Способ фокусировки изображенияшАблОНА HA пОдлОжКЕ Советский патент 1981 года по МПК H01L21/00 

1

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

Известен способ фокусировки, который состоит в измерении с1мплитуды разностного сигнала дефокусировки фотоэлектрическим датчиком с внутренним .Q эталоном и определении положения фокусируемого объекта, соответствующего нулю, разностного сигнала дефокусировки Г13.,

Недостатком данного способа является низкая точность фокусировки на «5 Подложках с прозрачными плитками.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ фокусировки изображения шабло- 20 на на.подложке, преимущественно, с прозрачной пленкой, включающий измерение амплитуды разностного сигнала дефокусировки и перемещение подложки вдоль оптической оси фокусируемого изображения до MOMejiTa равенства нулю разностного сигнала дефокусировки l2l .

Недостатком известного способа является низкая точность фокусировки изображения на подложке.30

Цель изобретения - повышение точности фокусировки изображения на подложке .

Указанная цель достигается согласно способу фокусировки изображения шаблона на подложке, преимущественно с прозрачной п.ценкой, включающему измерение амплитуды разностного сигнала дефокусировки и перемещение подложки вдоль оптической оси фокусируемого изображения до момента равенства нулю разностного сигнала дефокусировки, в котором после перемещения подложки до момента равенства нулю разностного сигнсша дефокус41ровки смещают подложку вдоль оптической оси на расстояние, определяемое из выражения

Z аи + bh + с,

где и - величина производной от разностного -сигнала по дефокусировке в момент равенства нулю разностного сигнала дефокусировки;

h - толщина пленки; а,Ь,с - числовые коэффициенты.

На фиг. 1 изображены в зависимости от толщины пленки кривая ошибки фокусировки (а) и Кривая величины производной разностного сигнала по дефокусировке в точке ноль датчика (б); на фиг. 2 - кривая разности между величиной ошибки фокусировки и величиной, пропорциональной производной разностного сигнала, в зависимости от величины этой ПРОИЗВОДНОЙ; на фиг. 3 зависимость ошибки Фокусировки от толщины пленки после введения поправ ки в положение подложки; на фиг.4 блок-схема системы фокусировки. Способ осуществляется следующим образом. Свет от источника 1 (фиг. 4), про ходя штриховой растр 2, объектив 3, строящий изображение растра на подложке 4, покрытой прозрачной пленкой 5, модулятор б, отражается от подлож ки и полупрозрач:ным зеркалом 7 напра ляется на фотоприемник 8, с которого снимается разнортный сигнал дефокуси ровки,, формируемый модулятором 6. Ис полнительный механизм 9 перемещения по координате Z приводит подложку 4 в положение ZQ, при котором разнрстный сигнал дефокусировки равен нулю В этом положении измеряется величина производной разностного сигнала по дефокусировке. Для этого с помощью исполнительного механизма 9 перемеще ния подложка смещается на небольшую величину 2,рц (порядка 1 мкм) и в новом положении подложки измеряется величина разностного сигнала EQ,,gi Тогда производная разностного сигнал по дефокусировке равна Е сглеил, Z смеы, После этого вычисляется величина поправки Z, которая вводится в положение подложки ZQ. Величина Z вычисляется по аппрокс мационной формуле Z ay+bh+c, (1) где и - производная разностного сигнала по дефокусировке; h - толщина пленки, измеряемая предварительно приблизительно с точностью 0,1 мкм; а,Ь,с - численные коэффициенты,оп деляемые из математической модели подложка - пленка - датчик и завися щие от показателей преломления пленки и подложки. Коэффициенты а,в,с вычисляются п дварительно для всех возможных пока телей преломления пленки и подложки Для этого по рассчитанным зависимос тям ошибки фокусировки Z от толщины пленки (фиг. 1, кривая а) и производ ной и разностного ригнала по дефоку сировке от толщины пленки (фиг. 1, кривая б) строят график разности д между величиной Z и величиной, пропорциональной и от и Z - ки, (2) где К - коэффициент пропорционально ти , выбираемый таким, чтобы величин Z и и были одного порядка.и размерности . Так как функция и периодична и ее период совпадает с периодом функции Z, график разности эдих функций в зависимости от и 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 а,и + bh + с,(3) где каждому прямому участку ломаной соответствуют свои коэффициенты. Коэффициенты а,в,с определяются графически. Комбинируя выражения (2) и (3) получают аппроксимационную формулу Z аи + bh + с, где а а +k; h - толищна пленки, соответствующая определенной кривой семейства. Пример . Рассматривается случай кремниевой подложки (показатель преломления п 4) и пленки фоторезиста (п. 1,7) для системы фокусировки с длиной волны источника света 0/63 мкм и периодом штрихового растра р 3 мкм. в этом случае коэффициенты аппроксимационной формулы имеют значения а -59 ° :Г%.1 для и -0,025 : Г h 0,45 i С - J. / а -3,8 ) b -0,5 S для остальных значес -0,24) НИИ и и h. Остаточная ошибка фокусировки после введения поправки, вычисленной по аппроксимационной формуле с указанными коэффициентами-, не превЕЛшает 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 аппроксимсщионной формулой Z aU-bbh + c. Эта информация является универсальной для всех возможных типов пленок и подложек. Непосредственно перед работой в память ррограммного устройства вводят данные о той полупроводниковой пластине.

на которой предполагается работать, т.е. показатель преломления подложки и толщина и показа;тель 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.

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

Использование данного способа позволяет увеличить выход годных ИС.

Формула изобретения

Способ фокусировки изображения шаблона на подложке, преимущественн о с прозрачной пленкой, включающий измерение амплитуды разностного сигнала 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 изображени-я на подложке, после перемещения подложки до момента равенства нулю разностного дефокусировки смещают подложку вдоль оптической оси на расстояние, определяемое из выражения

Z аи + bh + с,

где и - велкчина производной от разностного сигнсша по дефокусировке в момент равенства нулю разностного

5 сигнала дефокусировки;

h - толщина пленки; а,в,с - Числовые коэффициенты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

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

2.Авторское свидетельство СССР № 406182, кл. G 03 В 3/00, 1976 (прототип).

5

Z,

(МЧ

0.6

ОЛ

О , отн. еа.

-0.2В -0,16 О.П 0,08 ОМ Ш

W

0.8 Фиг.1