Im Zuge der fortschreitenden Miniaturisierung in der Halblei- terfertigung werden ansteile optischer Beiichtungsmethoden, mit denen sich Mikrostrukturen nur etwa bis zur Grole der verwendeten Wellenlänge erzeugen lassen, zunehmend andere Techniken wie die Elektronen oder-Ionenstrahllithographie eingesetzt Beispielsweise werden Ionen auf eine Maske proji- ziert, die mit strukturbildenden Öffnungen durchsetzt ist, durch welche die Ionen das zu belichtende Substrat erreichen und dort en Bild der Maskenstruktur erzeugen. Die bei dieser Technik eingesetzten Stencilmasken werden aus Halbleitersub- straten hergestellt, die fast bis zum Rand von der Rückseite her bis auf eine Restdicke von typischerweise 3 Mikrometern geätzt werden und in diesem Bereich die strukturbildenden Öffnungen aufweisen. Vor der Belichtung wird eine Vermessung der Stencilmasken bzw. ihrer 3pm dicken Membran zu Kontroll- zwecken vorgenommen.

Die Herstellung und Vermessung von Stencilmasken ist in "Stencil Mask Technology for Ion Beam Lithography", Procee- dings of BACUS (Bay Area Chromemask User Symposium, Kalifor- nien), SPIE 1998 beschrieben.

Die dort verwendeten Substrate von 150 mm Durchmesser weisen eine Membran mit einem Durchmesser von 126 mm auf. Auf dieser Membran befinden sich Teststrukturen, deren Lage optisch ver- messen wird.

Die Vermessung der Strukturen erfolgt in den für die Halblei- terfertigung eingerichteten Reinräumen, in denen eine nach oben gerichtete Laminarströmung der Luft eine kontinuierliche Luftfilterung bzw.-reinigung bewirkt. Diese Luftströmung führt zu Schwierigkeiten bei der Vermessung der beschriebenen Halbleitermembranen von Stencilmasken. Die nur wenige Mikro- meter dicken und außerdem mit zahlreichen Strukzuröffnungen durchsetzten und daher äußerst instabilen Membranen werden sehr leicht durch Luftbewegungen zu Schwingungen angeregt.

Bei der Vermessung einer solchen Membran muß eine Meßvorrich- tung auf die Membranebene fokussiert werden. Wenn diese bei- spielsweise in vertikaler Richtung schwingt, entstehen neben Unschärfen auch horizontale Lageverschiebungen der auszumes- senden Strukturöffnungen. Diese Meßfehler werden außer durch Luftbewegungen auch akustisch angeregt. Diese akustischen oder strömungsbedingten Luftbewegungen lassen sich jedoch oberhalb der zu vermessenden Membran nicht durch nicht schwingungsfähiger Medien wie Glasscheiben oder Quarzsubstra- te abschirmen, weil deren Einsatz die Qualität der optischen Abbildung verschlechtern und zudem eine Fokussierung erschwe- ren würde.

Eine Messung wird somit durch die auftretenden Membranschwin- gungen erschwert oder ist bei Überschreiten einer bestimmten Auslenkung nicht mehr recroduzierbar. Vor allem Membranen mit einer sehr geringen mechanischen Vorspannung und einer dem- entsprechend geringen Distorsion sind aufgrund ihrer großen Schwingungsamplituden auf herkömmliche Weise noch nicht meß- bar. Es besteht daher die Notwendigkeit, ein Verfahren zu finden, um eine reproduzierbare Messung schwingungsfähiger Membranen zu ermöglichen oder zu erleichtern.

In der Halbleiterfertigung sind andererseits sogenannte "Pellicles", d. h. auf einen Rahmen gespannte und optisch transparente Folien im Einsatz. Pellicles werden bei der op- tischen Belichtung durch ein Reticle, d. h. durch eine mit einer strukturierten Chromschicht bedeckte Quarzplatte hin- durch auf diese aufgesetzt und dienen dazu, kleine Partikel von der strukturierten Chromschicht fernzuhalten. In Reinräu- men befindliche Partikel lagern sich nicht auf dem Reticle, sondern beispielsweise einige Millimeter darüber auf der Pellicle-Folie ab und führen bei der optischen Abbildung nicht zur Ausblendung oder Streuung des Lichtstrahls. Das Pellicle hält somit Mikropartikel und andere Verunreinigungen von der Ret cle-Oberfläche fern.

Der Einsatz von Pellicles ist in den VDI/VDE-Richtlinien 3717, Blatt 6 vom März 1999 beschrieben (siehe VDI/VDE- Handbuch Mikro-und Fernwerktechnik). Die beschriebenen Pellicles haben eine Foliendicke von 0,8 bis 2,85 zum und werden zur optischen Belichtung mit Wellenlängen von zwischen 360 und 450 nm eingesetzt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das eine genauere und zuverlassigere Ausmes- sung von schwingungsfahigen und insbesondere strukturierten Membranen, insbesondere von Stencilmasken ermöglicht. Dieses Verfahren soll einfach, kostengünstig und möglichst mit Hilfe herkömmlicher Vorrichtungen zur Ausmessung massier und daher kaum schwingungsfähiger Reticles durchführbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäS dadurch gelöst, daß eine optisch transparente Folie bereitgestellt wird und die Folie und die Membran so angeordnet werden, daS die Gasströmungen und/oder die akustischen Anregungen die Membran nur durch die Folie hindurch erreichen.

Obwohl die Folie ebenso dünn oder-wie aus den zitierten VDI/VDE-Richtlinien ersichtlich, noch dünner als die Membran

ist und daher selbst schwingen kann, werden die akustischen und Luftschwingungen und dadurch auch die Schwingungen der Membran soweit gedämpft, daß ein zuverlässiges MeSergebnis erzielt oder eine Vermessung in vielen Fällen uberhaupt erst möglich wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Membran auf eine für die Gasströmungen und/oder die akustischen Anre- gungen undurchlässige Unterlage gelegt und mit der Folie be- deckt wird, so daß sie von der Unterlage und der Folie einge- schlossen wird. Je nach Fassung der Folie kann die Unterlage auf der der Membran zugewandten Seite eben sein oder einen erhöhten Rand besitzen. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die Unterlage unter dem Membran eine geschlossene, nicht schwingungsfähige Ebene aufweist. Wird auf die Ebene die Membran und auf diese oder auf die Ebene wiederum die Fo- lie bzw. der die Folie aufspannende Rahmen gelegt, können schwingungsanregende Einflüsse die Membran nur durch die Fo- lie hindurch erreichen.

Bevorzugte Ausführungsformen hinsichtlich der Folie sehen vor, da3 die Folie im wesentlichen aus Nitrozellulose be- steht, da$ sie weniger als 5 gm dick ist und daß sie zweckmä- ßigerweise ein Pellicle, d. h. Bestandteil eines Pellicules ist. Somit können die herkömmlich zum Schutz von Chrom- Reticles vor Partikelverschmutzung eingesetzten Pellicles zweckentfremdet zur Unterdrückung von Membranschwingungen eingesetzt werden, wodurch eine besonders einfache und ko- stensparende Abschirmung der Membran erreicht wird.

Bevorzugte Ausführungsformen hinsichtlich der Membran sehen vor, daß die Membran eine Stencilmaske ist und daß diese im wesentlichen aus Silizium besteht.

Die Membran wird vorzugsweise horizontal gelagert, und in dieser Lage werden laterale Lageabweichungen von Membran- strukturen vermessen, die sich als Folge der zu untersuchen-

den Fehlerursachen sowie der vertikalen Membranschwingungen ergeben.

Mit Hilfe der eingesetzten Folie bzw. des Pellicles können in vielen Fällen Me$vorrichtungen, die nur für die Ausmessung nicht schwingungsfahiger Objekte wie Chrommasken oder massi- ver Halbleitersubstrate ausgelegt sind, benutzt werden, mit denen sonst keine oder nur schlechte MeSergebnisse erzielbar wären.

Die erfindungsgemäße Verwendung eines Pellicles zur Dämpfung bzw. Abschirmung von Luftbewegungen, wie sie durch die in Reinräumen herrschende laminare Gasströmung oder durch aku- stische Einflüsse entstehen, in dem hier beschriebenen Ver- fahren ermöglicht ein präziseres Meßverfahren mit herkömmli- chen Mitteln, ohne da3 Mehrkosten entstehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 be- schrieben.

Die Figuren 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen latera- ler Auslenkungen einer Membran, die ohne ein bzw mit einem über die Membran gelegten Pellicle gemessen sind.

Figur 3 zeigt schematisch die Anordnung von Membran und Pellicle auf einem Untergrund.

Figur 1 zeigt ein Raster von Markierungen, die im gegenseiti- gen Abstand von je 5 mm auf einem 6 x 6 cm grosen Ausschnitt einer Membran eines 6-Zoll-Wafers angeordnet sind. Die Abbil- dung der lateralen Auslenkungen ist nicht maßstabsgetreu ; für sie gilt der abgebildete, eine Auslenkung von 50 Nanometern kennzeichnende Maßstab. Nicht oder nur in einer Richtung ver- messene Punkte sind durch eine bzw. zwei sich kreuzende Rechtecke gekennzeichnet.

Die Punkte wurden je 20-fach vermessen und Mittelwerte für jeden Punkt des Rasters gebildet. Bei einem Vergleich der Punkte untereinander ergibt sich für die dreifache Standard- Abweichung als MaS für die laterale Auslenkung ein Wert von 13,77 Nanometern für den am stärksten in X-Richtung ausge- lenkten Punkt des Rasters. Für die Auslenkung in Y-Richtung ergibt sich ein Wert von 6,29 Nanometern als 3-fache Stan- dard-Abweichung des am stärksten ausgelenkten Rasterpunkt.

Figur 2 zeigt die gemessenen Auslenkungen der Membran bei Verwendung eines handelsüblichen Pellicles. Dle lateralen Auslenkungen sind im Vergleich zu Figur 1 deutlich geringer.

Der 3-fache Wert der Standard-Abweichung für den am stärksten in X-Richtung ausgelenkten Punkt beträgt 2,73 Nanometer, für die Y-Richtung 3,56 Nanometer. Die hiermit erhältliche Meßre- produzierbarkeit liegt bei etwa 3 Nanometern, diejenige ohne Verwendung eines Pellicles dagegen bei ca. 12 Nanometern Figur 3 zeigt eine Stencilmaske 1 mit einer Halbleitermembran 4. Die Maske ruht auf einem Untergrund 3, der zumindest durch die in Reinräumen herrschenden Luftströmungen und akustischen Anregungen nicht zum Schwingen gebracht werden kann. Der Un- tergrund kann beispielsweise ein Quarzglassubstrat sein. Auf dieses wird ein Pellicle 2 gelegt, das die Stencilmaske zwi- schen der Pellicle-Folie 5 und dem Untergrund einschließt.

Die Membran der Stencilmaske 1 ist durch den Pellicle-Rand sowie durch den Untergrund 3 vor äußeren Schwingungen abge- schirmt ; diese können die Membran nur durch die Pellicie- Folie hindurch erreichen.