DE102008002780A1

DE102008002780A1 - Mask structure position determining method for use during semiconductor manufacturing, involves indicating structure on detector, and calculating position of structure from image of structure on detector

Info

Publication number: DE102008002780A1
Application number: DE102008002780A
Authority: DE
Inventors: Frank Laske; Michael Heiden
Original assignee: Vistec Semiconductor Systems GmbH
Current assignee: KLA Tencor MIE GmbH
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-10

Abstract

The method involves passing a structure to be measured in an optical path with a measuring device by a measuring table displaced in X and Y coordinate directions. The structure is illuminated with a wavelength, which does not cause a chemical change in a layer on a mask (2), where the layer is attached to a mask blank made of quartz. The structure is indicated on a detector (11) by a contrast cumulative method to increase contrast in an area of the layer and the structure, and a position of the structure is calculated from an image of the structure on the detector. An independent claim is also included for a device for determining a position to be estimated, of a structure of a mask during manufacturing of the mask.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der zu erwartenden Lage von Strukturen auf Masken während deren Herstellung.The The present invention relates to a method for determining the expected location of structures on masks during their Production.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen der zu erwartenden Lage von Strukturen auf Masken während deren Herstellung. Hierzu ist eine Messeinrichtung vorgesehen, die einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung beweglichen Messtisch umfasst. In einem Strahlengang ist mindestens ein Messobjektiv zum Bestimmen der Lage der Struktur vorgesehen. Ebenso ist mindestens eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, die die Struktur beleuchtet. Mit mindestens einem Detektor wird anhand des von der Maske ausgehenden Lichts ein Intensitätsprofil der zu erwartenden Struktur erzeugt. Die zu erwartende Struktur ist dabei in einer nicht entwickelten zweiten Schicht oder der entwickelten zweiten Schicht ausgebildet.Further The invention relates to a device for determining the expected Location of structures on masks during their manufacture. For this purpose, a measuring device is provided, the one in the X coordinate direction and in the Y coordinate direction movable measuring table comprises. In one Beam path is at least one measuring objective for determining the position the structure provided. Likewise, at least one lighting device provided that illuminates the structure. With at least one detector becomes an intensity profile from the light emanating from the mask the expected structure is generated. The expected structure is in an undeveloped second layer or developed second layer formed.

Ein Messgerät zur Vermessung von Strukturen auf Wafern und zu deren Herstellung eingesetzten Masken ist in dem Vortragsmanuskript ”Pattern Placement Metrology for Mask Making” von Frau Dr. Carola Bläsing, ausgegeben anlässlich der Tagung Semicon, Education Program in Genf am 31. März 1998 , ausführlich beschrieben. Die dortige Beschreibung bildet die Grundlage eines Koordinaten-Messgeräts. Die Strukturen auf Wafern oder den zur Belichtung verwendeten Masken erlauben nur äußerst geringe Toleranzen. Zur Überprüfung dieser Strukturen ist daher eine sehr hohe Messgenauigkeit (derzeit im Nanometerbereich bis Subnanometerbereich) erforderlich. Ein Verfahren und ein Messgerät zur Positionsbestimmung solcher Strukturen ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 47 211 A1 bekannt. Zu Einzelheiten der ge nannten Positionsbestimmung sei daher ausdrücklich auf diese Schrift verwiesen.A measuring device for measuring structures on wafers and masks used for their production is in the Lecture manuscript "Pattern Placement Metrology for Mask Making" by Dr. Ing. Carola Bläsing, issued on the occasion of the Semicon conference, Education Program in Geneva on March 31, 1998 , described in detail. The description there forms the basis of a coordinate measuring device. The structures on wafers or the masks used for the exposure allow only extremely small tolerances. To check these structures, therefore, a very high measurement accuracy (currently in the nanometer range to subnanometer range) is required. A method and a measuring device for determining the position of such structures is known from German Offenlegungsschrift DE 100 47 211 A1 known. For details of ge called position determination is therefore expressly made to this document.

Ferner ist eine Koordinaten-Messmaschine aus einer Vielzahl von Patentanmeldungen bekannt, wie z. B. aus der DE 19858428 , aus der DE 10106699 oder aus der DE 102004023739 . In allen hier genannten Dokumenten des Standes der Technik wird eine Koordinaten-Messmaschine offenbart, mit der Strukturen auf einem Substrat vermessen werden können. Dabei ist das Substrat auf einem in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisch gelegt. Die Koordinaten-Messmaschine ist dabei derart ausgestaltet, dass die Positionen der Strukturen, bzw. der Kanten der Strukturen mittels eines Objektivs bestimmt werden. Zur Bestimmung der Position der Strukturen, bzw. deren Kanten ist es erforderlich, dass die Position des Messtisches mittels mindestens eines Interferometers bestimmt wird. Schließlich wird die Position der Kante in Bezug auf ein Koordinatensystem der Koordinaten-Messmaschine ermittelt.Furthermore, a coordinate measuring machine from a variety of patent applications is known, such. B. from the DE 19858428 , from the DE 10106699 or from the DE 102004023739 , In all of the prior art documents mentioned here, a coordinate measuring machine is disclosed with which structures on a substrate can be measured. In this case, the substrate is placed on a measuring table movable in the X-coordinate direction and in the Y-coordinate direction. The coordinate measuring machine is designed such that the positions of the structures, or the edges of the structures are determined by means of a lens. To determine the position of the structures, or their edges, it is necessary that the position of the measuring table is determined by means of at least one interferometer. Finally, the position of the edge with respect to a coordinate system of the coordinate measuring machine is determined.

Bisher werden die Positionen von Strukturen auf Substraten (Masken für die Halbleiterherstellung) dann vermessen, wenn bereits die zu belichtenden Strukturen auf der Oberfläche der Maske, bzw. des Substrats voll ausentwickelt sind. Werden mit der Koordinaten-Messmaschine Fehler in der Position der Strukturen, bzw. der Breite der Strukturen entdeckt, muss die Maske einer Reparatur unterzogen werden. Im schlimmsten Falle, wenn eine Reparatur nicht möglich ist, muss die Maske weggeworfen werden. Dies führt zu erheblichen Kosten, da nun eine neue Maske hergestellt werden muss. Der Maskenträger (Quarz) der fehlerhaften Maske kann für eine weitere Maskenherstellung nicht mehr verwendet werden.So far For example, the positions of structures on substrates (masks for the semiconductor production) then measure, if already the structures to be exposed on the surface of the mask, or the substrate fully developed are. Become in position with the coordinate measuring machine the structures, or the width of the structures discovered, the Mask undergo a repair. At worst, if a repair is not possible, the mask must be thrown away become. This leads to considerable costs, as now a new mask must be made. The mask carrier (quartz) of the faulty Mask can not be used for another mask be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem es möglich ist, bereits bei der Herstellung von Masken die zu erwartenden Positionen, bzw. Breiten von Strukturen zu ermitteln.Of the Invention has for its object to provide a method with which it is possible already in the production of Masks the expected positions, or widths of structures to investigate.

Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.The The above object is achieved by a method that the Features of claim 1 comprises.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der auf einfache Weise die Position, bzw. die Breite einer Struktur bereits während der Herstellung einer Maske bestimmt werden kann.Further the object of the invention is to provide a device with the simple, the position, or the width of a structure already determined during the production of a mask can.

Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 10 umfasst.The The above object is achieved by a device that the Features of claim 10.

Es könnte eine vorteilhafte Ausgestaltung der Maschine bzw. Koordinaten-Messmaschine sein, neben der Messbeleuchtung für die fertigen Strukturen eine zusätzliche Hellfeldbeleuchtung für die Bestimmung der zu erwartenden Lage der Struktur zu haben. Diese Beleuchtungseinrichtung sendet dann einfach in einem unkritischen Wellenlängenbereich (400–750 nm) Licht aus.It could an advantageous embodiment of the machine or Coordinate measuring machine, next to the measuring lights for the finished structures provide additional brightfield illumination for the determination of the expected position of the structure to have. This lighting device then simply sends in one uncritical wavelength range (400-750 nm) Light off.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass man die zu erwartende Lage von Strukturen auf Masken während der Herstellung der Masken bestimmen kann. Die zu strukturierenden Masken bzw. der Maskenrohling bestehen aus einem Quarz (SiO₂)-Träger, auf dem zusätzlich eine Schicht aufgebracht sein kann, in der die Strukturen ausgebildet werden. Diese Schicht kann zum einen eine Chromschicht (Cr) sein. Bei einer anderen Ausführungsform ist diese Schicht eine Molybdän-Siliziumschicht (MoSi). Auf diese Schicht wird nun ein Photolack (Resist) aufgebracht. Die für die Herstellung eines Wafers erforderlichen Strukturen auf der Maske werden zunächst in den Photolack mit einem Belichtungsprozess erzeugt. Bei dem Belichtungsprozess wird ein Elektronenstrahl verwendet, der entsprechend der zu erzeugenden Strukturen über die Oberfläche der Maske geführt wird. Der Elektronenstrahl führt nun zu einer chemischen Umwandlung in der Schicht des Photoresists. In einem nächsten Schritt wird der Photolack entfernt, der nicht von dem Elektronenstrahl getroffen worden ist. In dem nächsten Schritt erfolgt nun das Ätzen der Chromschicht oder der Molybdän-Siliziumschicht. In einem letzten Schritt wird der auf den übrig gebliebenen Strukturen aus Chrom, bzw. Molybdän-Silizium aufsitzende Resist entfernt. Falls bei dem Schreiben mit dem Elektronenstrahl im Photolack ein Fehler auftritt, bzw. die chemische Reaktion nicht wie erwartet abläuft, wird nun der Fehler auch bis auf die zu ätzende Chromschicht oder Molybdän-Siliziumschicht durchgereicht. Wird der Fehler erst nach dem Ätzen, bzw. nach dem Entfernen des restlichen Photolacks entdeckt, kann man in der Regel die Maske für die Produktion von Halbleiterwafern nicht weiter verwenden. Die Maske muss in mindestens einem wiederholten Prozess neu hergestellt werden, was zusätzliche Kosten verursacht und zu Lieferverzögerungen führen kann.The method according to the invention has the advantage that it is possible to determine the expected position of structures on masks during the production of the masks. The masks to be patterned or the mask blank consist of a quartz (SiO ₂ ) support, on which additionally a layer can be applied, in which the structures are formed. This layer can on the one hand be a chromium layer (Cr). In another embodiment, this layer is a molybdenum-silicon (MoSi) layer. A photoresist (resist) is now applied to this layer. The structures required for the production of a wafer on the mask are first produced in the photoresist with an exposure process. In the exposure process an electron beam is used, which is guided over the surface of the mask according to the structures to be generated. The electron beam now leads to a chemical transformation in the layer of the photoresist. In a next step, the photoresist that has not been hit by the electron beam is removed. In the next step, the etching of the chromium layer or the molybdenum silicon layer is now carried out. In a final step, the resist on the remaining structures of chromium, or molybdenum-silicon is removed. If an error occurs during writing with the electron beam in the photoresist, or if the chemical reaction does not proceed as expected, then the error is also passed through to the chromium layer or molybdenum silicon layer to be etched. If the defect is discovered only after the etching or after the removal of the remaining photoresist, it is usually not possible to continue using the mask for the production of semiconductor wafers. The mask must be rebuilt in at least one repeated process, which adds costs and can lead to delivery delays.

Die gegenwärtige Erfindung ermöglicht es, dass man bereits vor dem Ätzprozess der Chromschicht oder der Molybdän-Siliziumschicht überprüfen kann, wie die Lage, bzw. die Breite der zu erwartenden Strukturen auf der Maske sein wird. Hierzu wird zunächst mindestens eine zu vermessende Struktur mittels eines in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verfahrbaren Messtisches in den Strahlengang der hierfür ausgebildeten Messeinrichtung verfahren. Die zu vermessende Struktur wird in entsprechender Weise beleuchtet. Hierzu können mehrere Beleuchtungsverfahren, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, angewendet werden. Die Struktur wird letztendlich auf einen Detektor unter Verwendung einer kontrastverstärkenden Methode abgebildet. Dies erhöht den Kontrast zwischen einem Gebiet, an dem keine zu erwartende Struktur ist, und der zu erwartenden Struktur. Letztendlich erfolgt aus dem Bild, bzw. aus dem Intensitätsverlauf, den der Detektor ermittelt, die Berechnung der Lage der zu erwartenden Struktur. Dies erfolgt aus dem Bild der Struktur auf dem Detektor in Abhängigkeit von der gemessenen Position des Messtisches.The Present invention allows one to check before the etching process of the chromium layer or the molybdenum silicon layer can, as the location, or the width of the expected structures on the mask will be. For this purpose, at least a structure to be measured by means of a in the X coordinate direction and in the Y coordinate direction movable measuring table in the beam path the trained measuring device procedure. The to be measured structure is illuminated in a similar manner. For this purpose, several lighting methods, which consist of are known in the art, are applied. The structure is finally applied to a detector using a contrast-enhancing Method shown. This increases the contrast between one Area where no expected structure is to be expected and expected Structure. Finally, from the image, or from the intensity curve, the the detector determines the calculation of the location of the expected Structure. This is done from the image of the structure on the detector depending on the measured position of the measuring table.

Als kontrastverstärkende Methode kommen die Methoden in Betracht, die aus der Literatur für Phasenobjekte bekannt sind. Dies kann zum Beispiel die Phasenkontrastmikroskopie sein. Ebenso kann man als kontrastverstärkende Methode den differenziellen Interferenzkontrast verwenden. Ebenso ist es möglich, für die Erhöhung des Kontrasts die Methode einer Dunkelfeldbeleuchtung anzuwenden. Auch die daraus abgeleiteten Verfahren, die in der Literatur diskutiert werden, lassen sich einsetzen.When Contrast-enhancing method, the methods come into consideration which are known from the literature for phase objects. This For example, it can be phase contrast microscopy. Likewise you can as a contrast-enhancing method, the differential interference contrast use. It is also possible for the increase Contrast the method of a dark field illumination apply. Also the derived methods, which are discussed in the literature be, can be used.

Das Beleuchten der Struktur erfolgt mittels Auflicht oder Durchlicht.The Illumination of the structure is carried out by reflected light or transmitted light.

Die Maske selbst besteht aus Quarz, auf der eine erste Schicht aufgebracht wird, in der die zu erwartenden Strukturen ausgebildet werden. Die erste Schicht kann dabei transparent oder opak sein. Falls Chrom als erste Schicht verwendet wird, ist somit die erste Schicht opak. Falls die Molybdän-Siliziumschicht als erste Schicht verwendet wird, ist diese Schicht transparent. Auf die erste Schicht wird eine zweite Schicht aufgebracht, mittels der letztendlich die Strukturen in der ersten Schicht erzeugt werden können. Die erste Schicht ist die zu strukturierende Schicht und besteht z. B. aus Chrom oder Mo-Si. In diesen Schichten kann man mit den üblichen Wellenlängen auch im DUV keine Schäden bei der Vermessung der Position und/oder Breite der Strukturen hervorrufen. Die zweite Schicht besteht aber aus dem im DUV lichtempfindlichen Resist. Diese Schicht darf bei der Vermessung der Position und/oder Breite der Strukturen nicht beschädigt oder verändert werden.The Mask itself is made of quartz on which a first layer is applied becomes, in which the expected structures are formed. The first layer can be transparent or opaque. If chrome is used as the first layer, thus, the first layer is opaque. If the molybdenum silicon layer is used as the first layer is, this layer is transparent. On the first layer is a second layer applied, by means of which ultimately the structures can be generated in the first layer. The first Layer is the layer to be structured and exists z. B. off Chromium or Mo-Si. In these layers one can with the usual Wavelengths even in DUV no damage at the Measuring the position and / or width of the structures cause. The second layer, however, consists of the light sensitive in the DUV Resist. This layer may be used when measuring the position and / or Width of structures not damaged or altered become.

Für das Vermessen der Struktur wird die Struktur mit Licht einer Wellenlänge beleuchtet, das in der zweiten Schicht auf der Maske keine chemische Veränderung hervorruft und somit die weiteren Prozessschritte bei der Herstellung der Maske nicht beeinflusst. Das zur Beleuchtung verwendete Licht besitzt eine Wellenlänge zwischen 400 nm und 750 nm.For the measurement of the structure becomes the structure with light of a wavelength illuminated, in the second layer on the mask no chemical Change causes and thus the further process steps not affected during the production of the mask. That to the lighting used light has a wavelength between 400 nm and 750 nm.

Die Messeinrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist eine Koordinaten-Messmaschine.The Measuring device with which the invention Method can be performed is a coordinate measuring machine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der zu erwartenden Lage von Strukturen auf Masken während deren Herstellung besitzt eine Messeinrichtung, die einen in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung beweglichen Messtisch umfasst. Im Strahlengang der Messeinrichtung ist mindestens ein Messobjektiv zum Bestimmen der Lage der Struktur vorgesehen. Mindestens eine Beleuchtungseinrichtung beleuchtet die zu vermessende Struktur. Zusätzlich zur Beleuchtungseinrichtung ist mindestens ein Detektor vorgesehen, der anhand des von der Maske ausgehenden Lichts ein Intensitätsprofil der zu erwartenden Struktur gewinnt. Die zu erwartende Struktur ist in der nicht entwickelten zweiten Schicht oder der entwickelten zweiten Schicht ausgebildet. Zur Bestimmung der Position, bzw. der Breite der zu erwartenden Struktur umfasst die Messeinrichtung Mittel, die den Kontrast zwischen einem Gebiet auf der Maske, an dem keine zu erwartende Struktur ist, und der zu erwartenden Struktur erhält.The Inventive device for determining the expected location of structures on masks during their Manufacturing has a measuring device, the one in the X-coordinate direction and in the Y coordinate direction movable measuring table comprises. In the beam path the measuring device is at least one measuring objective for determining the location of the structure provided. At least one lighting device illuminates the structure to be measured. In addition to Lighting device, at least one detector is provided, the basis of the emanating from the mask light intensity profile the expected structure wins. The expected structure is in the undeveloped second layer or developed second layer formed. For determining the position or the width the expected structure includes the measuring device means, the contrast between an area on the mask where no expected structure, and the expected structure receives.

Das Mittel zur Kontrasterhöhung kann mindestens einen Phasenring im Strahlengang umfassen. Der Phasenring erzeugt somit einen Phasenkontrast. Ebenso ist es möglich, dass das Mittel zur Kontrasterhöhung ein Wollaston-Prisma ist, welches ebenfalls im Strahlengang angeordnet ist und einen differenziellen Interferenzkontrast erzeugt. Ein weiteres Mittel zur Erzeugung der Kontrasterhöhung zwischen einem Bereich, in dem keine zu erwartende Struktur vorgesehen ist und dem Bereich auf der Maske, in dem die zu erwartende Struktur zu erwarten ist, kann mit einer Beleuchtungseinrichtung in der Dunkelfeldanordnung erzielt werden.The means for increasing the contrast may comprise at least one phase ring in the beam path. The phase ring thus generates a phase contrast. It is also possible that the means for increasing the contrast is a Wollaston prism, which is also arranged in the beam path and generates a differential interference contrast. A further means for generating the increase in contrast between an area in which no expected structure is provided and the area on the mask in which the expected structure is to be expected can be achieved with a lighting device in the dark field arrangement.

Falls eine Dunkelfeldbeleuchtung verwendet wird, kann das Messobjektiv als ein Dunkelfeldobjektiv ausgestaltet sein, welches in entsprechender Weise im Strahlengang der Messeinrichtung angeordnet ist. Bevorzugter Weise ist die Messeinrichtung in eine Koordinaten-Messmaschine integriert. Dabei kann ein einziges Messobjektiv vorgesehen sein, das die Lage der zu erwartenden Strukturen auf Masken während der Herstellung und die Lage der auf der Maske erzeugten Strukturen bestimmt.If A dark field illumination is used, the measuring objective be designed as a dark field lens, which in corresponding Way is arranged in the beam path of the measuring device. preferred Way, the measuring device is integrated in a coordinate measuring machine. In this case, a single measuring lens can be provided, which is the location the expected structures on masks during manufacture and determines the location of the structures created on the mask.

Eine weitere Ausführungsform der gegenwärtigen Erfindung ist, dass ein Messobjektiv in der Koordinaten-Messmaschine vorgesehen ist, das die Lage der auf der Maske erzeugten Strukturen bestimmt. Für die Bestimmung der Lage der zu erwartenden Strukturen auf der Maske ist ein weiteres Objektiv vorgesehen. Der in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung bewegliche Messtisch besitzt einen derart großen Verfahrbereich, dass die zu vermessenden Strukturen je nach Messverfahren zu dem Messobjektiv oder zu dem weiteren Objektiv verfahren werden können.A another embodiment of the present invention is that a measuring lens provided in the coordinate measuring machine which determines the position of the structures created on the mask. For determining the location of the expected structures on the mask, another lens is provided. The in X coordinate direction and in the Y coordinate direction movable measuring table has a such a large travel range that the to be measured Structures depending on the measuring method to the measuring objective or to Another lens can be moved.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern.in the Below are embodiments of the invention and their advantages with reference to the accompanying figures closer explain.

1 zeigt den schematischen optischen Aufbau, wie er bei einer Koordinaten-Messmaschine gemäß der gegenwärtigen Erfindung Verwendung findet. 1 Fig. 10 shows the schematic optical arrangement used in a coordinate measuring machine according to the present invention.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Koordinaten-Messmaschine, bei der zwei Objektive vorgesehen sind, wobei ein Objektiv das Messobjektiv ist und das weitere Objektiv ein Objektiv zum Vermessen der Position der zu erwartenden Strukturen ist. 2 shows a schematic representation of a coordinate measuring machine, in which two lenses are provided, wherein a lens is the measuring lens and the other lens is an objective for measuring the position of the structures to be expected.

3 zeigt den schematischen Aufbau der Koordinaten-Messmaschine, wobei das zur Vermessung der Position der zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche des Substrats verwendete Objektiv ein Dunkelfeldobjektiv ist. 3 shows the schematic structure of the coordinate measuring machine, wherein the lens used to measure the position of the expected structures on the surface of the substrate is a dark field objective.

4 zeigt den schematischen Ablauf, wie er bei der Herstellung einer Maske, bzw. der Strukturen auf einer Maske abläuft. 4 shows the schematic sequence, as it runs in the manufacture of a mask, or the structures on a mask.

1 zeigt eine erste Ausführungsform des Aufbaus der optischen Einrichtung 100, wie er bei der Koordinaten-Messmaschine 1 eingesetzt werden kann. In den nachfolgenden Figuren werden für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Die optische Einrichtung 100 umfasst ein Messobjektiv, mit dem im Wesentlichen die Strukturen auf der Oberfläche des Substrats, bzw. der Maske 2 auf einen dafür vorgesehenen Detektor 11 einer Kamera 10 abgebildet werden. Für die Beleuchtung der Maske 2 ist eine Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 und/oder eine Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 vorgesehen. Das Licht der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 wird in eine Faser 6a eingekoppelt und wird mittels dieser Faser 6a zu einem Kondensor 8 geführt, der letztendlich das Beleuchtungslicht für die Maske 2 zur Verfügung stellt. Ebenso ist es möglich, dies mittels der Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 durchzuführen. Das Licht der Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 wird ebenfalls über eine Faser 14a eingekoppelt. Über eine Strahlformoptik 108 gelangt das aus der Lichtleitfaser 14a austretende Licht zu einer Blende 122 und von dort auf einen zweiten dichroitischen Strahlteiler 132, der das Licht in die optische Achse 5 des Messobjektivs 9 einkoppelt. Für die Beleuchtung der zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche der Maske 2 ist eine Beleuchtungseinrichtung 102 vorgesehen. 1 shows a first embodiment of the structure of the optical device 100 as with the coordinate measuring machine 1 can be used. In the following figures, like reference numerals are used for the same parts. The optical device 100 comprises a measuring objective, with which essentially the structures on the surface of the substrate, or the mask 2 on a dedicated detector 11 a camera 10 be imaged. For the illumination of the mask 2 is a transmitted light illumination device 6 and / or an epi-illumination device 14 intended. The light of the transmitted light illumination device 6 gets into a fiber 6a coupled in and is made by means of this fiber 6a to a condenser 8th led, which is ultimately the illumination light for the mask 2 provides. It is also possible to do this by means of the epi-illumination device 14 perform. The light of the incident illumination device 14 is also about a fiber 14a coupled. About a beam shape optics 108 this gets out of the optical fiber 14a leaking light to a panel 122 and from there to a second dichroic beam splitter 132 , which is the light in the optical axis 5 of the measuring objective 9 couples. For the illumination of the expected structures on the surface of the mask 2 is a lighting device 102 intended.

Das Licht der Beleuchtungseinrichtung 102 wird ebenfalls über eine Faser eingekoppelt. Über eine Strahlformoptik 106 gelangt das Licht der Beleuchtungseinrichtung 102 zu einem vierten Strahlteiler 134, der somit ebenfalls das Licht für die Beleuchtung der zu erwartenden Strukturen in die optische Achse 5 des Messobjektivs einkoppelt. Obwohl in der in 1 gezeigten Darstellung das von der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6, der Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 und der Beleuchtungseinrichtung 102 kommende Licht mittels jeweils einer Faser in das optische System 100 der Koordinaten-Messmaschine 1 eingekoppelt wird, ist es nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufzufassen. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Einkopplung des Lichts der verschiedenen Beleuchtungseinrichtungen ebenfalls mit einer freien Strahlführung erfolgen kann.The light of the lighting device 102 is also coupled via a fiber. About a beam shape optics 106 enters the light of the lighting device 102 to a fourth beam splitter 134 , thus also the light for the illumination of the structures to be expected in the optical axis 5 of the measuring lens couples. Although in the in 1 shown representation of the transmitted light illumination device 6 , the incident light illumination device 14 and the lighting device 102 coming light by means of one fiber in the optical system 100 the coordinate measuring machine 1 is not to be construed as a limitation of the invention. It is obvious to a person skilled in the art that the coupling of the light of the various illumination devices can likewise be effected with a free beam guidance.

Das von der Beleuchtungseinrichtung 102 austretende Licht wird mittels dem Messobjektiv 9 gesammelt und gelangt zu der Tubusoptik 104. Das von der Tubusoptik 104 austretende Licht wird in eine Faser 110a eingekoppelt. Dieses Licht gelangt zu einer CCD-Kamera 110. Mit dieser Kamera ist es somit möglich, die Position der zu erwartenden Strukturen, bzw. die Breite der zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche der Maske zu bestimmen. Das von der Tubusoptik 104 erzeugt Bild wird von einem Detektor 110 aufgenommen. Mit diesem Detektor ist es somit möglich, die Position der zu erwartenden Strukturen, bzw. die Breite der zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche der Maske zu bestimmen. Das von der Auflichtbeleuchtungseinrichtung 14 kommende Licht wird mittels des Messobjektivs auf die Oberfläche 2a der Maske 2 abgebildet. Dieses von der Oberfläche dann ausgehende Licht wird mittels des Messobjektivs 9 gesammelt und gelangt über einen ersten Strahlteiler 131 zu einer CCD-Kamera 10. Ebenso gelangt das von der Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 kommende Licht zu dem Messobjektiv und wird von diesem gesammelt. So gelangt das Licht über den ersten Strahlteiler 131 zu der Kamera. Mit der Kamera 10, welche den Detektor 11 umfasst, werden die tatsächlichen auf der Maske 2 vorhandenen Strukturen vermessen. Für die Beleuchtung zur Vermessung der tatsächlichen Breite, bzw. Position der Strukturen auf der Maske 2 wird dabei von der Beleuchtungseinrichtung 14, bzw. der Durchlicht einrichtung 6 Licht mit einer Wellenlänge von < = 365 nm verwendet. Das von der Beleuchtungseinrichtung 102 kommende Licht wird zur Beleuchtung der zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche der Maske 2 verwendet. Dieses Licht wird mit der Kamera 110 detektiert. In der hier dargestellten Ausführungsform wird zur Kontrasterhöhung mindestens ein Phasenring 30 verwendet. In der hier dargestellten Ausführungsform ist ein Phasenring 30 in der Pupillenebene des Messobjektivs 9 angeordnet. Ebenso ist ein weiterer Phasenring 30 im Strahlengang der Abbildungsoptik 104 vorgesehen, die das Licht der Beleuchtungseinrichtung 102 auf die Kamera 110 abbildet. Mittels des Phasenrings ist es somit möglich, dass die Kontrastunterschiede zwischen den Bereichen auf der Maske 2, an denen die zu erwartenden Strukturen ausgebildet sind und den Bereichen, an denen keine chemische Umwandlung durch den Elektronenstrahl stattgefunden hat, verbessert werden.That of the lighting device 102 Exiting light is emitted by means of the measuring objective 9 collected and reaches the tube optics 104 , That of the tube optics 104 escaping light becomes a fiber 110a coupled. This light reaches a CCD camera 110 , With this camera, it is thus possible to determine the position of the expected structures, or the width of the expected structures on the surface of the mask. That of the tube optics 104 Image generated by a detector 110 added. With this detector, it is thus possible, the position of the expected structures, or to determine the width of the structures to be expected on the surface of the mask. That of the incident illumination device 14 coming light is directed to the surface by means of the measuring objective 2a the mask 2 displayed. This light then emanating from the surface is detected by means of the measuring objective 9 collected and passes through a first beam splitter 131 to a CCD camera 10 , Likewise, this comes from the transmitted light illumination device 6 coming light to the measuring lens and is collected by this. So the light passes over the first beam splitter 131 to the camera. With the camera 10 which the detector 11 Includes, the actual on the mask 2 measuring existing structures. For the illumination to measure the actual width, or position of the structures on the mask 2 is doing by the lighting device 14 , or the transmitted light device 6 Light with a wavelength of <= 365 nm used. That of the lighting device 102 incoming light will illuminate the expected structures on the surface of the mask 2 used. This light comes with the camera 110 detected. In the embodiment shown here, at least one phase ring is used to increase the contrast 30 used. In the embodiment shown here is a phase ring 30 in the pupil plane of the measuring objective 9 arranged. Likewise, another phase ring 30 in the beam path of the imaging optics 104 provided the light of the lighting device 102 to the camera 110 maps. By means of the phase ring, it is thus possible that the contrast differences between the areas on the mask 2 in which the structures to be expected are formed and the areas where no chemical conversion by the electron beam has taken place are improved.

2 zeigt eine Koordinaten-Messmaschine zum Vermessen von Positionen von Strukturen 3 auf Masken 2. In der hier dargestellten Ausführungsform kann die Koordinaten-Messmaschine 1 ebenso zur Vermessung von Positionen, bzw. von der Lage zu erwartender Strukturen auf der Oberfläche der Maske 2 eingesetzt werden. Die Koordinaten-Messmaschine 1 umfasst eine optische Einrichtung 100 zum Messen von Positionen von Strukturen 3 auf der Maske 2. Auf der Maske 2 sind auf der Oberfläche 2a eine Vielzahl von Strukturen vorgesehen. Die zu vermessende Maske wird dabei auf einen Messtisch gelegt, der in X-Koordinatenrichtung und in Y-Koordinatenrichtung verschiebbar angeordnet ist. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist dem Messobjektiv 9 ein weiteres Objektiv 9a zugeordnet. Dieses Objektiv 9a definiert einen eigenen Strahlengang 5a. Der Messtisch 20 ist in einer Ebene 25a verschiebbar angeordnet. Die Ebene 25a ist durch das Element 25 gebildet, welches in der Regel aus einem Granit hergestellt ist. Um die Messgenauigkeit zu verbessern, kann das Element 25 ebenfalls auf schwingungsgedämpft gelagerten Füßen 26 aufgestellt sein. Der Messtisch 20 wird mittels mehrerer Lager 21 in der Ebene 25a verfahren. In der bevorzugten Ausführungsform können die Lager 21 als Luftlager ausgebildet sein. Die Position des Messtisches 20 der durch die X-Koordinatenrichtung und die Y-Koordinatenrichtung aufgespannten Ebene, wird mittels mindestens eines Laser-Interferometers 24 gemessen. Hierzu sendet das Laser-Interferometer 24 einen entsprechenden Messlichtstrahl 23 aus. Wie bereits in der Beschreibung zu 1 erwähnt, ist die Koordinaten-Messmaschine 1 ebenfalls mit einer Durchlichtbeleuchtungseinrichtung 6 versehen, die das Licht in einen Durchlichtbeleuchtungsstrahlengang 4 aussendet. 2 shows a coordinate measuring machine for measuring positions of structures 3 on masks 2 , In the embodiment illustrated here, the coordinate measuring machine 1 also for the measurement of positions, or of the position of expected structures on the surface of the mask 2 be used. The coordinate measuring machine 1 includes an optical device 100 for measuring positions of structures 3 on the mask 2 , On the mask 2 are on the surface 2a provided a variety of structures. The mask to be measured is placed on a measuring table, which is arranged displaceably in the X-coordinate direction and in the Y-coordinate direction. In the in 2 illustrated embodiment is the measuring objective 9 another lens 9a assigned. This lens 9a defines its own beam path 5a , The measuring table 20 is in a plane 25a slidably arranged. The level 25a is through the element 25 formed, which is usually made of a granite. To improve the measurement accuracy, the element can 25 also on vibration-damped feet 26 be positioned. The measuring table 20 becomes by means of several bearings 21 in the plane 25a method. In the preferred embodiment, the bearings 21 be designed as an air bearing. The position of the measuring table 20 the plane spanned by the X coordinate direction and the Y coordinate direction is detected by at least one laser interferometer 24 measured. For this purpose, the laser interferometer transmits 24 a corresponding measuring light beam 23 out. As already in the description too 1 mentioned, is the coordinate measuring machine 1 also with a transmitted light illumination device 6 provided the light in a transmitted light illumination beam path 4 sending out.

Die Beleuchtungseinrichtung 102 sendet Licht für die Beleuchtung der zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche 2a der Maske 2 aus. in der in 2 gezeigten Ausführungsform ist neben dem Messobjektiv 9 ein Objektiv 9a vorgesehen, das einen eigenen Strahlengang 5a definiert. Die Beleuchtungseinrichtung 102 sendet Licht in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 750 nm aus. Das von der Oberfläche 2a der Maske 2 zurückkommende Licht wird auf eine Kamera 110 abgebildet. Zur Verstärkung des Kontrasts ist im Strahlengang 5a ein Wollaston-Prisma 200 vorgesehen. Mit diesem Prisma wird eine Kontrasterhöhung aufgrund des differenziellen Interferenzkontrasts erzielt. Wenn man im Auflicht arbeitet, dann ist tatsächlich ein Wollaston Prisma ausreichend. Im Durchlicht wird aber ein weiteres Prisma in der Durchlichtachse benötigt.The lighting device 102 sends light for the illumination of the expected structures on the surface 2a the mask 2 out. in the in 2 embodiment shown is next to the measuring lens 9 a lens 9a provided, which has its own beam path 5a Are defined. The lighting device 102 emits light in a wavelength range of 400 to 750 nm. That from the surface 2a the mask 2 returning light is on a camera 110 displayed. To enhance the contrast is in the beam path 5a a Wollaston prism 200. intended. With this prism, a contrast enhancement due to the differential interference contrast is achieved. If you work in the reflected light, then a Wollaston prism is indeed sufficient. In transmitted light but another prism in the transmitted light axis is needed.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform, mit der Bilder von zu erwartenden Strukturen auf der Oberfläche 2a der Maske 2 aufgenommen werden können. Das neben dem Messobjektiv 9 angeordnete Objektiv 9a ist hier als Dunkelfeldobjektiv ausgebildet. Für die Beleuchtung der zu erwartenden Strukturen wird Licht mit einer Wellenlänge eingesetzt, wie dies bereits in der Beschreibung zu 2 erwähnt worden ist. Mittels der Dunkelfeldanordnung ist es ebenfalls möglich, die Kontrastunterschiede zwischen den zu erwartenden Strukturen und dem Rest der auf der Oberfläche 2a der Maske 2 vorhandenen Schichten zu erhöhen. 3 shows a further embodiment, with the images of expected structures on the surface 2a the mask 2 can be included. The next to the measuring lens 9 arranged lens 9a is here designed as a dark field objective. For the illumination of the expected structures light with a wavelength is used, as already in the description 2 has been mentioned. By means of the dark field arrangement, it is also possible, the contrast differences between the expected structures and the rest of the on the surface 2a the mask 2 increase existing layers.

4 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs, mit dem die Strukturen auf einer Maske 2 ausgebildet werden. Die Maske 2 umfasst eine Oberfläche 2a, auf der eine erste Schicht 41 und eine zweite Schicht 42 aufgebracht ist. In der ersten Schicht 41 sollen nach dem Behandlungsprozess der Maske 2 die Strukturen 3 ausgebildet werden. Die zweite Schicht 42, welche auf der ersten Schicht 41 aufliegt, ist eine Schicht aus Photolack (Resist). In einem nächsten Schritt werden mit einer Belichtungsvorrichtung an den Stellen, an welchen letztendlich in der ersten Schicht die Strukturen 3 erzeugt werden sollen, in der zweiten Schicht 42 entsprechende chemische Prozesse in Gang gesetzt, welche eine Strukturänderung in der zweiten Schicht 42 hervorrufen. In der Regel werden diese Strukturänderungen bei der Herstellung von Masken 2 für die Waferherstellung mittels eines Elektronenstrahlschreibers 43 durchgeführt. Aufgrund der Änderung der chemischen Struktur, kann man zwischen den nicht belichteten Bereichen 43 und den belichteten Bereichen 44 in der zweiten Schicht 42 einen leichten Unterschied hinsichtlich der optischen Eigenschaften feststellen. Wie bereits in der Beschreibung zu den 1 bis 3 erwähnt, kann man diese Bereiche mit entsprechenden kontrastverstärkenden Verfahren abbilden und somit deren Lage, bzw. Position ermitteln. In einem weiteren Schritt werden die nicht entwickelten Bereiche 43 entfernt. Somit besteht die zweite Schicht letztendlich nur noch aus den Resten 42a des Photolacks, an dem ein chemischer Prozess in Gang gesetzt worden ist. An diesen Stellen sollen letztendlich auch die Strukturen in der ersten Schicht 41 auf der Maske ausgebildet werden. Die erste Schicht 41 auf der Maske 2 wird mittels eines Ätzprozesses entfernt. Dabei wird an den Stellen, an denen sich der entwickelte, bzw. nicht entwickelte Resist befindet, die erste Schicht 41 nicht entfernt. An diesen Stellen werden letztendlich die Strukturen 3 ausgebildet, die letztendlich für die Herstellung eines Wafers herangezogen werden. In einem letzten Schritt werden die auf den Strukturelementen 3 vorhandenen Reste 42a der ersten Schicht 42 entfernt. Somit liegt dann eine für die Herstellung von Wafern zu verwendende Maske 2 vor. 4 shows a schematic representation of the process by which the structures on a mask 2 be formed. The mask 2 includes a surface 2a on which a first layer 41 and a second layer 42 is applied. In the first shift 41 should after the treatment process of the mask 2 the structures 3 be formed. The second layer 42 which on the first layer 41 rests, is a layer of photoresist (resist). In a next step, with an exposure device at the locations where finally in the first layer the structures 3 be generated should, in the second layer 42 corresponding chemical processes set in motion, which is a structural change in the second layer 42 cause. In general, these structural changes in the production of masks 2 for wafer production by means of an electron beam writer 43 carried out. Due to the change of chemical structure, one can between the unexposed areas 43 and the exposed areas 44 in the second layer 42 notice a slight difference in optical properties. As already in the description of the 1 to 3 mentioned, you can map these areas with appropriate contrast-enhancing process and thus determine their location or position. In a further step, the undeveloped areas 43 away. Thus, the second layer ultimately only consists of the residues 42a of the photoresist on which a chemical process has been initiated. Ultimately, the structures in the first layer should also be at these points 41 be formed on the mask. The first shift 41 on the mask 2 is removed by means of an etching process. The first layer is where the developed or undeveloped resist is located 41 not removed. At these points ultimately the structures 3 formed, which are ultimately used for the production of a wafer. In a final step, those on the structural elements 3 existing residues 42a the first layer 42 away. Thus, then there is a mask to be used for the production of wafers 2 in front.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, eventuelle Fehler bei der Herstellung einer solchen Maske in einem früheren Stadium zu erkennen. Hierzu ist es notwendig, die zu erwartende Lage von Strukturen in der ersten Schicht 41 auf der Oberfläche 2a der Maske zu ermitteln. Dies hat zu geschehen, bevor die erste Schicht 41 mit einem entsprechenden Ätzprozess entfernt worden ist, um letztlich nur noch die Strukturen 3 auf der Oberfläche 2a der Maske 2 zu haben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit der erfin dungsgemäßen Vorrichtung nach dem Belichtungsschritt und vor dem Ätzschritt angewendet werden. Wird ein Fehler entdeckt, so ist es möglich, die zweite Schicht 42 zu entfernen, ohne dabei die erste Schicht 41 auf der Oberfläche 2a der Maske zu beeinflussen. Anschließend wird eine neue Schicht 42 aufgebracht und die Belichtung kann erneut vorgenommen werden.With the method according to the invention, it is now possible to detect possible errors in the production of such a mask at an earlier stage. For this it is necessary, the expected position of structures in the first layer 41 on the surface 2a to determine the mask. This has to happen before the first shift 41 was removed with a corresponding etching process to ultimately only the structures 3 on the surface 2a the mask 2 to have. The inventive method can be used with the inventions to the invention device after the exposure step and before the etching step. If an error is detected, it is possible to use the second layer 42 remove without losing the first layer 41 on the surface 2a to influence the mask. Subsequently, a new layer 42 applied and the exposure can be made again.

Die Erfindung wurde in Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The The invention has been described with reference to preferred embodiments described. However, it goes without saying that changes and modifications can be made without while the scope of the following claims leave.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10047211 A1 [0003]
- DE 19858428 [0004]
- DE 10106699 [0004]
- DE 102004023739 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Lecture manuscript "Pattern Placement Metrology for Mask Making" by Dr. Ing. Carola Bläsing, issued on the occasion of the Semicon conference, Education Program in Geneva on March 31, 1998 [0003]

Claims

Method for determining the expected position of structures on masks during their manufacture, wherein on a mask blank at least a first and a second layer is applied, characterized by the following steps: • Spend of at least one structure to be measured by means of one in X and Y coordinate direction movable measuring table in the beam path with a measuring device designed for this purpose; • Illuminate the structure being light for illuminating the structure used with a wavelength that in the second Layer on the mask causes no chemical change; • Depict the structure on a detector; and • Calculate the Location of the expected structure from the picture of the structure on the Detector and the position of the measuring table.

Method according to claim 1, characterized in that that mapping the structure to the detector using a contrast - enhancing method is performed to the Contrast between an area in the second layer where no expected structure, and to increase the expected structure.

Method according to claim 2, characterized in that that for the contrast-enhancing method the Phase contrast microscopy is used.

Method according to claim 2, characterized in that that for the contrast-enhancing method a differential interference contrast is used.

Method according to claim 2, characterized in that that for the contrast-enhancing method a Dark field illumination is used.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the lighting of the structure by means of Transmitted light or incident light is performed.

Method according to Claim 6, characterized that the mask blank is made of quartz, on which a first layer is applied, formed in the expected structures be, wherein the layer is transparent or opaque, and that one second layer is applied over the first layer, over the structures are generated in the first layer.

Method according to claim 1, characterized in that that the light has a wavelength between 400 nm and 750 nm has.

Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring device is a coordinate measuring machine is.

Device for determining the expected position of structures on masks during their manufacture, wherein on a mask blank at least a first and a second layer is applied, that a measuring device is provided, the one movable in the X coordinate direction and in the Y coordinate direction Measuring table includes that in a beam path at least one measuring objective for determining the position of the structure is provided that at least a lighting device illuminates the structure and at least a detector is provided which is based on the emanating from the mask Light an intensity profile of the expected structure wins, with the expected structure in a non-developed formed second layer or the developed second layer is, characterized in that the illumination device is light emits a wavelength that in the second layer on the mask causes no chemical change.

Device according to claim 10, characterized in that that the measuring device comprises means that reduce the contrast between an area on the mask where no expected structure is formed is, and increases the expected structure itself.

Device according to claim 11, characterized in that that the means for increasing the contrast at least one phase ring in the beam path, which produces a phase contrast.

Device according to claim 11, characterized in that that the means for increasing the contrast at least one wollaston Prism in the beam path is that a differential interference contrast generated.

Device according to claim 11, characterized in that the means for increasing the contrast are designed in this way is that the illumination device is a dark field arrangement.

Device according to claim 14, characterized in that the measuring objective is designed as a darkfield objective and is provided in the beam path.

Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the measuring device in a Coordinate measuring machine is integrated, and that a single measuring objective provided that the location of the expected structures on masks during their manufacture and the location of the mask determined structures determined.

Device according to one of claims 10 to 15, characterized in that the measuring device in a Coordinate measuring machine is integrated, and that a measuring objective provided is the location of the structures produced on the mask determined and wherein another lens is provided, which the Location of the expected structures on masks during their Production determined.

Device according to claim 10, characterized in that that the at least one illumination device is light with a Wavelength between 400 nm and 750 nm.