EP0000170A1 - Method and apparatus for the control of developing or etching processes - Google Patents
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- EP0000170A1 EP0000170A1 EP78100197A EP78100197A EP0000170A1 EP 0000170 A1 EP0000170 A1 EP 0000170A1 EP 78100197 A EP78100197 A EP 78100197A EP 78100197 A EP78100197 A EP 78100197A EP 0000170 A1 EP0000170 A1 EP 0000170A1
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Definitions
- the invention relates to a method and apparatus for controlling development or etch processes by measuring a g from the workpiece during the machining; svor- passage influenced radiation.
- the deterioration of the tolerances that occurs during a development or etching process can be explained, among other things, by the fact that the illuminance in the peripheral zones of an exposed area, for example a linear area, is generally much lower than in the middle even with the most precise illumination .
- Das has the consequence that the illuminance as a function of the distance from the center of the line does not have a rectangular shape, but has a gradual decrease towards the line edges, with the result that the width of the areas exposed by a development or an etching has a strong dependence on the development or etching time. Even with an approximately rectangular course of the exposure profiles, a widening of the exposed areas beyond the exposed areas can under certain circumstances be significantly enlarged by so-called "under-etching".
- the above-mentioned high demands on the accuracy of the developed or etched patterns are further increased by the fact that a large number of exposures in successive process steps are required in the manufacture of an integrated circuit.
- the development of the exposed photoresist layer is usually controlled by precisely observing a development time determined by test series to be carried out beforehand.
- a number of other parameters such as concentration, purity and temperature of the developer and the nature, purity and thickness of the lacquer layers, but above all the illuminance during the exposure of the photoresist layers, have a major influence on the thickness of the exposed lines , despite the most exact process monitoring, errors cannot be excluded with the necessary security.
- the invention is based on the object of specifying a method for monitoring and controlling development and / or etching processes, with the aid of which it is possible, with little technical effort, to terminate the development or etching process when there are precisely defined line widths and thus even during the process Exposure errors can largely compensate.
- This object is achieved by the invention described in claim 1.
- the method according to the invention has the advantage that instead of a series of very exact measurements required for carrying out a development or etching process, only the intensity of one or more diffraction orders has to be measured. Because of this Then only a single parameter, for example the development time, has to be changed in order to make changes to one or more of the above-mentioned parameters harmless. Instead of measurements and controls a variety of parameters thereby only the measurement of a light intensity and the control einzi- a g s parameter required.
- the width of the exposed area of the semiconductor die 6 will be the same as the width of the transparent area of the mask 4 after a time that can only be determined experimentally.
- this experimentally determined development time only applies if all other parameters, namely the intensity of the exposure, the duration of the exposure, the concentration, purity and temperature of the developer and the composition, purity and thickness of the photoresist layer can be kept constant with great accuracy .
- the exposed area of the semiconductor die 6 will gradually take up the entire area between the lines 13 and 14 and, for some photoresists, after a further extension of the development time by " Undercutting "of the lacquer layer become even larger It is easy to see that at one exact transmission of the permeable areas of the mask 4, a whole series of parameters, some of which are very difficult to monitor, must be observed with the greatest accuracy.
- any change in one of these parameters can lead to a reduction or enlargement of the exposed areas of the semiconductor wafer 6, as a result of which, in the worst case, several areas to be doped separately or to be provided separately with conductive coatings merge with one another or at least come so close to one another that the electrical properties of one another semiconductor circuit manufactured using this method can be changed very substantially.
- Fig. 2 a simple embodiment of the invention is shown schematically and in Fig. 3 a section of Fig. 2 is shown in perspective.
- the device consists of a vessel 15 in which a developer 16 is accommodated.
- a developer 16 In the developer 16 there is a semiconductor chip 6 coated with a photoresist layer, which was exposed using the method illustrated in FIG. 1.
- the areas of the semiconductor chip 6 designated with S and shown on a reduced scale and the photoresist layer thereon were exposed with a pattern which contains the areas and line structures which are doped in different ways or covered with conductive layers in order to build up an integrated circuit.
- the central region of the semiconductor wafer, designated by G, and the photoresist layer thereon were exposed with a pattern consisting of a number of lines having predetermined widths and distances from one another.
- the width of the lines and the distances between the individual lines of the grid generally correspond to the mean width of the lines and the distances between the lines in the areas S. These widths and distances can also be chosen larger or smaller than the widths and distances of the lines in the area S.
- a light source 18 is provided for generating a monochromatic collimated light beam 19, which falls through a window 17 of the vessel 15 onto the region G of the semiconductor wafer exposed with a lattice structure.
- the device also consists of two light detectors 22 and 23 which, in the direction of the second and third diffraction orders, fall on the grating formed in region G by the development luminescent radiation 19. !
- the locations of the light detectors 22 and 23 are a unique function of the lattice constant g of the lattice formed in the region G. While the position of the diffraction orders for a given direction and for a given wavelength of the radiation 19 is a clear function of the grating constant g, that is to say independent of the process, the intensity of these diffraction orders is a clear function of the width of the line areas exposed by the development process. If, during the development process, the width b of the areas between the grating lines exposed by the development process is equal to half the grating constant g, i.e. the line spacing is equal to the line widths, then, as is known from diffraction optics, the intensity of the second-order diffraction maximum becomes O.
- the intensity of the second diffraction order does not become 0 in practice, but passes through a minimum.
- the course of this intensity is shown schematically in FIG. 4 as a function of the development time.
- the line widths and lines can be advantageous Make the distances of the grating used for process control larger in order to prevent the intensity curve in the region of the second diffraction order or in the region of other diffraction orders from being falsified in the case of the sine-like grating which may result in this case.
- an optimal grating constant can be determined experimentally, in which the minimum of certain diffraction orders is a clear criterion for the completion of the development process for the exposed circuit pattern.
- the circuit pattern transmitted by exposure of the photoresist layer very large line widths and line spacing, it may be advisable to make the grid constant smaller and thereby increase the sensitivity of the display.
- This course of the intensity of the second diffraction order is converted by the light detector 22 into electrical signals converts that are transmitted via a line 24 to an evaluation circuit 26.
- the evaluation circuit 26 is designed such that a signal terminating the development process occurs on an output line 27 when certain intensity values in the range of one or more diffraction orders are reached.
- the invention is of course not limited to patterns transmitted by masks or other physical templates to be reproduced. Rather, it can also be used in connection with patterns generated by so-called "artwork” generators, which can be designed, for example, as light or electron beam recorders.
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Abstract
Zur Steuerung eines Entwicklungs- oder Ätzvorganges wird das zu ätzende oder die zu entwickelnde Schicht tragende Werkstück (6), das beispielsweise ein zur Herstellung von integrierten Schaltungen dienendes Halbleiterplättchan sein kann, mit einer Gitterstruktur (G) versehen. Diese auf einem zur Erzeugung der gewünschten Struckturen nicht benötigten oder von diesen ausgesparten Bereich des Werkstücks vorgesehene Gitterstrucktur wird durch den Ätz- oder Entwicklungsvorgang gleichzeitig mit den gewünschten Strukturen erzeugt. Um festzustellen, ob die geätzten oder entwickelten Bereiche ihre Sollform, d.h. die vorgeschriebene Breite oder Tiefe bzw. den vorgeschriebenen Verlauf der Kantenprofile erreicht haben, wird während des Ätz- oder Entwicklungsvorganges ein Lichtstrahl auf die entstehende Gitterstruktur gerichtet und die Intensität der dabei entstehenden zweien Beugungsordnung gemessen. Die Gitterstruktur ist so ausgebildet, daß bei Erreichen der Sollform die zweite Beugungsordnung verschwindet oder ein Minimum durc läuft, wodurch die Beendigung des Ätz- oder des Entwicklungsvorganges mit großer Genauigkeit angezeigt wird.To control a development or etching process, the workpiece (6) to be etched or bearing the layer to be developed, which can be, for example, a semiconductor wafer that is used to produce integrated circuits, is provided with a lattice structure (G). This lattice structure on a region of the workpiece that is not required for the production of the desired structures or is provided by the recessed areas is produced by the etching or development process simultaneously with the desired structures. To determine whether the etched or developed areas are in their target shape, i.e. have reached the prescribed width or depth or the prescribed course of the edge profiles, a light beam is directed onto the resulting lattice structure during the etching or development process and the intensity of the resulting two diffraction orders is measured. The grating structure is designed such that when the desired shape is reached the second diffraction order disappears or runs through a minimum, whereby the completion of the etching or development process is indicated with great accuracy.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung von Entwicklungs- oder Ätzvorgängen durch Messung einer vom Werkstück während des Bearbeitungsvor- ganges beeinflußten Strahlung.The invention relates to a method and apparatus for controlling development or etch processes by measuring a g from the workpiece during the machining; svor- passage influenced radiation.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen werden Halbleiterplättchen mit einer Photolackschicht überzogen und anschließend mit Hilfe von Masken mit einem meist sehr komplizierten und sehr fein strukturierten Muster belichtet. Wegen der immer höher werdenden Packungsdichten und weil die elektrischen Eigenschaften der das Endprodukt bildenden integrierten Schaltkreise in hohem Maße von der genauen Einhaltung der vorgegebenen Linienbreiten und Linienabstände der übertragenen Lichtmuster abhängig sind, werden an die Präzision der verwendeten Masken und an die während, des Belichtungsvorganges einzuhaltenden Parameter höchste Anforderungen gestellt. Es hat sich gezeigt, daß die bei der Übertragung der Lichtmuster auftretenden, meist sehr engen Toleranzen durch den Entwicklungsvorgang und durch einen unter Umständen sich anschließenden Ätzvorgang in vielen Fällen so verschlechtert werden, daß die nach diesem Verfahren erzeugten integrierten Schaltkreise nur zu einem geringen .Prozentsatz verwendbar sind. Die während eines Entwicklungs- oder Ätzvorganges eintretende Verschlechterung der Toleranzen ist unter anderem damit zu erklären, daß die Beleuchtungsstärke in den Randzonen eines belichteten Bereiches, beispielsweise eines linienförmigen Bereiches, selbst bei exaktester Ausleuchtung in der Regel wesentlich niedriger ist als in der Mitte.: Das hat zur Folge, daß die Beleuchtungsstärke als Funktion des Abstandes von der Linierimitte nicht einen rechteckförmigen Verlauf, sondern einen allmählichen Abfall zu den Linienrändern hin aufweist, was zur Folge hat, daß die Breite der durch eine Entwicklung oder eine Ätzung freigelegten Bereiche eine starke Abhängigkeit von der Entwicklungs- bzw. Ätzdauer hat. Selbst bei angenähert rechteckigem Verlauf der Belichtungsprofile kann eine Verbreiterung der freigelegten Bereiche über die belichteten Bereiche hinaus durch ein sogenanntes "Unterätzen" unter Umständen ganz wesentlich vergrößert werden. Die oben angesprochenen hohen Anforderungen an die Genauigkeit der entwickelten oder geätzten Muster werden noch dadurch erhöht, daß bei der.Herstellung einer integrierten Schaltung eine Vielzahl von Belichtungen in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten erforderlich ist.In the manufacture of integrated circuits, semiconductor wafers are coated with a photoresist layer and then exposed with the help of masks with a mostly very complicated and very finely structured pattern. Because of the ever increasing packing densities and because the electrical properties of the integrated circuits forming the end product depend to a large extent on the precise adherence to the specified line widths and line spacings of the transmitted light patterns, the precision of the masks used and the ones to be observed during the exposure process Parameters placed the highest demands. It has been shown that the tolerances that occur in the transmission of the light patterns, which are usually very narrow, are in many cases deteriorated by the development process and by a subsequent etching process in such a way that the integrated circuits produced by this process only make up a small percentage are usable. The deterioration of the tolerances that occurs during a development or etching process can be explained, among other things, by the fact that the illuminance in the peripheral zones of an exposed area, for example a linear area, is generally much lower than in the middle even with the most precise illumination .: Das has the consequence that the illuminance as a function of the distance from the center of the line does not have a rectangular shape, but has a gradual decrease towards the line edges, with the result that the width of the areas exposed by a development or an etching has a strong dependence on the development or etching time. Even with an approximately rectangular course of the exposure profiles, a widening of the exposed areas beyond the exposed areas can under certain circumstances be significantly enlarged by so-called "under-etching". The above-mentioned high demands on the accuracy of the developed or etched patterns are further increased by the fact that a large number of exposures in successive process steps are required in the manufacture of an integrated circuit.
Die Entwicklung der belichteten Photolackschicht wird üblicherweise durch genaue Einhaltung einer durch vorher durchzuführende Versuchsreihen ermittelten Entwicklungszeit gesteuert. Da aber neben der Zeit auch.eine Reihe anderer Parameter, wie Konzentration, Reinheit und Temperatur des Entwicklers sowie Beschaffenheit, Reinheit und Dicke der Lackschichten, vor allem aber die Beleuchtungsstärke während der Belichtung der Photolackschichten von großem Einfluß auf die Dicke der freigelegten Linien - sind, können trotz genauester Prozeßüberwachung Fehler nicht mit der erforderlichen Sicherheit ausgeschlossen werden.The development of the exposed photoresist layer is usually controlled by precisely observing a development time determined by test series to be carried out beforehand. However, as well as time, a number of other parameters, such as concentration, purity and temperature of the developer and the nature, purity and thickness of the lacquer layers, but above all the illuminance during the exposure of the photoresist layers, have a major influence on the thickness of the exposed lines , despite the most exact process monitoring, errors cannot be excluded with the necessary security.
Aus diesem Grund hat man daher in letzter Zeit Verfahren zur Steuerung von Ätzvorgängen auf die Steuerung des Entwicklungsvorganges übertragen. Es hat sich aber gezeigt, daß die bei der Überwachung und Steuerung von Ätzvorgängen verwendeten Verfahren eine Reihe von Nachteilen aufweisen, die sie bei Vorliegen von höchsten Anforderungen sowohl bei der Steuerung von Ätzvorgängen als auch bei der Steuerung von Entwicklungsvorgängen in vielen Fällen unbrauchbar machen. So wird beispielsweise in der Literaturstelle "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 18, No. 6, November 1975, Seiten 1867 bis 1870 ein Verfahren beschrieben, bei dem die Reflexion eines auf das Werkstück schräg einfallenden Lichtstrahls gemessen und.als Kriterium für die Beendigung eines Entwicklungs-oder Ätzvorganges ausgewertet wird. Es ist leicht einzusehen, daß bei diesem Verfahren nur der erste Durchbruch ! durch eine geätzte Schicht oder das Aufhören der Veränderung der Breite dieser Schicht, nicht aber das Vorliegen einer bestimmten Breite festgestellt werden kann. Das gleiche gilt für die in der Literaturstelle "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 15, No. 11, April 1973, Seiten 1532 und 3533 beschriebene Vorrichtung, bei der anstelle des reflektierten Lichtes das durch das Werkstück hindurchtretende Licht zur Anzeige der Beendigung des Ätzvorganges verwendet wird.For this reason, methods for controlling etching processes have recently been transferred to controlling the development process. It has been shown, however, that the methods used in the monitoring and control of etching processes have a number of disadvantages, which they have when there are the highest requirements both in the control of etching processes and make it unusable in many cases when controlling development processes. For example, in the reference "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. 18, No. 6, November 1975, pages 1867 to 1870 describes a method in which the reflection of a light beam incident obliquely on the workpiece is measured and evaluated as a criterion for the termination of a development or etching process. It is easy to see that this procedure is only the first breakthrough! by an etched layer or by stopping the change in the width of this layer, but not the presence of a certain width can be determined. The same applies to the "IBM Technical Disclosure Bulletin", vol. 15, no. 11, April 1973, pages 1532 and 3533 described device, in which instead of the reflected light, the light passing through the workpiece is used to indicate the completion of the etching process.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren zur überwachung und Steuerung von Entwicklungs- und/oder Ätzvorgängen anzugeben, mit dessen Hilfe es bei niedrigem technischen Aufwand möglich ist, den Entwicklungs-oder Ätzprozeß bei Vorliegen genau definierter Linienbreiten abzubrechen und somit sogar bei der Belichtung eintretende Fehler weitgehend ausgleichen zu können. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.The invention is based on the object of specifying a method for monitoring and controlling development and / or etching processes, with the aid of which it is possible, with little technical effort, to terminate the development or etching process when there are precisely defined line widths and thus even during the process Exposure errors can largely compensate. This object is achieved by the invention described in
Gegenüber den bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, daß anstelle einer Reihe von bei der Durchführung.eines Entwicklungs- oder Ätzprozesses erforderlicher, sehr exakter Messungen nur die Intensität einer öder mehrerer Beugungsordnungen gemessen werden muß. Aufgrund dieser Mes- sung muß dann nur ein einziger Parameter, beispielsweise die Entwicklungszeit, geändert werden, um Änderungen eines oder mehrerer der oben erwähnten Parameter unschädlich zu machen. Anstelle von Meßungen und Steuerungen einer Vielzahl von Parametern wird dadurch nur die Messung einer Lichtintensität und die Steuerung eines einzi- gen Parameters erforderlich. Da die "in Situ" durchführbare Meßung nicht einen für das Endergebnis des Prozesses maßgeblichen Parameter, sondern das Endergebnis selbst, nämlich die Linienbreite, erfaßt, kann die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens trotz der Einfachheit der verwendeten Mittel durch keines der bisher vorgeschlagenen Verfahren auch nur angenähert erreicht werden.Compared to the previously known methods and devices, the method according to the invention has the advantage that instead of a series of very exact measurements required for carrying out a development or etching process, only the intensity of one or more diffraction orders has to be measured. Because of this Then only a single parameter, for example the development time, has to be changed in order to make changes to one or more of the above-mentioned parameters harmless. Instead of measurements and controls a variety of parameters thereby only the measurement of a light intensity and the control einzi- a g s parameter required. Since the measurement which can be carried out “in situ” does not record a parameter which is decisive for the end result of the process, but rather the end result itself, namely the line width, the accuracy of the method according to the invention, despite the simplicity of the means used, cannot even be approximated by any of the previously proposed methods can be achieved.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert.The invention is then explained in more detail with reference to the figures.
Es zeigen:
- Fig. 1 die schematische Darstellung des bei Belichtung durch eine vorgegebene Maske auftretenden Intensitätsverlaufs und des nach Abschluß des Entwicklungsvorganges vorliegenden Verlaufs der Lackdicke.
- Fig. 2 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
- 7ig. 3 die perspektivische Darstellung eines Ausschnit tes des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels.
- Fig. 4 den Verlauf der Intensität der Beugung zweiter Ordnung als Funktion der Entwicklungs- oder Ätzzeit.
- Fig. 1 is a schematic representation of the intensity curve occurring during exposure through a predetermined mask and the course of the coating thickness present after completion of the development process.
- Fig. 2 is a schematic representation of an embodiment of the invention.
- 7ig. 3 is a perspective view of a section of the embodiment shown in FIG. 2.
- 4 shows the course of the intensity of the second-order diffraction as a function of the development or etching time.
Anhand von Fig. 1 werden die Verhältnisse bei der Belichtung einer Photolackschicht durch eine Maske erläutert. Fällt, wie in Fig. 1 dargestellt, eine kollimierte Strahlung 1 auf eine aus einem durchsichtigen Trägerelement 2 und aus einem undurchsichtigen Bereich 3 bestehende Maske 4, so ergibt sich im Bereich einer Lackschicht 5, bedingt durch die in den Ranbereichen der undurchsichtigen Schich. 3 auftrtenden Beugungserscheinungen, der durch die Linie 10 dargestellte Intensitätsverlauf. Wird die so belichtete Lackschicht entwickelt, so wird nach einer vorgegebenen Zeit zunächst der zwischen den Linien 11 und 12 liegende Bereich eines unter der Lackschicht liegenden Halbleiterplättchens 6 fast gleichzeitig freigelegt. Es ist leicht einzusehen, daß die Breite dieses Bereiches mit der Breite des durchsichtigen Bereiches der Maske 4 nicht übereinstimmt und weitgehend durch Schwankungen der Intensität der Strahlung 1 verändert wird. Bei Fortsetzung des Entwicklungsprozesses wird nach einer nur experimentell emittelbaren Zeit die Breite des freigelegten Bereiches des Halbleiterplättchens 6 der Breite des durchsichtigen Bereiches der Maske 4 gleich sein. Diese experimentell ermittelte Entwicklungszeit gilt aber nur, wenn alle anderen Parameter, nämlich die Intensität der Belichtung, die Dauer der Belichtung, die Konzentration, Reinheit und Temperatur des Entwicklers sowie die Zusammensetzung, die Reinheit und die Dicke der Photolackschicht mit großer Genauigkeit konstant gehalten werden können. Wird die Entwicklungszeit weiter vergrößert oder ändern sich die oben aufgezählten Parameter in einer bestimmten Richtung, so wird der freigelegte Bereich des Halbleiterplättchens 6 allmählich den ganzen Bereich zwischen den Linien 13 und 14 einnehmen und, bei manchen Photolacken, nach einer weiteren Verlängerung der Entwicklungszeit durch "Unterätzen" der Lackschicht noch größer werden. Es ist leicht einzusehen, daß zu einer genauen Übertragung des durchlässigen Bereiche der Maske 4 eine ganze Reihe von zum Teil sehr schwer zu überwachenden Parametern mit größter Genauigkeit eingehalten werden muß. Jede Veränderung eines dieser Parameter kann zur Verkleinerung oder zur Vergrößerung der freigelegten Bereiche des Halbleiterplättchens 6 führen, wodurch im schlimmsten Fall mehrere getrennt zu dotierende.oder getrennt mit leitenden Überzügen zu versehende Bereiche miteinander verschmelzen oder zumindest einander so nahe kommen, daß die elektrischen Eigenschaften einer mit disem Verfahren hergestellten Halbleiterschaltung ganz wesentlich verändert werden.The relationships in the exposure of a photoresist layer through a mask are explained with reference to FIG. 1. If, as shown in FIG. 1, collimated
In Fig. 2 wird ein einfaches Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch und in Fig. 3 ein Ausschnitt aus Fig. 2 perspektivisch dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem Gefäß 15, in dem ein Entwickler 16 untergebracht ist. Im Entwickler 16 befindet sich ein mit einer Photolackschicht überzogenes Halbleiterplättchen 6, das mit dem in Fig. 1 veranschaulichten Verfahren belichtet wurde. Die mit S bezeichneten und im verkleinerten Maßstab dargestellten Bereiche des Halbleiterplättschens 6 und der darauf befindlichen Photolackschicht wurden mit einem Muster belichtet, das die zum Aufbau einer integrierten Schaltung in unterschiedlicher Weise dotierten odermit leitenden Schichten überzogenen Bereiche und Linienstrukturen enthält. Der mittlere, mit G bezeichnete Bereich des Halbleiterplättchens und die darauf befindliche Photolackschicht wurde mit einem Muster belichtet, das aus einer Anzahl von vorgegebene Breiten und Abstände voneinander aufweisenden Linien besteht. Die Breite der Linien und der Abstände zwischen den einzelnen Linien des Gitters entsprechen in der Regel der mittleren Breite der Linien und der Abstände zwischen der Linien in den Bereichen S. Diese Breiten und Abstände können aber auch größer oder kleiner als die Breiten und Abstände der Linien im Bereich S gewählt werden. Ferner ist eine Lichtquelle 18 zur Erzeugung eines monochromatischen kollimierten Lichtstrahls 19 vorgesehen, der durch ein Fenster 17 des Gefäßes 15 auf den mit einer Gitterstruktur belichteten Bereich G des Halbleiterplättchens fällt. Die Vorrichtung besteht weiterhin aus zwei Lichtdetektoren 22 und 23, die in der Richtung der zweiten und dritten Beugungsordnung der auf das im Bereich G durch die Entwicklung entstehende Gitter fal- | lenden Strahlung 19 liegen. !In Fig. 2 a simple embodiment of the invention is shown schematically and in Fig. 3 a section of Fig. 2 is shown in perspective. The device consists of a
Die Orte der Lichtdetektoren 22 und 23 sind eine eindeutige Funktion der Gitterkonstante g des im Bereich G entstehenden Gitters. Während die Lage der Beugungsordnungen bei vorgegebener Richtung und bei vorgegebener Wellenlänge der Strahlung 19 eine eindeutige Funktion der Gitterkonstante g, also prozeßunabhängig ist, ist die Intensität dieser Beugungsordnungen eine eindeutige Funktion der Breite der durch den Entwicklungsvorgang freigelegten Linienbereiche. Wird während des Entwicklungsvorganges die Breite b der durch den Entwicklungsvorgang freigelegten Bereiche zwischen den Gitterlinien gleich der halben Gitterkonstante g, die Linienabstände also gleich den Linienbreiten, so wird, wie aus der Beugungsoptik bekannt, die Intensität des Beugungsmaximums zweiter Ordnung gleich O. Da die Flanken der Gitterlinien nicht exakt senkrecht sind, wird in der Praxis die Intensität der zweiten Beugungsordnung nicht gleich 0, sondern durchläuft ein Minimum. Der Verlauf dieser Intensität wird in Fig. 4 als Funktion der Entwicklungszeit schematisch dargestellt. Bei extrem fein strukturierten Lichtmustern, bei denen die Linienbreiten und Linienabstände an der Grenze des optischen Auflösungsvermögens liegen, kann es vorteilhaft sein, die Linienbreiten und Linienabstände des zur Prozeßsteuerung verwendeten Gitters größer zu machen, um zu vermeiden, daß bei dem sich in diesem Fall möglicherweise ergebenden sinusähnlichen Gittern der Intensitätsverlauf im Bereich der zweiten Beugungsordnung oder im Bereich anderer Beugungsordnungen verfälscht wird. Es hat sich herausgestellt, daß für jede Linienbreite eines zu übertragenden Schaltungsmusters eine optimale Gitterkonstante experimentell ermittelt werden kann, bei der das Minimum bestimmter Beugungsordnungen ein eindeutiges Kriterium für die Beendigung des Entwicklungsvorganges für das belichtete Schaltungsmuster ist.. Weisen die durch Belichtung der Photolackschicht übertragenen Schaltungsmuster sehr große Linienbreiten und Linienabstände auf, kann es zweckmäßig sein, die - Gitterkonstante kleiner zu machen und dadurch die Empfind lichkeit der Anzeige zu erhöhen.The locations of the
Ist der Entwicklungsvorgang weit genug fortgeschritten, und beginnt das im Bereich G belichtete Gitter sich allmählich auszubilden, so wird im Bereich der beispielsweise durch den Strahl 20 angedeuteten Richtung der zweiten Beugungsordnung, wie in Fig. 4 angedeutet, zunächst kein Licht vorliegen. Bei forschreitender Ausbildung der Gitterstruktur, nämlich bei allmählichem Breiterwerden der Abstände zwischen den einzelnen Gitterlinien, wird die Intensität im Bereich der zweiten Beugungsordnung sehr rasch ansteigen, um dann wieder schnell abzufallen. Wird die Breite der freigelegten Bereiche gleich der halben Gitterkonstante, so wird ein Minimum erreicht. Bei Fortsetzung des Ätzvorganges wird die Breite der freigelegten Bereiche größer als die halbe Gitterkonstante, so daß die Intensität der Strahlung im Bereich der zweiten Beugungsordnung allmählich ansteigt. Dieser Verlauf der Intensität der zweiten Beugungsordnung wird durch den Lichtdetektor 22 in elektrische Signale umgewandelt, die über eine Leitung 24 zu einer Auswertschaltung 26 übertragen werden. Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit kann es sinnvoll sein, einen weiteren Lichtdetektor 23 im Strahlengang 21 der dritten Bdugungordnung anzuordnen, der den Intensitätsverlauf,dieser Beugungsordnung in elektrische Signale umwandelt und über eine Leitung 25 zur Auswertschaltung 26 überträgt. Die Auswertschaltung 26 ist so ausgelegt,-daß bei Erreichen bestimmter Intensitätswerte im Bereich einer oder mehrerer Beugungsordnungen auf einer Ausgangsleitung 27 ein den Entwicklungsvorgang beendendes Signal auftritt.If the development process has progressed far enough and the grating exposed in region G begins to form gradually, no light will initially be present in the region of the direction of the second diffraction order, as indicated in FIG. 4, as indicated in FIG. 4. With progressive formation of the grating structure, namely with gradual widening of the distances between the individual grating lines, the intensity in the region of the second diffraction order will increase very rapidly, in order then to decrease again rapidly. If the width of the exposed areas is equal to half the lattice constant, a minimum is reached. As the etching process continues, the width of the exposed areas becomes greater than half the lattice constant, so that the intensity of the radiation gradually increases in the area of the second diffraction order. This course of the intensity of the second diffraction order is converted by the
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf durch Masken oder sonstige zu reproduzierende körperliche Vorlagen übertragende Muster beschränkt. Sie kann vielmehr auch im Zusammenhang mit durch sogenannte "Artwork"-Generatoren, die beispielsweise als Licht- oder Elektronenstrahlschreiber ausgebildet sein können, erzeugte Muster verwendet werden.The invention is of course not limited to patterns transmitted by masks or other physical templates to be reproduced. Rather, it can also be used in connection with patterns generated by so-called "artwork" generators, which can be designed, for example, as light or electron beam recorders.
Claims (9)
daß neben dem zu entwickelnden oder zu ätzenden Muster auch ein Gitter, beispielsweise durch Belichtung auf das Werkstück übertragen wird,
daß das Werkstück im Bereich des Gitters mit einem Strahl geeigneter Wellenlänge beaufschlagt wird und , die Lage und/oder Intensität einzelner oder mehrerer Beugungsmaxima festgestellt bzw. gemessen und die Ergebnisse als Kriterium für die Steuerung des zu überwachenden Prozesses ausgewertet werden.1. A method for controlling development or etching processes by measuring radiation influenced by the workpiece during the machining process, characterized in that
that in addition to the pattern to be developed or etched, a grid is also transferred to the workpiece, for example by exposure,
that the workpiece in the area of the grating is exposed to a beam of a suitable wavelength and that the position and / or intensity of one or more diffraction maxima is determined or measured and the results are evaluated as a criterion for controlling the process to be monitored.
daß das Gitter an einer von dem zu entwickelnden' oder zu ätzenden Bereich freien Stelle angebracht wird.3. The method according to claims 1 and / or 2, characterized in
that the grid is placed in a place free from the area to be developed or etched.
daß das Auftreten des Minimums der zweiten Ordnung der am Gitter gebeugten Strahlung als Kriterium für die Beendigung des Entwicklungs- oder Ätzvorganges ausgewertet wird.4. The method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that
that the occurrence of the minimum of the second order of the radiation diffracted at the grating is evaluated as a criterion for the termination of the development or etching process.
daß die Gitterlinien gleiche Breiten und Abstände wie die Linien des zu entwickelnden oder zu ätzenden Musters aufweisen.5. The method according to one or more of claims 1 4, characterized in
that the grid lines have the same widths and distances as the lines of the pattern to be developed or etched.
daß die Gitterlinien größere Breiten und Abstände als die Linien des zu entwickelnden oder zu ätzenden Musters aufweisen.6. The method according to one or more of claims 1; to 5, characterized,
that the grid lines have larger widths and distances than the lines of the pattern to be developed or etched.
daß die Übertragung des Gitters und der zu entwikkelnden oder zu ätzenden Muster mit Hilfe von Mas- ken erfolgt.7. The method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that
that the transfer of the grating and the patterns to be developed or etched takes place with the aid of masks.
daß die Übertragung der Gitter und der zu entwikkelnden oder zu ätzenden Muster durch Lichtstrahl-oder Elektronenstrahlschreiber erfolgt.8. The method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in
that the transmission of the grating and the patterns to be developed or etched is carried out by light beam or electron beam recorders.
ein ein durchsichtiges Fenster (17) aufweisendes Gefäß (15) zur Durchführung des Entwicklungs- oder Ätzvorganges, durch eine einen monochromatischen, auf einen Gitterbereich (G) des Werkstückes gerichteten Strahl (19) erzeugende Lichtquelle (18), durch im Bereich der zweiten und dritten.Beugungs-ordnungen (20, 21) der auf den Gitterbereich (G) auftreffenden monochromatischen Strahlung angeordnete Lichtdetektoren (22, 23), deren Ausgänge über Leitungen (24, 25) mit einer Auswertschaltung (26) verbunden sind, an deren Ausgangsleitung (27) ein den Entwicklungs- oder Ätzvorgang steuerndes elektrisches Signal auftritt.9. Device for controlling development or etching processes by measuring a radiation influenced by a workpiece during the machining process, characterized by
a vessel (15) having a transparent window (17) for carrying out the development or etching process, by a light source (18) generating a monochromatic beam (19) directed onto a grating region (G) of the workpiece, in the region of the second and dritten.Beugun g s-orders (20, 21) arranged impinging on the grid region (g) monochromatic radiation light detectors (22, 23) whose outputs via Lines (24, 25) are connected to an evaluation circuit (26), on the output line (27) of which an electrical signal which controls the development or etching process occurs.
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