt, einerseits, Ansichten im Schnitt von Löchern, die das Raster der Vergleichsplatte in den entsprechenden Vignetten bilden und, andererseits, Profilansichten von Rillen, die unter vergleichbaren Bedingungen ausgeführt wurden. Es sei insbesondere angemerkt, daß das Profil mit den gleichmäßigsten Löchern und der höchsten Korrelationsfähigkeit mit den entsprechenden Rillen erhalten wird, wenn die Defokussierung dem Bereich 3 der vorgenannten Reflektionskurve entspricht und insbesondere dem Defokussierungwert der optimalen Scharfeinstellung. In diesem Fall soll ein Loch eine Lochmündung bilden, bei derjenigen Messung, in welcher alle Löcher, die mit der Defokussierung gebildet werden, dem Beleuchtungsstrahl und schließlich dem Strahlenbündel entsprechen, die das Erreichen der Trägeroberfläche mit einer Neigung der seitlichen Wände des Loches über 85 Grad erlaubt.
Ein Beweismittel von der Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend gegeben.
Bei der Folge von aufeinanderfolgenden Experimenten konnte die Gesamtheit der nachfolgenden Elemente herausgestellt werden:
Die Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten R in Abhängigkeit von dem Wert des Defokussierungsparameters, wie in Figur lc dargestellt, entspricht im wesentlichen der Summe von zwei Hüllkurven:
- eine erste Hüllkurve entspricht dem vom Träger bedingten Reflektionsvermögen, wobei diese erste Hüllkurve eine Glockenkurve in Abhängigkeit vom Defokussierungsparameter D darstellt und die für ein Raster von gegebenen Löchern abhängig ist zugleich von der Taille der Löcher, das heißt, dem Durchmesser der Löcher, und der Beschaffenheit des Trägers,
- einer zweiten Hüllkurve, die dem neigungsbedingten Reflektionsvermögen der in dem Harz ausgebildeten Wände der Löcher entspricht, wobei sich dieses Reflektionsvermögen sehr stark vermindert, wenn man sich in einer extremen Zone der Defokussierung befindet, und zwar im wesentlichen symmetrische Extremwerte aufweist, die durch eine Zone von geringem Reflektionsvermögen getrennt sind, wobei diese Zone mit geringerem Reflektionsvermögen natürlich dem Maximum der Glockenkurve des Reflektionsvermögens des Trägers entspricht, das heißt, wenn die Löcher, die zur Bildung des Testmotivs ausgebildet sind, z. B. Löcher sind, die sich mit einer maximalen Neigung der Seitenwände des Harzes öffnen, ist der dann durch die Neigung des Harzes bedingte Reflektionskoeffizient minimal, zwischen den beiden vorgenannten Maxima, wobei die Gesamtheit der beiden Reflektions kurven A und B dann der Zone 3 aus Figur 1 entsprechen.
Obwohl die Zone 3 aus Figur 1c nur zum Bestimmen einer Zone wirksam verwendet werden kann, in der die Löcher an der Oberfläche des Trägers münden, erlaubt somit die Tatsache, daß die Flanken der entsprechenden Maxima im wesentlichen gleich und symmetrisch sind, dank der vorerwähnten Schwellenmethode, einer Maschine zur bestimmten Belichtung eine Reproduzierbarkeit des vorgeschlagenen Verfahrens für zwei unterschiedliche Platten, dessen maximale Variation der optimalen Defokussierung in der Größenordnung von 0,2 Mikrometer liegt.
Im Rahmen der gleichen Idee sei angemerkt, daß die auf einer einzigen Vergleichsplatte zehnmal in Folge in Übereinstimmung mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gemessene optimale Defokussierung zuläßt, eine maximale Variation zwischen den verschiedenen Messungen zu bestimmen, die 0,1 Mikrometer nicht übersteigt.
Die Verarbeitung der Werte oder Daten kann sehr aufwendig sein, insbesondere dann, wenn parasitäre Reflektionsspitzen auf den Kurvenflanken auftreten, die den vorgenannten Zonen 2 und 5 entsprechen. Diese parasitären Spitzen sind größtenteils bedingt durch Probleme, die Fehlern der verwendeten Platten innewohnen, wie schlechte Qualität der Vergleichsplatte oder Verunreinigung der Rückseite, die eine starke lokale Defokussierung mit sich bringt. Unter diesen Umständen kann es geeignet sein, z. B. eine Glättung von Werten der Kurve über mehrere aufeinanderfolgende Reflektionswerte durchzuführen.
Schließlich wird darauf hingewiesen, was das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft, daß dieses besonders vorteilhaft bei der Messung ist, bei der man im Verlauf der Versuche feststellen kann, daß die Messung des Reflektionskoeffizienten R auf eine Variation der Dosis oder Intensität der für die Beleuchtung der die Testmotive MTij bildenden Löcher verwendeten Energie anspricht. Diese Versuche haben gezeigt, daß für eine Strahlungsenergie für jede Beleuchtung, die zwischen 50 und 170 mJ (Millijoule) liegt, die Variation der optimalen Defokussierung für einen bestimmten Versuchsplattentyp 0,1 Mikrometer nicht überstiegen hat.
Ferner sei darauf hingewiesen, daß das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es vorstehend beschrieben ist, auf alle Trägertypen angewendet werden kann, sei es ein Siliciumsubstrat oder ein rauhes Substrat, wie Aluminium oder Wolfram oder selbst Substrate aus polykristallinem Silicium, Siliciumnitrid oder Siliciumoxid. Aufgrund der vorgenannten Beobachtungen und insbesondere der für die unterschiedlichen Werte der Defokussierung festgestellten Unterschiede des Reflektionsvermögens, wie vorher in Figur 1e dargestellt, gestattet das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auch, ausgehend von dem optimalen Scharfeinstellungspunkt bei Position Do die Steigung oder Neigung der geraden Flanke zu kontrollieren.
Mit diesem Ziel besteht das Verfahren gemäß der Erfindung daraus, eine Verschiebung der Fokussierung des Strahlenbündels auf der mit der Harzauflage versehenen Trägerplatte zu bewirken, auf welcher die Strukturen erzeugt werden sollen. Die Verschiebung der Fokussierung wird in einem Wertebereich ausgeführt, der in dem Wertebereich enthalten ist, der dem relativen Minimum zwischen den beiden Maxima der Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten und der Defokussierung liegt. Somit wird die Verschiebung für die Defokussierungswerte ausgeführt, die in der Zone 3 der Figur 1e in bezug zu dem Wert der optimalen Fokussierung Do ausgeführt ist.
In Figur 2a werden in Schnittdarstellung photographische Muster der Grabenflanken der Löcher für die Defokussierungswerte zwischen -2,4 Mikrometern und 2,4 Mikrometer in Schritten von 0,3 Mikrometern dargestellt.
Es sei so für verschiedene Steigungen oder Neigungen des Grabenprofils festgestellt, daß die Verschiebung der Defokussierung entlang der Richtung des Strahlenbündels, über die Grenzfläche Luft/Harz hinaus erfolgt, um schräg konkave Grabenflanken zu erhalten, das heißt, insbesondere für Defokussierungswerte zwischen im wesentlichen -2,4 Mikrometern und -0,6 Mikrometern. Die Verschiebung der Defokussierung wird mit einem Wert von etwa Null oder Null ausgeführt, um die im we sentlichen senkrecht auf der Grenzfläche Harz/Trägerplatte stehenden Grabenfianken zu erhalten, wobei diese im wesentlichen Nullwerte in Figur 2a den Verschiebungswerten der Fokussierung zwischen im wesentlichen -0,6 Mikrometer und +0,6 Mikrometer entsprechen.
Die Verschiebung der Defokussierung wird im Gegensatz dazu diesseits der Grenzfläche Luft/Harz durchgeführt, um sogenannte sockelförmige Grabenflanken für Verschiebungswerte der Fokussierung zwischen 1,2 Mikrometern und 2,4 Mikrometern zu erhalten. Es sei allerdings angemerkt, daß die Sockelform nur in signifikanter Weise für die Verschiebungswerte oberhalb 1,8 Mikrometer auftritt.
In Figur 2b werden in Schnittdarstellung Grabenprofile von Rillen gezeigt, die im wesentlichen den drei in bezug mit Figur 2a vorgenannten Zonen entsprechen.
Eine detailliertere Beschreibung der Regelvorrichtung für eine photolithographische Belichtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird jetzt in Verbindung mit den Figuren 3 und 4 gegeben.
Figur 3 kann entnommen werden, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Block zur Beleuchtung mittels eines Weißlichtstrahles von einer Vergleichsplatte Pt umfaßt, wobei die Platte mit Testmotiven MTij versehen ist, die entsprechend einer Folge von Testmotiven angeordnet sind. Ein Träger 2 ist vorgesehen, welcher gestattet, daß die Vergleichsplatte Pt getragen wird und eine Positionierung derselben gemäß einem dreidimensionalen Bezugspunkt x, y, z dieser Platte in bezug auf den Fokussierungspunkt des Weißlichtstrahles gewährleistet. Es wird deutlich, daß der Träger 2 z. B. durch einen Tisch x, y gebildet werden kann, wobei die Positionierung in z-Richtung durch die Fokussierung des Strahles und die Defokussierung desselben bewirkt werden kann.
Ferner ist eine Steuerschaltung 3 für die Positionierung der Vergleichsplatte Pt vorgesehen, derart, daß eine sequentielle Abtastung der Folge von Testmotiven der Vergleichsplatte und eine relative Defokussierung sichergestellt ist, die für jedes Testmotiv der auf der Vergleichsplatte in bezug zur Grenzfläche Luft/Harz aufge prägten Folge von Testmotiven unterschiedlich ist.
Ein Sammelelement 4 für das gestreute Lichtbündel auf das entsprechende Testmotiv MTij und auf die Oberfläche der beleuchteten Vergleichsplatte durch den Weißlichtstrahl ist vorgesehen. Dieses kann durch ein Objektiv erfolgen, das insbesondere ein Beobachtungsbinokular umfaßt, wobei die Gesamtheit ein Mikroskop bildet, das eine visuelle Beobachtung zuläßt.
Ferner ist eine Schaltung 5 zum Messen und Speichern des Reflektionskoeffizienten vorgesehen, wobei der Koeffizient durch das Verhältnis der Intensität des Streustrahls zur Intensität des Beleuchtungsstrahls aus Weißlicht definiert ist. Die Schaltung 5 z. B. kann in vorteilhafter Weise eine mit 50 bezeichnete Photodiode zur Aufnahme des Streustrahls und einen Analog/Digital-Wandler 51 umfassen. Ferner umfaßt die Vorrichtung verschiedene Ablenkspiegel, die mit MR bezeichnet sind und z.B. durch halbdurchlässige Spiegel gebildet werden, die einerseits den Durchgang des Beleuchtungsstrahls F aus Weißlicht auf die Vergleichsplatte Pt und andererseits den Rückdurchgang des durch das Sammelelement 4 gesammelten Streulichtstrahls z. T. auf die Photodiode 50 oder in Richtung weiterer Schaltungen, wie sie nachfolgend in größerem Detail beschrieben werden, zuläßt.
Schließlich ist eine Einrichtung 6 zur Berechnung und Erfassung der Zuordnungsregel des Reflektionskoeffizienten und der relativen Defokussierung des Beleuchtungsstrahls und der Vergleichsplatte vorgesehen, wobei die Berechnungs und Erfassungseinrichtung auch zuläßt, die optimale Scharfeinstellung und eine Verschiebung der Fokussierung auf diese optimale Scharfeinstellung zu erfassen, um ggf. die vorstehend in der Beschreibung beschriebenen Wirkungen des Gefälles zu erhalten.
Ferner umfaßt gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung das Beleuchtungselement einen Regelkreis der Intensität des Beleuchtungsstrahls F, um durch jedes Testmotiv und durch die Oberfläche der Vergleichsplatte Pt eine im wesentlichen konstante Intensität des Streustrahis zu erhalten. In vorteilhafter Weise kann der Regelkreis bestehend aus einem Ablenkspiegel MR, der eine Fraktion des gestreuten Lichtstrahls zurticklenkt und eine Empfangsschaltung 40, die z. B. durch eine Verbindung mittels einer optischen Faser 41 direkt verbunden ist und aus einem Analog/Digital-Wandler 42 der Recheneinrichtung 6. Die Recheneinrichtung 6 kann auch mit dem Beleuchtungselement 1 durch eine Verbindung mittels BUS und mittels eines Digital/Analog-Wandlers 10 verbunden sein, die gestatten, somit den vorgenannten Regelkreis sicherzustellen. Die Einrichtung gemäß der Erfindung erlaubt somit, mit einer konstanten Streumtensität zu arbeiten, welche in der Weise gewählt werden kann, daß diese dem Maximum der Empfindlichkeit der Aufnahme-Photodiode 50 entspricht.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Aspekt der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können das Beleuchtungselement 1 und das Sammelelement 4 des Streustrahls durch ein Dunkelfeld-Beleuchtungsobjektiv gebildet sein.
In einer praktischen Ausführungsform wird das Sammelelement 4 des gestreuten Lichtstrahls mittels eines Mikroskops MS 09 verwirklicht, das in Frankreich durch die Gesellschaft NACHET vertrieben wird. Dieses Mikroskop ist ein Modularmikroskop, das zahlreiche Zubehörteile aufnehmen kann, was die Verwendung des letzteren aus diesem Grund auf zahlreichen Gebieten sehr anpassungsfähig macht. Somit kann der Revolver des verwendeten Mikroskops 5 Objektive des Dunkelfeldtyps Union aufnehmen.
Dieses Mikroskop ist ferner mit einem dynamischen Autofokussystem mit Infrarotdiode ausgestattet, wobei dieses System erlaubt, die Konservierung der Scharfeinstellung bei dem Austausch des Objektes zu garantieren.
Ferner erlaubt das vorgenannte Mikroskop einen Durchgang eines Hellfeld/Dunkelfeld-Lichtes, der durch manuelle Wahl im Blick auf das Mikroskop gesteuert werden kann.
Im Dunkelfeldmodus erlauben eine Sehfeldblende und eine Aperturblende, die Qualität der Lichtstärke zu optimieren. In Figur 4 wird ein Detail des Mikroskops und der Gesamtheit, die das Beleuchtungselement 1 sowie das Sammelelement 4 umfaßt, dargestellt. Das Beleuchtungselement wird von einer Halogenlampe von 12 Volt, 50 Watt versorgt, die auf einem zentrierbaren Träger angebracht ist. Schließlich liefert die optische Faser zur Intensitätsabnahme des Streustrahls ein Regelungssignal für das Lichtstärkesignal mittels der Recheneinrichtung 6.
Das vorgenannte Mikroskop ist mit einem Beobachtungsbinokular ausgerüstet, das es gestattet, die binokulare visuelle Beobachtung oder Videobeobachtung und die Messung unter wahlfreiem Ausgang auszuwählen. Der Beobachtungsschalter wird durch eine Zugschnur gebildet, die auf dem Körper des Binokulars liegt. Das vorgenannte Binokular kann Beobachtungsokulare 10 X aufnehmen, von denen eines mit einem Fadenkreuz ausgestattet ist, um eine visuelle Ausrichtung zu bewirken. Es sei jedoch angemerkt, daß die gegenwärtig beschriebene Ausführungsform nicht beschränkend ist und daß insbesondere eine Videokamera, wie in Figur 4 dargestellt, die das Bezugszeichen 61 trägt, in dem Feld des Objektivs 4 des Mikroskops angeordnet werden kann. Die Videokamera 61 kann einerseits aufgrund eines Softwareprogramms zur Formerkennung die Funktion haben, eine automatische Zentrierung durch Augenmerk und Formerkennung auf jedem betreffenden Testmotiv zu bewirken, und andererseits auch eine Erfassung des mittels eines Monitors 62 betrachteten Testmotivs mit großer Auflösung zu gestatten. Die Videokamera 61 kann z. B. durch eine Standardkamera des Typs CCD schwarz und weiß gebildet werden.
Der Videokanal ist mit einer Fassung für die vorgenannte Kamera 61 versehen, so, wie der Meßkanal mit einem Schnittstellenphoto und einem Okular für die photographische Projektion des Typs 10 X M versehen ist. Die Photodiodenzelle 50 sammelt den Fluß, der durch das Okular zur Photoprojektion in die Ausgangspupille geliefert wird, auf einem durch eine Blende begrenzten Feld, einer Blende von 1 mm Standard, einer Blende von 4 mm als Option. Die Meßsignale werden mittels eines vorerwähnten Analog/Digital-Wandlers 51 direkt an die Recheneinrichtung 6 übertragen. Der verwendete Wandler ist ein Wandler von 0 bis 10 Volt über 1096 Spitzen.
Was den Träger 2 der Vergleichsplatte 2 betrifft, der durch einen mobilen Tisch XY gebildet wird, welcher durch einen Tisch mit großer Verstellung gebildet wird, ist dieser mit einem Träger für die mit 20 bezeichnete Platte der integrierten Schaltung mit Vakuumansaugung ausgestattet. Der Träger und der stark verstellbare Tisch tragen das Mikroskop und die Einheit, wie in Figur 4 dargestellt. Der Tisch wird mittels einer Verbindung des Typs RS232 mit Hilfe der Recheneinrichtung 6 gesteuert. Es sei angemerkt, daß die Steuerschaltung 3 zur Positionierung der Vergleichsplatte einerseits einen mit 14 bezeichneten Steuergriff umfaßt, der die Verstellung des Tisches in X- und in Y-Richtung gestattet sowie mit 16 bezeichnete Steuertasten aufweist, von denen eine mit IEE bezeichnete die Steuerung des mobilen Tisches durch die Verbindung RS 232 gestattet.
Was die Recheneinrichtung 6 betrifft, sei angemerkt, daß diese vorteilhafterweise einen Rechner 60 umfaßt, der durch einen Mikrokomputer des Typs PC AT oder kompatibel damit gebildet sein kann.
Es sei angemerkt, daß der Rechner mit Betriebsprogrammen für den Bestimmungsprozeß der optimalen Scharfeinstellung und der Verschiebung der optimalen Scharfeinstellung gemäß einem interaktiven Dialog mit einem Benutzer versehen sein kann.
Es ist somit klar, daß die Gesamtheit der Schritte des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in Verbindung mit den Figuren 1a, Abschnitt II der Scharfeinstellung, und ib definiert sind, mittels einer Betriebssoftware für das Verfahren durchgeführt werden kann. Insbesondere entsprechen somit die Schritte 1001, 1002, 1003, 1004, 2001, 2002, 2003, 3001, 3002 und 4000 in Figur 1b den Programmen und Unterprogrammen zum Betrieb des entsprechenden Verfahrens.
Was den Schritt 1003 aus Figur 1b betrifft, in welchem eine Positionierung des mobilen Tisches 2 des Mikroskops auf das Motiv vom Rang k ausgeführt wird, oder wenigstens, was die Ausrichtung auf den Bezugsmotiven betrifft, um die genaue Position aller Motive am vorhergehenden Schritt 1002 zu bestimmen, fordert die entsprechende Software zur Ausführung dieses Schrittes 1002 eine visuelle Ausrichtung oder ggf. eine mittels einer Kamera und einer softwareunterstützten Formerkennung an. In einem solchen Fall übernimmt der Benutzer den Betrieb des Verfahrens mit Hand mittels des Handgriffs 14 bzw. Steuerhebels, welcher gestattet, den mobilen Tisch unter dem Mikroskop in X- oder Y-Richtung zu verstellen. Die Geschwindigkeit der Verstellung kann dann unter Drehung des Hebels um seine Achse modifiziert werden. Der Hebel 14 kann mit einem Knopf versehen sein, der gestattet, die folgende Funktion zu erhalten, wenn der Knopf gedrückt gehalten wird:
- auf Index T Index,
- auf Schritt für Schritt T Schnellschritt,
- auf langsame Geschwindigkeit T mittlere Geschwindigkeit,
- auf schnelle Geschwindigkeit T schnelle Geschwindigkeit.
Während die Ausrichtung durchgeführt wird, erlaubt die Taste 15 des mobilen Ti sches, den automatischen Betriebsmodus des Verfahrens wieder aufzunehmen, wobei die Abtastung der unterschiedlichen Motive MTij der Vergleichsplatte Pt automatisch durch Verstellung des Trägers 2 des mobilen Tisches gemäß einer bestimmten sequentiellen Regel erfolgt. Die Defokussierung in Abhängigkeit von der Position des betreffenden Testmotivs wird ebenfalls in automatischer Weise ausgeführt.
Eine detailliertere Beschreibung einer Vergleichsplatte Pt wird in Verbindung mit den Figuren 5a, 5b gegeben.
Gemäß Figur 5a wird jede Vergleichsplatte Pt durch ein Substrat gebildet, wie z. B. einem Siliciumsubstrat, das das Bezugszeichen 101 trägt, und einer Harzauflage 100, in welcher eine Mehrzahl von identischen und in einer Testmotivfolge angeordneten Testmotive MTij ausgebildet ist. Was identische Testmotive angeht, wird angegeben, daß die Abmessung i, j jedes Testmotivs identisch ist, während die Platte von einem Testmotiv zum anderen variiert.
Gemäß einem vorteilhaften Kennzeichen der Vergleichsplatte gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Testmotive durch ein Lochraster mit der Schrittweite p und der Abmessung d ausgebildet, die in bezug zu der Lage der Oberfläche oder der mittleren Rauhigkeit r des die Vergleichsplatte bildenden Substrats gemäß der Gleichung bestimmt sind:
d ≤ αr
p ≥ 2s.
Es sei angemerkt, daß in den vorgenannten Gleichungen d den Durchmesser der das Raster bildenden Löcher wiedergibt, p die Schrittweite des genannten Rasters bildet. Der Parameter α kann z. B. zwischen den Werten 2 und 5 liegen.
In Figur 5b wird eine Ansicht im Schnitt entlang den Schnittebenen A&sub1; A&sub1;, A&sub2; A&sub2;, A&sub3; A&sub3; in Figur 5a von einer Folge von betreffenden Testmotiven wiedergegeben, wobei jedes Testmotiv MTij tatsächlich einem unterschiedlichen Defokussierungswert entspricht. Man stellt auf den vorgenannten Schnittansichten fest, daß die das Raster jedes Testmotivs bildenden Lochprofile daher unterschiedlich sind, wobei das Gefälle der Löcher des Rasters im wesentlichen symmetrisch in bezug zu dem Defokussierungswert 0 ist, der dem vorher erwähnten Wert Do in Figur lc entspricht.
Was die Abmessung der das Raster bildenden Löcher betrifft, sei angemerkt, daß diese nahe der Auflösungsgrenze der photolithographischen Belichtungsvorrichtung sein sollen, dessen Regelung durch die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgen soll. Ferner soll die verwendete Beleuchtungsdosis, das heißt, die Lichtintensität der Beleuchtung für jedes Testmotiv MTij ebenfalls minimal sein, um für große Defokussierungswerte praktisch völlig dichte Löcher zu erhalten. Vergleiche Figur 1c, Zonen 5 und 6. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Schrittweite p des Rasters kein kritischer Parameter ist, denn sie wirkt sich wesentlich auf das Reflektionsniveau des Rasters aus.
Die vorerwähnten Versuche wurden mit einem Licht von 0,6 Mikrometern und einer Schrittweite von 2,4 Mikrometern auf einem Photorezeptor mit einer numerischen Apertur von 0,40 durchgeführt. Die Abmessung jedes Rasters, das ein betreffendes Testmotiv MTij bildet, beträgt mindestens 50 x 50 Quadratmikrometer.
Es wurde somit ein Verfahren zur Regelung einer photolithographischen Belichtungsvorrichtung und einer Vorrichtung zur besonderen Durchführung desselben, denn sie gestatten die Steuerung der Stabilität der Fokussierung dieser Belichtungsvorrichtungen mit gegenüber den Verfahren und Vorrichtungen des Standes der Technik den nachfolgenden Vorteilen: ausgezeichnete Reproduzierbarkeit einer Verfahrensdurchführung, Unempfindlichkeit beim Wechsel des Fadenkreuzes oder der Beleuchtungsstärke in den in der Beschreibung vorher angegebenen Grenzen, leichtere Herstellung des Rastermotivs, Unabhängigkeit vom Wert der nominalen Fokussierung gegenüber dem die Messungen durchführenden Benutzer und Schnelligkeit der Belichtung sowie der Resultatablesung.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Scharfeinstellung einer photolithographischen Belichtungsvorrichtung, die benutzt wird, um Strukturen auf einer mit einem eine Blende bildenden Kunstharz beschichteten Trägerplatte zu belichten, ausgehend von einer Vergleichsplatte, die an verschiedenen, entsprechend einer Testmotivfolge angeordneten Positionen mit identischen Testmotiven versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren darin besteht,

- die Testmotive nacheinander auf gleicher Ebene mit jeder Position mittels eines Belichtungsstrahlenbündels mit Weißlicht zu belichten,

- den Reflektivitätskoeffizienten jedes Testmotivs zu messen und

- das Zuordnungsgesetz des Reflektivitätskoeffizienten fürjede Position in Abhängigkeit von dem Wert des Defokussierungs- oder Scharfeinstellungsparameters des Belichtungsstrahlenbündels festzustellen,

- über ein Schwellenkritenum des Werts des Reflektivitätskoeffizienten einen Bereich von entsprechenden Defokussierungs- oder Scharfeinstellungswerten für das betrachtete Testmotiv zu bestimmen, der es gestattet, den optimalen Scharfeinstellungswert festzulegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für ein aus einem Raster von Löchern bestehenden Testmotiv die optimale Scharfeinstellung einem Bereich im wesentlichen feststehender Werte des Reflektivitätskoeffizienten entspricht, die entsprechend dem Schärfenbereich der Belichtungsvorrichtung von zwei Maxima umrahmt werden, welche einer Defokussierung in dem Kunstharz beziehungsweise außerhalb des Kunstharzes entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wertebereich durch Vergleich mit einem Schwellenwert erhalten wird, wobei der Bereich als Bereich entsprechender Werte optimaler Scharfeinstellung gilt, wobei der Schwellenwert gleich einem Bruchteil des zwischen den beiden Maxima liegenden Minimums des Reflektivitätskoeffizienten ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Reflektivitätskoeffizienten jedes Motivs im Dunkelfeld durchgeführt wird, wodurch die Genauigkeit der Defokussierungsmessung erhöht wird und eine Verbesserung der Scharfeinstellung möglich ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Scharfeinstellung der Belichtungsvorrichtung als Abszisse des arithmetischen Mittels der Extrema des Bereichs entsprechender Werte optimaler Scharfeinstellung definiert ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Neigung oder Abschrägung der Gravurflanke das Verfahren darin besteht, ausgehend von der optimalen Scharfeinstellung eine Verschiebung der Fokussierung des Belichtungsstrahlenbündels vorzunehmen, wobei die Verschiebung in einem Bereich von Werten stattfindet, die in dem Wertebereich liegen, der dem relativen Minimum zwischen den beiden Maxima des Zuordnunggesetzes des Reflektivitätskoeffizienten und der Defokussierung entspricht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für verschiedene Neigungen oder Abschrägungen des Gravurprofils die Defokussierungsverschiebung entsprechend der Richtung des Belichtungsstrahlenbündeis

- zur Realisierung von schrägen, konkaven Gravurflanken jenseits der Luft-Kunstharz-Grenzfläche,

- zur Realisierung von geradlinigen, zur Luft-Kunstharz-Grenzfläche im wesentlichen senkrechten Gravurflanken mit einem Wert Null,

- zur Realisierung von Gravurflanken mit Sockel diesseits der Luft- Kunstharz-Grenzfläche statttindet.

8. Vorrichtung zur Regelung der Scharfeinstellung einer photolithographischen Belichtungvorrichtung, die benutzt wird, um Strukturen auf einer mit einem eine Blende bildenden Kunstharz beschichteten Trägerplatte zu belichten, ausgehend von einer Vergleichsplatte, die an verschiedenen, entsprechend einer Testmotivfolge angeordneten Positionen mit identischen Testmotiven versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung umfaßt:

- Mittel zur Belichtung einer mit entsprechend einer Testmotivfolge angeordneten Testmotiven versehenen Vergleichsplatte mittels eines Weißlichtstiahlenbündels,

- Mittel zum Tragen der Vergleichsplatte, die es ermöglichen, eine Positionierung der Vergleichsplatte relativ zum Fokussierpunkt des Weißlichtstrahlenbündels entsprechend eines dreidimensionalen Bezugspunktes (x, y, z) sicherzustellen,

- Mittel zum Steuern der Positionierung der Vergleichsplatte, so daß eine sequentielle Bestreichung der Testmotivfolge und eine für jedes Testmotiv der Testmotivfolge unterschiedliche relative Defokussierung gegenüber der Kunstharz-Vergleichsplatte-Grenzfläche gewährleistet ist,

- Mittel zum Sammeln des Strahlenbündels, das durch das entsprechende Testmotiv und die Oberfläche der von dem Weißlichtstrahlenbündel belichteten Vergleichsplatte gestreut wird,

- Mittel zum Messen und Speichern des Reflektivitätskoeffizienten als Ausdruck des Verhältnisses der Intensität des gestreuten Strahlenbündels zu der Intensität des Belichtungsstrahlenbündels,

- Mittel zur Berechnung und Anzeige des Zuordnungsgesetzes des Reflektivitätskoeffizienten und der relativen Defokussierung des Belichtungsstrahlenbündels und der Vergleichsplatte, der optimalen Scharfeinstellung und einer Verschiebung der Fokussierung zu dieser optimalen Scharfeinstellung.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalt einer im wesentlichen konstanten Intensität des von jedem Testmotiv und der Oberfläche der Vergleichsplatte gestreuten Strahlenbündels die Mittel zur Belichtung einen Intensitäts-Regelkreis für das Belichtungsstrahlenbündel umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Belichtung und die Mittel zum Sammeln des gestreuten Strahlenbündels von einem Dunkelfeld-Belichtungsobjektiv gebildet werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Berechnung und zur Anzeige umfassen:

- einen Rechner, der mit Peripheriegeräten wie Programmspeicher, Festspeicher und Anzeigemonitor ausgestattet ist,

- Programme zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der optimalen Scharfeinstellung und einer Verschiebung dieser optimalen Scharfeinstellung entsprechend einem interaktiven Dialog mit einer Bedienungsperson.

12. Vergleichsplatte zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vielzahl von identischen Testmotiven aufweist, die in einer Testmotivfolge angeordnet sind, wobei diese Testmotive in einer auf eine Trägerplatte aufgebrachten Kunstharzschicht ausgespart sind, wobei die Testmotive von einem Raster von Löchern mit der Teilung p und der Abmessung d gebildet werden, die bezogen auf die Oberflächenbeschaffenheit oder die mittlere Rauheit r des die Vergleichsplatte bildenden Trägers entsprechend der Relation d ≤ αr wobei α zwischen 2 und 5 liegt,

p ≥ 2d

bestimmt werden.