Способ фокусировки изображенияшаблона ha подложке

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<о847401 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140878 (21) 2661979/18-21 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет—

Опубликовано 1К0781. Бюллетень М 26 (51)М. Кл.

H 01 L 21/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открыти и (53) УДХ 621. 382.002 (088.8) Дата опубликования описания 110781 (72) Авторы изобретения

В.И.Грудинский, В.Б.Гурский и P.Å.Ïÿòåöêèé

1-.- . (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ФОКУСИРОВКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ IIIAEJIOHA

HA ПОДЛОЖКЕ

Изобретение относится к проекционной фотолитографии и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен способ фокусировки, который состоит в измерении амплитуды разностного сигнала дефокусировки фотоэлектрическим датчиком с внутренним эталоном и определении положения фокусируемого объекта, соответствующего нулю, разностного сигнала дефокусировки 11) .

Недостатком данного способа является низкая точность фокусировки на подложках с прозрачными плитками.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ фокусировки иэображения шаблона на.подложке, преимущественно с прозрачной пленкой, включающий измерение амплитуды разностного сигнала дефокусировки и перемещение подложки вдоль оптической оси фокусируемого изображения до момента равенства нулю разностного сигнала дефокусировки (2J

Недостатком известного способа является низкая точность фокусировки изображения на подложке.

Цель изобретения — повышение точности фокусировки изображения на подложке.

Указанная цель достигается согласно способу фокусировки изображения шаблона на подложке, преимущественно с прозрачной пденкой, включающему измерение амплитуды разностного сигнала дефокусировки и перемещение под- ложки вдоль оптической оси фокусируемого изображения до момента равенства нулю разностного сигнала дефокусировки, в котором после перемещения подложки до момента равенства нулю разностного сигнала дефокусировки смещают подложку вдоль оптической оси на расстояние, определяемое иэ выражения

Z = aU+ bh+ c, 20 где U — величина производной от разностного сигнала по дефокусировке в момент равенства нулю раэностного сигнала дефокусировки;

h - толщина пленки;

a,Ь,с — числовые коэффициенты.

На фиг. 1 изображены в зависимости от толщины пленки кривая ошибки фокусировки (а) и кривая величины производной разностного сигнала по дефсзкуN сировке в точке "ноль" датчика (б);

847401 на фиг. 2 — кривая разности между величиной ошибки фокусировки и вели-. чиной, пропорциональной производной разностного сигнала, в зависимости от величины этой производной; на фиг. 3 зависимость ошибки фокусировки от толщины пленки после введения поправ5 ки в положение подложки; на фиг.4 блок-схема системы фокусировки.

Способ осуществляется следующим образом.

Свет от источника 1 (фиг. 4), проходя штриховой растр 2, объектив 3, строящий изображение растра на под ложке 4, покрытой прозрачной пленкой

5, модулятор б, отражается от подложки и полупрозрачным зеркалом 7 направляется на фотоприемник 8, с которого снимается разностный сигнал дефокусировки,.формируемый модулятором б. Исполнительный механизм 9 перемещения 20 по координате Z приводит подложку 4 в положение 2а, при котором разностный сигнал дефокусировки равен нулю.

В этом положении измеряется величина производной разностного сигнала по 25 дефокусировке. для этого с помощью исполнительного механизма 9 перемещения подложка смещается на небольшую величину 2смец (порядка 1 мкм) и в новом положенйи подложки измеряется величина разностного сигнала Е „,ещ .

Тогда производная разностного сигйала по дефокусировке равна

Е смем

2 смещ

После этого вычисляется величина поправки 2, которая вводится в положение подложки 2О.

Величина Z вычисляется по аппроксимационной формуле

2 = aU + bh + с, (1) 40 где U — производная разностного сигнала по дефокусировке; — толщина пленки, измеряемая предварительно приблизительно с точностью 0,1 мкм; 45 а,b,с -численные коэффициенты,определяемые из математической модели подложка — пленка — датчик и зависящие от показателей преломления пленки и подложки. 50

Коэффициенты а,в,с вычисляются предварительно для всех возможных показателей преломления пленки и подложки.

Для этого по рассчитанным зависимостям ошибки фокусировки Z от толщины пленки (фиг. 1, кривая а) и производной U разностного сигнала по дефокусировке от толщины пленки (фиг. 1, кривая б) строят график разности л между величиной Z и величиной, пропорциональной U от U

Z - -KU, (2) где К вЂ .коэффициент пропорциональности, выбираемый таким, чтобы величины

Z u U были одного порядка и размерности. 65

Так как функция 0 периодична и ее период совпадает с периодом функции

2, график разности э.гих функций в зависимости от 0 представляет собой семейство гладких кривых, каждая из которых соответствует определенному диапазону толщин пленок, равному

Приблизительно 0,1 мкм.

В частности, кривая (фиг. 2) соответствует толщинам пленки 1,30

1,40 мкм.

Это семейство кривых с достаточной точностью аппроксимируется ломаной линией (фиг. 2, показано пунктиром) вида

a

Z = а0+ bh + с, где а = а.,+k

h - толщина пленки, соответствующая определенной кривой семейства.

Пример . Рассматривается случай кремниевой подложки (показатель преломления n = 4) и пленки фоторезиста (n = 1,7) для системы фокусировки с длиной волны источника света Х = 0,63 мкм и периодом штрихового растра р = 3 мкм. В этом случае коэффициенты аппроксимационной формулы имеют значения а = -59 для 0 3 "0,025

h > 0,45 мкм а = -3,8

Ь = -0,5 для остальных значес = -0,24 ний 0 и h.

Остаточная ошибка фокусировки после введения поправки, вычисленной по аппроксимационной формуле с указанными коЭффициентами; не превышает

0,.25 мкм на всем рабочем диапазоне толщин пленки фоторезиста (фиг. 3) по сравнению с 2 мкм в известном способе (фиг. 1,а).

Предлагаемый способ фокусировки легко поддается автоматизации с помощью программного устройства 10 (фиг. 4). Для этого предварительно по графикам (фиг. 2) рассчитываются коэффициенты а,в,с для различных показателей преломления пленки и подложки и устанавливаются однозначные зависимости между этими коэффициентами и показателями преломления. Эти соотношения вводятся по каналу 11 в память программного устройства вместе с аппроксимационной формулой

Z а0 + bh + с. Эта информация является универсальной для всех возможных типов пленок и подложек. Непосредственно перед работой в память ! программного устройства вводят данные о той полупроводниковой пластине, 847401

Формула изобретения

Е) мк//

020

2, D16

1,2

012

0,Р

508

004

0,Ф

02 6!4 И 08 10

ФИ 2.1, нки на которой предполагается работать, т.е. показатель преломления подложки и толщина и показатель преломления пленки. Программное устройство по этим данным выбирает соответствующие коэффициенты а, в, с и по поступающим в него в процессе работы значениям производной разностного сигнала по дефокусировке рассчитывает по аппроксимационной формуле величину поправки Z, которая вводится в положение фокусируемой пластины.

Предлагаемый способ может быть использован, например, в существующей установке мультипликации и совмещения и в другом прецизионном фотолитографическом оборудовании. - 15

Использование данного способа позволяет увеличить выход годных ИС.

Способ .фокусировки изображения шаблона на подложке, преимущественно с прозрачной пленкой, включающий измерение амплитуды разностного сигна à дефокусировки и перемещение подложки вдоль оптической оси фокусируемого изображения до момента равенства нулю разностного сигнала дефокусировки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и фокусировки изображения на подложке, после перемещения подложки до момента равенства нулю разностного сигнала дефокусировки смещают подложку вдоль оптической оси на расстояние, определяемое из выражения

Z = aU + bh + с, где U — величина производной от разностного сигнала по дефокусировке в момент равенства нулю разностного сигнала дефокусировки;

h — толщина пленки; а,в,с — числовые коэффициенты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Марешаль А., Франсон M. Структура оптического изображения. М., 1964, с. 39-71.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 406182, кл. 6 03 В 3/00, 1976 (прототип).

847401

Составитель Л.Беспалова

Редактор С.Тимохина Техред А. Ач Корректор,Н.Швьщкая

Эаказ 5512/80 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4