DE10345238B4

DE10345238B4 - Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10345238B4
Application number: DE10345238A
Authority: DE
Inventors: Heiko Hommen; Jens Stäcker
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: DE10345238A1

Abstract

Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, umfassend:
– eine Gitterstruktur (10) zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine erste Anzahl erster Strukturelemente (12) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei ein Teil der ersten Strukturelemente (12) unterbrochen ausgeführt sind, um wenigstens einen ersten Bereich (14) zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente (12) angeordnet sind, und
– wenigstens eine Teilstruktur (16) zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente (18) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend im ersten Bereich (14) angeordnet sind,
wobei die Teilstruktur (16) so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, sowie die Verwendung der Justiermarke vor der Durchführung eines Projektionsschrittes in einem Belichtungsgerät.
Zur Herstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf Halbleiterwafern mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften versehene Schichten aufgebracht und jeweils lithographisch strukturiert. Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen, einen photoempfindlichen Resist aufzutragen, diesen mit einer gewünschten Struktur für die betreffende Ebene zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend die somit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschritt zu übertragen.
Die Belichtung des photoempfindlichen Resists wird beispielsweise in einem Wafer-Stepper oder Wafer-Scanner in einem lithographischen Projektionsschritt durchgeführt. Vor Beginn der jeweiligen Belichtungen sind Justage- oder Ausrichtsequenzen vorgesehen, wofür Justiermarken verwendet werden. Die Justiermarken sind typischerweise in den Randbereichen einer Maske angeordnet, die die betreffende Struktur bereitstellt.
Bei der Belichtung werden diese Justiermarken in einen Sagerahmen übertragen, der die einzelnen Belichtungsfelder auf dem Halbleiterwafer trennt. Die Justiermarken ermöglichen die Positionsbestimmung der auf dem Halbleiterwafer gebildeten Strukturen, bzw. durch die Bestimmung der Position der Justiermarken kann auf die genaue Positionierung und Ausrichtung der Struktur für die integrierte Schaltung zurückgeschlossen werden.
Justiermarken werden bei den meisten Herstellern der Belichtungsgeräte als Anordnungen länglicher, paralleler Balken ausgeführt, die üblicherweise eine Strukturbreite von einigen Mikrometern aufweisen. Häufig weisen Justiermarken eine Segmentierung auf, die der zu übertragenden Struktur der entsprechenden Ebene entspricht, um Justagefehler aufgrund unterschiedlicher Strukturbreiten der Justiermarke und der Schaltkreisstuktur zu minimieren.
Die Ausrichtung bzw. Justage des Halbleiterwafers in dem Belichtungsgerät gegenüber der Projektionsoptik wird durchgeführt, indem die Justiermarken mit Referenzmarken verglichen werden. Solche Referenzmarken werden oftmals über das Linsensystem der Projektionsoptik gegenüber einem Detektor eingeblendet.
Wie das Justage-Verfahren (alignment) im Einzelnen durchgeführt wird, hängt stark von den Geräteherstellern ab. Aufgrund des Markenvergleichs wird ein Offset bzw. Versatz der tatsächlichen Position der Justiermarken gegenüber der idealen Position der Referenzmarke festgestellt. Der im allgemeinen auf einem Substrathalter abgelegte Halbleiterwafer kann infolgedessen in seiner Lageposition korrigiert werden, so daß die anschließende Belichtung mit hoher Lagegenauigkeit ausgeführt werden kann.
Zur Bestimmung des Markenvergleichs haben sich bei den Herstellern der Belichtungsgeräte mehrere Verfahren etabliert. So wird beispielsweise bei einem Gerätehersteller das von der Justiermarke reflektierte Licht mit einem optischen Mikroskop aufgenommen und auf eine CCD-Kamera abgebildet. Das mit der CCD-Kamera aufgenommene Bild wird anschließend mittels eines Mustererkennungsverfahrens auf die Strukturelemente der Justiermarke hin untersucht. Ein anderer Gerätehersteller verwendet ebenfalls gestreutes Licht der Justiermarke, es wird jedoch das Beugungsmuster, das durch Diffraktion an den gitterartigen Justiermarken gebildet wird, analysiert. üblicher weise werden von den Herstellern der Belichtungsgeräte die Größe und die Form der Justiermarken vorgegeben.
Es erweist sich allerdings als nachteilhaft, daß die Justiermarken verschiedener Hersteller von Belichtungsgeräten nicht miteinander kompatibel sind, so daß im Sägerahmenbereich des Belichtungsfeldes der integrierten Schaltung eine große Fläche für verschiedene Justiermarken vorgesehen werden muß, wenn ein einzelner Maskensatz bei der Herstellung der integrierten Schaltung mittels mehrerer Belichtungsgeräte verwendet werden soll.
In der US 6,342,735 B1 ist eine kombinierte Justiermarke gezeigt, die eine erste Teilmarke gemäß eines ersten Aspekts und eine zweite Marke gemäß eines zweiten Aspekts umfaßt, wobei die beiden Teilmarken einander überlagert werden. Die Strukturelemente der Teilmarken sind so angeordnet, daß die Strukturelemente der ersten Teilmarke die der zweiten Teilmarke kreuzen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Justiermarke bereitzustellen, die die oben genannten Probleme überwindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, umfassend:

– eine Gitterstruktur zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine erste Anzahl erster Strukturelemente aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei ein Teil der ersten Strukturelemente unterbrochen ausgeführt sind, um wenigstens einen ersten Bereich zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente angeordnet sind, und
– wenigstens eine Teilstruktur zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend im ersten Bereich angeordnet sind, wobei die Teilstruktur so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente der Teilstruktur parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente der Gitterstruktur liegt, und die ersten Strukturelemente der Gitterstruktur als Linien mit einer Linienbreite und die zweiten Strukturelemente der Teilstruktur als Linien mit einer unterschiedlichen Linienbreite ausgebildet sind.

Diese Aufgabe wird alternativ auch durch eine weitere Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät gelöst, die folgendes umfaßt:

– eine Gitterstruktur zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine erste Anzahl erster Strukturelemente aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei ein Teil der ersten Strukturelemente unterbrochen ausgeführt sind, um wenigstens einen ersten Bereich zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente angeordnet sind, und um einen weiteren Bereich zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente angeordnet sind und bei der in dem weiteren Bereich eine weitere Teilstruktur so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente der weiteren Teilstruktur parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente der Gitterstruktur liegt, und
– wenigstens eine Teilstruktur zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend im ersten Bereich angeordnet sind, wobei die Teilstruktur so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente der Teilstruktur parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente der Gitterstruktur liegt, und die zweiten Strukturelemente der Teilstruktur und die zweiten Strukturelemente der weiteren Teilstruktur eine unterschiedliche Segmentierung aufweisen.

Diese Aufgabe wird in einer weiteren Alternative auch durch eine weitere Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät gelöst, die folgendes umfaßt:

– eine Gitterstruktur zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die wenigstens zwei erste Strukturelemente aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Abstand, der ein ganzzahliges Vielfaches eines vorherbestimmten Mittelpunktsabstands beträgt, nebeneinander liegend angeordnet sind, um einen linken Leerbereich, einen rechten Leerbereich und einen mittleren Leerbereich zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente angeordnet sind, und
– mehrere Teilstrukturen zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend in dem linken Leerbereich, dem rechten Leerbereich und dem mittleren Leerbereich angeordnet sind, wobei wenigstens eine Teilstruktur in dem linken Leerbereich und wenigstens eine Teilstruktur in dem rechten Leerbereich so angeordnet sind, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente der Teilstruktur parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem der ersten Strukturelemente der Gitterstruktur liegt und wobei wenigstens eine Teilstruktur in dem mittleren Leerbereich so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente der Teilstruktur parallel zu und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem der ersten Strukturelemente der Gitterstruktur und wenigstens ein anderes der zweiten Strukturelemente der Teilstruktur parallel zu und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem anderen der ersten Strukturelemente der Gitterstruktur liegt, wobei zweiten Strukturelemente der Teilstruktur in dem linken Leerbereich, dem rechten Leerbereich und dem mittleren Leerbereich eine unterschiedliche Segmentierung aufweisen.

Die erfindungsgemäße Justiermarke kombiniert eine Gitterstruktur mit einer Teilstruktur. Die Gitterstruktur ist dabei so ausgeführt, daß sie erste Strukturelemente aufweist, die in einem ersten Bereich unterbrochen ausgeführt sind, in dem die Teilstruktur angeordnet ist. Die Gitterstruktur und die Teilstruktur können so ausgeführt sein, daß sie den Entwurfsregeln eines Belichtungsgeräteherstellers genügen, bei dem während der Ausrichtung des Halbleiterwafers ein Beugungsmuster von gestreutem Licht erzeugt wird. Da die Strukturelemente der Teilstruktur den gleichen Mittelpunktsabstand wie die Strukturelemente der Gitterstruktur aufweisen und darüber hinaus die Teilstruktur zur Gitterstruktur den gleichen Mittelpunktsabstand aufweist, ist das resultierende Beugungsmuster durch die Teilstruktur nicht gestört. Darüber hinaus kann die Teilstruktur auch zur Erzeugung eines Reflexionsmusters bei der Ausrichtung des Halbleiterwafers in dem Belichtungsgerät dienen, so daß sie zur Mustererkennung während des Ausrichtens herangezogen werden kann.
Diese Justiermarke erlaubt die Erzeugung eines Beugungsmusters erster Ordnung und gleichzeitig die Erzeugung eines einfachen Reflexionsmusters zur Mustererkennung in einem Belichtungsgerät. Diese Justiermarke erlaubt die Erzeugung eines Beugungsmusters dritter Ordnung in dem Belichtungsgerät und gleichzeitig die Erzeugung eines Reflexionsmusters zur Mustererkennung in einem Belichtungsgerät und kann vorteilhafterweise mit einer Segmentierung versehen sein, die der zu übertragenden Struktur in dem Belichtungsgerät entspricht. Damit lassen sich Positionierfehler, die sich aufgrund unterschiedlicher Strukturgrößen ergeben würden, beseitigen.
Es lassen sich vorteilhafterweise mehrere Teilstrukturen und eine Gitterstruktur zu einer Justiermarke kombinieren, wobei mit dieser Justiermarke die Ausrichtung des Halbleiterwafers besonders flexibel gestaltet werden kann, da mehrere Teilstrukturen zur Ausrichtung zur Verfügung stehen.
Eine Justiermarke gemäß der Erfindung kann besonders vorteilhaft während der Entwicklung bzw. Optimierung einer neuen integrierten Schaltung eingesetzt werden. Da häufig die Segmentierung der zu übertragenden Schicht zu Beginn des Produktionsprozesses noch nicht genau feststeht oder während der Produktion zur Ausbeutesteigerung optimiert wird, können Justiermarken vorgesehen sein, die mehrere Segmentierungen aufweisen. Dadurch ist es möglich, daß bei einer eventuellen Modifikation von Strukturgrößen der Segmentierung einer Schicht die Teilstruktur mit der dazu passenden Segmentierung ausgewählt wird. Dadurch kann eine zeitraubende und teure Neuproduktion der entsprechenden Maske vermieden werden.
Besonders vorteilhaft erweisen sich die verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Justiermarken, wenn sie zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers anhand einer Detektion von gestreutem Licht einer Lichtquelle verwendet werden, das durch Diffraktion an den ersten Strukturelementen und den zweiten Strukturelementen entsteht.
Weiterhin besonders vorteilhaft erweisen sich die verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Justiermarken, wenn sie zur Ausrichtung des Halbleiterwafers anhand einer Detektion von gestreutem Licht einer Lichtquelle verwendet werden, das durch Reflektion an den zweiten Strukturelementen entsteht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 schematisch eine erfindungsgemäße Justiermarke in einer Draufsicht,
2 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiermarke in einer Draufsicht,
3 schematisch eine weitere Justiermarke in einer Draufsicht,
4 schematisch eine weitere Justiermarke in einer Draufsicht,
5 schematisch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiermarke in einer Draufsicht, und
6 schematisch eine alternative erfindungsgemäße Justiermarke in einer Draufsicht.
In der 1 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiermarke gezeigt. Die Justiermarke umfaßt eine Gitterstruktur 10, die mehrere erste Strukturelemente 12 aufweist. Die ersten Strukturelemente 12 können beispielsweise als erhabene Schichten auf der Oberseite des Halbleiterwafers ausgeführt sein. Es ist aber im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, daß die ersten Strukturelemente 12 durch Einsenkungen, beispielsweise in Form eines Grabens, gebildet sind. Der Graben kann beispielsweise ein sogenannter tiefer Graben sein, der für die Herstellung eines Grabenkondensators bei der Produktion von Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) benötigt wird.
Die ersten Strukturelemente 12 können beispielsweise als 8 μm breite Linie, die einen Mittelpunktsabstand von 16 μm aufweisen, ausgeführt sein. Im vorliegenden Fall sind in 1 neunzehn derartige Linien gezeigt, die parallel zueinander ausgerichtet sind und eine Länge von 72 μm aufweisen. Die ersten Strukturelemente 12 sind in einem Bereich 14 unterbrochen ausgeführt, so daß im Bereich 14, der in 1 als eine gestrichelte Linie eingezeichnet ist, keine ersten Strukturelemente 12 liegen.
In der 1 sind die ersten Strukturelemente 12 als Linien dargestellt, die alle entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt aufweisen. Durch die Unterbrechungen der ersten Strukturelemente 12 im Bereich 14 entstehen zwei Teilbereiche oberhalb und unterhalb des Bereichs 14, die jeweils Liniensegmente aufweisen, die kürzer als die nicht unterbrochenen Linien sind. Die Liniensegmente in den zwei Teilbereichen weisen jeweils entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind jeweils sechs Liniensegmente in den zwei Teilbereichen gezeigt.
Falls diese Unterbrechungen nicht vorhanden wären, würde die Gitterstruktur 10 den Entwurfsregeln der sogenannten SPM-Justiermarke (Scribeline Primary Mark, Primärmarke im Sagerahmen) der Firma ASML genügen. Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, daß in dem Bereich 14 eine weitere Teilstruktur 16 angeordnet ist, die mehrere zweite Strukturelemente 18 aufweist.
Im vorliegenden Fall sind die zweiten Strukturelemente 18 durch sechs äquidistant beabstandete Linien gebildet, die den gleichen Mittelpunktsabstand wie die ersten Strukturelemente 12 und beispielsweise eine Breite von 4 μm aufweisen. Die zweiten Strukturelemente 18 sind nebeneinanderliegend und parallel angeordnet. Die Teilstruktur 16 ist so im Bereich 14 angeordnet, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente 18 den gleichen Mittelpunktsabstand zu einem der ersten Strukturelemente 12 aufweist wie die ersten Strukturelemente 12 und die zweiten Strukturelemente 18 untereinander. In vorliegenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiermarke, die in 1 gezeigt ist, erfüllt jeweils das ganz linke und das ganz rechte zweite Strukturelement 18 dieses Kriterium.
Die Teilstruktur 16, die in 1 gezeigt ist, kann beispielsweise so ausgeführt sein, daß das ganz links angeordnete zweite Strukturelement 18 und das ganz rechts angeordnete zweite Strukturelement 18 eine Länge von 34 μm aufweisen. Die vier mittleren zweiten Strukturelemente 18 können beispielsweise eine Länge von 30 μm aufweisen. Mit diesen Abmessungen genügt die Teilstruktur 16 den Entwurfsregeln, die von der Firma Canon^® aufgestellt wurden.
Die vier mittleren der zweiten Strukturelemente 18 können beispielsweise entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt aufweisen. Ebenso können das ganz rechte und das ganz linke der zweiten Strukturelemente 18 entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt aufweisen, der im Vergleich zum Start- bzw. Endpunkt der Linien der vier mittleren der zweiten Strukturelemente 18 um 2 μm nach oben bzw. unten verschoben sein kann. Zwischen den zweiten Strukturelementen 18 der Teilstruktur 16 und den ersten Strukturelementen 12 der Gitterstruktur 10 ist in vertikaler Richtung ein Abstand vorgesehen, der beispielsweise 4 μm betragen kann, so daß sich die zweiten Strukturelementen 18 der Teilstruktur 16 und die ersten Strukturelementen 12 der Gitterstruktur 10 nicht berühren.
Die erfindungsgemäße Justiermarke, die in 1 gezeigt ist, kann zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät verwendet werden. Die Ausrichtung des Halbleiterwafers wird dabei anhand einer Detektion von gestreutem Licht einer Lichtquelle durchgeführt, das durch Reflexion an den zweiten Strukturelementen 18 entsteht. Das gestreute Licht kann beispielsweise mit einem optischen Mikroskop aufgenommen werden und auf eine CCD-Kamera abgebildet werden. Bei der Ausrichtung des Halbleiterwafers wird nun dieses Bild der CCD-Kamera analysiert, und es werden Strukturen mittels eines Mustererkennungsverfahrens gesucht, die der Teilstruktur 16 entsprechen. Die vorliegende Justiermarke erlaubt so mit die Ausrichtung eines Halbleiterwafers, beispielsweise in einem Belichtungsgerät der Firma Canon^®.
Es ist aber auch möglich, zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in dem Belichtungsgerät gestreutes Licht einer Lichtquelle zu detektieren, das durch Diffraktion an den ersten Strukturelementen 12 der Gitterstruktur 10 und den zweiten Strukturelementen 18 der Teilstruktur 16 entsteht (manchmal auch als „phase grating" bezeichnet). Dazu wird bei einer Justiermarke gemäß 1 das gestreute Licht horizontal über der Justiermarke abgetastet, wobei sich aufgrund der gitterförmigen Ausbildung der Justiermarke ein Beugungsbild ergibt. Da die zweiten Strukturelemente 18 den gleichen Mittelpunktsabstand wie die ersten Strukturelemente 12 aufweisen und darüber hinaus im Übergangsbereich zwischen den ersten Strukturelementen 12 und den zweiten Strukturelementen 18 diese ebenfalls mit dem gleichen Mittelpunktsabstand äquidistant beabstandet ausgebildet sind, entsteht ein regelmäßiges gitterförmiges Muster, das von einem Belichtungsgerät, beispielsweise der Firma ASML, nachgewiesen werden kann.
In 2 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiermarke gezeigt. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 dadurch, daß weniger erste Strukturelemente 12 der Gitterstruktur 10 gebildet sind als bei der Justiermarke nach 1. Im Bereich 14 ist wiederum die Teilstruktur 16 angeordnet, die zweite Strukturelemente 18 aufweist. Die Abmessungen der ersten Strukturelemente 12 und der zweiten Strukturelemente 18 sind genauso wie bei der Justiermarke nach 1 gewählt. Die erfindungsgemäße Ausführungsform der Justiermarke zeigt wiederum eine Teilstruktur 16, die sich an einer Justiermarke der Firma Canon^® orientiert, und eine Gitterstruktur 10, die sich an die sogenannte SSPM-Justiermarke (Short Scribeline Primary Mark, kurze Primärmarke im Sägerahmen) der Firma ASML anlehnt.
Die Justiermarke nach 2 kann, wie bereits bei der Ausführungsform nach 1 erklärt, in einem Belichtungsgerät, das auf Mustererkennung basiert, und in einem Belichtungsgerät, das auf Diffraktion beruht, angewendet werden.
In 3 ist eine weitere Justiermarke gezeigt. Die Justiermarke nach 3 weist wiederum eine Gitterstruktur 10 mit ersten Strukturelementen 12 auf, die in einem Bereich 14 unterbrochen ausgeführt sind. Darüber hinaus ist in dem Bereich 14 eine Teilstruktur 16 mit zweiten Strukturelementen 18 angeordnet. Die Abmessungen sind dabei identisch denen, die in der Justiermarke nach 1 gewählt wurden. Die Justiermarke nach 3 unterscheidet sich jedoch dadurch, daß die ersten Strukturelemente 12 und die zweiten Strukturelemente 18 durch eine Doppellinie gebildet werden, die parallel und nebeneinanderliegend angeordnet sind. Die Doppellinie besteht aus zwei Einzellinien, die beide die gleiche Breite aufweisen, wobei beispielsweise der Abstand zueinander der Breite der Einzellinien entsprechen kann.
Die Justiermarke nach 3 kann, wie die gemäß 1 und 2, in einem Belichtungsgerät, das eine Mustererkennung von reflektiertem Licht durchführt, verwendet werden. Die Teilstruktur 16 entspricht wiederum Justiermarken, beispielsweise der Firma Canon^®, wobei die Ausführung der zweiten Strukturelemente 18 als Doppellinien die Mustererkennung nicht behindert.
Wenn wiederum das gestreute Licht durch Diffraktion an den ersten Strukturelementen 12 und den zweiten Strukturelementen 18 nachgewiesen wird, entsteht in diesem Fall ein Beugungsmuster dritter Ordnung. Da das Beugungsgitter, das durch die Gitterstruktur 10 und die Teilstruktur 16 gebildet wird, entlang einer horizontalen Linie der Justiermarke überall die gleiche Gitterkonstante aufweist, entsteht kein Streulicht, das die Ausrichtung bzw. den Nachweis des gestreuten Lichtes erschweren würde.
In 4 ist eine weitere Justiermarke gemäß einem nicht zur Erfindung gehörigem Beispiel gezeigt. Die Justiermarke gemäß 4 unterscheidet sich von einer Justiermarke nach 3 nur durch die Anzahl erster Strukturelemente 12.
Die Verwendung der Justiermarke nach 4 erfolgt analog zu der Justiermarke gemäß 3.
In 5 ist eine weitere mögliche Ausführungsform der Justiermarke gezeigt. Die Justiermarke nach 5 weist wiederum eine Gitterstruktur 10 auf, die erste Strukturelemente 12 umfaßt. Die Gitterstruktur 10 ist in dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß mehrere Bereiche entstehen, in denen keine ersten Strukturelemente 12 angeordnet sind. Diese weiteren Bereiche sind in 5 als weitere Bereiche 20 und 20' eingezeichnet. Im Bereich 14 und in den weiteren Bereichen 20 und 20 ist eine Teilstruktur 16 und weitere Teilstrukturen 22 und 22' angeordnet, die wiederum zweite Strukturelemente 18 umfassen. Die ersten Strukturelemente 12 und die zweiten Strukturelemente 18 sind jeweils parallel und nebeneinanderliegend ausgeführt und weisen in horizontaler Richtung alle den gleichen Mittelpunktsabstand zueinander auf.
In der 5 sind die ersten Strukturelemente 12 der Gitterstruktur 10 als Doppellinien dargestellt, die alle entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt aufweisen. Durch die Unterbrechungen der ersten Strukturelemente 12 im Bereich 14 und in den weiteren Bereichen 20 und 20' entstehen sechs Teilbereiche oberhalb und unterhalb des Bereichs 14 und der weiteren Bereichen 20 und 20', die jeweils Doppelliniensegmente aufweisen, die kürzer als die nicht unterbrochenen Doppellinien sind. Die Doppelliniensegmente in den sechs Teilbereichen weisen jeweils entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind jeweils sechs Doppelliniensegmente in den sechs Teilbereichen gezeigt.
Die Teilstruktur 16 und die weiteren Teilstrukturen 22 und 22' weisen zweite Strukturelemente auf, die analog zu den zweiten Strukturelementen 18 der Teilstruktur 16 gemäß 3 gebildet sind.
Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorgesehen, daß die ersten Strukturelemente und die zweiten Strukturelemente eine Segmentierung aufweisen. Dies bedeutet, daß die ersten Strukturelemente 12 und die zweiten Strukturelemente 18 zusätzlich zu der Doppellinie, die schon im Zusammenhang mit der 2 diskutiert wurde, eine Substruktur aufweisen. Diese Segmentierung oder Substruktur kann beispielsweise dem zu übertragenden Muster der Schicht entsprechen. Dadurch werden bei der Verwendung der Justiermarke zur Ausrichtung des Halbleiterwafers Abbildungsfehler, die auf der Größe der Struktur beruhen, beseitigt.
In der Ausführungsform der Justiermarke nach 5 ist es möglich, daß die Teilstruktur 16 und die weiteren Teilstrukturen 22 und 22' jeweils unterschiedliche Segmentierungen aufweisen. Damit können beispielsweise bei der Evaluierung einer neuen Prozeßlinie mehrere mögliche Segmentierungen berücksichtigt werden. Beispielsweise können die ersten Strukturelemente 12 und die zweiten Strukturelemente 18 eine Segmentierung aufweisen, die dem tiefen Graben eines Speicherbausteins mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) entspricht. Aufgrund der verschiedenen Segmentierungen der Teilstruktur 16 und der weiteren Teilstrukturen 22 und 22' können mehrere Prozeßoptionen getestet werden, ohne jeweils neue Masken zur Herstellung des DRAM-Bausteins herstellen zu müssen.
Eine alternative erfindungsgemäße Justiermarke ist in 6 gezeigt. Die Justiermarke nach 6 weist wiederum eine Gitterstruktur 10 auf, die zwei erste Strukturelemente 12 umfaßt, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Abstand, der ein ganzzahliges Vielfaches eines vorherbestimmten Mittelpunktsabstands beträgt, nebeneinander liegend angeordnet sind. Die Gitterstruktur 10 ist in dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß mehrere Bereiche entstehen, in denen keine erste Strukturelemente 12 angeordnet sind. Die Gitterstruktur 10 bildet somit einen linken Leerbereich 24, einen rechten Leerbereich 26 und einen mittleren Leerbereich 28. Der linke Leerbereich 24, der rechte Leerbereich 26 und der mittlere Leerbereich 28 sind in 6 mit gestrichelten Linien dargestellt.
Auf der Oberseite des Halbleiterwafers sind mehrere Teilstrukturen 16 zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente 18 aufweisen, im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend in dem linken Leerbereich 24, dem rechten Leerbereich 26 und dem mittleren Leerbereich 28 angeordnet.
Zwei Teilstrukturen 16 sind in dem linken Leerbereich 24 und zwei Teilstrukturen 16 sind in dem rechten Leerbereich 24 angeordnet, wobei jeweils eines der zweiten Strukturelemente 18 der Teilstruktur 16 parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem der ersten Strukturelemente 12 der Gitterstruktur 10 liegt.
Zwei Teilstrukturen 16 sind in dem mittleren Leerbereich 28 angeordnet, wobei jeweils eines der zweiten Strukturelemente 18 der Teilstruktur 16 parallel zu und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem der ersten Strukturelemente 12 der Gitterstruktur 10 und jeweils ein anderes der zweiten Strukturelemente 18 der Teilstruktur 16 parallel zu und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem anderen der ersten Strukturelemente 12 der Gitterstruktur 10 liegt.
Die zweiten Strukturelemente 12 der sechs Teilstrukturen 16 können analog zur Teilstruktur der Justiermarke gemäß 3 ausgeführt sein.
Die beiden Teilstrukturen 16 sind in dem rechten Leerbereich 26 sind in vertikaler Richtung mit einem gewissen Abstand nebeneinanderliegend angeordnet. Die beiden Teilstrukturen 16 sind in dem linken Leerbereich 24 sind in vertikaler Richtung mit einem gewissen Abstand nebeneinanderliegend angeordnet.
Die beiden Teilstrukturen 16 sind in dem mittleren Leerbereich 28 sind in vertikaler Richtung mit einem gewissen Abstand nebeneinanderliegend angeordnet.
In der Ausführungsform der Justiermarke nach 6 können die beiden ersten Strukturelemente 12, die in Form einer beispielsweise 72 μm langen Doppellinie analog zu dem Ausführungsbeispiel der 3 ausgebildet sind, entlang einer horizontalen Achse den gleichen Start- bzw. Endpunkt aufweisen.
In der Ausführungsform der Justiermarke nach 6 ist es im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, daß die Teilstrukturen 16 jeweils unterschiedliche Segmentierungen aufweisen. Damit können beispielsweise bei der Evaluierung einer neuen Prozeßlinie mehrere mögliche Segmentierungen berücksichtigt werden. Es ergeben sich ähnliche Vorteile, wie bereits oben bei der Justiermarke gemäß 5 diskutiert.
Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit Justiermarken der Firma Canon^® und der Firma ASML beschrieben, es ist jedoch auch möglich, Justiermarken anderer Hersteller als Teilstrukturen bzw. als Gitterstruktur zu verwenden. Die erfindungsgemäße Justiermarke kann auch mit anderen Strukturen, die beispielsweise der Grobjustage des Halbleiterwafers dienen, erweitert werden.

Claims

Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, umfassend: – eine Gitterstruktur (10) zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine erste Anzahl erster Strukturelemente (12) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei ein Teil der ersten Strukturelemente (12) unterbrochen ausgeführt sind, um wenigstens einen ersten Bereich (14) zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente (12) angeordnet sind, und – wenigstens eine Teilstruktur (16) zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente (18) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend im ersten Bereich (14) angeordnet sind, wobei die Teilstruktur (16) so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) liegt, und die ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) als Linien mit einer Linienbreite und die zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) als Linien mit einer unterschiedlichen Linienbreite ausgebildet sind.
Justiermarke nach Anspruch 1, bei der die ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) und die zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) segmentiert ausgebildet sind.
Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, umfassend: – eine Gitterstruktur (10) zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine erste Anzahl erster Strukturelemente (12) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend angeordnet sind, wobei ein Teil der ersten Strukturelemente (12) unterbrochen ausgeführt sind, um wenigstens einen ersten Bereich (14) zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente (12) angeordnet sind, und um einen weiteren Bereich (20) zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente (12) angeordnet sind und bei der in dem weiteren Bereich (20) eine weitere Teilstruktur (22) so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (18) der weiteren Teilstruktur (22) parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) liegt, und – wenigstens eine Teilstruktur (16) zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente (18) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend im ersten Bereich (14) angeordnet sind, wobei die Teilstruktur (16) so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben wenigstens einem der ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) liegt, und die zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) und die zweiten Strukturelemente (18) der weiteren Teilstruktur (22) eine unterschiedliche Segmentierung aufweisen.
Justiermarke nach Anspruch 3, bei der die unterschiedlichen Segmentierungen der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) und der zweiten Strukturelemente (18) der weiteren Teilstruktur (22) Strukturen tiefer Gräben eines Speicherbausteins mit wahlfreiem Zugriff entsprechen.
Justiermarke zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, umfassend: – eine Gitterstruktur (10) zur Erzeugung eines Beugungsmusters in dem Belichtungsgerät, die wenigstens zwei erste Strukturelemente (12) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit einem vorherbestimmten Abstand, der ein ganzzahliges Vielfaches eines vorherbestimmten Mittelpunktsabstands beträgt, nebeneinander liegend angeordnet sind, um einen linken Leerbereich (24), einen rechten Leerbereich (26) und einen mittleren Leerbereich (28) zu bilden, in dem keine ersten Strukturelemente (12) angeordnet sind, und – mehrere Teilstrukturen (16) zur Erzeugung eines Beugungsmusters und eines Reflexionsmusters in dem Belichtungsgerät, die eine zweite Anzahl zweiter Strukturelemente (18) aufweist, die auf der Oberseite des Halbleiterwafers im wesentlichen parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand nebeneinander liegend in dem linken Leerbereich (24), dem rechten Leerbereich (26) und dem mittleren Leerbereich (28) angeordnet sind, wobei wenigstens eine Teilstruktur (16) in dem linken Leerbereich (24) und wenigstens eine Teilstruktur (16) in dem rechten Leerbereich (24) so angeordnet sind, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) parallel und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem der ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) liegt und wobei wenigstens eine Teilstruktur (16) in dem mittleren Leerbereich (28) so angeordnet ist, daß wenigstens eines der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) parallel zu und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem der ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) und wenigstens ein anderes der zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) parallel zu und mit dem vorherbestimmten Mittelpunktsabstand neben einem anderen der ersten Strukturelemente (12) der Gitterstruktur (10) liegt, wobei zweiten Strukturelemente (18) der Teilstruktur (16) in dem linken Leerbereich (24), dem rechten Leerbereich (26) und dem mittleren Leerbereich (28) eine unterschiedliche Segmentierung aufweisen.
Verwendung der Justiermarke nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, wobei die Ausrichtung des Halbleiterwafers anhand einer Detektion von gestreutem Licht einer Lichtquelle durchgeführt wird, das durch Diffraktion an den ersten Strukturelementen (12) und zweiten Strukturelementen (18) entsteht.
Verwendung der Justiermarke nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Ausrichtung eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät, wobei die Ausrichtung des Halbleiterwafers anhand einer Detektion von gestreutem Licht einer Lichtquelle durchgeführt wird, das durch Reflexion an den zweiten Strukturelementen (18) entsteht.