DE69701934T2 - Methode zur bestimmung der strahlungsmenge in einem lithographischen gerät; test-maske und gerät ihrer durchführung - Google Patents

Description

Methode zur Bestimmung der Strahlungsmenge in einem lithographischen Gerät; Testmaske und Gerät ihrer Durchführung
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Produktionsstrahlungsdosis in einem Gerät zum Erzeugen eines Musters auf einem in einem Substrattisch vorhandenen Substrat, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
• - Verschaffen eines Substrats mit einer strahlungsempfindlichen Schicht in dem Substrattisch;
• - Verschaffen zumindest einer Substrattestmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht mit Hilfe der Produktionsstrahlung;
• - Detektieren einer Substrattestmarke mit Hilfe einer optischen Justiereinrichtung zum Ausrichten einer Substratjustiermarke in Bezug auf eine Referenzjustiermarke;
• - wobei die Substrattestmarke eine periodische Struktur hat, mit einer Periode, die effektiv gleich der der Referenzjustiermarke ist, und einer asymmetrischen Unterteilung von bestrahlten und nicht bestrahlten Streifen, wobei die Testmarkendetektion umfasst:
• - erstens das Ausrichten der Substrattestmarke relativ zur Referenzjustiermarke, und
• - anschließend Detektieren einer Substrattestmarkenasymmetrie, die von der Justiereinrichtung als Substrattestmarkenversatz interpretiert wird, welche Asymmetrie von der Produktionsstrahlungsdosis abhängt.
• Die Erfindung betrifft auch eine Testmaske, die besonders zur Verwendung in dem Verfahren geeignet ist, und ein Gerät zum Erzeugen eines Musters in einem Substrat, mit dem das Verfahren ausgeführt werden kann.
• Unter dem Erzeugen eines Musters wird hier verstanden das Anbringen eines solchen Musters, wie z. B. einer IC-Struktur, in einer strahlungsempfindlichen Schicht. Dies kann durch Projizieren eines entsprechenden Maskenmusters in die strahlungsempfindliche Schicht realisiert werden, wobei ein Projektionssystem verwendet wird, bei optischer Lithographie ein Projektionslinsensystem. Ein Bild des Maskenmusters kann auch durch Platzieren der Maske nahe der strahlungsempfindlichen Schicht in einem Abstand von mehreren um und durch Belichten dieser Maske mit Produktionsstrahlung erhalten werden. Es ist auch möglich, durch Abtasten der strahlungsempfindlichen Schicht mit einem schmalen Strahlenbündel entsprechend dem gewünschten Muster die Testmarke direkt in diese Schicht zu schreiben.
• Die Produktionsstrahlung ist die Strahlung, die in dem Gerät verwendet wird, um ein gewünschtes Muster, wie z. B. eine IC-Struktur, in einem Produktionssubstrat zu verschaffen, nachdem Prüfmessungen und Tests, wie z. B. die Strahlungsdosismessung, ausgeführt worden sind. Die Produktionsstrahlung kann elektromagnetische Strahlung sein, wie z. B. tiefe UV-Strahlung, die in einem optischen Lithographiegerät zum wiederholten Abbilden eines IC-Maskenmusters auf einem Substrat gemäß dem Step-Prinzip (Schrittprinzip) oder gemäß dem Step-and-Scan-Prinzip (Schritt-und Abtastprinzip) verwendet wird. Beim Step-Verfahren wird ein IC-Maskenmuster auf dem Substrat in einem ersten IC-Gebiet abgebildet. Anschließend wird das Substrat in Bezug auf das Maskenmuster bewegt, bis ein zweites IC-Gebiet des Substrats sich unter dem Maskenmuster befindet und dieses Muster wird ein zweites Mal abgebildet. Dann wird das Substrat wieder bewegt, und so weiter, bis ein Bild des Maskenmusters auf allen IC-Gebieten des Substrats gebildet worden ist. Im Step-and-Scan-Verfahren wird das IC-Muster nicht in einem einzigen Vorgang abgebildet, sondern es wird beispielsweise ein schmales Projektionsstrahlenbündel verwendet, das jedesmal einen Teil des Musters entsprechend dem Strahlenbündelquerschnitt abbildet, wobei sowohl das Maskenmuster als auch das Substrat in Bezug auf dieses Strahlenbündel bewegt werden, bis dieses Strahlenbündel das gesamte IC-Muster abgetastet hat und ein vollständiges Bild des IC-Musters in einem ersten Gebiet des Substrats gebildet worden ist. Anschließend wird das Substrat bewegt, bis ein zweites IC-Gebiet unter dem Maskenmuster liegt und der Prozess der abtastenden Abbildung wiederholt wird, und so weiter.
• Die Produktionsstrahlung kann nicht nur ein optisches Strahlenbündel sein, sondern auch ein Strahlenbündel aus geladenen Teilchen, wie z. B. ein Elektronenstrahlenbündel oder ein Ionenstrahlenbündel, mit dem, eventuell unter Benutzung eines geeigneten Projektionssystems, ein Bild des Maskenmusters in einer für diese Strahlung empfindlichen Schicht gebildet werden kann, und wobei ein solches Strahlenbündel in dieser Schicht Materialänderungen wie z. B. Brechzahländerungen oder chemische Änderungen bewirkt, die in optisch detektierbare Änderungen umgewandelt werden können.
• Aus dem Vorhergehenden wird offensichtlich sein, dass das Projektionssystem ein optisches Linsensystem sein kann, aber auch ein anderes System, wie z. B. ein Elektronenlinsensystem, das beim Abbilden mit einem Elektronenstrahlenbündel verwendet wird.
• Der Artikel "Latent Image Metrology for Production Wafer Steppers" in SPIE, Band 2440, Seite 701, 1995, beschreibt ein Verfahren, das die Schritte des Verfahrens der eingangs erwähnten Art zur Bestimmung der optimalen Fokuseinstellung des Projektionslinsensystems in einem Photolithographiegerät und zur Bestimmung verschiedener anderer Parameter des Gerätes umfasst. In diesem Artikel wird bemerkt, dass das erhaltene Detektionssignal im Prinzip zum Bestimmen der optimalen Belichtungsdosis verwendet werden kann, weil sich das Detektionssignal bei einer festen Fokuseinstellung bei einer Änderung der Belichtungsdosis verändert. Gleichzeitig wird auch bemerkt, dass für diesen Zweck eine optimale Testmarke gesucht wird.
• Wie in dem genannten Artikel beschrieben, wird eine Maskentestmarke, die aus einer bekannten Maskenjustiermarke abgeleitet ist, aber jetzt asymmetrisch ist, in der photoempfindlichen Schicht des Substrats mit Hilfe der Elemente a, die auch beim Produktionsprozess verwendet werden, nämlich dem Projektionslinsensystem und der Produktionsstrahlung, in Form eines Projektionsstrahlenbündels bgebildet. Dann wird mit der optischen Justiereinrichtung, die in dem Gerät vorhanden ist, ein latentes, d. h. unentwickeltes Bild dieser Testmarke detektiert.
• Der Vorteil der Detektion eines latenten Bildes ist, dass das Bild in dem Produktionsgerät selbst gemessen werden kann und dass das Substrat mit der Substrattestmarke nicht aus dem Gerät entfernt zu werden braucht, um beispielsweise mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops untersucht zu werden. Der Vorteil der Verwendung der genannten Testmarke ist, dass das Gerät nicht mit einer gesonderten Bilddetektionseinrichtung versehen zu werden braucht.
• Die Testmarke, die für die Bestimmung der optimalen Fokuseinstellung optimal ist, hat eine Struktur aus Streifen und undurchsichtigen Zwischenstreifen, die derjenigen der Justiermarke entspricht; jedoch sind die durchlässigen Streifen der Testmarke durch Streifen ersetzt worden, die teildurchlässig sind und teilweise aus einer Vielzahl von Teilstreifen bestehen, die für die Projektionsstrahlenbündelstrahlung abwechselnd durchlässig und undurchlässig sind.
• In diesem Verfahren wird die Tatsache genutzt, dass, während die Justiereinrichtung feststellt, dass die Mitte einer der beiden symmetrischen Justiermarken in dem Fall, dass diese beiden symmetrischen Justiermarken zueinander ausgerichtet sind, mit der Mitte des Bildes der zweiten symmetrischen Justiermarke zusammenfällt, diese Einrichtung in dem Fall, dass die asymmetrische Substrattestmarke in Bezug auf diese symmetrische Maskenjustiermarke ausgerichtet ist, angibt, dass die Mitte einer asymmetrischen Substrattestmarke hinsichtlich des Schwerpunktes der symmetrischen Maskenjustiermarke versetzt ist.
• Im Prinzip kann die oben erwähnte asymmetrische Testmarke auch zur Bestimmung von Belichtungsdosen verwendet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das so erhaltene Belichtungsdosissignal relativ schwach und für die Verwendung im Produktionsgerät nicht optimal ist. Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, die auf dem oben erwähnten Prinzip beruhende Strahlungsdosismessung zu optimieren und eine geeignete Testmarke zu verschaffen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Substrattestmarke pro Periode zumindest zwei bestrahlte Streifen hat, die mit der gleichen Anzahl verschiedener Produktionsstrahlungsteildosen gebildet worden sind.
• Da es innerhalb jeder Periode der Substrattestmarke zusätzlich zu einem nicht bestrahlten Streifen zwei oder mehr bestrahlte Streifen gibt, die aneinander grenzen oder auch nicht und die unterschiedliche Strahlungsdosen empfangen haben, ist diese Testmarke asymmetrisch. Es wird dafür gesorgt, dass die Testmarke effektiv die gleiche Periode hat wie die Referenzjustiermarke der Justiereinrichtung, so dass diese Testmarke mit dieser Einrichtung detektiert werden kann und ihre Asymmetrie bestimmt werden kann. Unter effektiv der gleichen Periode für die Testmarke und die Referenzmarke wird verstanden, dass die Periode der Testmarke, multipliziert mit dem eventuellen Vergrößerungsfaktor, mit dem diese Marke auf der Referenzmarke abgebildet wird, gleich der Periode der Referenzmarke ist. Die Tatsache wird genutzt, dass ein Ordnungsfilter in der Justiereinrichtung verwendet wird, das von der Strahlung aus der Testmarke nur die Strahlung durchlässt, die in der ersten Ordnung von der Testmarke zu den Detektoren hin gebeugt wird. Die Justiereinrichtung gibt sinusförmige Signale ab, deren Periode von der der Referenzjustiermarke bestimmt wird. Beim Beobachten der Testmarke wird die Phasenverschiebung eines solchen sinusförmigen Signals gemessen, wobei die Verschiebung von der Asymmetrie in der Testmarke abhängig ist.
• Soweit es das Anbringen der Testmarke in dem Substrat betrifft, gibt es verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine erste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Substrattestmarke durch direktes Ein schreiben dieser Marke in die strahlungsempfindliche Schicht mit Hilfe eng gebündelter Ladungsteilchenstrahlung verschafft wird.
• Ein Lithographiegerät, das Ionen-, Elektronen oder Röntgenstrahlung als Produktionsstrahlung verwendet, ist hierzu mit einer optischen Justiereinrichtung versehen, wie sie von ASM Lithography in ihrem Photolithographiegerät verwendet wird, das als Waferstepper bekannt ist. Da mit der Ladungsteilchenstrahlung sehr kleine Details geschrieben werden können, ist diese Strahlung auch für direktes Beschreiben der Substrattestmarke geeignet. Diese Strahlung bewirkt örtliche Materialänderungen in der empfindlichen Schicht auf dem Substrat, die zu optischen Änderungen wie z. B. Brechzahländerungen führen. Mit der optischen Justiereinrichtung, die mit einer Referenzjusdermarke versehen ist, die effektiv die gleiche Periode hat wie dieses Muster, kann das Muster der Änderungen beobachtet werden.
• Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Substrattestmarke durch Abbilden einer Maske verschafft wird, in der zumindest eine Maskentestmarke und eine Maskenjustiermarke vorhanden sind, wobei die Maskenjustiermarke die Referenzjustiermarke bildet und die Maskentestmarke aus einer periodischen Struktur von Zwischenstreifen besteht, die für die Produktionsstrahlung abwechselnd durchlässig und undurchlässig sind und eine Periode haben, die gleich der der Maskenjustiermarke ist, wobei die Streifen eine Breite von höchstens einem Viertel der Periode haben, und dass Abbilden durch das Bilden von n Teilbildern der Maskentestmarke realisiert wird, wobei die Maske und das Substrat relativ zueinander zwischen den aufeinanderfolgenden Teilbildern in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Streifen und entlang einem Abstand verschoben werden, der zumindest gleich der Breite der bestrahlten Streifen in der strahlungsempfindlichen Schicht ist, wobei die n Teilbilder mit n verschiedenen Strahlungsteildosen gebildet werden und n eine ganze Zahl von zumindest zwei ist.
• Da bei jeder Strahlungsdosismessung die Maskentestmarke mit den relativ schmalen durchlässigen Streifen n-mal abgebildet wird, wird eine Substrattestmarke erhalten, die die gleiche Periode hat wie die Maskenjustiermarke, aber eine Asymmetrie in der empfangenen Strahlungsverteilung aufweist und damit eine Asymmetrie bei der Änderung des Materials. Bei einer Änderung der Strahlungsdosis für das Gesamtbild der Maskentestmarke wird eine Änderung dieser Asymmetrie auftreten, mit anderen Worten, der Schwerpunkt beispielsweise der Brechzahlverteilung in der Substrattestmarke wird verlagert.
• Dieses Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die Maske zum Abbilden der Maskentestmarke nahe dem Substrat platziert wird und die Maske mit Produktionsstrahlung bestrahlt wird.
• Eine Annäherungskopie der Maskentestmarke wird dann in der strahlungsempfindlichen Schicht auf dem Substrat erstellt.
• Diese Ausführungsform kann auch dadurch gekennzeichnet sein, dass zum Abbilden der Maskentestmarke ein Projektionssystem genutzt wird, das zwischen der Maske und dem Substrat angeordnet ist.
• Dann wird die Maskentestmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht des Substrats projiziert. Bei der Photolithographie wird vorzugsweise ein Projektionsbild verwendet, weil dann reduzierte Bilder des Produktionsmaskenmusters gebildet werden können, so dass die Details in dem Maskenmuster größer sind als die entsprechenden Details in dem Substrat. Ein solches Maskenmuster kann einfacher realisiert werden und ist preisgünstiger als ein Maskenmuster, das für eine Eins-zu-Eins-Abbildung geeignet ist, die mit einer Kontaktkopie erstellt wird. Dies gilt natürlich auch für die Maskentestmarke.
• Wie bereits bemerkt, wird bei Detektion der Substrattestmarke durch die Justiereinrichtung eine Änderung der Asymmetrie dieser Marke als Versatz dieser Marke relativ zu einer Referenz interpretiert. Diese Referenz wird dadurch erhalten, dass vor der Detektion der Testmarke das Substrat und die Maske beispielsweise genau zueinander mit Hilfe der globalen Justiermarken ausgerichtet werden, die hierzu bereits in der Maske und dem Substrat vorhanden sind, sowie mit Hilfe der gleichen Justiereinrichtung und dass die Testmarke anschließend zum Justierstrahlenbündel hin verlagert wird, wobei eine genaue Verlagerungsmessung und -prüfung mit Hilfe eines mehrachsigen Interferometersystems ausgeführt wird, das auch bereits in einem optische Lithographiegerät zur Bestimmung der Bewegungen des Substrattisches relativ zum Maskentisch vorhanden ist. Durch Vergleichen der detektierten Position des Testmarkenbildes mit der genannten Referenz erhält die scheinbare Verlagerung des Testmarkenbildes den Effekt eines Nulloffsets des Justiersignals. Dieser Nulloffset hängt von der Produktionsstrahlungsdosis ab.
• Das neuartige Verfahren ist nicht nur für latente Bilder geeignet, sondern kann auch sehr vorteilhaft für entwickelte Bilder verwendet werden, die beim Entwicklungsprozess in Phasenstrukturen umgewandelt worden sind. Die Detektion entwickelter Bilder ist besonders wichtig, wenn photoempfindliche Schichten verwendet werden, die speziell für Strahlung bei einer Wellenlänge im tiefen ultravioletten Bereich geeignet sind, mit denen IC-Maskenabbildungen mit sehr kleinen Linienbreiten in der Größenordnung von 0,25 Mikrometer realisiert werden können.
• Der Begriff latentes Bild umfasst sowohl das Muster von Materialänderungen, die nur durch Strahlung erhalten werden, wie z. B. Brechzahländerungen, als auch ein solches Muster, das nach Bestrahlung erwärmt worden ist, so dass stärkere Materialänderungen über chemische Reaktionen erzeugt werden, was zu stärkeren optischen Effekten führt. Das erwärmte latente Bild wird als Post-Exposure Baking (PEB)-Bild bezeichnet.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens, in dem eine Substrattestmarke durch Projektion einer Maskentestmarke erhalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass n gleich zwei ist und dass zwischen dem Bilden der Teilbilder die Maske und das Substrat zueinander entlang einem Abstand bewegt werden, der gleich einem Viertel der Periode der Substrattestmarke ist.
• Es wird dann eine Substrattestmarke erhalten, deren bestrahlte Streifen ebenso breit sind wie die nicht bestrahlten Streifen, so dass dies Marke die gleiche Geometrie hat wie die Justiermarke, aber eine Asymmetrie in der empfangenen Strahlungsverteilung.
• Die Anzahl Bilder ist dann minimal, ebenso wie die für eine Strahlungsdosismessung benötigte Zeit, während die Messung doch noch genügend genau ist. n kann auch 3, 4, 5 usw. sein. Mit zunehmendem n ist eine feinere Abstimmung der Strahlungsverteilung möglich und kann eine genauere Messung erhalten werden, aber die für eine Strahlungsdosismessung benötigte Zeit nimmt auch zu.
• Um die richtige Strahlungsdosis durch Vergleich zu bestimmen, ist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die gleiche Testmarke m-mal auf verschiedenen Positionen auf dem Substrat verschafft wird, wobei zum Bilden der m Testmarken m verschiedene Strahlungsdosen mit jeweils n Strahlungsteildosen verwendet werden, und dass die korrekte Strahlungsdosis durch Vergleichen der Asymmetrie in den m Substrattestmarken bestimmt wird.
• Dieses Verfahren kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass das Verhältnis zwischen den empfangenen Strahlungsteildosen für die m Substrattestmarken konstant ist.
• Alle n Strahlungsteildosen verändern sich dann entsprechend einer Veränderung der Strahlungsdosen der m Bilder.
• Auch kann dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass sich eine der Strahlungsteildosen für die m Substrattestmarken ändert, während die anderen Strahlungsteildosen konstant sind.
• Es gibt verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch hinsichtlich der Testmarkendetektion. Eine erste Ausführungsform des Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anbringen der Testmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht das in dieser Schicht gebildete latente Bild mit Hilfe der Justiereinrichtung detektiert wird.
• Dies bietet die Möglichkeit einer schnellen Messung der Strahlungsdosis.
• Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anbringen der Testmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht das Substrat vom Substrattisch entfernt, anschließend entwickelt und dann wieder auf einem Substrattisch platziert wird, woraufhin die entwickelte Substrattestmarke mit Hilfe der Justiereinrichtung detektiert wird.
• Auf diese Weise können Detektorsignale mit einer großen Amplitude erhalten werden.
• Beide Ausführungsformen haben den Vorteil, dass die Substrattestmarken in dem gleichen oder einem ähnlichen Gerät gemessen werden wie dem Gerät, mit dem die Testmarken gebildet worden sind, und dass die Messung schneller ausgeführt werden kann als in dem Fall, bei dem ein optisches oder Elektronenmikroskop verwendet wird. Es ist auch möglich, die Substrattestmarken in einem ersten Gerät anzubringen und sie in einem zweiten Gerät der gleichen Art zu detektieren.
• Eine Ausführungsform des Verfahren, mit der eine bessere Referenz für das Testmarkensignal erhalten wird, ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsempfindliche Schicht mit einer Doppelmarke versehen wird, die aus der genannten Testmarke und einer zugehörigen Justiermarke besteht, welche eine periodische Struktur aus bestrahlten Streifen hat, die mit nicht bestrahlten Streifen der gleichen Breite abwechseln, und eine Periode, die gleich der der Testmarke ist.
• Da die Justiermarke, aus der die Referenz abgeleitet wird, nahe der Testmarke liegt, wird die Referenz wesentlich zuverlässiger sein, als wenn sie aus einer Justiermarke abgeleitet wird, die in größerem Abstand von der Testmarke liegt.
• Wenn die durch Projektion einer Maskentestmarke erhaltenen Substrattestmarken nur für eine begrenzte Anzahl Messungen verwendet werden müssen, kann das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass eine Produktionsmaske genutzt wird, die mit zumindest einer Testmarke versehen ist.
• Um ein großes Maß an Freiheit bei der Wahl der Positionen der Testmarkenbilder auf dem Substrat zu erhalten, und damit an Messmöglichkeiten, ist das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass eine Testmaske genutzt wird, die mit zumindest einer Testmarke versehen ist.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine neuartige Testmaske zur Verwendung in dem vorstehend beschriebenen Verfahren. Diese Testmaske, die mit zumindest einer Testmarke und zumindest einer Justiermarke versehen ist, wobei die Justiermarke und die Testmarke eine periodische Struktur aus Streifen haben, die für die Produktionsstrahlung durchlässig sind und mit undurchsichtigen Zwischenstreifen abwechseln, wobei die Perioden beider Strukturen gleich sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass die durchlässigen Streifen der Testmarke eine Breite von höchstens einem Viertel einer Periode haben.
• Die genannte Justiermarke kann von einer globalen Justiermarke gebildet werden, die auch in einer Produktionsmaske außerhalb der zu projizierenden IC-Struktur zum Ausrichten der Maske bezüglich des Substrats vorhanden ist. Durch Verwendung dieser Justiermarke und des sehr genauen Interferometersystems zum Verlagern des Substrattisches in definierter Weise kann die Testmarke im ausgerichteten Zustand in das Messstrahlenbündel der Justiereinrichtung eingebracht werden.
• Ein genaueres Justieren und eine schnellere Detektion der Testmarke kann jedoch realisiert werden, wenn die Testmaske weiterhin dadurch gekennzeichnet ist, dass eine gesonderte Justiermarke des genannten Typs nahe einer Testmarke vorgesehen ist.
• Unter "nahe"wird hier verstanden, dass der Abstand zwischen der Justiermarke und der Testmarke auf Substratniveau kleiner ist als die Abmessung eines IC- Gebietes oder im Fall der Projektionslithographie gleich einem Bruchteil der Abmessung des Bildfeldes der Projektionslinse. Wenn die Projektionslinse Verzeichnung aufweist, ist diese für die Bilder beider Marken nahezu gleich.
• Die Testmarke kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass die Maske nicht nur eine Testmarke in der Mitte, sondern auch eine Testmarke in zumindest den vier Ecken umfasst.
• Dies bietet die Möglichkeit, die Gleichmäßigkeit der Strahlung über ein IC- Gebiet auf einem Substrat zu messen und, im Fall der Projektionslithographie, die Gleichmäßigkeit innerhalb des Bildfeldes der Projektionslinse.
• Eine weitere Ausführungsform der Testmaske ist dadurch gekennzeichnet, dass jede Testmarke eine Vielzahl von Abschnitten umfasst, wobei die Richtung der Gitterstreifen eines der Abschnitte senkrecht zur Richtung der Gitterstreifen eines anderen Abschnitts liegt.
• Mit einer solchen Testmaske ist es möglich, in zwei zueinander senkrechten Richtungen zu messen.
• Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Testmaske weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Testmarke eine solche Größe hat, dass ihr mit der Projektionsstrahlung gebildetes Bild in ein Zwischengebiet auf dem Substrat passt, das zwischen zwei Gebieten liegt, in denen das Produktionsmaskenmuster abgebildet werden soll.
• Eine Testmaske, die besonders für eine kurz dauernde Strahlungsdosismessung geeignet ist, ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Streifen für die Testmarke gleich einem Viertel der Strukturperiode ist.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Gerät zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Gerät aufeinanderfolgend eine Strahlungsquelleneinheit zum Liefern von Produktionsstrahlung und einen Substrattisch umfasst und weiterhin eine optische Justiereinrichtung zum Ausrichten einer Substratmarke in Bezug auf eine Referenzjustiermarke umfasst sowie eine Strahlungsdosismesseinrichtung. Dieses Gerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsdosismesseinrichtung von der Justiereinrichtung gebildet wird und dass die Strahlungsdosismesseinrichtung ausgebildet ist, um während jeder Strahlungsdosismessung das Bild sowohl einer Substrattestmarke als auch einer Substratjustiermarke zu detektieren, und mit Mitteln zum Bestimmen des Unterschiedes zwischen den beobachteten ausgerichteten Positionen der beiden Bilder versehen ist.
• Dieses Gerät kann weiterhin dadurch gekennzeichnet sein, dass es weiterhin mit einem Maskentisch zum Aufnehmen einer Testmaske versehen ist sowie einem Projektionssystem, das zwischen dem Maskentisch und dem Substrattisch angeordnet ist.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform eines optischen Gerätes für wiederholtes Abbilden eines Maskenmusters auf einem Substrat;
• Fig. 2 eine Ausführungsform einer bekannten Justiermarke zur Verwendung in einem solchen Gerät;
• Fig. 3 eine bekannte Ausführungsform einer Justiereinrichtung für ein solches Gerät;
• Fig. 4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen asymmetrischen Testmarke;
• Fig. 5 ein in einem Substrat gebildetes Bild dieser Testmarke;
• Fig. 6 die Veränderung eines Latentbilddetektionssignals als Funktion der verwendeteten Belichtungsdosen;
• Fig. 7 eine Ausführungsform einer Testmaske;
• Fig. 8 eine Testmarke und eine zugehörige Referenzmarke mit einer entgegengesetzten Asymmetrie und
• Fig. 9 eine Testmarke, die geeignet ist, im Ritzrahmen eines IC vorgesehen zu werden.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine bekannte Ausführungsform eines Gerätes zum wiederholten Abbilden eines Maskenmusters auf einem Substrat gemäß dem Step-Prinzip. Die Hauptkomponenten dieses Gerätes sind eine Projektionssäule, in der ein abzubildendes Maskenmuster C vorgesehen ist, und ein bewegbarer Substrattisch WT, mit dem das Substrat in Bezug auf das Maskenmuster C positioniert werden kann.
• Die Projektionssäule nimmt ein Belichtungssystem auf, das beispielsweise einen Laser LA, einen Strahlenbündelaufweiter Ex, ein auch als Integrator bezeichnetes Element IN, das eine homogene Verteilung von Strahlung im Projektionsstrahlenbündel PB realisiert, und eine Kondensorlinse CO umfasst. Das Projektionsstrahlenbündel PB belichtet das in der Maske MA vorhandene Maskenmuster C, wobei die Maske auf einem Maskentisch MT angeordnet ist.
• Das durch das Maskenmuster C tretende Strahlenbündel PB durchläuft ein Projektionslinsensystem PL, das in der Projektionssäule angeordnet ist und nur schematisch dargestellt ist, welches Projektionslinsensystem Bilder des Musters C auf dem Substrat W bildet. Das Projektionslinsensystem hat beispielsweise eine Vergrößerung M = 1/5 oder M = 1/4, eine numerische Apertur NA = 0,6 und ein beugungsbegrenztes Bildfeld mit einem Durchmesser von 22 mm.
• Das Substrat W ist auf einem Substrattisch WT angeordnet, der beispielsweise von Luftlagern getragen wird. Das Projektionslinsensystem PL und der Substrattisch WT sind in einem Gehäuse HO angeordnet, dessen Unterseite durch eine Grundplatte BP aus beispielsweise Granit und dessen Oberseite vom Maskentisch MT verschlossen wird.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Maske MA beispielsweise zwei Justiermarken M&sub1; und M&sub2;. Diese Marken bestehen vorzugsweise aus Beugungsgittern, aber sie können auch von anderen Marken mit einer symmetrischen Struktur gebildet werden. Die Justiermarken sind vorzugsweise zweidimensional, d. h. ihre Gitterstreifen verlaufen in zwei zueinander senkrechten Richtungen, die X- und Y-Richtung in Fig. 1. Das Substrat W, beispielsweise ein Halbleitersubstrat, auf dem das Muster C eine Anzahl Male nebeneinander abgebildet werden muss, umfasst eine Vielzahl von Justiermarken, vorzugsweise wieder zweidimensionale Beugungsgitter, von denen zwei, P&sub1; und P&sub2;, in Fig. 1 gezeigt werden. Die Marken P&sub1; und P&sub2; liegen außerhalb der Gebiete des Produktionssubstrats W, auf dem die Bilder des Musters C gebildet werden müssen. Die Gittermarken P&sub1; und P&sub2; sind vorzugsweise als Phasengitter und die Gittermarken M&sub1; und M&sub2; vorzugsweise als Amplitudengitter ausgeführt.
• Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines der beiden identischen Substrat- Phasengitter in größerem Maßstab. Ein solches Gitter kann vier Teilgitter P1,a, P1,b, P1,c und P1,d umfassen, von denen zwei, P1,b und P1,d, als Justierung in X-Richtung verwendet werden und die beiden anderen, P1,a und P1,c, zur Justierung in Y-Richtung. Die beiden Teilgitter P&sub1;,b und P&sub1;,c haben eine Gitterperiode von beispielsweise 16 um und die Teilgitter P1,a und P1,d haben eine Gitterperiode von beispielsweise 17,6 um. Jedes Teilgitter kann eine Abmessung von beispielsweise 200 · 200 um haben. Mit diesem Gitter und einem geeigneten optischen System kann eine Justiergenauigkeit erhalten werden, die im Prinzip kleiner als 0,1 um ist. Es sind verschiedene Gitterperioden gewählt worden, um den Einfangbereich der Justiereinrichtung zu vergrößern.
• Fig. 3 zeigt die optischen Elemente des zum Ausrichten einer Produktionsmaske bezüglich eines Produktionssubstrats verwendeten Gerätes. Das Gerät umfasst ein doppeltes Justierdetektionssystem, das aus zwei gesonderten und identischen Justiersystemen AS&sub1; und AS&sub2; besteht, die symmetrisch zur optischen Achse AA' des Projektionslinsensystems PL positioniert sind. Das Justiersystem AS&sub1; gehört zur Maskenjustiermarke M&sub2;, und das Justiersystem AS&sub2; gehört zur Maskenjustiermarke M&sub1;. Die entsprechenden Elemente der beiden Justiersysteme werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, während die des Systems AS&sub2; von denen des Systems AS&sub1; mittels der Akzentangabe unterschieden werden.
• Der Aufbau des Systems AS&sub1; soll jetzt beschrieben werden, ebenso wie die Weise, in der die gegenseitige Position der Maskenmarke M&sub2; und beispielsweise der Substratmarke P&sub1; mit diesem System bestimmt werden.
• Das Justiersystem AS&sub1; umfasst eine Strahlungsquelle 1, beispielsweise einen Helium-Neon-Laser, der ein Justierstrahlenbündel b emittiert. Dieses Strahlenbündel wird von einem Strahlteiler 2 zum Substrat W reflektiert. Der Strahlteiler kann aus einem halbdurchlässigen Spiegel oder einem halbdurchlässigen Prisma bestehen, aber er wird vorzugsweise von einem polarisationsempfindlichen Teilerprisma gebildet, dem ein λ/4- Plättchen 3 folgt, wobei X die Wellenlänge des Strahlenbündels b ist. Das Projektionslinsensystem PL fokussiert das Strahlenbündel b in einen kleinen Strahlungsfleck V mit einem Durchmesser der Größenordnung von 1 mm auf dem Substrat W. Dieses Substrat reflektiert einen Teil des Strahlenbündels als Strahlenbündel B&sub1; zur Maske MA. Das Strahlenbündel b&sub1; durchläuft das Projektionslinsensystem PL, das den Strahlungsfleck V auf die Maske abbildet. Bevor das Substrat in dem Belichtungsgerät angeordnet wird, ist es in einer mit dem Gerät gekoppelten Vorjustierstation vorjustiert worden, beispielsweise der in der europäischen Patentanmeldung 0.164.165 beschriebenen Station, so dass der Strahlungsfleck V auf der Substratmarke P&sub2; liegt. Diese Marke wird dann von dem Strahlenbündel b&sub1; auf die Maskenmarke M&sub2; abgebildet. Bei Berücksichtigung der Vergrößerung M des Projektionslinsensystems ist die Abmessung der Maskenmarke M&sub2; an die der Substratmarke P&sub2; angepasst, so dass das Bild der Marke P&sub2; genau mit der Marke M&sub2; zusammenfällt, wenn die beiden Marken zueinander richtig positioniert sind.
• Auf seinem Weg zum Substrat W und zurück hat das Strahlenbündel b bzw. b&sub1; zweimal das λ/4-Plättchen 3 durchlaufen, dessen optische Achse unter einem Winkel von 45º zur Polarisationsrichtung des von der Quelle 1 emittierten linear polarisierten Strahlenbündels b steht. Das durch das X/4-Plättchen tretende Strahlenbündel b&sub1; hat eine Polarisationsrichtung, die zum Strahlenbündel b um 90º gedreht ist, so dass das Strahlenbündel b&sub1; von dem Polarisationsteilerprisma 2 durchgelassen wird. Die Verwendung des Polarisationsteilerprismas in Kombination mit dem λ/4-Plättchen bietet den Vorteil eines minimalen Strahlungsverlustes beim Einkoppeln des Justierstrahlenbündels in den Strahlungsweg des Justiersystems.
• Das von der Justiermarke M&sub2; durchgelassene Strahlenbündel b&sub1; wird von dem Prisma 11 reflektiert und zu einem strahlungsempfindlichen Detektor 13 gerichtet, beispielsweise von einem weiteren reflektierenden Prisma 12. Dieser Detektor ist bei spielsweise eine zusammengesetzte Photodiode mit beispielsweise vier gesonderten strahlungsempfindlichen Gebieten entsprechend der Anzahl Teilgitter gemäß Fig. 2. Die Ausgangssignale dieser Detektoren sind ein Maß für die Übereinstimmung der Marke M&sub2; mit dem Bild der Substratmarke P&sub2;. Diese Signale können elektronisch verarbeitet werden und zum Bewegen der Maske bezüglich des Substrats mit Hilfe von Antriebsystemen (nicht abgebildet) verwendet werden, so dass das Bild der Marke P&sub2; mit der Marke M&sub2; zusammenfällt. So ist ein automatisches Justiergerät erhalten worden.
• Zwischen dem Prisma 11 und dem Detektor 13 kann ein Strahlteiler 14 in Form beispielsweise eines teildurchlässigen Prismas angeordnet sein, das einen Teil des Strahlenbündels b&sub1; als Strahlenbündel b&sub2; abspaltet. Das abgespaltene Strahlenbündel b&sub2; fällt dann über beispielsweise zwei Linsen 15 und 16 auf eine Fernsehkamera 17 ein, die mit einem Monitor (nicht abgebildet) gekoppelt ist, auf dem die Justiermarken P&sub2; und M&sub2; für einen Benutzer des Projektionsgerätes sichtbar sind. Dieser Benutzer kann dann feststellen, ob die beiden Marken zusammenfallen und kann das Substrat W mit Manipulatoren so verlagern, dass die Marken zusammenfallen.
• Analog wie oben für die Marken M&sub2; und P&sub2;, beschrieben, können auch die Marken M&sub1; und P&sub2;, und die Marken M&sub1; und P&sub1; in Bezug aufeinander ausgerichtet werden. Das Justiersystem AS&sub2; wird für die beiden letztgenannten Justierungen verwendet.
• Zu Einzelheiten über den Justiervorgang mit Hilfe der Justiersysteme sei auf das US-Patent 4.778.275 verwiesen. Wie auch in diesem Patent arbeiten die Justiersysteme AS&sub1; und AS&sub2; sehr eng mit einem extrem genauen zweidimensionalen Verlagerungsmesssystem zusammen, um die Verlagerung des Substrats bezüglich der Maske während des Justiervorgangs zu messen. Dann können die Positionen der Justiermarken P&sub1; und P&sub2;, M&sub1; und M&sub2; und ihre gegenseitigen Abstände in einem von dem Verlagerungsmesssystem bestimmten Koordinatensystem festgelegt werden. Das in Fig. 1 mit IF bezeichnete Verlagerungsmesssystem ist beispielsweise ein im US-Patent 4.251.160 beschriebenes Interferometersystem.
• Da das Projektionslinsensystem PL für die Wellenlänge des Projektionsstrahlenbündels PB entworfen worden ist, die angesichts des gewünschten hohen Auflösungsvermögens so klein wie möglich sein sollte und daher erheblich von der des Justierstrahlenbündels abweichen kann, können bei Verwendung dieses Systems PL zum Abbilden der Justiermarken P&sub1;, P&sub2; und M&sub1;, M&sub2; aufeinander Abweichungen auftreten. Dann können die Substratjustiermarken P&sub1;, P&sub2; statt in der Ebene des Maskenmusters, in der die Mas kenjustiermarken liegen, in einem bestimmten Abstand davon abgebildet werden, welcher von dem Unterschied zwischen den Wellenlängen des Projektionsstrahlenbündels und des Justierstrahlenbündels und der Differenz zwischen den Brechzahlen des Materials der Projektionslinsenelemente für die beiden Wellenlängen abhängt. Wenn das Projektionsstrahlenbündel eine Wellenlänge von beispielsweise 248 nm hat und das Justierstrahlenbündel eine Wellenlänge von 633 nm, kann dieser Abstand bis zu 2 m betragen. Außerdem wird wegen der genannten Wellenlängendifferenz eine Substratjustiermarke auf einer Maskenjustiermarke mit einer Vergrößerung abgebildet, die von der gewünschten Vergrößerung abweicht, welche Abweichung mit zunehmender Wellenlängendifferenz zunimmt.
• Um die genannten Abweichungen zu korrigieren, kann eine zusätzliche Linse, oder Korrekturlinse, 25 in der Projektionssäule PL angeordnet sein. Im Gegensatz zu dem in Fig. 3 Gezeigten wird das Justierstrahlenbündel dann nicht über der Projektionslinse in das Gerät eingekoppelt, sondern durch ein Fenster im Linsenhalter und mit einem reflektierenden Element wie z. B. einem Keil unter und nahe der Korrekturlinse. Die Korrekturlinse ist in der Projektionssäule in einer solchen Höhe angebracht, dass in der Ebene der Korrekturlinse einerseits die Teilstrahlenbündel der verschiedenen Beugungsordnungen des Justierstrahlenbündels, welche Teilstrahlenbündels von einer Substratjustiermarke gebildet werden, genügend getrennt sind, so dass diese Teilstrahlenbündel gesondert beeinflusst werden können, und andererseits diese Korrekturlinse einen vernachlässigbaren Einfluss auf das Projektionsstrahlenbündel und das damit gebildete Maskenbild hat. Die Projektionslinse liegt vorzugsweise in der hinteren Brennebene des Projektionslinsensystems. Wenn dieses System an der Substratseite telezentrisch ist, fällt diese Brennebene mit der Ebene der Austrittspupille dieses Systems zusammen. Wenn, wie in Fig. 3 gezeigt, die Korrekturlinse 25 in einer Ebene 24 liegt, wo sich die Hauptstrahlen der Justierstrahlenbündel b und b' schneiden, kann diese Linse gleichzeitig zum Korrigieren der beiden Justierstrahlenbündel verwendet werden.
• Die Korrekturlinse hat eine solche Leistung, dass sie die Richtung der in der ersten Ordnung von einem Gitter gebeugten Teilstrahlenbündel so ändert, dass sich die Hauptstrahlen dieser Strahlenbündel in der Ebene der Maskenjustiermarke M&sub2; schneiden. Außerdem hat die Korrekturlinse einen so kleinen Durchmesser, dass die Teilstrahlenbündel höherer Ordnung, die von der Marke P&sub2; um größere Winkel abgelenkt werden als die Teilstrahlenbündel erster Ordnung, nicht durch diese Linse treten. Die Korrekturlinse umfasst weiterhin ein Element, das verhindert, dass die Teilstrahlenbündel b(0), b'(0) nullter Ordnung durch die Korrekturlinse treten. Dieses Element kann von dem genannten Keil gebildet werden, der zum Einkoppeln des Justierstrahlenbündels in das Projektionslinsensystem verwendet wird. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, dass nur die Teilstrahlenbündel erster Ordnung zum Abbilden des Gitters P&sub2; auf dem Gitter M&sub2; verwendet werden, so dass einige zusätzliche Vorteile erhalten werden.
• Durch Unterdrücken des Teilstrahlenbündels nullter Ordnung kann der Kontrast in dem Bild von P&sub2; erheblich vergrößert werden. Dies macht die Justiereinrichtung besonders für die im Weiteren zu beschreibende Latentbilddetektion geeignet, weil latente Bilder an sich einen relativ geringen Kontrast haben. Da die Teilstrahlenbündel zweiter und höherer Ordnung unterdrückt werden, haben Unregelmäßigkeiten im Gitter P&sub2; keinen Einfluss auf das Justiersignal. Wenn nur die Teilstrahlenbündel erster Ordnung verwendet werden, wird gewissermaßen die zweite Harmonische des Gitters P&sub2; abgebildet. Mit anderen Worten, außer der Vergrößerung M des Projektionslinsensystems PL hat das Bild von P&sub2; eine Periode, die halb so groß ist wie die des Gitters P&sub2;. Wenn sichergestellt wird, dass die Gitterperiode des Gitters M&sub2; gleich der des Bildes von P&sub2;, d. h. gleich M/2-mal der Gitterperiode des Gitters P&sub2;, ist, ist die Genauigkeit, mit der die Gitter M&sub2; und P&sub2; ausgerichtet werden, zweimal so groß wie in dem Fall, in dem das vollständige Strahlenbündel b zur Bildung des Bildes verwendet wird.
• Nach Beschreibung des Systems AS&sub1;, das zum Ausrichten der Maskenjustiermarke M&sub2; bezüglich einer Substratjustiermarke verwendet wird, bedarf das System AS&sub2;, mit dem die Maskenjustiermarke M&sub1; bezüglich einer Substratjustiermarke ausgerichtet wird, keiner näheren Erklärung. Das System AS&sub2; umfasst gleichartige Elemente und arbeitet in gleicher Weise wie das System AS&sub1;. Wie bereits in Fig. 3 gezeigt, haben die Systeme AS&sub1; und AS&sub2; die Korrekturlinse 25 gemeinsam. Anstelle einer doppelten Justiereinrichtung kann das Projektionsgerät auch eine einzelne Justiereinrichtung umfassen, wie beispielsweise im US-Patent 4.251.160 beschrieben wird.
• Das Projektionsgerät ist weiterhin mit einer Fokusservo-Einrichtung versehen, die eine Fokusfehlerdetektionseinrichtung umfasst, um beim wiederholten Abbilden einer Produktionsmaske auf einem Produktionssubstrat eine Abweichung zwischen der Bildebene des Projektionslinsensystems und der Ebene des Produktionssubstrats zu detektieren. Wenn ein solche Abweichung auftritt, kann die Fokussierung mit Hilfe des von der Fokusfehlerdetektionseinrichtung abgegebenen Signals beispielsweise durch Verlagern der Projektionslinse entlang ihrer optischen Achse korrigiert werden.
• Zur genauen Bestimmung der X- und Y-Positionen des Substrattisches ist das Projektionsgerät mit einem zusammengesetzten Interferometersystem versehen, das aus beispielsweise zwei Einheiten besteht. Die Einheit IF&sub1; emittiert ein oder mehrere Strahlenbündel in Y-Richtung zu einer reflektierenden Seitenfläche des Substrattisches und empfängt auch die reflektierten Strahlenbündel. Damit kann die X-Position des Tisches bestimmt werden. Analog kann die Y-Position des Substrattisches mit Hilfe der zweiten Interferometereinheit detektiert werden. Das Interferometersystem kann ausgeführt sein, wie in dem US-Patent 4.251.160 beschrieben, und arbeitet dann mit zwei Strahlenbündeln. Anstelle dieses zweiachsigen Interferometersystems kann auch ein dreiachsiges System, wie in US Patent 4.737.823 beschrieben, oder ein mehrachsiges System, wie in der europäischen Patentanmeldung 0 498 499 beschrieben, verwendet werden.
• Durch Verwendung der Substrattischpositionsdetektionseinrichtung, oder des Interferometersystems, können die Positionen der Justiermarken P&sub1; und P&sub2; und M&sub1; und M&sub2; und ihre gegenseitigen Abstände beim Justieren in einem von dem Interferometersystem definierten Koordinatensystem festgelegt werden. Dann ist es nicht notwendig, auf das Gestell des Projektionsgerätes oder einen Teil dieses Gestells Bezug zu nehmen, so dass Veränderungen dieses Gestells infolge von beispielsweise Temperaturänderungen, mechanischem Kriechen und ähnlichem keinen Einfluss auf die Messungen haben.
• Bei einer bestimmten Dicke der photoempfindlichen Schicht hängt der Kontrast des Bildes eines in der photoempfindlichen Schicht gebildeten IC-Maskenmusters von der Menge Strahlungsenergie ab, die von der Schicht absorbiert wird und zum Aktivieren dieser Schicht verwendet wird. Die Menge Energie, die zur Schicht gesendet wird, hängt von der Strahlungsleistung der Quelle LA (Fig. 1) und dem Zeitintervall ab, in dem ein im Projektionsgerät vorhandener Verschluss geöffnet ist. Die Menge dieser Energie, die von der photoempfindlichen Schicht absorbiert wird, hängt von der Zusammensetzung der Schicht ab, die im Allgemeinen aus einer Anzahl Teilschichten besteht, in denen beispielsweise die Schichtdicke und der Reflexionskoeffizient der photoempfindlichen Schicht relevante Parameter sind. Je größer dieser Reflexionskoeffizient ist, desto weniger zum Aktivieren der photoaktiven Komponente in dieser Schicht geeignete Energie ist vorhanden. Die optische Dicke dieser Schicht, d. h. das Produkt ihrer geometrischen Dicke und ihrer Brechzahl, bestimmen auch den Reflexionskoeffizienten. Um mit dem Projektionsgerät zufriedenstellende Bilder des Maskenmusters erzeugen zu können, ist es daher notwendig, die Belichtungsdosis und damit die von der photoempfindlichen Schicht absorbierte Menge Energie gut einzustellen und periodisch zu messen.
• Um diese Messung auszuführen, wird eine Maske mit zumindest einer Testmarke in dem Projektionsgerät angebracht, und diese Testmarke wird in der photoempfindlichen Schicht eines Substrats abgebildet. Diese Maske kann eine spezielle Testmaske sein. Die Testmarke kann jedoch auch in einer Produktionsmaske außerhalb des IC-Maskenmusters C angebracht sein.
• Gemäß der Erfindung hat die Testmarke M&sub3; ein asymmetrisches Muster, dessen Ausführungsform in Fig. 4 gezeigt wird. Dieses Muster TM unterscheidet sich von dem der Justiermarke, im oberen rechten Teil von Fig. 4 mit AM bezeichnet, dadurch, dass die durchlässigen Streifen 36 eine Breite d&sub1; haben, die kleiner ist als die Breite d&sub2; der Zwischenstreifen. In der Ausführungsform von Fig. 4 ist die Breite d&sub1; gleich einem Viertel der Periode PE der Testmarke. Dieses Muster wird einige Male, bestimmt durch das Verhältnis zwischen der Breite d&sub1; und der Periode PE, auf dem Substrat abgebildet, wobei die Maske und das Substrat zwischen dem Erstellen der aufeinanderfolgenden Bilder relativ zueinander in der Richtung der Breite der Streifen entlang einem Abstand bewegt werden, der beispielsweise gleich der Breite d&sub1; ist, und wobei zum Erstellen der aufeinanderfolgenden Bilder verschiedene Teilbelichtungsdosen verwendet werden. Bei der Ausführungsform von Fig. 4 werden zwei Bilder mit zwei unterschiedlichen Teilbelichtungsdosen E1 und E2 erstellt. Daher hat das in der photoempfindlichen Schicht gebildete und in Fig. 5 dargestellte Gesamtbild 40 der Testmarke die gleiche Geometrie wie die Justiermarke, aber die Streifen 41 in dem Bild, die den Streifen 35 der Justiermarke entsprechen, bestehen aus zwei Teilstreifen 42 und 43, die unterschiedliche Teilbelichtungsdosen E1 und E2 empfangen haben. Das Bild 40 weist somit eine Asymmetrie bezüglich der Justiermarke auf.
• Wenn E1 größer ist als E2, wird das Material des Streifens 42 bei niedrigen Dosen von E1 und E2 stärker aktiviert sein als das des Streifens 43, so dass der Schwerpunkt der Materialänderung, wie z. B. eine Brechzahländerung, im Streifen 42 liegt. Wenn die Belichtungsdosen erhöht werden, wobei die Bedingung, dass E1/E2 konstant ist, beibehalten wird, wird das Material aus Streifen 42 gesättigt und das des Streifens 43 wird noch nicht gesättigt sein. Bei einer weiteren Zunahme der Belichtungsdosen wird auch das Material des Streifens 43 gesättigt sein und der Schwerpunkt wird zur Mitte zwischen den Streifen 42 und 43 verlagert sein. Die Menge der Belichtungsdosis wird so in eine Position des Schwerpunkts der Brechzahlverteilung innerhalb des Bildes der Testmarke in der pho toempfindlichen Schicht umgewandelt und somit in eine scheinbare Verlagerung dieses Bildes, und diese Verlagerung kann mit der Justiereinrichtung beobachtet werden.
• Die Breite der strahlungdurchlässigen Streifen 36 der Testmarke kann auch ein Sechstel, ein Achtel usw. der Periode PE betragen anstelle eines Viertels. Dann müssen jeweils drei, vier usw. Bilder von dieser Testmarke erstellt werden, wobei die Verlagerungen zwischen den Teilbildern beispielsweise immer gleich der Breite der Streifen 36 sind. Bei zunehmender Zahl Teilbilder kann einerseits eine feinere Unterverteilung im Gesamtbild gemacht werden, so dass die Messungen mit größerer Empfindlichkeit ausgeführt werden können, aber andererseits nimmt die Menge an zum Erzeugen des Gesamtbildes erforderlicher Zeit zu.
• Die Verlagerungen zwischen dem Erstellen der Teilbilder brauchen nicht gleich der Breite der Streifen 36 zu sein, sondern können auch größer sein. Dann wird ein Bildmuster erhalten, in dem unbelichtete Streifens zwischen den belichteten Streifen 36 liegen. Beim Abbilden mit mehr als zwei Teilbelichtungen haben die aufeinander folgenden Teilbelichtungsdosen zunehmende oder abnehmende Intensität, aber eine andere Intensitätsverteilung ist auch möglich. Es besteht große Freiheit bei der Wahl der Intensitätsverteilung der Teilbelichtungen, der Anzahl Teilbelichtungen und der Positionierung der belichteten Streifen 36. Es ist nur wichtig, dass die Periode des gebildeten Gesamtbildes gleich der Periode der Justiermarke ist.
• Zum Realisieren der sehr genauen Verlagerungen der Maske bezüglich des Substrats zwischen den aufeinander folgenden Teilbelichtungen zum Erhalten des Gesamtbildes der Testmarke wird das bereits in dem Gerät vorhandene sehr genaue Interferometersystem mit großem Vorteil verwendet.
• Alle Streifen 36 der Testmarke haben natürlich die gleiche, verringerte Breite. Im Prinzip ist es notwendig, in nur einer Richtung zu messen, um die Belichtungsdosis zu bestimmen, wobei die Testmarke aus einem linearen Gitter bestehen kann, wie z. B. dem Gitterabschnitt P1,d von Fig. 4. Wenn die Testmarke zwei lineare Gitter umfasst, wie z. B. die Gitterabschnitte P1,a und P1,d von Fig. 4, zum Messen in zwei zueinander senkrechten Richtungen, haben die Streifen der beiden Gitterabschnitte die gleiche, verringerte Breite. Bei Verwendung einer Testmarke aus vier Gitterabschnitten P1,a, P1,b, P1,c und P1,d haben alle Streifen aller Gitterabschnitte die gleiche, verringerte Breite.
• Wenn eine Testmarke mit einer zweidimensionalen Struktur verwendet wird, können die Verlagerungen zwischen dem Erstellen der Teilbilder in diagonaler Richtung in Bezug auf das Testmarkenmuster variieren.
• Die erste Aufgabe der Justiereinrichtung ist, die Position einer Substratjustiermarke bezüglich einer Maskenjustiermarke festzulegen. Wenn diese Justiermarken unter Berücksichtigung der Vergrößerung des Projektionslinsensystems und des eventuellen Vorhandenseins einer Blende erster Ordnung die gleiche periodische Struktur haben und wenn sie zueinander zufriedenstellend ausgerichtet sind, ist das vom Justierdetektor, 13, 13' in Fig. 3, abgegebene Signal beispielsweise minimal. Wenn eine Substratmarke, wie z. B. das latente Bild der Testmarke von Fig. 4, eine asymmetrische Struktur hat, passt diese nicht mehr zu der Maskenmarke, so dass das Justiersignal nicht mehr minimal ist, selbst wenn diese Substratmarke bezüglich der Maskenmarke korrekt ausgerichtet ist. Die Asymmetrie in dem latenten Bild wird von der Justiereinrichtung als Verschiebung dieses Bildes in Bezug auf seine Referenz interpretiert, also als Justiermarke. Wegen der Asymmetrie erfährt das Justiersignal, oder das Latentbilddetektionssignal, eine Nullverschiebung, im Allgemeinen als Offset bezeichnet.
• Es hat sich gezeigt, dass das Ausmaß der Asymmetrie, und damit der Offset des Justiersignals, von der Belichtungsdosis abhängt. Bei einer niedrigen Dosis ist dieser Offset groß, und bei einer hohen Dosis ist dieser Offset klein, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. In dieser Figur wird der Wert des Offset OA (in nm) als Funktion der Belichtungsdosis E1 (in mJ/cm) für ein bestimmtes Projektionsgerät und ein bestimmtes Substrat gegeben.
• Die Kurve von Fig. 6 gilt für eine Testmarke, in der die Breite der durchlässigen Streifen 1/4 der Periode beträgt und die in zwei Belichtungsschritten mit Belichtungsdosen E1 und E2, bei denen das Verhältnis E1/E2 konstant ist, abgebildet wird. Für jeden der für E1 angegebenen Werte, hat E2 einen solchen Wert, dass die letztgenannte Bedingung erfüllt ist.
• Es ist jedoch auch möglich, dass nur E1 verändert wird und E2 konstant gehalten wird.
• Bei Verwendung von mehr als zwei Teilbildern kann das Verhältnis zwischen den Teilbelichtungsdosen konstant gehalten werden, oder die Dosis einer der Teilbelichtungen kann konstant gehalten werden und die der anderen Teilbelichtungen kann entsprechend der Veränderung der Gesamtbelichtungsdosis verändert werden.
• Bei der Herstellung von ICs mit einer sehr großen Zahl Bauelemente sollte das Projektionsstrahlenbündel eine sehr kurze Wellenlänge haben, beispielsweise in der Größenordnung von 240 nm. Strahlung mit einer solchen Wellenlänge wird als tiefe UV- Strahlung bezeichnet. Spezielle Photolacke, bekannt als tiefe UV-Lacke, sind für diese Strahlung entwickelt worden, und sie haben eine andere Zusammensetzung als die eher herkömmlichen Photolacke, die für die Strahlung von Projektionsstrahlenbündeln mit längeren Wellenlängen von beispielsweise 365 nm verwendet werden. Um ein zufriedenstellendes latentes Bild in einem UV-Lack zu erhalten, wird ein solcher Photolack vorzugsweise nach dem Belichten erwärmt, so dass die gewünschten Brechzahlunterschiede, also optische Weglängenunterschiede, in dem Photolack in größerem Ausmaß erzeugt werden. Dieser Prozess ist als "Post-Exposure Baking" (PEB) bekannt und das erhaltene Bild, das noch das latente Bild ist, ist als PEB-Bild bekannt. Es wird deutlich sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch für ein solches PEB-Bild verwendet werden kann.
• Die Erfindung kann auch für entwickelte Testmarkenbilder verwendet werden, die erhalten werden, indem das Substrat, nachdem es belichtet worden ist, aus dem Projektionsgerät entfernt wird, dann entwickelt wird, so dass die Belichtungsindexveränderungen in ein Höhenprofil, also Phasenstruktur, umgewandelt werden, und anschließend wieder in das Gerät eingebracht wird, woraufhin das Testmarkenbild detektiert und untersucht werden kann. Der Vorteil, dass ein Testmarkenbild in dem gleichen Gerät gemessen wird wie dem, in dem dieses Bild erstellt worden ist, bleibt dann erhalten. Dies ist ein schnellerer Prozess als der herkömmliche Messprozess mit beispielsweise einem optischen Mikroskop oder einem Elektronenmikroskop. Wenn entwickelte Testmarkenbilder gemessen werden, werden Detektorsignale erhalten, die größere Amplituden haben als beim Messen latenter Testmarkenbilder erhaltene Signale. Das Messen entwickelter Testmarkenbilder ist besonders wichtig, wenn tiefe UV-Lacke verwendet werden.
• Bevor die Asymmetrie in dem Testmarkenbild detektiert werden kann, muss dieses Bild erst korrekt in der Justiereinrichtung positioniert werden, also muss es ausgerichtet werden. Wenn die Position der Testmarke in der Maske bekannt ist, können die globalen Justiermarken M1, M2 und P1, P2 in der Maske bzw. dem Substrat für diese Justierung verwendet werden. Nachdem die Maske und das Substrat zueinander mit Hilfe dieser Marken und in der anhand von Fig. 3 beschriebenen Weise ausgerichtet worden sind, wird die Testmarke in dem Photolack abgebildet. Anschließend wird unter Steuerung des sehr genauen Interferometersystems der Substrattisch so bewegt, dass das erstellte Testmarken bild, latent oder entwickelt, im ausgerichteten Zustand unter einer globalen Justiermarke der Maske positioniert ist.
• Zum Ausrichten eines beispielsweise latenten Bildes einer Testmarke wird eine zusätzliche zu der Testmarke gehörende Justiermarke genutzt, die nahe der Testmarke in einer Testmaske liegt. Diese Justiermarke wird gleichzeitig mit der Testmarke abgebildet, so dass nicht nur ein latentes Bild der Testmarke, sondern auch ein latentes Bild der Justiermarke, oder eine latente Justiermarke in dem Photolack gebildet wird. Nachdem die latente Justiermarke bezüglich der zugehörigen zusätzlichen Justiermarke in der Maske ausgerichtet worden ist, braucht der Substrattisch nur um einen kleinen Abstand von etwa 1 mm bewegt zu werden, um das latente Bild der Testmarke bezüglich der genannten zusätzlichen Justiermarke zu positionieren. Diese Prozedur kann natürlich auch mit entwickelten oder PEB-Testmarken- und Justiermarkenbildern ausgeführt werden.
• Fig. 7 zeigt eine mit einer zusätzlichen Justiermarke AM versehene Testmaske TMA in unmittelbarer Nähe einer Testmarke TM. Diese Marken sind beispielsweise in der Mitte CE der Maske vorgesehen.
• Die Tatsache, dass für jede Belichtungsdosis ein bestimmter Wert des Latentbilddetektionssignals AOS, also ein bestimmter Wert des Offsets AO des Justiersignals zu jeder Belichtungsdosis gehört, kann für regelmäßiges Messen und nötigenfalls zum Korrigieren der Belichtungsdosis während eines Produktionsprojektionsprozesses verwendet werden. Hierzu wird von einer in herkömmlicher Weise, durch Erstellen von Testbildern eines Maskenmusters mit verschiedenen Belichtungsdosen in einem Photolack, Entwickeln dieses Lackes und Beobachten der Bilder mit einem SEM, erhaltenen optimalen Belichtungsdosis ausgegangen. Dann kann festgestellt werden, welcher Offset AO des Justiersignals dazu gehört. Während des Produktionsprojektionsprozesses kann zu regelmäßigen Zeitpunken geprüft werden, ob dieser Offset tatsächlich erreicht worden ist. Wenn das nicht der Fall ist, kann die Belichtungsdosis in bekannter Weise angepasst werden.
• Für eine zuverlässigere Messung der Belichtungsdosis, insbesondere wenn die Latentbilddetektionssignale klein sind, kann aus den bei der herkömmlichen Testbildmessung mit dem SEM erhaltenen Daten eine Tabelle mit verschiedenen Belichtungsdosen und zugehörigen Linienbreiten in den Bildern aufgestellt und in der Signalverarbeitungseinheit des Projektionsgerätes gespeichert werden. Wenn eine solche Tabelle zur Verfügung steht, kann einem aus einer Latentbilddetektion erhaltenen Offsetwert eine Belich tungsdosis zugeordnet werden, und die Abweichung im Hinblick auf die gewünschte Belichtungsdosis kann dann bestimmt werden.
• Einer der Vorteile des Latentbilddetektion ist, dass die Bilder in dem Gerät gemessen werden, mit dem diese Bilder erstellt worden sind. Dieser Vorteil bleibt erhalten, wenn das Substrat mit dem Photolack entwickelt wird, nachdem darin Bilder der Testmarke gebildet worden sind, und wieder in dem Projektionsgerät platziert wird, um die dann entwickelten Bilder mit der Justiereinrichtung zu messen. Einerseits verläuft dieser Prozess schneller als der herkömmliche Messprozess und andererseits liefert er Detektorsignale mit größeren Amplituden als die Signale aus den rein latenten Bildern.
• Es ist auch möglich, ein Testmarkenbild mit einem ersten Gerät zu bilden und das latente oder entwickelte Bild mit einem zweiten, gleichartigen Gerät zu detektieren.
• Die Referenzmarke für eine Testmarke kann nicht nur eine symmetrische zusätzliche Justiermarke wie vorstehend beschrieben sein, sondern auch eine asymmetrische Marke, deren Asymmetrie der der Testmarke entgegengesetzt ist. Fig. 8 zeigt schematisch eine solche Referenzmarke RM und die auf dem Substrat gebildete zugehörige Testmarke TM. Wenn die belichteten Streifen 41, 41a aus zwei Teilstreifen 42a, 43a bzw. 42, 43 bestehen, wie anhand der fischgrätenartig schraffierten Gebiete gezeigt wird, wird die Streifen-Struktur der Referenzmarke bezüglich der Y-Achse zu der der Testmarke gespiegelt. Bei der Bilddetektion wird jede dieser Marken erst bezüglich einer symmetrischen Justiermarke, beispielsweise einer globalen Justiermarke, ausgerichtet und anschließend wird für jede Marke der Offset im Justiersignal bestimmt. Durch Subtrahieren der Detektorsignale der beiden asymmetrischen Marken wird ein Signal erhalten, dessen Veränderung infolge der Asymmetrie in der Testmarke im Prinzip zweimal so groß ist, als wenn nur die Testmarke asymmetrisch ist. Auch wenn die Testmarke mehr als zwei belichtete Teilstreifen pro Periode hat, kann eine asymmetrische Referenzmarke verwendet werden.
• Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Testmarke, die besonders geeignet ist, im Ritzrahmen eines Substrats abgebildet zu werden. Diese Marke ist länglich statt quadratisch und hat eine größere Abmessung in X-Richtung als Y-Richtung, oder umgekehrt. Die Substrattestmarke ist beispielsweise 220 um lang und 80 um breit, so dass dieses Bild zufriedenstellend in einen Ritzrahmen passt. Bei einer Projektion mit 5facher Verkleinerung ist die Maskentestmarke fünfmal so groß.
• Eine zweidimensionale Testmarke kann auch so ausgeführt werden, dass sie in einen Ritzrahmen passt.
• Die Erfindung ist vorstehend anhand ihrer Verwendung in einem optischen Projektionsgerät beschrieben worden. Sie kann jedoch auch in einem optischen Lithographiegerät verwendet werden, in dem das Bild eines Maskenmusters auf einem Substrat nicht durch Projektion, sondern durch Kontaktkopieren oder Annäherungsabbilden erhalten wird. In diesem Fall wird keine Projektionslinse verwendet, sondern die Maske wird auf dem oder sehr nahe beim Substrat platziert und diese Maske wird von einem breiten Strahlenbündel belichtet, das im Prinzip parallel ist. Um die Erfindung verwenden zu können, muss ein derartiges Gerät mit einer wie vorstehend beschriebenen optischen Justiereinrichtung versehen werden. Auch in einem Lithographiegerät, in dem keine elektromagnetische Strahlung, sondern Ladungsteilchenstrahlung, Elektronen-, Ionen- oder Röntgenstrahlung zum Abbilden eines Maskenmusters verwendet wird, kann die Erfindung genutzt werden, wenn einem solchen Gerät eine wie vorstehend beschriebene optische Justiereinrichtung hinzugefügt wird. Das Bild kann durch Kontaktkopieren, Annäherungskopieren oder durch Projektion realisiert werden. Im letzteren Fall muss natürlich ein angepasstes Projektionssystem wie z. B. ein Elektronenlinsensystem verwendet werden. In all diesen Fällen wird eine Maskenjustiermarke als Referenzjustiermarke verwendet. Es ist auch möglich, die Erfindung in Lithographiegeräten zu verwenden, die ausgebildet sind, um die gewünschten Muster direkt in das Substrat einzuschreiben, und in denen keine Masken verwendet werden. In diesen Gerätetypen wird hauptsächlich Ladungsteilchenstrahlung verwendet. Bei Verwendung der Erfindung wird auch die Testmarke direkt in das Substrat geschrieben und eine optische Justiereinrichtung, wie oben beschrieben, zum Detektieren der Substrattestmarke hinzugefügt. Die Referenzjustiermarke ist dann in der Justiereinrichtung aufgenommen.
• Die Erfindung ist anhand ihrer Verwendung in einem Gerät zum wiederholten Abbilden und/oder Abtasten eines Maskenmusters auf einem Substrat zur Herstellung integrierter Schaltungen beschrieben worden. Ein solches Gerät kann auch zum Herstellen integrierter optischer Systeme oder planarer optischer Systeme, Leitungs- und Detektionsmuster für Speicher mit magnetischen Domänen oder einer Struktur aus Flüssigkristallanzeigefeldern verwendet werden. Obwohl die Erfindung in erster Linie für diese Geräte gedacht ist, ist sie nicht darauf beschränkt. Sie kann allgemein in Geräten verwendet werden, in denen mit genau definierten Strahlungsdosen bestimmte Muster gebildet werden müssen.

Claims (22)

1. Verfahren zum Bestimmen der Produktionsstrahlungsdosis in einem Gerät zum Erzeugen eines Musters auf einem in einem Substrattisch vorhandenen Substrat, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Verschaffen eines Substrats mit einer strahlungsempfindlichen Schicht in dem Substrattisch;

- Verschaffen zumindest einer Substrattestmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht mit Hilfe der Produktionsstrahlung;

- Detektieren einer Substrattestmarke mit Hilfe einer optischen Justiereinrichtung zum Ausrichten einer Substratjustiermarke in Bezug auf eine Referenzjustiermarke;

- wobei die Substrattestmarke eine periodische Struktur hat, mit einer Periode, die effektiv gleich der der Referenzjustiermarke ist, und einer asymmetrischen Unterteilung von bestrahlten und nicht bestrahlten Streifen, wobei die Testmarkendetektion umfasst:

- erstens das Ausrichten der Substrattestmarke relativ zur Referenzjustiermarke, und

- anschließend Detektieren einer Substrattestmarkenasymmetrie, die von der Justiereinrichtung als Substrattestmarkenversatz interpretiert wird, welche Asymmetrie von der Produktionsstrahlungsdosis abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Substrattestmarke pro Periode zumindest zwei bestrahlte Streifen hat, die mit der gleichen Anzahl verschiedener Produktionsstrahlungsteildosen gebildet worden sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Substrattestmarke durch direktes Einschreiben der genannten Marke in die strahlungsempfindliche Schicht mit Hilfe eng gebündelter Ladungsteilchenstrahlung verschafft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Substrattestmarke durch Abbilden einer Maske verschafft wird, in der zumindest eine Maskentestmarke und eine Maskenjustiermarke vorhanden sind, wobei die Maskenjustiermarke die Referenzjustiermarke bildet und die Maskentestmarke aus einer periodischen Struktur von Zwischenstreifen besteht, die für die Produktionsstrahlung abwechselnd durchlässig und undurchlässig sind und eine Periode haben, die gleich der der Maskenjustiermarke ist, wobei die Streifen eine Breite von höchstens einem Viertel der Periode haben, und dass Abbilden durch das Bilden von n Teilbildern der Maskentestmarke realisiert wird, wobei die Maske und das Substrat relativ zueinander zwischen den aufeinanderfolgenden Teilbildern in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Streifen und entlang einem Abstand verschoben werden, der zumindest gleich der Breite der bestrahlten Streifen in der strahlungsempfindlichen Schicht ist, wobei die n Teilbilder mit n verschiedenen Strahlungsteildosen gebildet werden und n eine ganze Zahl von zumindest zwei ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske zum Abbilden der Maskentestmarke nahe dem Substrat platziert wird und die Maske mit Produktionsstrahlung bestrahlt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbilden der Maskentestmarke ein Projektionssystem genutzt wird, das zwischen der Maske und dem Substrat angeordnet ist.

6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass n gleich zwei ist und dass zwischen dem Bilden der Teilbilder die Maske und das Substrat zueinander entlang einem Abstand bewegt werden, der gleich einem Viertel der Periode der Substrattestmarke ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gleiche Testmarke m-mal auf verschiedenen Positionen auf dem Substrat angebracht wird, wobei zum Bilden der m Testmarken m verschiedene Strahlungsdosen mit jeweils n Strahlungsteildosen verwendet werden, und dass die korrekte Strahlungsdosis durch Vergleichen der Asymmetrie in den m Substrattestmarken bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen den empfangenen Strahlungsteildosen für die m Substrattestmarken konstant ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine der Strahlungsteildosen für die m Substrattestmarken ändert, während die anderen Strahlungsteildosen konstant sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Anbringen der Testmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht das in dieser Schicht gebildete latente Bild mit Hilfe der Justiereinrichtung detektiert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch kennzeichnet, dass nach dem Anbringen der Testmarke in der strahlungsempfindlichen Schicht das Substrat vom Substrattisch entfernt, anschließend entwickelt und dann wieder auf einem Substrattisch platziert wird, woraufhin die entwickelte Substrattestmarke mit Hilfe der Justiereinrichtung detektiert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die strahlungsempfindliche Schicht mit einer Doppelmarke versehen wird, die aus der genannten Testmarke und einer zugehörigen Justiermarke besteht, welche eine periodische Struktur aus bestrahlten Streifen hat, die mit nicht bestrahlten Streifen der gleichen Breite abwechseln, und eine Periode, die gleich der der Testmarke ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Produktionsmaske genutzt wird, die mit zumindest einer Testmarke versehen ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Testmaske genutzt wird, die mit zumindest einer Testmarke versehen ist.

15. Testmaske zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 3, mit zumindest einer Testmarke und zumindest einer Justiermarke versehen, wobei die Justiermarke und die Testmarke eine periodische Struktur aus Streifen haben, die für die Produktionsstrahlung durchlässig sind und mit undurchsichtigen Zwischenstreifen abwechseln, wobei die Perioden beider Strukturen gleich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die durchlässigen Streifen der Testmarke eine Breite von höchstens einem Viertel einer Periode haben.

16. Testmaske nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesonderte Justiermarke des genannten Typs nahe einer Testmarke vorgesehen ist.

17. Testmaske nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske zusätzlich zu einer Testmarke in der Mitte auch eine Testmarke in zumindest den vier Ecken umfasst.

18. Testmaske nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede Testmarke ein Gitter ist, das eine Vielzahl von Abschnitten umfasst, wobei die Richtung der Gitterstreifen eines der Abschnitte senkrecht zur Richtung der Gitterstreifen eines anderen Abschnitts liegt.

19. Testmaske nach Anspruch 15, 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Testmarke eine solche Größe hat, dass ihr mit dem Projektionsstrahlenbündel gebildetes Bild in ein Zwischengebiet auf dem Substrat passt, das zwischen zwei Gebieten liegt, in denen das Produktionsmaskenmuster abgebildet werden soll.

20. Testmaske nach einem der Ansprüche 15-19, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Streifen für die Testmarke gleich einem Viertel der Strukturperiode ist.

21. Gerät zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das Gerät aufeinanderfolgend eine Strahlungsquelleneinheit zum Liefern von Produktionsstrahlung, und einen Substrattisch umfasst und weiterhin mit einer optischen Justiereinrichtung zum Ausrichten einer Substratmarke in Bezug auf eine Referenzjustiermarke versehen ist sowie einer Einrichtung zum Messen der Strahlungsdosis, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsdosismesseinrichtung von der Justiereinrichtung gebildet wird und dass die Strahlungsdosismesseinrichtung ausgebildet ist, um während jeder Strahlungsdosismessung das Bild sowohl einer Substrattestmarke als auch einer Substratjustiermarke zu detektieren, und mit Mitteln zum Bestimmen des Unterschiedes zwischen den beobachteten ausgerichteten Positionen der beiden Bilder versehen ist.

22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät weiterhin mit einem Maskentisch versehen ist sowie einem Projektionssystem, das zwischen dem Maskentisch und dem Substrattisch angeordnet ist.