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Production sequence of Si-spheres and interferometrical determination of the sphere volume

Maskenmessungen an Längenteilungen mit dem Nanometerkomparator

01.12.2011


Durch die Einführung von Doppelbelichtungsverfahren in die Produktionsprozesse der Halbleiterindustrie werden signifikante Verbesserungen der Messungen der Positionen von Linien und Kreuzstrukturen auf Photomasken notwendig. Da eine Standard-Photomaske (6‘‘) mit den Abmessungen 152 mm x 152 mm x 6.25 mm zudem noch eine relativ dünne Platte darstellt, die auch noch in der Nähe der Ränder gelagert wird, um den Bereich für die Transmission bei der Belichtung möglichst groß zu halten, ist der Einfluss der  Durchbiegung erheblich größer als bei der Messung von Strichmaßstäben. Um diesen Einfluss zu reduzieren, wurden zwei Wege zur Durchführung der Messungen auf dem Nanometerkomparator, dem Nationalen Normal für Präzisionsmessungen an Längenteilungen, verfolgt.

Mit Hilfe von Finite-Element-Modelling (FEM) Rechnungen wurde die Positionsabweichung der zu vermessenden Strichstrukturen infolge der Durchbiegung berechnet und zu einer Korrektur genutzt. Zusätzlich wurde eine neue Probenaufnahme entwickelt, die es erlaubt, die Position der Unterstützungspunkte auf besser als 0,1 mm einzuhalten. Es konnte gezeigt werden, dass damit nur noch Schwankungen des Einflusses der Durchbiegung auf die Position von Maskenstrukturen verbleiben, die kleiner als 0,1 nm sind.

Nach diesem Verfahren wurde für das Maskenzentrum AMTC in Dresden eine qualitativ hochwertige Photomaske kalibriert. Um die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zu verifizieren, wurden die Messungen im Abstand von 2 Monaten wiederholt. Die maximale Abweichung aller Messwerte vom gemeinsamen Mittelwert lag unter 0,5 nm, die Reproduzierbarkeit lag bei 0,2 nm. Diese sehr gute Stabilität der Messungen an Masken ist Voraussetzung für die Erzielung der sehr geringen Messunsicherheiten, die bei der Halbleiterherstellung gefordert sind.



Bild 1: Links ist die Teilungsabweichung der AMTC Photomaske dargestellt und rechts die Reproduzierbarkeit der Werte auf dem Nanometerkomparator nach Rekalibrierung bezogen auf den Mittelwert.

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