DE2825546A1

DE2825546A1 - Verfahren zur ueberwachung des entwicklungsfortgangs bei einer photolackschicht

Info

Publication number: DE2825546A1
Application number: DE19782825546
Authority: DE
Inventors: Michael Hatzakis; Constantino Lapadula; Burn Jeng Lin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-06-30
Filing date: 1978-06-10
Publication date: 1979-01-04
Also published as: GB2000606A; IT7824900A0; JPS5626977B2; US4142107A; NL7804574A; IT1112272B; GB2000606B; JPS5412672A; FR2396332A1; CA1085968A; FR2396332B1

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

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Verfahren zur Überwachung des Entwicklungsfortgangs bei einer Photolackschicht

Die Erfindung betrifft eine Anordnung wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist. Mit der deutschen Offenlegungsschrift 24 39 795 ist ein Verfahren zur Erfassung des Zeitpunkts der vollständigen Ätzabtragung eines dielektrischen Überzuges durch Abfühlen eines durch das den dielektrischen Überzug tragenden Substrat geleiteten, im Ansprechen auf einen pulsierenden Lichtstrahl hervorgerufenen Stromes beschrieben. Der dielektrische Überzug liegt in Form eines Oxids vor, daß einem elektrischen Strom einen äußerst hohen Widerstand entgegensetzt, so daß erst nach Abtragung der elektrische Strom ungehindert fließen kann.

In der USA Patentschrift 3 669 673 wird eine Bilderzeugung mit Hilfe eines Beugungsgitters, das mit einer Photolackschicht überzogen ist, beschrieben. Hierbei wird bezweckt, daß eine holographische Abbildung in einem Beugungsgitter aufgezeichnet wird, um später das Hologramm wiedergeben zu können.

In der USA Patentschrift 3 622 319 ist ein System lichtundurchlässiger Maskenlinien gezeigt, so daß sich bei Lichtreflektion optische Muster hervorrufen lassen. Hiermit wird unerwünschtes Exponieren von Maskenbereichen der Photolackschicht verhindert.

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jMit Hilfe einer in der USA Patentschrift 3 728 117 beschriebenen Anordnung soll ein Beugungsgitter photographisch bereitgestellt werden.

^!Die USA Patentschrift 3 708 229 ist auf ein Interferrometer-

verfahren zur Erfassung von Schichtdicken gerichtet, wobei insbesondere Dünnfilme gemessen werden sollen.

Automatische Erfassung eines Endzeitpunktes eines Verfahrensiganges läßt sich mit Hilfe der Projektion eines Lichtstrahles auf ein Dünnfilmmuster unter vorgegebenem Winkel zu diesem iDünnfilm durchführen, indem ein Detektor im Strahlengang des 'reflektierten Lichtes angeordnet wird, um stehende Wellen mit ^ich verringernder Amplitude zu überwachen, welch letztere purch von den Grenzflächen Photolack-Luft und Photolack-Subjstrat reflektierten Wellen verursacht sind.

ndererseits erfordern Fortschritte bei Lithographieverfahren ;ur Herstellung von monolythisch intergrierten Schaltungen und magnetischen Schaltungsanordungen in zunehmendem Maße immer bessere Auflösungsvermögen bis hinab in den Bereich unterhalb der Größenordnung eines um. übliche Entwicklungsüberwachung mit Hilfe von Lichtmikroskopen läßt zwar große Fehler, wie z.B. beträchtlich zerstörte bzw. verzerrte Abbildungen aufgrund von spürbaren Masken-zu-Substrat-Abständen, ainzelne überbelichtete oder unterbelichtete Bereiche einer hotolackschicht in Folge beträchtlicher Beleuchtungsintensihätsänderungen und grobe Fehler in der Größenordnung von mehreren iim erkennen. Jedoch ist es bisher unmöglich, genau genug änderungen von Linienbreiten unterhalb der Größenordnung von

tun beobachten oder erfassen zu können, um festzustellen, rann Photolackschichtreste in exponierten Bereichen vollständig abgetragen sind, wenn Abmessungsverhältnisse von größenordlungsmäßig 1/4 um vorliegen oder wie z.B. bei magnetischen

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Schaltunganordnungen, wo 100 nm Abstände zwischen T- und I-förmigen magnetischen Streifenelementen vorhanden sein können. In derartigen Fällen ist es unmöglich, die Beendigung des Entwicklungsganges einer belichteten Photolackschicht hinreichend genau festzustellen. Aufgrund langer Handhabungszeit und unvermeidbarer Aussetzung des jeweiligen Werkstücks schädigender Strahlung läßt sich jedoch das hohe Auflösungsvermögen eines Rasterelektronenmikroskops nicht ausnutzen, wenn von gelegentlichen Probenüberwachungen im Verlauf eines Herstellungsverfahrens abgesehen wird. Bei derartigen Herstellungsverfahren wäre es andererseits schon vorteilhaft, automatische Überwachung für jedes Werkstück durchführen zu können.

Unter diesen Vorrausetzungen besteht die Aufgabe der Erfindung darin, mit Hilfe eines verhältnismäßig schwachen Mikroskops Linienbreitenüberwachung bei Elektronenstrahl- Röntgenstrahl- oder Photographielithographie in Anwendung auf positiver Photolackschichten durchzuführen, um bei der Photolackentwicklung gegebenenfalls die vollständige Abtragung von, Photolackschichtresten nach Erfassung des jeweiligen Entwicklungsgangstandes festzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Gemäß der Erfindung liegt also ein Entwicklungsverfahren vor, bei dem die Überwachung eines Photolackmusters auf einem Substrat, bestehend aus Pertigungsmuster und Testmuster in einem Testbereich ermöglicht wird, wobei Fertigungsmuster und Testmuster unterschiedlichen Expositionsgraden unterworfen sind. Mit Hilfe von hierauf gerichteten Strahlen wird der Testbereich während des Entwicklungsganges der Photolackschicht erfaßt, um festzustellen, wann die Photolackschicht im Testbe-

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■reich vollständig abgetragen ist, um dann ein Signal auszulösen, das im Ansprechen auf die hierdurch bedingten reflektierte Lichtintensitätsänderung erzeugt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein kleiner Testbereich auf einem Substrat unter Abdeckung der übrigen Bereiche unabhängig von der Exposition des Fertigungsmusters exponiert. Vorzugsweise läßt sich der durch die gesonderte Exposition im kleinen Testbereich bedingte Anteil mit Hilfe eines verhältnismäßig schwachen Mikroskops erfassen, um festzustellen, wann das Testmuster im Testbereich des Substrats vollständig verschwindet, und damit die Anzeige dafür zu erhalten, daß der gewünschte Entwicklungsgrad erreicht ist.

■Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ■sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

•Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbei-■Spielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeich-

jnungen näher erläutert.

IEs zeigen:

Fig. 1A die Draufsicht auf einen Ausschnitt einer

Photolackschicht, in der ein Fertigungsmuster sowie ein Testmuster in einem Über-

ι wachungsbereich angedeutet sind,

JFign. 1B bis 1E Querschnittsausschnitte längs der Linien i 1B-1B in Fig. 1A bei jeweils verschiedenen

Entwicklungsgangzuständen,

(Fig. 2 einen Querschnittsausschnitt im Überwachungs-

; bereich mit dem Energiestrahlungsüberwachung

i system,

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Fig. 3A eine graphische Darstellung bezüglich des

Entwicklungsgrades des Fertigungsmusterbereichs ,

JFig. 3B eine graphische Darstellung bezüglich des

! Entwicklungsgrades des Überwachungsbereichs,

l :

[Fig. 4 einen Waferausschnitt mit Fertigungsmuster-

! und Testmuster sowie Energiestrahlüber-

! wachungssystem. \

Die in Fig. 1A angedeutete Positivphotolackschicht soll mit ' sinem T- und I-förmigen magnetischen Streifenmuster zur Bildung einer Magnetblasenfunktionseinheit exponiert werden, so daß sich ein entsprechendes Muster auf einem Substrat, bestehend aus Metall, Silicium und dergl., ergibt. Die exponierten Bereiche der Photolackschicht in Form entsprechender Juerschnitte der T- und I-förmigen Streifenelemente ist im 2uerschnitt in Fig. 1B durch die straffierten Linienmuster 10 and 10' angedeutet. Ein Testbereich 11 wird gesondert expooiert, und zwar unabhängig von der Exposition des T- und Ε-Streifenmusters, indem eine entsprechende Abdeckung vorgesehen wird. Das Gebiet dieser gesonderten Exposition ist äurch Punktierung angedeutet. Die Bereiche 10' des Testbereics 11 erfahren eine Doppelexposition aufgrund der Sensibilisierung des Testbereichs 11. Das T- und I-Muster 10" innerhalb ies Testbereichs 11 ist demnach also durch Punktierung zusätzlich zur sonstigen Schraffierung angedeutet, um so anzuzeigen, daß hier eine Doppelexposition vorliegt. Es läßt sich lavon ausgehen, daß hier ein nahezu zweifacher Expositionsgrad Eür eine Strahlung mit einer Frequenz vorliegt, für welche das T- und I-Muster 10 außerhalb des Testbereichs 11 empfindlich Lst. Die Flächenbereiche des Testbereichs 11, die außerhalb

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der durch das T- und I-Muster 10' eingenommenen Flächenbereich« liegen, werden als konjugierter Bereich 12 des T- und I-Muster 10' bezeichnet. Der konjugierte Bereich 12 des T- und I-Muster 10' im Testbereich 11 wird einem gleichen Expositionsgrad unterworfen, wie das T- und I-Muster 10 in den übrigen Schichtbereichen, so daß die Entwicklung in beiden Fällen mit etwa der gleichen Rate abläuft.

Während des Entwicklungsvorgangs werden die doppelexponierten Photolackschichtbereiche 9 des T- und I-Musters 10' im Testbereich 11, wie in Fig. 1C angedeutet, relativ schnell in einem frühen Stadium des Entwicklungsvorgangs abgetragen, da ein hoher Grad an Überexposition vorliegt, der den erforderlichen Zeitbedarf zur Entwicklung dieser Photolackschichtbereiche wesentlich herabsetzt. Jedoch erfahren die Photolackschichtbereiche in den konjugierten Flächenbereichen 12 des T- und I-Musters 10' im Testbereich ähnliche Expositionsraten wie das T- und I-Muster 10 außerhalb des Testbereichs. Aus diesem Grunde läuft hierbei der Entwicklungsvorgang mit der gleichen, geringeren Rate ab, wie es beim T- und I-Muster 10 der Fall ist. Der Entwicklungsvorgang für das T- und I-Muster 10 und den konjugierten Flächenbereich 12 ist bei der Querschnittsdarstellung Fig. 1D im wesentlichen abgeschlossen. Wenn die exponierten Photolackschichtmuster 10 und 10' wie in der Darstellung nach Fig. 1E vollständig entwickelt sind, dann besteht im Testbereich 11 überhaupt kein Muster mehr, da dort dann die Photolackschichtbereiche 9 restlos abgetragen sind.

Wenn also bei Verfahren nach dem Stande der Technik zur Feststellung der Abtragung der Photolackschichtreste öffnungen im Muster 10 entsprechend untersucht werden müssen, genügt es bei der Erfindung festzustellen, daß das Belichtungsmuster im Testbereich 11 restlos verschwunden ist, um das Ende des Entwicklungsvorgangs anzuzeigen. Die Änderung in der Photolack·

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schichtdicke, die Spektralverteilung hierauf gerichteter Beleuchtung, die Spektralempfindlichkeit des Photolacks und das spektrale Reflexionsvermögen des Substrats sowie die Entwicklungskonsistenz des Entwicklers sind hierbei alle in Rechnung gezogen. In der Querschnittsdarstellung Fig. 1E sind die j T-förmigen Muster 15 und die I-förmigen Muster 16 ebenso : wie der gesamte Testbereich 11 freigelegt, so daß allen diesen Bereichen gemeinsam ist, daß dort keine Photolack- ;

schichtreste mehr vorhanden sind. !

I Ein Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung für automatische)

Entwicklungsstandserfassung ist in Fig. 2 schematisch gezeigt. Ein Beugungsgitter 19, bestehend aus entsprechenden Photolack- j bereichen in einem Tesbereich 11, mit einer Periodizität die dem zweifachen Wert der Minimalabmessung in der Maske entspricht, wird im Testbereich 11 anstelle des T- und I-förmigen Streifenmusters 10' mit hierin enthaltenen unregelmäßigen Abstandsbedingungen angewendet. Ein T- und I-Muster ist nämlich speziell für visuelle Erfassung mit Hilfe eines verhältnismäßig schwachen Mikroskops geeignet.

Während des Entwicklungsvorgangs wird ein einfallender Laserstrahl 20, der von einem Laser 18 ausgeht, sehr stark in Richtungen 22 und 23 in erster Ordnung gebeugt. Ein Photodetektor 21 überwacht einen Teil der gebeugten Lichtstrahlen, um den Entwicklungsvorgang anzuhalten, wenn das Beugungsgitter im Testbereich 11 in einem solchen Maße abgetragen ist, daß das Signal auf irgendeinen voreingestellten Schwellenwert abgesunkejn ist, wobei sich dann die Beugung in nullter Ordnung bei Reflektion unter einem Strahlenwinkel 24 verschiebt. Auch hier wiederum kann der reflektierte Strahl visuell überwacht werden, um den Entwicklungsvorgang abzustoppen.

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Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert im Vergleich zum Stand der Technik äußerst zuverlässig, da durch das Entfallen jeder besonderen Komplikation unter Verwendung einer sich langsam auflösenden Schicht aus unexponiertem Photolack, der Aufwand äußerst gering gehalten werden kann. Zusätzlich läßt sich die Linienbreite in einem Maskenverfahren überwachen, wenn bereits alle Photolackschichtreste, wie aus Fig. 1C ersichtlich, abgetragen sind, wohingegen bei üblichen Systemen der Entwicklungsvorgang überhaupt unterbrochen wird, wenn exponierte Photolackschichtbereiche abgetragen sind. Um den Entwicklungsvorgang über die Restabtragung hinaus mit Hilfe üblicher Verfahren fortzuführen, wird dann noch eine voreingestellte Überentwicklung zusätzlich erforderlich, die nicht auf tatsächliche Expositionsbedingungen anzusprechen vermag. Schließlich sei hervorgehoben, daß gemäß der Erfindung kein Schaden dadurch entstehen kann, daß aufgrund geringen SubstratreflektionsVermögens unerfassbare Signale vorliegen.

Es sei betont, daß der Laser 18 auch durch andere Strahlenquellen ersetzt werden kann, wie z.B. durch eine Quelle monochromatischen nicht-kohärenten Lichtes. Durch Anwenden monochromatischen Lichtes läßt sich das Auftreten eines Beugungswinkelsregenbogen vermeiden. Eine polychromatische Lichtquelle läßt sich auch anwenden, wobei zur Erfassung eines Farbwechsels Vielfach Filterdetektoren Anwendung finden können. Zusätzlich ist darauf hinzuweisen, daß die Lichtquelle 18 Licht im roten !Teil des Spektrums abstrahlt, wenn üblicher Photolack Anwendung findet, der für rotes Licht unempfindlich ist. In analoger Weise sollte für Photolacke die empfindlich sind, für andere Spektralbereiche, wie z.B. Röntgenstrahlen, die Strahlenquelle jeweils in einem solchen Spektralbereich abstrahlen, für welche Röntgenstrahl-Elektronenstrahl- usw.-empfindliche photolacke unempfindlich sind, um unbeabsichtigtes Exponieren

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des Musters durch den Überwachungsstrahl auszuschliessen.

!Visuelle Überwachung und automatische Endpunkterfassung eines Verfahrenganges aufgrund jeweils vorhandener Photolackreste werden dank der Erfindung wesentlich erleichtert. Die Erfindung ist so für Ultraviolett-, Röntgenstrahl- und Elektronenstrahl-Expos itions verfahr en anwendbar. Dank der Erfindung wird die Entwicklung eines Photolackmusters überwacht, indem zuerst iein Muster auf einem ersten Bereich eines Substrats, das mit Photolack überzogen ist, exponiert wird, um dann einen Testbereich mit einem unterschiedlichen Expositionsgrad zu exponieren und schließlich während des Entwicklungsvorgangs den Testbereich zu kontrollieren, um festzustellen, wann die Photo-· lackschicht hier von abgetragen ist.

Alternativ läßt sich der Testbereich auch als erster exponieren Die Entwicklungsvorgangsendüberwachung zur Erfassung der gesamten Positivphotolackabtragung, wird durchgeführt, indem ein Werkstück mit einem vorgegebenen Fertigungsmuster exponiert wird, wobei gleichzeitig ein Beugungsgitter in einem Testbereich mitbehandelt wird. Ein Energiestrahl wird durch das Beugungsgitter in einem Beugungswinkel erster Ordnung gebeugt, bis im Zuge des Entwicklungsvorganges das Beugungsgitter abgetragen ist. Anschließend wird dann ein Strahlendetektor aufgrund des sich dann ergebenden Beugungswinkels aktiviert, um gegebenenfalls im Ansprechen hierauf ein Anzeige- oder Steuersignal abzugeben.

Wird Positivphotolack entwickelt, dann besteht das Hauptproblem in der Gewährleistung dafür, daß der Photolack gänzlich von den Substratbereichen die exponiert worden sind, abgetragen ist. Das Problem ist bedeutsam, wenn ein transparentes Substrat inspiziert wird, da in sehr vielen Fällen der Photolack eine gleiche Brechzahl aufweisen kann, wie das Substrat. Auf

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diese Weise ist es schwierig zu unterscheiden, ob ein Photolackrest oder das Substrat selbst wirksam sind.

In Fig. 4 wird zunächst das Substrat 8 mit der Photolackschichi 30 exponiert, und zwar unter Anwenden einer Arbeitsmaske, die alle wesentlichen Muster für die zu entwickelnde Struktur aufweist und wobei außerdem ein kleiner Testbereich 11 vorgesehen ist, der ein vorgegebenes Testmuster trägt, wie z.B. ein Beugungsgitter oder für Sichtüberwachung T- und I-Streifenmuster, wenn Magnetblasenfunktionseinheiten bereitgestellt werden sollen. Ebensogut lassen sich selbstverständlich auch Muster für monolythisch integrierte Halbleiterschaltungen zu diesem Zweck verwenden. Anschließend wird dann nur der Testbereich 11 erneut exponiert, und zwar mittels einer Maske, die im Bereich des Fertigungsmusters lichtundurchlässig ist, wobei dann die ExpositionsZeitdauer identisch oder geringfügig kleiner ist als die Zeitdauer für den ersten Expositionsvorgang Anschließend wird die Photolackschicht 30 auf dem Substrat 8

ntwickelt. Der doppelt exponierte Testbereich 11 läßt sich auf vollständige Abtragung des Testmusters, also im vorliegenden Falle des Beugungsgitters, während des Entwicklungsvorgangs inspizieren.

Das Diagramm nach Fig. 3A zeigt die Expositionspegel für die Photolackschicht 30 in Fig. 4 entsprechend einer Strahlungsintensität A, wie sie durch die lichtdurchlässigen Bereiche in der Maske vorgegeben ist, und außerdem geringere Expositions pegel B für die durch die Maske abgedeckten Bereiche, allerdings unter Wirkung von Streulicht. Für den Testbereich 11, bei dem die Expositionspegel A und B zuerst wirksam sind, führt vie sich aus dem Diagramm nach Fig. 3B entnehmen läßt, die anschließende Abdeckungsexposition des Testbereichs 11 unter üinwirkung einer Strahlung mit dem Expositionspegel C, der an-

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genähert gleich dem Expositionspegel A ist, zu den resultieren-[den Expositionspegeln B+C und A+C. Die in Fig. 4 schematisch

gezeigte Anordnung läßt die Photolackschichtstruktur während des Entwicklungsvorgangs und die Strukturen für die Expos.itionspegel B+C und A+C im Testbereich 11 erkennen, ebenso wie die Strukturen für die Expositionspegel A+B auf der rechten Seite.

Die Relativwerte der Expositionspegel A+B entsprechen einem Maskenkontrastverhältnis, das leicht über 100 liegen kann. Des^ halb kann dann auch der Expositionspegel B über zwei Größenordnungen kleiner sein als der Expositionspegel A. Während des Entwicklungsvorgangs werden die Gebiete 15 des Testbereichs 11 unter Einwirkung eines resultierenden Expositionspegels A+C vollständig von Photolackschichtresten 30 gesäubert, und zwar relativ schnell; wohingegen bei Wahl eines Expositionspegels C, so daß der Expositionspegel A etwa dem resultierenden Expositionspegel B+C entspricht, der dem Expositionspegel ;

i A ausgesetzte Photolackschichtbereich zur Bildung der Fertig- ' ungsmuster im großen und ganzen zum gleichen Zeitpunkt entwickele ist, als die dem resultierenden Expositionpegel B+C ausgesetzten Bereiche. Deshalb bleibt das Testmuster beobacht- ! bar oder erfassbar, bis der Entwicklungsvorgang in den dem Expositionspegel A ausgesetzten Gebieten zwischen den dem Expositionspegel B ausgesetzten Gebieten abgeschlossen ist, wie sich übrigens auch durch Untersuchung mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops nachweisen läßt. Wird der resultierende Expositionspegel B+C reduziert, dann ist der Zeitpunkt für den Abschluß des Entwicklungsvorgangs zu längeren Zeiten hin verschoben, so daß während des Entwicklungsvorganges die durch den Maskenvorgang bereitgestellten Leitungsöffnungen entsprech4nd größer sind. Ist der resultierende Expositionspegel B+C höher, dann stellt sich der umgekehrte Effekt ein. Um die Erfindung

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.noch weiter zu veranschaulichen, sei eine alternative Beschreibung des Verfahrens vorgebracht, wie es ebenfalls zur automatischen Entwicklungsabschlußerfassung Anwendung finden kann, und zwar unter Zuhilfenahmen der Darstellungen nach den Fign. 3A, 3B und 4. Auch hier wiederum wird ein zu reflektierer der Laserstrahl 20 angewendet, dessen Reflektion sich schnell in seiner Amplitude auf Null reduzieren läßt, so daß damit der Detektor 21 ein Unterscheidungssignal enthält, wenn das Beugungsgitter-Testmuster nach Abtragung verschwunden ist.

Ein Laserstrahl 20 wird also auf den Überwachungsbereich eines teilweise entwickelten Substrats 8 gerichtet, wo Erhöhungen entsprechend dem Expositionspegel A und Vertiefungen entsprechend dem Expositionspegel 2A vorhanden sind. Sind die Erhöhungen vollständig entwickelt, dann stellt sich keine Reflektion erster Ordnung längs des Strahlengangs 28 ein, so daß der reflektierte Lichtstrahl längs des Strahlengangs 27 entsprechend spiegelbildlich reflektiertem Licht gerichtet ist. In diesem Falle zeigt der Photodetektor 21 an, daß kein Licht erfaßt ist, so daß damit der Entwicklungsvor-Igang abgebrochen wird. Die Photolackschicht 30 im Hauptbereich des Substrats 8 zeigt hohe und niedrige Bereiche entsprechend den Expositionspegeln B und A im Verlauf des Entwicklungsvorgangs, so daß unter Umständen die dem Expositonspegel A ausgesetzten Gebiete zur gleichen Zeit entwickelt sein .können, wie die Erhöhungen im Beugungsgitter 19.

Der Erste-Ordnung-Strahl 26 läßt sich auch mit Hilfe einer optischen Fourier-Transformations-Anordnung erfassen, wobei die Nullte-Ordnung-Komponente ausgefiltert wird, indem ein lichtundurchlässiger Ring im Brennpunkt einer Linse in Richtung des spiegelbildlich reflektierten Strahls plaziert ist. Der Strahlendetektor 21 läßt sich dann zusammen mit einer Sammel-

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'linse hinter den Brennpunkt der ersten Linse anbringen.

Die vorliegenden Muster lassen sich für verschiedene Zwecke auslegen. So könnten z.B. 10 lim breite Leitungszüge im Abstand von 10 um auf einem Substrat angebracht sein, so daß ^!die Linienbreite zur Erfassung mit Hilfe eines schwachen

i :

.Mikroskopes genügt. Außerdem ist der Beugungsfokussierungseffekt bei einer derartigen Linienbreite nur mäßig. Infolgedessen ist mitten zwischen beiden Leitungszügen die Inten-

Isität des Beugungsbildes gleichwertig mit dem eines breiten ^gleichmäßigen Untergrundes. Vollständige Abtragung der Photolack linienmuster im Überwachungsbereich legt das Verhältnis von Abdeckungsexpositionspegel zum Musterexpositionspegel fest, welches dann als universelles Bezugsverhältnis unabjhängig von der Anordnungsgeometrie dient.

Zum Optimalisieren der automatischen Verfahrensenderfassung ! läßt sich das Testmuster durch ein Beugungsgitter mit geeigne- !

ter räumlicher Schwingungszahl darstellen, so daß hierdurch

der rexlek⁴"⁵ erte Laserstrahl erster Ordnung in bezug auf seineri Abstrahlwinkel wesentlich unterschiedlich gegenüber dem spie- j gelbildlich reflektierten Strahl, wie aus Fig. 4 ersichtlich, j reflektiert wird. Ist die Brechzahl des Substrats gleich der · der Photolackschicht, dann gestaltet sich die übliche Erfassungis methode zur Bestimmung des Verfahrensendpunkts mittels Beobach-i tung des Stehenden-Wellen-Musters als äußerst schwierig, wohingegen die oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahrensmethode äußerst wirksam ist.

Das Testmuster kann ebensogut auch durch das Fertigungsmuster selbst vorgegeben sein oder auch dem inversen Fertigungsmuster zur Erleichterung der Maskenherstellung entsprechen.

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Es dürfte aus dem vorhergehenden ohne weiteres klar sein, daß idie Erfindung sich für jede Art von Entwicklungsvorgangs- !überwachung eignet, bei denen Expositionsverfahren unter Anwenden der verschiedensten Strahlenarten vorliegen, wie z.B. Strahlen im tiefen Ultraviolettbereich, Röntgenstrahlen, lElektronenstrahlen und nicht zuletzt Lichtstrahlen soweit nur jPositivphotolackschichten Anwendung finden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Überwachung des Entwicklungsfortgangs : von Photolackschichten auf einem Substrat, welche jeweils neben einem exponierten Fertigungsmuster in einem besonderen Testbereich ein exponiertes Testmuster aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß Fertigungs- i muster und Testmuster in jeweils unterschiedlichem | Grade exponiert sind und daß zur Feststellung der während des Entwicklungsablaufs erfolgenden Abtra-

^: gung des exponierten Photolackschichtbereichs im Testbereich eine Strahlung hierauf gerichtet ist, die vom Testbereich auf einen Strahlungsdetektor reflektiert ist, der seinerseits nach Beendigung des Entwicklungsvorgangs zur Signalabgabe im Ansprechen auf dann vorliegender, gegenüber vorher unterschiedlicher Strahlungsintensität eingerichtet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Testmuster im Testbereich aus einem optischen Gitter besteht und daß die Strahlungsquelle zur Abgabe monochromatischen Lichts eingerichtet ist, so daß bei fortschreitendem Entwicklungsablauf jeweils unterschiedliche Reflektionswinkel

: wirksam sind.

_;3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, j daß das optische Gitter die Strahlung in eine derartige Richtung reflektiert, daß sie vom Detektor nur solange erfaßbar ist, wie das optische Gitter im Zuge des Entwicklungsablauf der Abtragung unterliegt.

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Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle ein Laser dient, wobei ein Detektor zur Erfassung gebeugter Reflektionsstrahlung eingerichtet ist, die nach Abtragung der Photolackschicht im Testbereich gänzlich unterdrückt ist.

5. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photolackschicht in ihrem Testbereich einem Doppelexponierungsvorgang unterworfen ist, wovon ein Exponierungsvorgang einen Sensibilisierungsverfahrensschritt darstellt.

6. Verfahren unter Verwendung einer Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgend

die Photolackschicht gemäß beider Muster exponiert wird, der Testbereich in einem zweiten Exponierungsgang sensibilisiert wird,

die Photolackschicht entwickelt wird, indem gleichzeitig der Testbereich unter Strahlungseinwirkung überwacht wird,

der Entwicklungsvorgang im Ansprechen auf die abgesschlossene Entwicklung im Testbereich unterbrochen wird.

Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigungsmuster in einem Exponierungsgang bis zu einem Expositionspegel A belichtet wird, und daß andere Bereiche der Photolackschicht bis zu einem Expositionspegel B verschiedener Belichtungsquellen exponiert werden, und daß das Testmuster im

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Testbereich zusätzlich bis zu einem Expositionspegel ι C sensibilisiert wird, so daß Bereiche der vorgegebe- ; nen Fläche in unterschiedlicher Weise Kombinationen der Expositionspegel A+C und B+C erfahren haben, wobei\ C derart gewählt ist, daß der Expositionspegel A j angenähert gleich der Summe der Expositionspegel B ^: und C ist, so daß die Entwicklung für die Flächenbereiche mit dem Expositionspegel A und dem resultieren- ; den Expositionspegel B+C gleichzeitig beendet wird. j

Verfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Testbereich der Photolackschicht mittels Reflektion einer Lichtstrahlung überwacht wird und der Entwicklungsgang beendet wird, sobald die Reflektion vom Überwachungsbereich einer Änderung unterliegt.

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