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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Justage und zur Belichtung eines Halbleiterwafers mit einem
Strukturmuster in einem Belichtungsgerät.
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Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen
bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden die zulässigen Toleranzabweichungen
in bezug auf die Strukturbreiten der gebildeten Strukturelemente
sowie der relativen Lagegenauigkeiten nachfolgend übereinander
gebildeter Strukturelemente zunehmend enger. Bei der lithographischen
Projektion der Strukturen beispielsweise von einer Maske auf Halbleiterwafer
oder andere plattenförmige
Objekte wie beispielsweise Flat-Panels etc. werden daher auf den
Halbleiterwafern Justiermarken in X- und Y-Richtung strukturiert.
Mit Hilfe dieser Justiermarken können
die in einer Ebene der Schaltung gebildeten Strukturelemente mit
denjenigen Strukturelementen einer weiteren Ebene, welche in einer
lithographischen Projektion aktuell gebildet werden sollen, in bezug
auf die Positionierung in Übereinstimmung
gebracht werden. Im allgemeinen kann zu diesem Zweck der den Halbleiterwafer
aufnehmende Substrathalter bewegt werden. Die gebildeten Justiermarken
werden dabei in dem Belichtungsgerät mit z.B. eingeblendeten Referenzmarken,
welche eine Positionierung der von der Maske zu projizierenden Strukturelemente
repräsentieren,
verglichen werden. Der Vorgang des Ausrichtens des Halbleiterwafers
wird auch Alignment genannt. Justiermarken werden auch als Alignment-Marken
bezeichnet.
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Bevor es üblicherweise zu einer Belichtung eines
bereits aufgebrachten photoempfindlichen Lackes in einem lithographischen
Projektionsschritt kommt, finden auf den Halbleiterwafer und damit auch
auf den Justiermarken, welche die gebilde ten Strukturen der zuletzt
aufgebrachten und strukturierten Schicht in bezug auf ihre Position
repräsentieren, weitere
physikalische oder chemische Prozesse statt. Diese Prozesse können zu
einer Einebnung oder Verformung zur Bildung von Asymmetrien in den Justiermarken
oder auch einer Verschiebung der Originalmarke in bezug auf die
neu aufgetragene Schicht führen.
Besonders im Fall des Auftretens von Asymmetrien ist es möglich, daß eine Lageverschiebung
des Mittelpunktes einer oder mehrerer Justiermarken unbeabsichtigt
herbeigeführt
wird.
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Beispiele für physikalische oder chemische Prozesse,
die einen nachteilhaften Effekt auf die Lage oder die Form einer
Justiermarke haben können,
sind die Abscheidung von Schichten wie etwa Aluminium oder Kupfer,
chemisch mechanische Polierschritte die etwa die Wolfram- oder Oxidpolierung oder
auch Resist-Spin-Effekte beim Aufbringen photoempfindlicher Lacke
vor der eigentlichen Belichtung. Das Ergebnis der Verschiebung von
Justiermarken ist, daß der
Halbleiterwafer in dem Belichtungsgerät auf eine Position ausgerichtet
wird, welche nicht derjenigen Position der tatsächlich unter einer aufgebrachten
oder modellierten Schicht verborgenen Justiermarke entspricht. Vielmehr
wird die Justierposition des Wafers von den auf die Signaturen der
Justiermarken in einer übergeordneten
oder modellierten Schicht einwirkenden Prozessen beeinflußt. Im Falle
einer Metallabscheidung können
beispielsweise statistische Verteilungen in bezug auf die Lagegenauigkeit
in Höhe
von 80-100 nm (3-σ-Fehler) vorkommen,
wenn keine Korrekturen bei der Justage angewendet werden.
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Die auf die Justiermarken einwirkenden
Prozesse bewirken oftmals Signaturen, die einen systematischen Effekt
in Abhängigkeit
von der Position der Justiermarken auf den Halbleiterwafer widerspiegeln. Ein
Beispiel stellen radiale Effekte dar, welche z.B. bei der Abscheidung
einer Schicht auf dem Halbleiterwafer vorkommen können. Auch
in Polieranlagen bestimmten Aufbaus kann es zu einer radialen Ausbildung
von Ver schiebungen kommen. Je weiter eine Justiermarke bzw. ein
Strukturelement zum Rande des Halbleiterwafers hin angeordnet ist,
desto stärker wird
die Abbildung der Justiermarke bzw. des Elementes in der abgeschiedenen
Schicht zum Rande hin verschoben. Es findet eine Lagerverschiebung
in Form einer vergrößernden
Abbildung der unterliegnden Strukturen in die aktuelle Schicht statt
(engl. Magnification). Das Ausmaß dieser Effekte, d.h. die Stärke der
Lageveränderung
der Justiermarken, besitzt im allgemeinen einen linearen Zusammenhang mit
der Position auf dem Wafer, beispielsweise dem Radius.
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Belichtungsgeräte wie Wafer-Scanner oder Wafer-Stepper
sind zumeist mit der Möglichkeit
versehen, lineare Korrekturen bei der Justage zur Belichtung einzelner
Belichtungsfelder durchzuführen. Hierbei
können
die Rotation, die Translation, die genannte Magnification und der
Wafer-Skew auskorrigiert werden. Anhand von globalen Justierparametern
werden in Abhängigkeit
von der Position des Belichtungsfeldes auf dem Wafer die entsprechenden Korrekturen
vorgenommen.
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Durch diese linearen Korrekturen
ist es gelungen die 3-σ-Fehler in X- und
Y-Richtung auf dem Wafer erheblich zu reduzieren. An dem genannten Beispiel
der Metall-Abscheidung konnten die entsprechenden Fehler-Werte für die Lagegenauigkeit beispielsweise
auf etwa 20 nm gesenkt werden. Aufgrund der weiter steigenden Anforderungen
in bezug auf die zu erreichende Lagegenauigkeit werden jedoch in
naher Zukunft auch diese reduzierten Werte durch vorgegebene Toleranzgrenzen
erreicht.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ein Verfahren zur Verfügung
zu stellen, mit dem der Restfehler in der Lagegenauigkeit eines
lithographischen Strukturierungsprozesses, welche von Einwirkungen
chemisch, mechanisch oder physikalisch durchgeführter Prozesse auf die Justiermarken
eines Halbleiterwafers herrührt,
weiter zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren zur Justage und zur Belichtung eines Halbleiterwafers
mit einem Strukturmuster in einem Belichtungsgerät, umfassend die Schritte:
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- a) Bereitstellen des Halbleiterwafers mit wenigstens
einem Belichtungsfeld, auf welchem eine erste Schicht angeordnet
ist, in welcher jeweils wenigstens eine Justiermarke zur Ausrichtung
eines Halbleiterwafers in dem Belichtungsgerät zur Belichtung des Belichtungsfeldes
gebildet ist,
- b) Bilden einer Meßstruktur
mit einer ersten Lageposition in dem Belichtungsfeld in der ersten Schicht,
- c) Anwenden eines chemischen oder physikalischen Prozesses wenigstens
auf das Belichtungsfeld mit der Meßstruktur,
- d) Messen einer zweiten Lageposition der Meßstruktur nach dem Anwenden
des Prozesses,
- f) Vergleich der ersten und der zweiten Lageposition zur Bestimmung
einer den Einfluss des angewendeten Prozesses auf den ersten Abstand
in dem Belichtungsfeld charakterisierenden Unterschiedes,
- g) Laden des Halbleiterwafers in das Belichtungsgerät und Justieren
des Halbleiterwafers anhand der wenigstens einen Justiermarke zur
Festlegung einer Belichtungsposition für das Belichtungsfeld,
- h) Korrigieren der Belichtungsposition des Belichtungsfeldes
in dem Belichtungsgerät
in Abhängigkeit
von dem Unterschied zum Ausgleich des Einflusses des angewendeten
Prozesses,
- i) Durchführen
der Belichtung mit der korrigierten Belichtungsposition,
- k) Wiederholen der Schritte a) bis i) zur Korrektur wenigstens
zweier weiterer Belichtungsfelder, wobei die jeweils angewendeten
Korrekturen eine nichtlineare Abhängigkeit von der Position des ersten
und des jeweils wenigstens einen weiteren Belichtungsfeldes auf
dem Halbleiterwafer aufweisen.
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Es werden für die Belichtung einzelner
Belichtungsfelder individuelle Korrekturen von zunächst auf
Justiermarken justierten Belichtungspositionen einzelner Belichtungsfelder
in einem Belichtungsgerät
aufgrund verbliebener Restfehler unterschiedlich von den anzuwendenden
Korrekturen für
jeweils benachbarte Belichtungsfelder durchgeführt. Die Korrektur kann dabei
in Abhängigkeit
von der Position des Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer ausgewählt werden.
Insbesondere wird eine nichtlineare Funktion der Position auf dem
Halbleiterwafer für
den Umfang der Korrektur ausgewählt.
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Würde
gemäß dem Stand
der Technik eine Vergrößerung (Magnifikation)
oder Rotation mit einem globalen, d.h. für den gesamten Halbleiterwafer gültigen,
Vergrößerungs-/Verkleinerungs- bzw. Rotationswert
durchgeführt,
so wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit
vom Ort auf dem Wafer, beispielsweise dem Radiusabstand vom Mittelpunkt
des Wafers, jedem Belichtungsfeld ein individueller Korrekturwert zugeordnet
und mit diesem die Justage durchgeführt. Nichtlineare, systematische
Effekte, welche durch ihre bisherige Nichtberücksichtigung gemäß dem Stand
der Technik in den Restfehler eingingen, können dadurch auf vorteilhafte
Weise eliminiert oder wenigstens erheblich reduziert werden.
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Das erfindungsgemäß Verfahren sieht vor, daß zusätzlich zu
den Justiermarken zur Durchführung
des Alignments in dem Belichtungsgerät weitere Meßstrukturen
bzw. -marken gebildet werden, welche anschließend zur Bestimmung der Lageveränderung
durch den einwirkenden Prozeß beispielsweise in
einem speziellen Mikroskopmeßgerät untersucht werden.
Die Meßstrukturen
werden zunächst
in einer ersten Schicht gebildet, in welcher auch die Justiermarken
gebildet sind. Um Belichtungsfelder einzeln korrigieren zu können, werden
in den betreffenden Belichtungsfeldern jeweils Justier- und Meßstrukturen
in der ersten Schicht gebildet. Je nachdem, ob durch einen Abscheideprozeß eine zweite
Schicht aufgebracht wird oder durch einen Polierprozeß, etc. die
vorhandene erste Schicht nachmodelliert wird, wird mit dem Mikroskopmeßgerät die vorher
in einem lithographischen Schritt vorgegebene Lagepositi on der gebildeten
Meßstruktur
mit der nach Durchführung
des Prozesses gemessenen Lageposition verglichen.
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Die Belichtungsposition ist die Position
des zu belichtenden Belichtungsfeldes relativ zum Strahlengang des
Projektionsapparates. Sie entspricht einer Koordinateneinstellung
eines in der XY-Ebene verfahrbaren Substrathalters, auf welchem
der Halbleiterwafer während
einer Belichtung gelagert ist. Durch eine Justierung (Schritt g)
auf die Justiermarken werden die Justiermarkenpositionen im Koordinatensystem
des Substrathalters aufgenommen. Eine erfindungsgemäße Korrektur
(Schritt h) der an diesen Justiermarkenpositionen festgehaltenen
Belichtungsposition findet beispielsweise statt, indem die Justiermarkenpositionen
um den in Schritt (f) bestimmten Unterschied – umgerechnet auf das Koordinatensystem
des Substrathalters – datentechnisch verändert werden.
Mit den neuen, datentechnisch geänderten
Justiermarkenpositionen wird der Substrathalter zum Einstellen der
Belichtungsposition verfahren.
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Erfindungsgemäß wird die bisher durchgeführte lineare,
globale Korrektur durch eine nichtlineare Korrektur ersetzt. Zusätzlich zu
der Ableitung einer solchen nichtlinearen Funktion aus den Messungen
(Schritt f), bei welcher immer noch eine funktionelle Abhängigkeit
der Korrektur eines Belichtungsfeldes von einem benachbarten Belichtungsfeld
besteht, ist gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen, eine völlig unabhängige Korrektur der
Belichtungsfelder voneinander individuell vorzunehmen, also eine „shot"-feine Korrektur.
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Gemäß verschiedenen Ausgestaltungen
ist dies mittels verschiedener Methoden möglich. Eine Methode besteht
darin, mittels eines Rasterelektronenmikroskops (Scanning Electron
Microscope, SEM) die durch den Prozeß modellierte, d.h. überformte
Topographie detailliert zu untersuchen und mit Referenzpositionen
zu vergleichen.
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Alternativ kann auch eine Meßstruktur
gebildet werden, welche mehrere Teilstrukturen, d.h. erste und zweite
Meßstrukturen
umfaßt,
von denen nur z.B. die erste Teil-Meßstruktur in einem Ätzprozeß freigeätzt wird.
Die ursprüngliche,
tieferliegende Meßstruktur
kann von dem Meßgerät somit
erfaßt werden.
Diese wird dann mit den modellierten Meßstrukturen verglichen. Hierbei
ist wichtig, daß der
Abstand der Teil-Meßstrukturen
voneinander bei der Bildung der Meßstrukturen bereits bekannt
ist. Daher braucht in dem nachfolgenden Meßprozeß zur Bestimmung der Lagepositionen
wiederum nur der relative Abstand der freigeätzten von den nicht geätzten Teilstrukturen
gemessen zu werden, um diesen zuletzt mit dem ursprünglichen,
lithographisch strukturierten Abstand vergleichen zu können. Der
sich daraus ergebende Unterschied beziffert das Maß der Lageverschiebung
durch den einwirkenden Prozeß.
Die vorgeschlagene Meßstruktur
mit frei- und nicht freigelegten Teilstrukturen wird auch intrinsische
Box genannt.
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Bei dem einwirkenden Prozeß kann es
sich um z.B. um Abscheideprozesse wie CVD (chemical vapor deposition),
PECVD (Physically enhanced CVD), etc., handeln. Es ist auch ein
epitaktische Schichtwachstum denkbar. Ein weiterer einwirkender Prozeß betrifft
das chemisch-mechanische Polieren (CMP). Auch das Aufbringen von
beispielsweise photoempfindlichen Lackschichten (Resists) ist eingeschlossen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Justage für den dem
Prozeß nachfolgenden
Lithographieschritt für
jedes Belichtungsfeld derart durchgeführt, daß der gemessene Unterschied,
welcher beispielsweise einen Betrag und eine Richtung als Vektor
umfaßt,
unmittelbar als Korrekturwert verwendet wird, wobei lediglich zum
Ausgleich der Lageverschiebung das Vorzeichen des Richtungsvektors
genau umgedreht wird, so daß der
Richtungsvektor in die genau entgegengesetzte Richtung bei gleichem Betrage
zeigt. Diese Korrektur wird allerdings erst angewandt, nachdem eine
Justage auf die in gleichem Maße
wie die Meßstruktu ren überformten
Justiermarken in der ersten bzw. zweiten Schicht durchgeführt wurde.
Die daraus bestimmte erste Belichtungsposition wird um den Korrekturwert – in dieser
Ausgestaltung der den Vektor des Unterschiedes entgegengesetzte
Richtungsvektor – zur
Bestimmung einer zweiten Belichtungsposition nachjustiert.
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Die somit vorgeschlagene Methode
ermöglicht
durch die Positionsabhängige
Korrektur der Belichtungsfelder nach einer Justage auf überformte Justiermarken
mit Hilfe eines vor der Durchführung eines
lithographischen Projektionsschrittes durchgeführten Meßprozesses für die Prozessierung
des gleichen Wafers eine Fehlerreduktion. Die vorliegende Erfindung
entspricht somit einem Advanced Process Control (APC) Verfahren.
Es kann vorteilhaft mit anderen Verfahren kombiniert werden, bei
welchen aus einer vorherigen Messung einer charakteristischen Größe auf dem
Wafer Korrekturen von Parametern in dem Lithographieschritt durchgeführt werden.
Beispielsweise können
aus Prozeßparameterschwankungen
in dem lithographischen Track Ausgleichswerte für Belichtungsparameter gefunden werden,
welche dann auf dem gleichen Wafer angewendet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung können
die Korrekturen für die
Folgen eines auf dem Wafer angewendeten Prozesses auch auf einem
nachfolgenden, späteren
Wafer angewendet werden. Dies bietet sich besonders dann an, wenn
entweder Langzeiteffekte aufgrund des durchgeführten Prozesses auftreten oder
aber geräteabhängige systematische
Effekte auftreten, welche für
das betreffende Gerät
stets wiederkehrend zu der gleichen Signatur bzw. Überformung
der Justier- und Meßstrukturen
führen.
Im letzteren Falle müßte dann
nicht jedesmal für
die betreffenden Belichtungsfelder die Bestimmung der Lagepositionen nach
dem überformenden
Prozeß durchgeführt werden.
Vielmehr könnten
die einmal beispielsweise in einem Anlagenkontrolltest aufgenommenen
Daten in einer Datenbank gespeichert und in einem Belichtungs schritt
für das
betreffende Belichtungsfeld, welches die gleiche Position auf dem
Halbleiterwafer aufweist und in dem gleichen Prozeßgerät den Prozeß erfahren
hat, abgerufen werden.
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Langzeiteffekte treten beispielsweise
bei Metallebenen auf, die durch Vorzugsrichtungen bei der Abscheidung
in einer Anlage entstehen. Diese Vorzugsrichtungen hängen vom
jeweilgen technischen Aufbau der Anlagen ab.
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Gemäß diesem Aspekt werden also
die Verfahrensschritte zur Bestimmung des Unterschiedes und die
Verfahrensschritte zur Anwendung des Unterschiedes auf eine Korrektur
der Justage des Belichtungsfeldes an getrennten, ersten und zweiten Halbleiterwafern
durchgeführt,
denn die Produktion des Produktes wird im allgemeinen nicht derart
lange angehalten werden können,
so daß der
gleiche Wafer auf diese Lageverschiebungen hin überprüft werden könnte.
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Die Erfindung soll nun anhand eines
Ausführungsbeispiels
mit Hilfe einer Zeichnung näher
erläutert
werden. Darin zeigen:
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1 eine
Karte der Lageverschiebungen auf einem Halbleiterwafer in Draufsicht
(oben) und in Diagrammen (unten) getrennt nach radialen Expansions-
und tangentialen Rotationsanteilen: nach Abscheidung einer Metallschicht
und nach anschließend
unkorrigierter Belichtung gemäß dem Stand
der Technik,
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2 wie 1, jedoch nach Anwendung einer
für den
Wafer globalen, linearen Korrektur der Justage gemäß dem Stand
der Technik,
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3 wie 1, jedoch nach Anwendung einer
für jedes
Belichtungsfeld individuellen, nichtlinearen Korrektur gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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Es soll eine Metallschicht auf ein
Interlayer-Dielektrikum abgeschieden und anschließend chemisch-mechanisch
poliert werden. Anschließend ist
eine lithographische Strukturierung in einem Belichtungsschritt
vorgesehen.
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Der Halbleiterwafer wird bereitgestellt,
wobei er bereits in dem Interlayer-Dielektrikum als erster Schicht
Justiermarken sowie Meßstrukturen
aufweist. Es wird der Abscheide- und der Polierprozeß zur Bildung
einer zweiten Schicht durchgeführt. Sämtliche
Strukturelemente sowie die Justier- und Meßstrukturen werden durch den
Abscheide- und Polierprozeß überformt.
Die Justier- und Meßstrukturen
sind aber noch in der obersten Schicht zur Durchführung einer
Overlay-Messung sowie einer Justage erkennbar.
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Der Halbleiterwafer wird nun in einem
weiteren Belichtungsgerät
mit einer Freibelichtungsmaske an Teilbereichen der Meßstrukturen
freigeätzt.
Dadurch werden für
die Durchführung
einer Messung in einem Overlay-Meßmikroskop Teile der ursprünglichen
Meßstrukturen
in der unterliegenden Schicht, dem Interlayer-Dielektrikum sichtbar.
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In dem Overlay-Meßgerät wird der Abstand der freigeätzten von
den nicht freigeätzten
Strukturen gemessen. In einem weiteren Schritt wird dieser gemessene
Abstand mit dem ursprünglich
bekannten Abstand der Teilstrukturen innerhalb des Interlayer-Dielektrikums
verglichen. Der Unterschied der beiden Abstände gibt die Lageverschiebung
in X- und Y-Richtung wieder.
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Für
sämtliche
mit den Meßstrukturen
versehenen Belichtungsfelder werden die gemessenen Unterschiede
in dem Meßgerät aufgenommen.
In den in den 1 – 3 gezeigten Karten und Diagrammen
ist dargestellt, wie sich die Unterschiede auf den nun durchzuführenden
Belichtungsschritt auswirken – je
nachdem ob eine erfindungsgemäße nichtlineare Korrektur
höherer
Ordnung bzw. „shot"-fein angewendet
wird (3), ob ei ne globale,
lineare Korrektur angewendet wird (2)
oder ob überhaupt
keine Korrektur angewendet wird (1).
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Im oberen Teil der 1 bis 3 ist
jeweils die Draufsicht auf einen 300 mm-Wafer die durch einen Abscheideprozeß einer
Metallebene entstandene Lageverschiebung von Meßstrukturen gezeigt. Es handelt
sich in diesen Abbildungen um Meßstrukturen, welche über wenigstens
zwei Ebenen, nämlich
der Metallebene und der unterliegenden Schichtebene ausgedehnt sind.
Die durch die Pfeile gekennzeichneten Lageverschiebungen geben den
Unterschied zwischen den in den beiden Ebenen strukturierten Teilstrukturen
nach dem Abscheide- und dem Lithographieschritt wieder. Es handelt
sich hierbei also nicht um die erfindungsgemäßen Meßstrukturen, sondern um Meßstrukturen
zur Wiedergabe des Ergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Pfeillängen entsprechen
den Beträgen
der Lageverschiebungen. Ein Maßstab
ist in den 1 – 3 jeweils unten rechts in
oberen Karte eingezeichnet.
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1 zeigt
den Fall, bei welchem überhaupt keine
Korrektur der Belichtungspositionen der in der Justage für die Durchführung eines
Belichtungsschrittes angewendet wurde (Stand der Technik).
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Wie in 1 im
oberen Teil zu sehen ist, findet bei dem Abscheideprozeß der Metallebene
eine rotationsähnliche
Verschiebung der Meßstrukturen und
somit anzunehmender Weise auch der Strukturelemente einer betreffenden
Schaltung statt. Die Rotation ist im wesentlichen linear, wie in
dem unteren Teil der 1 zu
sehen ist. Aufgetragen sind die einzelnen Meßwerte für die Lageverschiebung in Abhängigkeit
von der Radiusposition der betreffenden Meßstruktur.
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Der in 1 dargestellt
Testwafer besitzt einen 3-σ-Restfehler an Lagegenauigkeit
(Overlay) von 90.2 nm in X-Richtung
und 88.6 nm in Y-Richtung.
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Wie in 1,
unterer Teil auch gezeigt ist, bilden die radialen Anteile (Wafer
Expansion) Unabhängigkeit
vom Radius einen nicht linearen Zusammenhang.
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In 2 ist
in einer zu 1 analogen
Darstellungsform der Fall dargestellt, bei dem eine lineare Korrekturmethode
gemäß dem Stand
der Technik für
die Justage des mit einer Metallschicht bedeckten Wafers bei der
Belichtung angewendet wurde. Hierzu wurde aus allen Meßwerten
eine mittlere Rotation von –0.399
ppm ermittelt und als globaler Parameter auf die Gesamtheit der
Belichtungsfelder für
die Korrektur bei der Justage in einem Belichtungsgerät eingesetzt.
Wie im unteren Teil der 2 zu
sehen ist, konnte damit die Rotation im wesentlichen auskorrigiert
werden, so daß lediglich
eine statistische Streuung in der Gesamtheit der Werte überbleibt.
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Ein weiterer Parameter, die Vergrößerung (Magnifikation)
wurde aus den ursprünglichen
Daten wie beispielsweise den in 1 gezeigten
ebenfalls ermittelt, mit welchem radiale Effekte korrigiert werden
können.
Für die
Vergrößerung (Magnifikation)
in X- bzw. Y-Richtung wurden Werte von 0.032 bzw. 0.038 ppm gefunden
und ebenfalls bei der Belichtung zur Korrektur auch angewendet.
Das entsprechende Diagramm in 2,
unterer Teil, zeigt, daß sich durch
diese lineare Korrektur jedoch nur wenig Änderung in dem radialen Verlauf
der radialen Verschiebungseffekte zeigen. Obwohl offensichtlich
ein systematischer Effekt vorliegt, kann durch die bisherige Korrekturmethode
der Eingang dieses systematischen Effektes in den Restfehler nicht
verhindert werden. Der 3-σ-Restfehler
beträgt
gemäß dieser
Methode immer noch 19.0 nm in X-Richtung und 19.2 nm in Y-Richtung.
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3 zeigt
das Ergebnis nach Anwendung der erfindungsgemäßen Methode auf den in gleicher Weise
wie in 1 und 2 prozessierten Halbleiterwafer.
Dabei wurde mit einer intrinsic box auf dem Halbleiterwafer der
in 1 gezeigte Zu stand
in einer Messung ermittelt und die einzelnen Belichtungsfelder gemäß dem sich
daraus ergebenen Unterschied bei der Justage für eine Belichtung auskorrigiert.
Zur Vereinfachung wurde für
das vorliegende Beispiel durch Mittelung eine vom Wafermittelpunkt
ausgehende radiale Funktion ermittelt, aus welcher sich mit umgekehrten
Vorzeichen die Korrekturwerte ergeben. Die Mittelung erfolgte über einen
als Winkel von 360° für einen
gegebenen Waferradius. Für
jede Belichtungsfeldposition, z.B. den Mittelpunkt eines Belichtungsfeldes,
konnte der entsprechende Funktionswert abgelesen und nach der Justage
auf die überformten
Justiermarken auf das Alignment aufgerechnet werden.
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Im oberen Teil von 3 ist deutlich zu sehen, daß die einzelnen
Lageveränderungen
nur eine statistische Streuung zeigen, mit Ausnahme zweier Randbereiche
im oberen und unteren Teil des Halbleiterwafers. Letzteres findet
seine Ursache darin, daß keine
tangentiale Korrektur durchgeführt
wurde.
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Im unteren Teil der 3 ist zu sehen, daß sowohl die radialen wie auch
die tangentialen Effekte (Rotation) im wesentlichen auskorrigiert
wurden. Um diesen Erfolg zu erreichen, muß dort für jedes Belichtungsfeld einzeln
eine Verschiebung (Translation), Vergrößerung (Magnifikation), Rotation
etc. berechnet und angewendet werden. Als Resultat ergibt sich durch
Anwendung der erfindungsgemäßen Methode ein
3-σ-Restfehler
von 13.4 nm in X-Richtung bzw. 16.6 nm in Y-Richtung. Somit ist eine deutliche Verbesserung
feststellbar.
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Durch eine unmittelbare Anwendung
des für ein
Belichtungsfeld in den ersten Verfahrensschritten gemessenen Unterschiedes – versehen
mit einem negativen Vorzeichen – als
Korrekturwert für
die Justageschritte ergibt sich eine weitere Verbesserung, wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
im Rahmen einer Advanced Process Control (APC) Strategie für den gleichen
Wafer angewendet wird, für
welchen die Werte auch gemessen wurden.