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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Verschiebeinterferometrie

Arbeitsgruppe 5.22

Optisches Maskenmessgerät (LMS 2020)

 

 

Die PTB verwendet für Koordinaten- und Overlaymessungen an Photomasken ein Maskenmesssystem LMS 2020 (Hersteller Fa. Leica, jetzt Vistec), bei dem einige besondere Anforderungen der PTB berücksichtigt werden konnten.

Messprinzip des Maskenkomparators.

Bei diesem Gerät wird die zu messende Photomaske von einem luftgelagerten X-Y-Verschiebetisch mit Gleichstrommotoren über Reibantriebe auf einer massiven Grundplatte aus Granit bewegt. Mit einem zweiachsigen Laserinterferometer wird über zwei am Tisch befestigte Planspiegel die Position des Verschiebetisches gegenüber zwei Referenzspiegeln, die am Mikroskop befestigt sind, gemessen. Das Koordinatenmikroskop ermöglicht in Verbindung mit einer Polarisationsoptik und einem Schwingspiegelsystem die simultane Bestimmung der Strukturablagen in X- und Y-Richtung. Wegen der geringen Schärfentiefe des Mikroskops ist eine ständige Fokussierung notwendig, um dem Oberflächenverlauf der Maske zu folgen. Dies wird mit einem Laser-Autofokus erreicht, der zugleich das Z-Profil der Maskenoberfläche liefert.

Um hohe Genauigkeiten zu erreichen, müssen der sorgfältigen Justierung des Messgerätes sowie der Erfassung und Korrektur systematischer Fehler besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden. Das Gerät befindet sich auf einem schwingungsgedämpften Gestell innerhalb einer Reinraumkabine, deren Lufttemperatur bis auf wenige 0,01 K konstant ist. Für den Längenanschluss des verwendeten He-Ne-Messlasers werden mit dem Nanometerkomparator kalibrierte Längennormale wie z. B. Strichmaßstäbe oder auch Photomasken verwendet. Mit einem im LMS-Messgerät integrierten so genannten Tracking-Refraktometer wird die Brechzahl der Luft fortlaufend gemessen und die interferometrischen Längenmesswerte entsprechend korrigiert.

Durch eine flexible Probenaufnahme der LMS 2020 können auch Sonderformate von Masken oder spezielle Wafer auf dem Messgerät charakterisiert werden. Die LMS 2020 wird für 2D-Koordinatenmessungen, Overlay-Messungen an Strukturpaaren sowie für Strukturbreitenmessungen eingesetzt. Bei den letztgenannten Messungen wird in der Regel auf einige vorab kalibrierte Strukturbreitenwerte Bezug genommen (Anpassung der Schwellwerte im gemessen Intensitätsprofil der Messstrukturen), die dann auf den Messobjekten auf noch unkalibrierte Messstrukturen mittels des automatischen Messablaufes an der LMS 2020 übertragen werden.