DE10350708A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers Download PDF

Info

Publication number
DE10350708A1
DE10350708A1 DE2003150708 DE10350708A DE10350708A1 DE 10350708 A1 DE10350708 A1 DE 10350708A1 DE 2003150708 DE2003150708 DE 2003150708 DE 10350708 A DE10350708 A DE 10350708A DE 10350708 A1 DE10350708 A1 DE 10350708A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exposure field
overlay
field
substructure
semiconductor wafer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2003150708
Other languages
English (en)
Other versions
DE10350708B4 (de
Inventor
Stefan Gruss
Manuel Vorwerk
Hans-Georg Froehlich
Raphael Ehrbrecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qimonda AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE2003150708 priority Critical patent/DE10350708B4/de
Publication of DE10350708A1 publication Critical patent/DE10350708A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10350708B4 publication Critical patent/DE10350708B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70491Information management, e.g. software; Active and passive control, e.g. details of controlling exposure processes or exposure tool monitoring processes
    • G03F7/70516Calibration of components of the microlithographic apparatus, e.g. light sources, addressable masks or detectors
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70616Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers, bei dem ein Resist mit einem Waferscanner in einem ersten Belichtungsfeld (10) in einer ersten Scanrichtung (24), in einem zweiten Belichtungsfeld (20) in einer zweiten Scanrichtung (26), die der ersten Scanrichtung (24) im wesentlichen entgegengesetzt ist, und in einem dritten Belichtungsfeld (22) in der ersten Scanrichtung (24) belichtet wird. Anschließend werden jeweils eine erste Teilstruktur (12, 12', 12'') und eine zweite Teilstruktur (14, 14', 14'') in jedem Belichtungsfeld (10, 20, 22) durch photolithographisches Strukturieren gebildet, wobei die erste Teilstruktur (12) des ersten Belichtungsfeldes (10) und die zweite Teilstruktur (14') des zweiten Belichtungsfeldes (20) zusammen ein Overlay-Target (28, 32) bilden, das im zweiten Belichtungsfeld (20) angeordnet ist, und die erste Teilstruktur (12'') des dritten Belichtungsfeldes (22) und die zweite Teilstruktur (14') des zweiten Belichtungsfeldes (22) zusammen ein weiteres Overlay-Target (30, 34) bilden, das im zweiten Belichtungsfeld (20) angeordnet ist. Aus dem Versatz der Teilstrukturen (12, 14'; 12'', 14') der Overlay-Targets (28, 30, 32, 34) im zweiten Belichtungsfeld (20) kann der Translationsfehler berechnet werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers.
  • 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.
  • Mit den stetig ansteigenden Integrationsdichten integrierter Schaltungen erhöhen sich auch die Anforderungen an die Lagegenauigkeit einer auf das Halbleitersubstrat zu projizierenden Struktur. Insbesondere dann, wenn bereits Vorebenen in unterliegenden Schichten, z. B. in einem lithographischen Projektionsschritt übertragen wurden, müssen immer striktere Toleranzgrenzen bezüglich der gegenseitigen Ausrichtung der aktuell auf das Substrat zu projizierenden Struktur relativ zu den Strukturen der genannten Vorebenen berücksichtigt werden, um die Funktionsfähigkeit der Schaltung zu gewährleisten.
  • 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 Sägerahmen 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.
  • Dichte Linien-Spalten-Muster, wie sie etwa im Bereich der Herstellung von dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) gebildet werden, weisen beispielsweise Linienbreiten von 70, 90 oder 110 nm auf. Für den lithographischen Projektionsschritt eines solchen Schaltungsmusters wird üblicherweise ein Waferscanner verwendet. In einem Waferscanner erfolgt die Belichtung des photoempfindlichen Resists entlang eines Belichtungsschlitzes. Der Halbleiterwafer wird im allgemeinen auf einem Substrathalter abgelegt und zur Belichtung in eine entsprechende Position gefahren. Dann wird das auf einer Maske angeordnete Schaltungsmuster sukzessive in einzelne Belichtungsfelder auf dem photoempfindlichen Resist übertragen. Üblicherweise beträgt die Größe eines Belichtungsfeldes etwa 25 mm × 35 mm.
  • Die Belichtungssequenzen der einzelnen Belichtungsfelder werden üblicherweise so ausgeführt, daß über die Oberseite des Halbleiterwafers eine Reihe oder Spalte von Belichtungsfeldern, die entlang einer Linie angeordnet sind, mit dem Waferscanner belichtet werden, wobei die Scanrichtung zwischen benachbarten Belichtungsfeldern ständig wechselt. Insgesamt erfolgt die Belichtungssequenz der einzelnen Belichtungsfelder mäander- oder schlangenlinienförmig.
  • Bei modernen Technologien der DRAM-Herstellung wird die zur Ausrichtung zweier Strukturen erforderliche Genauigkeit (die auch als Overlay-Budget bezeichnet wird) aufgrund der kleiner werdenden Strukturauflösungen immer weiter sinken. So beträgt beispielsweise die tolerierbare Lageungenauigkeit bei der 110-nm-Prozeßlinie nur noch ungefähr 20 nm. Derzeitige und zukünftige Prozeßlinien sind somit auf Quellen sehr subtiler Lageungenauigkeitsfehler sensitiv.
  • Die Bestimmung der Lagegenauigkeit zweier übereinander liegender Schichten erfolgt während der Produktion von integrierten Schaltungen normalerweise mit sogenannten Overlay-Targets. Dabei handelt es sich um zwei Teilstrukturen, die getrennt auf jede der Schichten abgebildet werden. Die erste Teilstruktur kann aus einem rechteckigen Strukturelement bestehen, das von einer rahmenförmigen zweiten Teilstruktur umgeben wird. Overlay-Targets werden üblicherweise zusammen mit anderen Justiermarken im Sägerahmenbereich plaziert. Die oben beschriebene Struktur ist auch als Box-in-Box-Marke bekannt. Üblicherweise wird der Versatz der einzelnen Teilstrukturen zueinander mit einem Overlay-Meßgerät, beispielsweise einem optischen Mikroskop, vermessen.
  • Ein bei der Belichtung mit einem Waferscanner bisher wenig beachtetes Problem stellt der sogenannte Translationsfehler dar, der durch unterschiedliche Scanrichtungen und unterschiedliche Geschwindigkeiten in verschiedenen Scanrichtungen des Waferscanners bedingt wird.
  • Üblicherweise wird, wie oben erläutert, beim sukzessiven Belichten der einzelnen Belichtungsfelder auf dem Halbleiterwafer die Oberseite des Halbleiterwafers in Form eines Mäanders durchlaufen. Belichtungsfelder, die nebeneinanderliegend mit unterschiedlicher Scanrichtung durchlaufen werden, weisen somit einen Lageversatz zueinander auf. Dieser Fehler wird üblicherweise als Translationsfehler bezeichnet.
  • Bei der Belichtung eines Halbleiterwafers mit einem Waferscanner sind noch weitere fehlerbehafteten Effekte bekannt. So kann beispielsweise die Belichtung in einem Belichtungsfeld um einen festen Winkel verdreht sein oder um einen konstanten Faktor im Abbildungsmaßstab falsch sein. Im ersten Fall spricht man von einem Rotationsfehler, der zweite Fall wird üblicherweise als Vergrößerungsfehler bezeichnet.
  • Der Translationsfehler könnte beispielsweise durch Vermessung des Versatzes relativ zu einer Referenzebene bestimmt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Vermessung des Versatzes aufgrund dieses Effekts wegen der Überlagerung mit den anderen oben genannten Abbildungsfehlern, aber auch wegen weiterer störender Effekte, wie z. B. die Beschaffenheit von Marken der Referenzebene, erschwert ist. Somit ist eine genaue Bestimmung der einzelnen Fehlerbeiträge schwierig bzw. in vielen Fällen unmöglich.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das die Bestimmung des Translationsfehlers eines Waferscanners ermöglicht, ohne auf eine Referenzebene angewiesen zu sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers gelöst, das folgende Schritte aufweist:
    • – Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit einem Substrat;
    • – Aufbringen eines Resists;
    • – Ausrichten des Halbleiterwafers relativ zu einem Waferscanner zur Belichtung des Resists;
    • – Belichten des Resists mit dem Waferscanners in einem ersten Belichtungsfeld in einer ersten Scanrichtung, in einem zweiten Belichtungsfeld in einer zweiten Scanrichtung, die der ersten Scanrichtung im wesentlichen entgegengesetzt ist, und in einem dritten Belichtungsfeld in der ersten Scanrichtung;
    • – Bilden jeweils einer ersten Teilstruktur und jeweils einer zweiten Teilstruktur in jedem Belichtungsfeld durch photolithographisches Strukturieren, wobei die erste Teilstruktur des ersten Belichtungsfeldes und die zweite Teilstruktur des zweiten Belichtungsfeldes geeignet sind, zusammen ein Overlay-Target zu bilden, das im zweiten Belichtungsfeld angeord net ist, und die erste Teilstruktur des dritten Belichtungsfeldes und die zweite Teilstruktur des zweiten Belichtungsfeldes geeignet sind, zusammen ein weiteres Overlay-Target zu bilden, das im zweiten Belichtungsfeld angeordnet ist;
    • – Bestimmen des Versatzes der Teilstrukturen des Overlay-Targets im zweiten Belichtungsfeld; und
    • – Berechnen des Translationsfehlers aus den Werten des Versatzes.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden jeweils benachbarte Belichtungsfelder mit Teilstrukturen versehen, die so angeordnet werden, daß sie zusammen ein Overlay-Target bilden. Damit läßt sich ohne die Vermessung einer Referenzebene der Translationsfehler bestimmen, da jede der das Overlay-Target bildenden Teilstruktur während des Belichtens mit dem Waferscanner in einer anderen Scanrichtung gebildet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden im zweiten Belichtungsfeld vier Overlay-Targets angeordnet.
  • Gemäß dieser Vorgehensweise können durch Mittelung der Daten über alle vier Overlay-Targets Beträge von Rotationsfehlern und Vergrößerungsfehlern eliminiert werden. Diese Fehler treten häufig bei der Belichtung mit Waferscannern auf, deren Betrag ist üblicherweise größer als der der Translationsfehler.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Overlay-Target so ausgebildet, daß es mit kommerziellen Overlay-Meßgeräten verarbeitet werden kann.
  • Gemäß dieser Vorgehensweise können Translationsfehler bestimmt werden, ohne neue Meßgeräte konstruieren zu müssen.
  • Besonders vorteilhaft erweisen sich die verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn sie bei der Bildung von Strukturen auf einem Halbleiterwafer, die ei nen Speicherbaustein mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) enthalten, zur Bestimmung des Translationsfehlers verwendet werden.
  • DRAM-Speicherbausteine weisen häufig eine kleine Strukturauflösung auf, so daß dort die Bestimmung des Translationsfehlers besonders wichtig ist.
  • 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 ein Belichtungsfeld in einer Draufsicht, das die bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstandenen Bestandteile zeigt,
  • 2 schematisch drei nebeneinander angeordnete Belichtungsfelder in einer Draufsicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 schematisch drei nebeneinander angeordnete Belichtungsfelder in einer Draufsicht, die Beiträge von Rotationsfehlern aufweisen, und
  • 4 schematisch drei nebeneinander angeordnete Belichtungsfelder in einer Draufsicht, die Vergrößerungsfehler verdeutlichen soll.
  • In 1 ist schematisch ein Belichtungsfeld 10 mit einer ersten Teilstruktur 12 und einer zweiten Teilstruktur 14 gezeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer Maske in eine Resist-Schicht eines Substrats eines Halbleiterwafers mittels photolithographischer Projektion übertragen werden kann. Dazu wird in einem ersten Schritt ein Resist auf der Oberseite des Halbleiterwafers aufgebracht.
  • Anschließend wird zur Belichtung des Resists der Halbleiterwafer relativ zu einem Waferscanner ausgerichtet.
  • Die erste Teilstruktur 12 und die zweite Teilstruktur 14 können in eine Schicht des Substrats des Halbleiterwafers übertragen werden. Dazu auszuführende Verfahrensschritte, wie beispielsweise das Auftragen des Resists, Beschichten mit einer antireflektierenden Schicht, Ätzen oder Entwickeln, sind allgemein bekannt und werden deshalb bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht näher erläutert.
  • Die erste Teilstruktur 12 und die zweite Teilstruktur 14 können in Form sogenannter erhabener Strukturelemente ausgebildet werden, wie z. B. durch ein dichtes Linien-Spalten-Muster. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch vorgesehen, daß die erste Teilstruktur 12 und die zweite Teilstruktur 14 durch Einsenkungen gebildet werden, beispielsweise in Form von tiefen Gräben, wie sie bei der Herstellung von Grabenkondensatoren für Speicherbausteine mit wahlfreiem Zugriff benötigt werden. Ebenso ist es auch denkbar, daß die erste Teilstruktur 12 und die zweite Teilstruktur 14 als Öffnungen in einer Kontaktlochebene ausgebildet werden.
  • Im Belichtungsfeld 10 gemäß der 1 sind jeweils vier erste Teilstrukturen 12 gezeigt, die jeweils paarweise symmetrisch um eine x-Achse 16 und um eine y-Achse 18 angeordnet werden. Die vier Elemente der ersten Teilstruktur 12 werden außerhalb des eigentlichen Schaltungsmusters in dem Belichtungsfeldes 10 angeordnet. In 1 sind die vier Elemente der ersten Teilstruktur 12 als quadratische Flächen veranschaulicht, die außerhalb einem das Schaltungsmuster umgebenden Sägerahmen angeordnet werden.
  • In 1 sind auch vier Elemente der zweiten Teilstruktur 14 eingezeichnet, die ebenfalls die gleiche Symmetrie um die x-Achse 16 und die y-Achse 18 aufweisen. Die vier Elemente der zweiten Teilstruktur 14 sind in 1 als ein im we sentlichen rechteckiger Rahmen eingezeichnet. Die vier Elemente der zweiten Teilstruktur 14 sind innerhalb des Schaltungsmusters, beispielsweise innerhalb des Sägerahmens, im ersten Belichtungsfeld 10 angeordnet.
  • Die Elemente der ersten Teilstruktur 12 und der zweiten Teilstruktur 14 werden entlang zweier horizontaler Linien angeordnet, die jeweils den gleichen Abstand zur x-Achse 16 aufweisen, wobei der Abstand zur x-Achse 16 kleiner als die maximale Ausdehnung des Schaltungsmusters oder des Sägerahmens in Richtung der y-Achse 18 ist. Der Abstand zur y-Achse 18 ist größer als die maximale Ausdehnung des Schaltungsmusters oder des Sägerahmens in Richtung der x-Achse 68.
  • In 2 sind ein zweites Belichtungsfeld 20 und ein drittes Belichtungsfeld 22 gezeigt, die zusammen mit dem ersten Belichtungsfeld 10 nebeneinander liegend angeordnet werden. Das zweite Belichtungsfeld 20 wird ebenfalls mit vier Elementen einer ersten Teilstruktur 12' und mit vier Elementen einer zweiten Teilstruktur 14' ausgeführt. Entsprechend wird das dritte Belichtungsfeld 22 mit vier ersten Teilstrukturen 12'' und vier Elementen einer zweiten Teilstruktur 14'' ausgeführt.
  • Üblicherweise wird bei der photolithographischen Strukturierung mit einem Waferscanner jeweils eine Spalte oder eine Reihe von Belichtungsfeldern auf den Halbleiterwafer projiziert. Das Belichtungsfeld 10 wird beispielsweise in einer ersten Scanrichtung 24 auf einen Photoresist auf dem Halbleiterwafer übertragen. Dies ist in 2 durch einen Pfeil angegeben, der die erste Scanrichtung 24 darstellen soll. Nachdem das Belichtungsfeld 10 vollständig auf dem Halbleiterwafer belichtet wurde, wechselt der Waferscanner die Scanrichtung, und es wird eine weitere Spalte mit Belichtungsfeldern belichtet, die benachbart zur ersten Spalte angeordnet werden. Dies ist in 2 durch einen Pfeil dargestellt, der die zweite Scanrichtung 26 angibt. Dieser Vorgang setzt sich wiederholte Male fort, bis der Halbleiterwafer vollständig in den Belichtungsfeldern belichtet wurde. So wird beispielsweise benachbart zu dem Belichtungsfeld 20 ein drittes Belichtungsfeld 22 mit einem Schaltungsmuster versehen, das wiederum entlang der ersten Scanrichtung 24 mit dem Waferscanner belichtet wurde. Dieses mäanderförmige Belichten entlang verschiedener Spalten auf dem Halbleiterwafer ist typisch für die Belichtung mit Waferscannern. Häufig ergeben sich bei Waferscannern beim Wechsel der Scanrichtung dem Betrag nach unterschiedliche Scangeschwindigkeiten.
  • Um die zeichnerische Darstellung nicht unnötig zu verkomplizieren, sind in 2 keine weiteren Reihen von Belichtungsfeldern, die während des Scanvorgangs entlang der ersten Scanrichtung 24 und der zweiten Scanrichtung 26 belichtet werden, eingezeichnet.
  • Aufgrund der unterschiedlichen ersten Scanrichtung 24 und der zweiten Scanrichtung 26 bzw. aufgrund unterschiedlicher Scangeschwindigkeiten treten sogenannte Translationsfehler auf, die sich in einem Versatz der Strukturelemente der verschiedenen Belichtungsfelder bemerkbar machen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Translationsfehler anhand von Overlay-Targets bestimmt, wobei ein Overlay-Target aus einer ersten Teilstruktur und einer zweiten Teilstruktur jeweils verschiedener Belichtungsfelder gebildet wird. In 2 sind durch vier Kreise ein erstes Overlay-Target 28, ein zweites Overlay-Target 30, ein drittes Overlay-Target 32 und ein viertes Overlay-Target 34 dargestellt. Das Overlay-Target 28 wird durch die erste Teilstruktur 12 des ersten Belichtungsfeldes 10 und durch die zweite Teilstruktur 14' des zweiten Belichtungsfeldes 20 gebildet. Das Overlay-Target 32 wird auf identische Weise durch die erste Teilstruktur 12 des ersten Belichtungsfeldes 10 und durch die zweite Teilstruktur 14' des zweiten Belichtungsfeldes 20 gebildet. Die Overlay-Targets 30 und 34 werden durch die ersten Teilstrukturen 12'' des dritten Belichtungsfeldes und die zweiten Teilstrukturen 14' des zweiten Belichtungsfeldes 20 gebildet.
  • Mit Hilfe eines Meßgerätes, das beispielsweise ein optisches Overlay-Meßgeräte sein kann, können die vier Overlay-Targets 28, 30, 32 und 34 vermessen werden, um die Werte des Versatzes der ersten und zweiten Teilstrukturen relativ zueinander zu bestimmen. Aus diesen vier Versatzwerten kann der Translationsfehler des Waferscanners berechnet werden. Üblicherweise können die Versatzwerte in einen x-Anteil in Richtung der x-Achse und in einen y-Anteil entlang der y-Achse zerlegt werden. Der Translationsfehler kann dann ebenfalls als x-Anteil TX und als y-Anteil TY bestimmt werden.
  • Besonders einfach läßt sich der Translationsfehler bestimmen, wenn im zweiten Belichtungsfeld 20 zur Vermessung der Overlay-Targets 28, 30, 32 und 34 ein Koordinatensystem verwendet wird, wie es in der 1 für das erste Belichtungsfeld 10 gezeigt wurde. Insbesondere können die ersten und zweiten Strukturelemente symmetrisch angeordnet werden, so daß sich Das Overlay-Target 28 weist in dem Koordinatensystem gemäß 1 die Koordinaten –X0/+Y0 auf, das Overlay-Target 30 die Koordinaten +X0/+Y0, das Overlay-Target 32 die Koordinaten –X0/–Y0 und das Overlay-Target 34 die Koordinaten +X0/–Y0. Falls keine weiteren Abbildungsfehler vorliegen, entspricht der Overlay-Fehler in x-Richtung, der mit dem Overlay-Meßgerät bestimmt wird, dem Anteil in x-Richtung TX des Translationsfehlers. Entsprechend ist der Overlay-Fehler in y-Richtung durch den Translationsfehler in y-Richtung TY gegeben. Falls die vier Overlay-Fehler der vier Overlay-Targets addiert werden, erhält man einen gesamten Overlay-Fehler für dieses Belichtungsfeld, der jeweils in x- und y-Richtung dem vierfachen Translationsfehler in x- bzw. y-Richtung entspricht.
  • Wie im folgenden gezeigt wird, erweist sich das Aufsummieren der Overlay-Fehler in einem Belichtungsfeld als besonders vorteilhaft, da dadurch die Beiträge beispielsweise durch Vergrößerungsfehler oder Rotationsfehler eliminiert werden können.
  • In 3 sind wiederum das erste Belichtungsfeld 10, das zweite Belichtungsfeld 20 und das dritte Belichtungsfeld 22 gezeigt, wobei aufgrund eines Abbildungsfehlers die drei Belichtungsfelder jeweils um einen festen Winkel gedreht werden. Dieser Rotationsfehler läßt sich an jeder der vier Overlay-Targets 28, 30, 32 und 34 ablesen. Falls jedoch die Overlay-Fehler der vier Overlay-Targets aufsummiert werden, ist sowohl der Overlay-Fehler in x-Richtung als auch der Overlay-Fehler in y-Richtung gleich null, da sich die Beträge der Rotation der einzelnen Overlay-Fehler der vier Overlay-Targets in der Summe der Overlay-Fehler aufheben.
  • In 4 sind ebenfalls drei Belichtungsfelder gezeigt, die wiederum ein erstes Belichtungsfeld 10, ein zweites Belichtungsfeld 20 und ein drittes Belichtungsfeld 22 umfassen. Mit der 4 soll verdeutlicht werden, daß ein eventueller Vergrößerungsfehler bei der Belichtung der Belichtungsfelder 10, 20 und 22 keinen Einfluß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat. Vergrößerungseffekte zeigen wiederum keinen Beitrag beim Aufsummieren der Overlay-Versatzwerte in x- und y-Richtung da sich die Beträge der Vergrößerung der einzelnen Overlay-Fehler der vier Overlay-Targets in der Summe der Overlay-Fehler aufheben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten Teilstrukturen 12, 12' und 12'' und die zweiten Teilstrukturen 14, 14' und 14'' so ausgeführt, das die aus ihnen gebildeten Overlay-Targets 28, 30, 32, 34 Bestandteil eines Meß-Targets sind. Das Meß-Target wird beispielsweise zur Bestimmung von Feldverzerrungen bei der Belichtung einer ersten Schicht eingesetzt, um Korrekturwerte zu bestimmen, die bei der nachfolgenden Belichtung weiterer Schichten berücksichtigt werden.
  • In 2 und in den 3 und 4 wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners beschrieben. Es wurde insbesondere gezeigt, daß Vergrößerungsfehler und Rotationsfehler keinen Einfluß auf das erfindungsgemäße Verfahren ausüben können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da diese beiden Fehlerquellen in ihrem Betrag den Translationsfehler des Waferscanners häufig übertreffen. So beträgt beispielsweise bei einer 110 nm DRAM-Prozeßlinie der Translationsfehler ungefähr 6 nm. Ein Fehler in dieser Größenordnung läßt sich beispielsweise durch Vermessen einer Referenzschicht nur sehr schwer ermitteln.
  • 10
    Belichtungsfeld
    12, 12', 12''
    erste Teilstruktur
    14, 14', 14''
    zweite Teilstruktur
    16
    x-Achse
    18
    y-Achse
    20
    zweites Belichtungsfeld
    22
    drittes Belichtungsfeld
    24
    erste Scanrichtung
    26
    zweite Scanrichtung
    28
    erstes Overlay-Target
    30
    zweites Overlay-Target
    32
    drittes Overlay-Target
    34
    viertes Overlay-Target

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers mit den folgenden Schritten: – Bereitstellen eines Halbleiterwafers mit einem Substrat; – Aufbringen eines Resists; – Ausrichten des Halbleiterwafers relativ zu einem Waferscanner zur Belichtung des Resists; – Belichten des Resists mit dem Waferscanners in einem ersten Belichtungsfeld (10) in einer ersten Scanrichtung (24), in einem zweiten Belichtungsfeld (20) in einer zweiten Scanrichtung (26), die der ersten Scanrichtung (24) im wesentlichen entgegengesetzt ist, und in einem dritten Belichtungsfeld (22) in der ersten Scanrichtung (24); – Bilden jeweils einer ersten Teilstruktur (12, 12', 12'') und jeweils einer zweiten Teilstruktur (14, 14', 14'') in jedem Belichtungsfeld (10, 20, 22) durch photolithographisches Strukturieren, wobei die erste Teilstruktur (12) des ersten Belichtungsfeldes (10) und die zweite Teilstruktur (14') des zweiten Belichtungsfeldes (20) geeignet sind, zusammen ein Overlay-Target (28, 32) zu bilden, das im zweiten Belichtungsfeld (20) angeordnet ist, und die erste Teilstruktur (12'') des dritten Belichtungsfeldes (22) und die zweite Teilstruktur (14') des zweiten Belichtungsfeldes (22) geeignet sind, zusammen ein weiteres Overlay-Target (30, 34) zu bilden, das im zweiten Belichtungsfeld (20) angeordnet ist; – Bestimmen des Versatzes der Teilstrukturen (12, 14'; 12'', 14') der Overlay-Targets (28, 32, 30, 34) im zweiten Belichtungsfeld (20) ; und – Berechnen des Translationsfehlers aus den Werten des Versatzes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im zweiten Belichtungsfeld (20) vier Overlay-Targets (28, 30, 32, 34) gebildet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die vier Overlay-Targets (28, 30, 32, 34) jeweils in einer Ecke des zweiten Belichtungsfelds (20) angeordnet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Overlay-Target (28, 30, 32, 34) so ausgebildet wird, daß es mit kommerziellen Overlay-Meßgeräten verarbeitet werden kann.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Overlay-Target (28, 30, 32, 34) Bestandteil eines Meß-Targets zur Bestimmung von Korrekturwerten einer ersten Schicht ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste Teilstruktur (12, 12', 12'') in Form eines Rahmens mit einer vorherbestimmten Linienbreite ausgebildet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die zweite Teilstruktur (14, 14', 14'') in Form einer im wesentlichen quadratischen Fläche ausgebildet wird.
  8. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Bestimmung des Translationsfehlers bei der Bildung von Strukturen auf einem Halbleiterwafer, die einen Speicherbaustein mit wahlfreiem Zugriff umfassen.
  9. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Bestimmung des Translationsfehlers bei der Bildung von Strukturen auf einem Halbleiterwafer, die einen Speicherbaustein mit wahlfreiem Zugriff umfassen, der Linien-Spalten-Muster mit 110nm, 90 nm oder 70 nm Strukturbreite aufweist.
DE2003150708 2003-10-30 2003-10-30 Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers Expired - Fee Related DE10350708B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003150708 DE10350708B4 (de) 2003-10-30 2003-10-30 Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003150708 DE10350708B4 (de) 2003-10-30 2003-10-30 Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10350708A1 true DE10350708A1 (de) 2005-06-02
DE10350708B4 DE10350708B4 (de) 2008-07-10

Family

ID=34529920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003150708 Expired - Fee Related DE10350708B4 (de) 2003-10-30 2003-10-30 Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10350708B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105093858A (zh) * 2015-09-28 2015-11-25 上海华力微电子有限公司 一种光刻套准补正的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877861A (en) * 1997-11-14 1999-03-02 International Business Machines Corporation Method for overlay control system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877861A (en) * 1997-11-14 1999-03-02 International Business Machines Corporation Method for overlay control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105093858A (zh) * 2015-09-28 2015-11-25 上海华力微电子有限公司 一种光刻套准补正的方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE10350708B4 (de) 2008-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007046850B4 (de) Verfahren zum Bestimmen einer Überlagerungsgenauigkeit
DE102005046973B4 (de) Struktur und Verfahren zum gleichzeitigen Bestimmen einer Überlagerungsgenauigkeit und eines Musteranordnungsfehlers
DE60127029T2 (de) Ausrichtungsverfahren, Verfahren zur Inspektion von Überlagerungsfehlern und Photomaske
DE69020484T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Beschreibung von fotolithografischen Systemen.
DE19625669C2 (de) Meßmarkenaufbau, Photomaske, Verfahren zum Bilden eines Meßmarkenaufbaues und Verfahren zum Reparieren eines Defektes
DE68929150T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
DE19736959C2 (de) Zwischenmaske, dadurch übertragenes Muster und Korrekturverfahren
DE112005002263B4 (de) Kalibrierung von optischen Linienverkürzungsmessungen
DE19611436A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Belichtungsmaske
DE102010030758A1 (de) Steuerung kritischer Abmessungen in optischen Abbildungsprozessen für die Halbleiterherstellung durch Extraktion von Abbildungsfehlern auf der Grundlage abbildungsanlagenspezifischer Intensitätsmessungen und Simulationen
DE10224164B4 (de) Eine zweidimensionale Struktur zum Bestimmen einer Überlagerungsgenauigkeit mittels Streuungsmessung
DE10225423A1 (de) Fotomaske zur Fokusüberwachung, Verfahren zur Fokusüberwachung, Einheit zur Fokusüberwachung und Herstellungsverfahren für eine derartige Einheit
DE69413465T2 (de) Belichtungsapparat und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung unter Verwendung desselben
DE10345471B4 (de) Justiermarke zur Grobjustage und Feinjustage eines Halbleiterwafers in einem Belichtungsgerät
DE10223761A1 (de) Fotomaske zur Aberrationsmessung, Aberrationsmessverfahren, Einheit zur Aberrationsmessung und Herstellungsverfahren für die Einheit
DE112005003585B4 (de) Verfahren und System für die Fotolithografie
DE102013113626A1 (de) Randdominantes ausrichtungsverfahren für ein belichtungs-scanner-system
DE69226234T2 (de) Verfahren zur Herstellung metrologischen Strukturen besonders geeignet für die Bestimmung der Präzision in Vorrichtungen, die den Abstand auf bearbeiteten Substraten messen
DE10128269B4 (de) Eine Chipflächen-Justierstruktur
DE10350708B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines Translationsfehlers eines Waferscanners bei der photolithographischen Strukturierung eines Halbleiterwafers
DE10338018B4 (de) Fotolitographisches Verfahren
DE102004022329B3 (de) Verfahren zur dynamischen Dosisanpassung in einem lithographischen Projektionsapparat und Projektionsapparat
DE102004063522A1 (de) Verfahren zur Korrektur von strukturgrößenabhängigen Platzierungsfehlern bei der photolithographischen Projektion mittels eines Belichtungsapparats und dessen Verwendung
DE10335816B4 (de) Verfahren zur Justage eines Substrates vor der Durchführung eines Projektionsschrittes in einem Belichtungsgerät
DE10345524B4 (de) Verfahren zur Bestimmung eines relativen Versatzes zweier strukturierter Schaltungsmuster auf einem Halbleiterwafer mittels eines Rasterelektronenmikroskops

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee