<Desc/Clms Page number 1>
Optisch systeem voor het afbeelden van een maskerpatroon in een fotogevoelige laag.
Deze uitvinding heeft betrekking op een optisch systeem voor het afbeelden van een maskerpatroon in fotolithografie en in het bijzonder op een inrichting voor het bepalen van het beeldvlak met maximale scherpte in een dergelijk systeem.
De technische ontwikkeling in de voorbije jaren heeft getoond dat de grenzen van het rendement in de fotolithografie nog steeds evolueren. Tot nu toe werden o. a. Roentgen, electronen-en ionenlithografie aangewend om de eisen van de massaproductie van geïntegreerde halfgeleiderinrichtingen tegemoet te komen. In recente ontwikkelingen van de massaproductie werden halfmicrometerstructuren gefabriceerd met aanwending van zogenaamde wafersteppers die de inhoud van een conventionele chroommasker met projectieobjectieven, waarvan de numerische opening hierna aangeduid met N. A. begrepen is tussen 0. 45 en 0. 56, en ultraviolet licht met een golflengte van 365 nm overdragen.
Een zogenaamde globale uitrichting werd toegepast voor het verbeteren van de nauwkeurigheid van de onderlinge overdekking tussen verschillende maskers met een directe onderlinge bedekking tussen een zogenaamde maskerkenmerk of-marker en wafermarker. Hierbij heeft een optisch filtering plaats van de lichtsignalen welke worden voortgebracht bij belichting van de wafer met licht van het uitrichtdetectiesysteem.
Voor het verder laten afnemen van de structuurbreedte werd ock nog een verdere vergroting van de N. A. en een verdere afname van de golflengte in het UV-bereik beschouwd. Een nadelig gevolg hiervan echter
<Desc/Clms Page number 2>
is een sterke afname van de scherpte. Evenmin kan een wezenlijke verandering hieraan worden gebracht door een afbeeldingsverbetering met faseverschuiving of belichtingsmethoden.
Om genoemde nieuwe technische mogelijkheden van de verdere structuurverfijningen met succes te kunnen aanwenden in de massaproductie is een verdere reductie vereist van lithografische parameters zoals overlayfouten en schommelingen van de lijnbreedten op proceswafers. Laatstgenoemde zijn voornamelijk bepaald door schommelingen van de in het fotografisch materiaal of weerstandslaag ("resist") ingekoppelde energie en daarmee in het bijzonder de onscherpte van de afbeelding, zoals het uit het brandpunt treden van het luchtbeeld in de weerstandslaag. Bijgevolg wordt de afname van de invloed van technologische parameters op de plaats van het luchtbeeld met optimale scherpte in de weerstandslaag (defocalisatie) steeds maar belangrijker.
Aldus werd ernaar gezocht de optimale plaats van het luchtbeeld in de weerstandslaag evenals de laagafhankelijke schommelingen van de ingekoppelde energie middels een latent beeld te bepalen en te corrigeren.
In een publicatie"SPIE, deel 1464 over Integrated Circuit Metrology, Inspection and Process Control V (1991), p. 245 tot en met 257 en p. 294 tot en met 295" zijn meetinrichtingen met een projectiesysteem aangegeven die op het opnemen van het licht berusten dat gediffracteerd wordt vanuit het latente beeld van een rooster met op gelijke afstand gelegen lijnen en spleten, hetwelk in de weerstandslaag is afgebeeld bij belichting met niet-actinisch licht. Hieruit kan men gevolgen trekken met betrekking tot de plaats van het brandpunt en kan men fotolithografische en afbeeldingsparameters van het projectiesysteem bepalen.
<Desc/Clms Page number 3>
Een rooster wordt door de afbeelding van een aangepaste maskerstructuur voortgebracht middels een zogenaamde stepper in de weerstandslaag dat zich op een wafer bevindt. Voor het opnemen van aan het beeld van het rooster gediffracteerd licht kunnen objectieven met een vrij hoge N. A. worden gebruikt zonder te moeten voldoen aan te strenge constraints wat betreft de optische fouten. Hierdoor verkrijgt men sterke meetsignalen, zelfs bij uiterst geringe veranderingen van de absorptie van de weerstandslaag evenals zijn breukgetal. Een eerste nadeel hierbij bestaat erin dat een bijkomende inrichting vereist is hetgeen bijkomende kosten betekent. Een verder nadeel is dat de gewenste informatie zoals optimale brandpuntplaats met een aanzienlijke vertraging bekomen wordt en dat genoemde inrichting slechts op testwafers kan worden toegepast.
Aldus laat genoemde inrichting een technisch gewenste "in-proces" - en "in situ" controle niet toe en hierdoor evenmin directe metingen en besturing van de belichtingsparameters op de productiewafer.
In een verder deel 1261 van genoemd document "SPIE, p. 286 tot en met 297" zijn technieken aangegeven waarin eerst een uitrichtmarker, zoals een spleet, voor verscheidene defocalisaties meervoudig stapsgewijs in een laklaag wordt afgebeeld. Vervolgens wordt het reflectievermogen van het tot stand gebrachte latent beeld van de spleet middels het uitrichtsysteem gemeten en voor verscheidene defocalisaties vergeleken. Het uitrichtsysteem bestaat hierbij uit een fotometrisch meetsysteem. De brandpuntinstelling waarbij het sterkste fotometrisch contrast wordt voortgebracht, wordt als optimale substraathoogte (of focus) gedefinieerd.
Hiermee kan het in de stepper voor het uitrichten gebruikte meetsysteem ook voor reflectiehoekmetingen worden aangewend. Bijgevolg zijn bijkomende inrichtingen
<Desc/Clms Page number 4>
in dit geval niet vereist. De nadelen hierbij bestaan echter in het feit dat het overdekkingssysteem met actinisch licht werkt. Inderdaad vertonen gewone weerstandslagen een aanzienlijke fundamentele of grondabsorptie voor actinisch licht. Bijgevolg zijn het door het halfgeleidersubstraat gereflecteerde lichtsignaal en dus het meetsignaal zwak. De meettijd is echter groot en de meetnauwkeurigheid klein. Deze techniek is praktisch enkel bruikbaar voor testwafers met uitgekozen kwaliteit. Bovendien is hier een strenge controle vereist van de laagdikten van de weerstandslaag en van de zogenaamde technologische lagen, dit zijn de gebieden met maximale reflectie.
Verder wordt in de halfgeleidertechnologie het gebruik van genoemde inrichting bemoeilijkt door de technologische aanpassingen die in omvang toenemen bij een verdere verkleining van de structuurbreedte. Dit is onder andere het geval bij het kleuren van de weerstandslaag, bij het gebruiken van antireflecterende lagen voor het onderdrukken van interferentieëffecten of bij het gebruiken van contrastversterkende lagen. Het complexer worden van de inrichting leidt dan ook meestal tot een defect. Verder is een"in situ" controle van het brandpunt op productiewafers praktisch niet mogelijk.
Wafersteppers met moderne uitrichtsystemen werden beschreven in een artikel van S. Wittekoek, J. v. d.
Werf en R. A. George en voorgesteld op het SPIE symposium over optische microlithografie IV in Santa Clara, Californië, 10 tot en met 15 maart 1985. Ze werken op basis van filteringstechnieken van signalen welke uitgaan van uitrichtmarkers. Voor deze wafersteppers is een vergelijkbare methode aan het licht van de stand van de techniek niet bruikbaar. Indien de uitrichtmarkers, welke voorgeschreven zijn in de
<Desc/Clms Page number 5>
beschreven steppers, stapsgewijs gedefocaliseerd worden afgebeeld, bekomt men bij het meten van de intensiteit van het uitrichtsignaal slechts zwakke en toevallig schommelende waarden. Deze waarden laten geen gevolgtrekking toe betreffende de relevante instelling van de hoogte van het substraat in geval van belichting van de markers.
De reden hiervoor is dat de overdekkingsmarkers en het uitrichtsysteem zodanig ontworpen zijn dat een defocalisatie van de markers tijdens de belichting of tijdens de uitrichting een zo klein mogelijke uitwerking zal hebben op de gedetecteerde signalen en aldus op de uitrichtnauwkeurigheid. Indien roosters worden aangewend met een plaatsfrequentie die hoger ligt dan deze voor de uitrichtmarkers bekomt men bijna geen overdekkingssignaal. Dit is te wijten aan het feit dat de door genoemde structuur gediffracteerde golven door een filterafsluiter geplaatst in de afbeeldingsstralengang van de optische uitrichtinrichting worden uitgefilterd. Dit type uitrichtinrichting met een roosterachtige structuur met geringe plaatsfrequentie wordt gebruikt voor optische filtertechnieken voor het winnen van de overdekkingssignalen.
Voor een dergelijke uitrichtinrichting werd echter tot nu toe geen technische oplossing gevonden voor het "in-proces"of "in situ" bepalen van de optimale hoogte van het substraat of van de omkipping van het vlak met optimale beeldscherpte ten opzichte van het substraatoppervlak.
Het doel van de uitvinding bestaat erin een oplossing voor te stellen die aan bovengenoemde nadelen verhelpt. Aldus is volgens deze uitvinding een projectieinrichting voorzien, waarvan het
<Desc/Clms Page number 6>
uitrichtsysteem met een optische filterinrichting en met roostervormige uitrichtmarkers werkt.
Tot dit doel wordt, volgens de uitvinding, een systeem voorgesteld voor het, met projectiestraling, afbeelden van een maskerkenmerk in een fotogevoelige laag op een substraat, welk systeem is voorzien van een maskerhouder, een substraathouder, een projectielenzenstelsel geplaatst tussen de maskerhouder en de substraathouder en een latent-beeld detectieinrichting voor het meten aan een niet ontwikkelde met het projectielicht gevormde afbeelding van een maskerkenmerk in de fotogevoelige laag, waarbij de latent-beeld detectie-inrichting een met niet-actinische straling werkende uitrichtinrichting omvat die bestemd is voor het, via het projectielenzenstelsel, uitrichten van het maskerkenmerk of-patroon ten opzichte van het substraat en ingericht is voor het waarnemen van de mate van samenvallen van een maskeruitrichtkenmerk en een substraatuitrichtkenmerk,
welke uitrichtinrichting voorzien is van een stralingsgevoelig detectiestelsel, dat verbonden is met een electronisch signaalverwerkingscircuit waarin ten behoeve van de latent-beeld detectie de amplitude van op het detectiestelsel invallende straling wordt bepaald die afkomstig is van een in de fotogevoelige laag gevormd latent beeld van een maskerkenmerk waarin een ruimtelijke frequentie voorkomt die ongeveer gelijk is aan het bruikbare oplossend vermogen van het projectielenzenstelsel en aanzienlijk groter dan het oplossend vermogen van de uitrichtinrichting.
Volgens een bijzondere uitvceringsvorm van het systeem volgens de uitvinding is voorzien dat het maskeruitrichtkenmerk een raster is en het substraatuitrichtkenmerk een faseraster is, dat slechts door een van de rasterkenmerken in de eerste-ordes
<Desc/Clms Page number 7>
afgebogen straling het detectiestelsel van de uitrichtinrichting bereikt en dat het in de fotogevoelige laag gevormde beeld een rasterstructuur heeft met een rasterperiode die de gesuperponeerde is van die van het substraatuitrichtkenmerk en een periode die ongeveer overeenkomt met het oplossend vermogen van het projectielenzenstelsel.
Volgens een verdere uitvoeringsvorm van het systeem volgens de uitvinding is voorzien dat de uitrichtinrichting een eerste-orde diafragma bezit dat slechts door een van de rasterkenmerken in de eersteordes afgebogen straling doorlaat naar het stralingsgevoelige detectiestelsel.
Volgens de uitvinding is verder een inrichting voorgesteld voor het bepalen van een beeldvlak met optimale scherpte in fotolithografie in een systeem, in het bijzonder een optisch systeem zoals hierboven beschreven, met ten minste een marker ; met een projecteertoestel bestemd voor het afbeelden van genoemd ten minste een marker ; met ten minste een eerste en een tweede stralingsbron, voorzien voor het telkens genereren van een straling, met een eerste, respectievelijke een tweede spectraalgebied ; en met een optoëlectronische positie-en overdekkingsmeettoestel voorzien van meetkanalen, waarbij genoemde inrichting (BVMS) samengesteld is uit deelstructuren (DS).
Het systeem en de inrichting kunnen, volgens de uitvinding, verschillende configuraties aanemen, zoals gedefinieerd in de verdere onderconclusies.
Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de inrichting van de uitvinding omvat deze laatste twee rechthoekige roosters met respectievelijke plaatsfrequenties, die van de grootteorde zijn van de scheidbare grensplaatsfrequentie en een verschil
<Desc/Clms Page number 8>
vertonen dat overeenstemt met de grondplaatsfrequentie van het rooster dat voor de uitrichting gebruikt wordt.
Volgens een verdere uitvoeringsvorm van de inrichting van de uitvinding zijn de grondstructuren van de grond - uitrichtstructuur gevormd door een afwisseling van analoge elementen, i. h. b. op gelijke afstand gelegen staven en spleten waaruit genoemd rechthoekig rooster is samengesteld.
Volgens een nog verdere uitvoeringsvorm van de inrichting is deze zodanig opgesplitst dat genoemde afwisseling van analoge elementen gevormd is door respectievelijk dambordvormige elementen en rechthoekvormige roosterfiguren.
De inrichting volgens de uitvinding laat aldus een zogenaamde "in proces en in situ" bepaling toe, van de substraathoogte met een maximaal beeldcontrast. Deze uitvinding berust op het inzicht dat een uitrichtsysteem dat in de praktijk bewezen heeft zeer nauwkeurig en betrouwbaar te werken, echter ontworpen is voor het detecteren van uitrichtrasters met een ruimtelijke frequentie die aanzienlijk kleiner is dan het oplossend vermogen van het projectielenzenstelsel, en daardoor minder geschikt is voor bijvoorbeeld het meten van de optimale positie van het beeldvlak van het projectielenzenstelsel ten opzichte van de fotogevoelige laag op het substraat, toch voor dit doel geschikt gemaakt kan worden.
Daartoe wordt gebruik gemaakt van een extra maskerkenmerk met een ruimtelijke frequentie die de gesuperponeerde is van een frequentie die ongeveer overeenkomt met het bruikbare oplossend vermogen van het projectielenzenstelsel en een frequentie die ongeveer overeenkomt met het oplossend vermogen van het uitrichtsysteem en wordt in dit systeem de amplitude van de detectorsignalen bepaald in plaats van de nuldoorgangen van deze signalen.
<Desc/Clms Page number 9>
In plaats van rasterkenmerken kunnen ook andere kenmerken toegepast worden, mits deze kenmerken voorzien zijn van details waaraan de bovengenoemde ruimtefrequenties toegekend kunnen worden.
Behalve voor het bepalen van een optimale beeldvlakpositie kan de uitvinding ook toegepast worden voor het bepalen van de optimale dosis projectiestraling. Daarnaast kan de uitvinding toegepast worden voor het meten van aberraties van het projectielenzenstelsel, zoals bijvoorbeld beeldveldkromming, astigmatisme en beeldscheefstand. voor het meten van deze afwijkingen moeten meerdere latente beelden, op verschillende posities in de fotogevoelige laag, van het maskerkenmerk gevormd en gemeten worden.
Deze uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van de hoger beschreven inrichting waarbij genoemde ten minste een marker wordt afgebeeld middels genoemd projecteertoestel via de straling afkomstig van genoemde eerste stralingsbron ; waarbij men de straling afkomstig van genoemde tweede stralingsbron laat invallen op de fijnfiguren (FF) in een fotogevoelige laag ; en waarbij de intensiteit van de gediffracteerde straling middels de optoëlectronische inrichting wordt bepaald.
Deze uitvinding heeft verder ook nog betrekking op een werkwijze voor het afbeelden van een maskerpatroon en een fotogevoelige laag op een substraat waarbij een masker met minstens een maskerkenmerk boven de fotogevoelige laag wordt aangebracht, het maskerkenmerk met behulp van een projectielenzenstelsel en middels projectiestraling met een eerste golflengte in de fotogevoelige laag wordt afgebeeld, her.
belichte gedeelte van de fotogevoelige laag wordt bewegen in de stralingsweg van een optische meetinrichting die werkt
<Desc/Clms Page number 10>
met straling van een tweede golflengte waarvoor de fotogevoelige laag ongevoelig is, het latente beeld in de fotogevoelige laag van het maskerkenmerk met de meetinrichting wordt gedetecteerd, een momentele waarde van een afbeeldingsparameter gerepresenteerd door een meetsignaal geleverd door de meetinrichting met een gewenste waarde van deze parameter wordt vergeleken, genoemde afbeeldingsparameter wordt ingesteld, en het maskerpatroon op minstens één positie in de fotogevoelige laag wordt afgebeeld,
waarbij gebruik gemaakt wordt van een maskerkenmerk waarin een ruimtelijke frequentie voorkomt die ongeveer gelijk is aan het bruikbare oplossend vermogen van het projectielenzenstelsel en aanzienlijk groter is dan het oplossend vermogen van de meetinrichting, waarbij de amplitude van het meetsignaal afhankelijk is van het contrast van het latente beeld.
Verdere aspecten van de werkwijze volgens de uitvinding zijn gedefinieerd in de onderconclusies 19 en 20.
Verdere voordelen en bijzonderheden zullen beschreven worden in de hierna volgende meer gedetailleerde beschrijving van een inrichting volgens de uitvinding aan de hand van de bijgevoegde tekeningen.
Figuur 1 is een schematische voorstelling van een aligneersysteem in een waferstepper.
Figuur 2 is een schematische voorstelling van een beeldvlakmeetstructuur volgens de uitvinding.
Figuur 3 is een schematische voorstelling van een eers te uitvoeringsvorm van een deelstructuur van het beeldvlak.
Figuur 4 is een detailaanzicht van een deel van figuur 3.
Figuur 5 is een detailaanzicht van een verder deel van figuur 3.
<Desc/Clms Page number 11>
Figuur 6 is een schematische voorstelling van een tweede uitvoeringsvorm van een deelstructuur van het beeldvlak.
Figuur 7 is een schematische voorstelling van een derde uitvoeringsvorm van een deelstructuur van het beeldvlak.
Figuur 8 is een schematische voorstelling van een vierde uitvoeringsvorm van een deelstructuur van het beeldvlak.
Figuur 9 is een schematische voorstelling van een vijfde uitvoeringsvorm van een deelstructuur van het beeldvlak.
Figuur 1 toont schematisch een optisch systeem waarin een te verwerken wafer is opgenomen, met een waferstepper. Het optisch systeem bevat een stel lenzen welke in de stralengang van een invallende straling, bijvoorbeeld een lichtbundel 10, zijn opgenomen. De invallende straling 10 is bestemd om via de lenzen 1, 2 de stroomafwaarts hiervan opgestelde wafer 3 (op selectieve wijze) te treffen. De wafer 3 bestaat bijvoorbeeld uit een siliciumsubstraat, zoals bekend, en is aangebracht op een drager 2 waarop zij steunt met haar bodemoppervlak. Het topoppervlak van de wafer 3 vertoont een bepaalde configuratie bestaande uit een opstelling van afwisselend uitspringende ribben en hiertussen begrepen groeven. De configuratie is afhankelijk van het optisch systeem, in het bijzonder van aan de ingang van het optisch systeem aangebrachte maskers 4.
De maskers vertonen een configuratie welke door genoemde lichtbundel 10 via het optisch systeem naar het topoppervlak van de wafer 3 wordt overgebracht.
Verdere details hierover zullen verder worden beschreven. Een deel van de uitgezonden straling 10 wcrdt bij het treffen van de wafer 3 door deze laatste gereflecteerd volgens een waaier van diffractiehoeken.
<Desc/Clms Page number 12>
Verder is een detectie-inrichting, in het bijzonder een detectieelectronica, voorzien voor het meten van de uitrichtsignalen. In de stralengang van de terugkerende straling is ten minste één eerste-ordediafragma 7 voorzien voor het elimineren van niet gewenste frequenties van de gereflecteerde, aan de uitrichtmarkers gediffracteerde straling.
Bovendien is aan het topoppervlak van de wafer 3 ten minste een uitrichtkenmerk of-marker 8 voorzien. Genoemd ten minste één uitrichtmarker 8 bestaat bijvoorbeeld uit twee in genoemd siliciumsubstraat van de wafer 3 aangebrachte faseroosters. Genoemde faseroosters bestaan bijvoorbeeld uit een opeenvolging van op nagenoeg dezelfde afstand gelegen ribben 11 en groeven 12 met een fundamentale plaatsfrequentie fo van bijvoorbeeld 62. 5 mm-'en 56. 82 mm'. De N. A. van de lens is 0. 50 voor een belichtingsgolflengte van 365 nm. Verder is nog een gepaste belichtingsoptica 5 voorzien welke zodanig is aangebracht in het optisch systeem dat een hierover gekoppelde straling, bijvoorbeeld nietactinische licht met een golflente van 633 nm, loodrecht op de marker 8 invalt.
Aan het rooster ondergaat laatstgenoemde straling een diffractie. Dit geeft aanleiding tot genoemde waaier golven A n waarbij n = 0,..., N. De golven verlaten de marker onder een hoek ssn en gaan door de lenzen 1, in figuur l schematisch voorgesteld door één enkele lens voor de eenvoud.
Vervolgens worden de golven An van hogere orde, dit is met uitzondering van de eerste orde, geëlimineerd na doorgang door de in het objectief aanwezige diafragma's 7. In het maskervlak ontstaat een stralingsverdeling door afbeelding van het wafermarkerrooster in het maskermarkerrooster met overeenstemmende plaatsfrequentie. Deze stralingsverdeling wordt door een zijdelingse plaatsverschuiving van de wafer 3
<Desc/Clms Page number 13>
ten opzichte van het aftastvenster van het overdekkingsmeetsysteem in het wafervlak gescand.
Vervolgens wordt de modulatie van de overgedragen straling achter de maskermarker in functie van de waferplaatscoördinaten met genoemde detectieelectronica 6 gemeten. De samenvallende positie wordt met betrekking tot de coördinaten gedefinieerd door de voorwaarde dat de overgedragen stralingen welke voor beide roosters met verschillende plaatsfrequenties worden gemeten, identisch en nagenoeg nul moeten zijn. De modulatie van de straling welke door de maskerroostermarker gaat wordt gemeten bij de zijdelingse verschuiving van de wafermerker. Hierbij is de straling een maat voor de intensiteit van de gediffracteerde golven van de orde 1. Aldus is genoemde straling de relevante meetgrootheid welke hiernavolgend wordt aangewend voor het bekomen van de oplossing volgens de uitvinding.
Hierna wordt beschreven hoe het beeldvlak met maximale scherpte in de weerstandslaag wordt bepaald.
Dit komt neer op het bepalen van de optimale substraathoogte op de optische as van het in figuur 1 voorgesteld optisch systeem.
De meetstructuur van het beeldvlak (BVMS) wordt stapsgewijs afgebeeld op het substraat 3 dat bedekt is met een fotogevoelige laag, bijvoorbeeld een fotoresist.
Dit gebeurt onder variatie van de substraathoogte langs de optische as. Desgevallend kan het ook gebeuren door het laten veranderen van de belichting. Dit heeft een verandering van de optische eigenschappen van de weerstandslaag of resist, absorptie en in het bijzonder het breukgetal voor gevolg. In aansluiting hiermee kunnen ook nog chemische middelen worden voorzien voor een chemische verwerking ter versterking van de optische wijzigingen.
Vervolgens ondergaat het substraat 3 een
<Desc/Clms Page number 14>
stapsgewijze verschuiving die zodanig is dat de beeldvlakmeetstructuur zich in de zone van het aftastvenster van de uitrichtinrichting terecht komt.
Ook heeft een verschuiving plaats van de beeldvlakmeetstructuur in het aftastvenster met een gelijktijdige meting van de modulatie van de straling die door het maskermarker 4 gaat, middels de detectieinrichting 6. Deze modulatie wordt dan opgenomen en opgeslagen in een geheugen van de stepper en waarden hiervan worden aan de substraathoogte op de optische as toegevoegd.
EMI14.1
Hierna worden welbekende zogenaamde fittings" toegepast op de gemeten functionele "curveafhankelijkheid SS (A Z), met AZ substraathoogteverschuiving via veeltermen van tweede orde. De substraathoogte AZf, die met de extreme waarde van SS overeenstemt, wordt dan berekend in functie van het design van de beeldvlakmeetstructuur. Deze extremale waarde vertegenwoordigt punctueel de substraathoogte voor dewelke in de weerstandslaag de optimale scherpte van het luchtbeeld bekomen wordt. Genoemde extremale waarde stelt ten opzichte van de maximale scherpte van het latente beeld in de weerstandslaag een bepaalde maat voor, die met nauwkeurigheid aan het optimale lithografische brandpunt kan worden toegevoegd.
Op figuur 2 is een beeldvlakmeetstructuur voorgesteld volgens de uitvinding.
Verder is schematisch de bijvoorbeeld vierkantige oppervlakte voorgesteld van een meetstructuur van een beeldvlak BVMS 30. Volgens de uitvinding is deze onderverdeeld in ten minste twee deelstructuren 31 en 32. Beide deelstructuren zijn bijvoorbeeld ook vierkantig en onderscheiden zich enkel van elkaar door een geometrische verhoudingsfactor. Bijgevolg wordt hierna een enkele deelstructuur op een meer
<Desc/Clms Page number 15>
gedetailleerde manier beschreven, en dit zoals deze op de masker verschijnt.
Een voorstelling van een dergelijke deelstructuur DS is weergegeven op figuren 3 en 6 tot en met 9. Iedere deelstructuur DS is volgens de uitvinding verder onderverdeeld in onderdeelstructuren 311,312. De opstelling van de onderdeelstructuren 311,312 is bij voorkeur periodisch overeenstemmend met de grondplaatsfrequentie fo. Bij voorbeeld is iedere periode hierbij samengesteld uit troken die zich parallel uitstrekken ten opzichte van een der zijden van de deelstructuur 31, en dit volgens een aantal dat bij voorkeur met het aantal ribben en groeven van het grondrooster overeenstemt. In het voorbeeld van de figuur is de strookbreedte van de onderdeelstructuren 311, respectievelijk 312 verschillend. Hun verhouding kan echter vrij gekozen worden.
In een detailaanzicht van de figuren 4 en 5 is voorgesteld hoe de onderdeelstructuren 311,312 op hun beurt nog onderverdeeld zijn in fijnfiguren 3111,3112, 3211,3122. Genoemde fijnfiguren vertonen bijvoorbeeld een strookvorm of een rechthoekige vorm. Andere geometrische vormen zijn echter ook nog mogelijk. Het wezenlijke bij die fijnfiguren volgens de uitvinding bestaat echter hierin dat de fijnfiguren van ten minste een deelstructuur DS 311 of 312 dimensies vertonen die van de grootteorde zijn van de resolutiegrens van het projectiesysteem. Volgens de uitvinding is voorzien dat (in het extreem geval) een opstelling van fijnfiguren kan bestaan in een periodisch rooster met plaatsfrequentie nul.
In het detailaanzicht van fig 4 vertonen de deelstructuren 311 bijvoorbeeld een dambordconfiguratie, bestaande uit doorzizhtige en ondoorzichtige, bijvoorbeeld met chroom bedekte
<Desc/Clms Page number 16>
vierkanten 311, respectievelijk 312. De grootte van de vierkanten 3111 is bijvoorbeeld begrepen tussen 0, 3 en 1 x ./NA, hier bijvoorbeeld 0, 55 x (1/NA).
Daarnaast bestaan de deelstructuren 312 uit rechthoekige roosters met op gelijke afstand gelegen ribben en groeven met een plaatsfrequentie van de grootteorde van bijvoorbeeld 1000 mm-1. De breedte van de verschillende deelstructuren bedraagt bij voorkeur ongeveer 8 um en hun lengte is ten minste even groot als de uitrichtgrondstructuur 8.
In plaats van een enkel rooster als fijnstructuur in een deelstructuur kunnen ook nog verscheidene roosters met verschillende plaatsfrequenties worden aangewend. Hierbij zijn de deelstructuren 31 volgens twee richtingen onderverdeeld. Met andere woorden heeft men naast een verdeling loodrecht op de ribben en groeven van het grondrooster ten minste voor een groep deelstructuren een verdere onderverdeling parallel met de ribben en groeven. In een geïllustreerd voorbeeld zijn drie rechthoekige roosters als fijnstructuur voorzien, welke een plaatsfrequentie vertonen die begrepen is tussen 1000 en 1500 mm-1.
Verder is het nog mogelijk in plaats van een dambordconfiguratie als fijnstructuur van de deelstructuur 311 een rcoster met als plaatsfrequentie 2000 mm-1 te realiseren waarbij de opstelling van de ribben loodrecht op de ribben van het grondrooster 8 is voorzien. Voor deze uitvoeringsvorm van de meetstructuur van het beeldvlak BVMS is voorzien dat de bestraling van de beeldvlakmeetstructuur voor een beeldhoogte bij voorkeur in ten minste twee stappen plaatsheeft, telkens met een halve nominale bestralingsdosis. Hierbij wordt de wafer parallel met de ribben van het grondrooster 8 zo verplaatst dat bij de tweede bestraling bij voorkeur de bij de eerste bestraling niet bestraalde gebieden
<Desc/Clms Page number 17>
van de fijnstructuur 312 nu wel worden bestraald.
Figuur 6 stelt een uitvoeringsvorm van een deelstructuur volgens de uitvinding voor welke bekomen is door de toevoeging van de doorzichtigheid van twee rechthoekige roosters met frequenties vl en \ in de buurt van de resolutiegrens, waarbij het verschil Av der beide frequenties precies overeenstemt met de plaatsfrequentie fo van het grondrooster.
De drie roostercombinaties kunnen ook nog op een enkele meetstructuur voorzien zijn.
Bovendien is volgens de uitvinding nog voorzien dat de fijnstructuren 311 van een deelstructuur 31 loodrecht ten opzichte van de ribben van het grondrooster zijn opgesteld. Ook voor dit geval is voorzien dat de deelstructuur 31 uit een opstelling van rechthoekige roosters bestaat waarvan de respectievelijke plaatsfrequenties Vi, V2, V3 nabij de resolutiegrens gelegen zijn. Algemeen geldt dat de rechthoekige roosters bij voorkeur op gelijke afstand gelegen zijn met betrekking tot de breedte van de ribben en groeven. Volgens de uitvinding is eveneens voorzien dat de deelstructuren gerealiseerd zijn als optisch homogene, dit wil zeggen niet gestructureerd gedekte, of ook niet gedekte gebieden.
Het voor het specifiek gebruik beschreven proces is eveneens toepasselijk voor verscheidene beeldpunten, waarbij naast het beeldveldcentrum in het bijzonder de hoeken van het beeldveld betrokken zijn. Dit heeft tot gevolg dat het mogelijk is, dankzij de uitvinding, het kippen van het vlak met de scherpste afbeelding ten opzichte van de optische as, respectievelijk het waferoppervlak te bepalen en te corrigeren. Hiermee is het ook nog mogelijk het astigmatisme van het projecteersysteem te bepalen doordat de
<Desc/Clms Page number 18>
beeldvlakmeetstructuur voor beide zelfde coördinaten worden afgebeeld en gemeten.
Verdere toepassingen volgen uit de aanwending hiervan op zogenaamde technologische lagen. Volgens de uitvinding is voorzien de hierboven beschreven meet structuren bijvoorbeeld in de etsgroeven (zogenaamde scribe-lines) te belichten. Verder, voordat de eigenlijke belichting van bijvoorbeeld een productiewafer plaatsheeft wordt, door toepassing van de uitvinding, de brandpuntinstelling bepaald waarvoor de optimale scherpte bekomen wordt. Vervolgens wordt bij deze optimale brandpuntinstelling de eigenlijke maskerinhoud op de productiewafer belicht. Hiermee is een "in-situ" meting en -correctie van de waferhoogte op verwerkingswafers, dit is het gewenste "in-proces" controle en-correctie mogelijk gemaakt.