DE3512064C2 - Gerät zur Messung von Überdeckungsfehlern - Google Patents
Gerät zur Messung von ÜberdeckungsfehlernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 zur Messung von Überdeckungsfehlern und der Auflösung
zwischen einem Waferraster und einem Maskenraster, welches mit
Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes oder Instrumentes
auf den Wafer abgebildet ist.
Gegenstand eines lithographischen Belichtungsgerätes ist es,
ein Maskenraster über ein gegebenes Waferraster zu legen. Der
Unterschied zwischen der gewünschten Stelle und der tatsächlichen
Stelle des Maskenbildes auf der gegebenen Waferstruktur
wird Überdeckungsfehler genannt. Bisher wurden optische Feineinsteller
zum Messen der unterschiedlichen Positionen zwischen
dem ersten Raster bezüglich des zweiten Rasters verwendet. Zur
Durchführung eines solchen Testes wurde eine photoempfindliche
Schicht, z. B. ein Photolack, auf den Wafer aufgebracht und der
Lack dann mit einem Raster belichtet. Daraufhin wurde der Lack
entwickelt und eine Bedienungsperson hat sich das unter einem
Mikroskop angeschaut, um den Überlappungsfehler festzustellen.
Dies war zeitaufwendig. Außerdem war hier eine Beurteilung von
seiten der Bedienungsperson erforderlich, so daß verschiedene
Bedienungspersonen zu unterschiedlichen Ergebnissen kommen
konnten.
Außerdem war die Genauigkeit der Maschineneinstellung nicht von
der Exaktheit der Maschine abhängig, sondern war dadurch begrenzt,
wie genau der Test durchgeführt wurde.
Bisher hat man Vibrationstests durchgeführt, um die Schwingungen
oder Vibrationen der Maske relativ zum Wafer in dem
lithographischen Gerät zu erfassen. Hierzu wird ein Maskenpaar
verwendet. Eine Maske wird an den Maskenort gelegt, während die
andere Maske an den Ort des Wafers gebracht wird, wozu das Entfernen
der Wafereinspannvorrichtung (Waferchuck) notwendig ist,
um dort einen speziellen Halter zu befestigen. Jede Maske hat
drei Bereiche. Einen Bereich mit 5 Mikrometer breiten vertikalen
Linien und Zwischenräumen, einen Bereich mit 5 Mikrometer
breiten horizontalen Linien und Zwischenräumen und einen durchsichtigen
horizontalen Bereich, der die beiden anderen Bereiche
voneinander trennt. Für jeden Bereich ist ein Detektor vorgesehen.
Wenn im Betrieb die beiden Masken exakt gegeneinander
ausgerichtet sind, fällt das Abbild der vertikalen Striche in
dem vertikalen Bereich der ersten Maske mit den Strichen auf
der zweiten Maske am Ort der Wafer zusammen. Der zugeordnete
Detektor mißt dabei das durchtretende Licht und stellt fest,
daß dies 50% von dem Lichtbetrag beträgt, den der Sensor, der
den durchsichtigen Bereich betracht, feststellt. Wenn die
zweite Maske am Ort der Wafer horizontal um 5 Mikrometer nach
rechts oder nach links verschoben wird, wird das erfaßte Licht
ungefähr Null. Somit kann die Variation der Signale dazu verwendet
werden, die relative Verschiebung in horizontaler Richtung
zu messen. In ähnlicher Weise werden die horizontalen
Linien oder Strichbereiche zur Messung einer vertikalen Bewegung
verwendet. Es ist hier anzumerken, daß dieses System auf
Übertragung beruht. Der Detektor liegt hinter der anstelle des
Wafers angeordneten zweiten Maske, so daß der Träger nicht bewegt
werden kann, weil sonst das Abbild des Bogens den Detektor
nicht treffen würde. Daher kann dieses bekannte System nur für
statische Vibrationstests verwendet werden.
Eine nach dem vorhergehend genannten Prinzip arbeitende Vorrichtung
zum Feststellen der Justiergenauigkeit zwischen einer
Maske und einem Werkstück in einem Projektionskopiergerät ist
aus der DE 33 18 980 A1 bekannt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes
Gerät zur Messung der Überdeckungsfehler zu schaffen,
welches wesentlich schneller und genauer arbeitet als
die bekannten Geräte, und mit dem auch dynamische Vibrationstests
durchgeführt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Gerät mit den Merkmalen des
Anspruches 1 gelöst.
Demnach richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und
verbessertes Gerät zur Messung von Überdeckungsfehlern
zwischen einem Waferraster und einem Maskenraster, welches
auf das Waferraster mit Hilfe eines lithographischen
Belichtungsgerätes abgebildet wird, wobei das Gerät
eine Gittermaske und einen Gitterwafer umfaßt, der
abwechselnd reflektierende und nicht reflektierende Bereiche
aufweist, die gleich wie die Maskenraster gestaltet
sind. Das lithographische Gerät besitzt eine Abbildungsoptik,
die so angeordnet ist, daß ein Abbild der
Maske auf die Wafer projiziert wird, und mit einer Einrichtung
zur Bewegung der Gittermaske und der Gitterwafer
bezüglich der Abbildungsoptik. Der Versatz zwischen
dem Gitter auf dem Wafer und dem Gitter auf der Maske
läßt entsprechende Moire-Interferenzen entstehen, die
dem Überdeckungsfehler zwischen dem Waferraster und dem
Maskenraster, welches auf dem Wafer abgebildet wird, entsprechen.
Es ist eine Photodiodenreihe vorgesehen, bei
der jede Photodiode der Reihe zu einem Bildpunkt des
Gitterwafers gehört. Eine Betrachtungsoptik bildet
die Moire-Interferenzen auf die Photodiodenreihe ab und
ein Rechner erzeugt entsprechend den Ausgängen der
Photodiodenreihe Ausgabesignale, die den Überdeckungsfehler
angeben.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht eine Verstelleinrichtung
vor, die die Abbildungsoptik entsprechend dem
Ausgang des Rechners verstellt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht eine
Einrichtung vor, mit der die Maske bezüglich des Wafers
langsam um einen bestimmten Betrag verschoben wird, während
ein Speicher die Interferenzformen für jeden Bildpunkt
speichert, wobei durch Messung der Interferenzintensitäten
eine Eichkurve zur Bestimmung des Überdeckungsfehlers
erhalten wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist
eine Einrichtung zur Abtastung des Interferenzintensitätsausgangs
jeder Photodiode der Photodiodenreihe vorgesehen,
wobei die Abtastung während aufeinanderfolgender
Zeitintervalle für jeden Bildpunkt mehrmals durchgeführt
wird. Der Rechner weist eine Einrichtung auf,
mit der der Intensitätsausgang mit der Eichkurve verglichen
werden kann und gibt für jeden Bildpunkt einen entsprechenden
Überdeckungsfehler an.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt
die Betrachtungsoptik eine Einrichtung zur visuellen
Betrachtung des Kontrastes der Moire-Interferenzen.
Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um den Fokus der Abbildungsoptik
so zu verstellen, daß der Kontrast der Interferenzen
maximiert und daher eine maximale Auflösung
erhalten werden kann.
Bis jetzt wurden die wichtigeren Merkmale der Erfindung
ziemlich breit diskutiert, damit die nachfolgende detaillierte
Beschreibung besser verstanden werden kann,
und auch um die Einordnung hinsichtlich des Standes der
Technik besser zu ermöglichen. Natürlich gibt es noch
weitere erfindungsgemäße Merkmale, die später noch näher
beschrieben werden. Für Fachleute ist es klar, daß das
Prinzip, auf dem diese Beschreibung beruht, leicht auch
als Basis für die Herstellung anderer Geräte zur Ausführung
der verschiedenen Zwecke der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann. Es ist daher wichtig, festzuhalten,
daß die Beschreibung alle äquivalenten Geräte
insofern umfaßt, solange sie nicht von dem erfindungsgemäßen
Gedanken abweichen.
Einige erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele wurden zu
Darstellungszwecken ausgewählt und werden im folgenden
unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Gerätes zur
Messung des Überdeckungsfehlers in einem lithographischen
Gerät nach der Erfindung;
Fig. 2 zeigt ein einer vergrößerten Draufsicht ein
Maskenelement, das entsprechend den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung mit Linien versehen
ist;
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm die Verschiebung gegen
die Interferenzintensitäten;
Fig. 4 zeigt in einem Diagramm die Überdeckungsfehler
als Funktion der Zeit;
Fig. 5 zeigt den Überdeckungsfehler gegenüber der
Interferenzintensität eines Bildpunktes;
Fig. 6 zeigt den Überdeckungsfehler gegen die Bildelementzahl
aufgetragen;
Fig. 7a zeigt in einem Diagramm gemessene Überdeckungsfehlerbeiträge
nach einer Vergrößerung von 10
Teilen pro Million (ppm);
Fig. 7b zeigt den gewünschten Vergrößerungswechsel gegen
den gemessenen Vergrößerungswechsel aufgetragen;
Fig. 8 zeigt den Überdeckungsfehler gegenüber der
Zeit aufgetragen, unmittelbar nachdem das lithographische
Belichtungsgerät erschüttert
wurde; und
Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen
dem Interferenzkontrast und der Fokusabweichung.
Wie aus der schematischen Darstellung der Fig. 1 zu sehen
ist, besitzt das erfindungsgemäße Gerät zur Messung
des Überdeckungsfehlers zwischen einem Waferraster und
einem Maskenraster, welches auf den Wafer mit Hilfe
eines lithographischen Belichtungsgeräts projiziert
wird, eine Gittermaske 10 und einen Gitterwafer 12, der
reflektierende Linien hat, die sich mit nicht reflektierenden
Bereichen abwechseln, welche entsprechend der
Maske gemustert sind. Es kann jedes geeignete lithographische
Belichtungsgerät erfindungsgemäß geeicht und
getestet werden, so z. B. die Geräte, wie sie in den US-
Patentschriften 4 011 011, 4 068 947, 3 748 015 und
4 293 186 beschrieben sind.
Mit Hilfe eines Belichtungssystems, welches nicht gezeigt
ist, wird auf der Maske 10 ein enger gebogener
schlitzartiger Bereich 14 erzeugt. Dieser gebogene Bereich
oder Fläche wird auf die Oberfläche des Wafers 12,
wie das bei 16 angedeutet ist, mit Hilfe einer Projektionsoptik
18 des lithographischen Gerätes, welches
getestet werden soll, abgebildet. Zusätzlich weist das
lithographische Gerät einen Masken- und einen Waferträger
20 auf, der Maske und Wafer zusammenschließt und die
beiden über den gebogenen schlitzartigen Bereich führt,
so daß der ganze Wafer belichtet wird. Außerdem weist
das lithographische Gerät eine Weitwinkeloptik 22 auf,
die das reflektierte Bild des bogenartig geformten Abschnitts
16 auf eine Photodiodenreihe 24 abbildet. Mit
diesem System wird die Interferenzintensität an vielen
Stellen gemessen, so z. B. an 28 Stellen oder Bildpunkten
entlang des Bogens. Der Ausgang der Photodiodenreihe
wird vorverstärkt und dann mittels eines Spannungsmessers
in einem Zwischenschaltkreis 26 gemessen, bevor er
in den Rechner 28 eingegeben wird. Der Rechner 28 gibt
am Ausgang 30 entsprechend dem Ausgang der Photodiodenreihe
die zugehörigen Überdeckungsfehlersignale aus.
Verstellelemente 31 dienen dazu, die Abbildungsoptik 18
des Gerätes entweder von Hand oder entsprechend des Ausgangs
des Rechners 28 zu verstellen.
Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Maske 10 in
einem Ausführungsbeispiel ein erstes Gitterraster auf,
welches mit dem Bezugszeichen 32 angedeutet ist, und
welches mehrere horizontale Striche aus Chrom aufweist,
die sich mit der entsprechenden Anzahl durchsichtiger
Zwischenräume gleicher Breite abwechseln. Der Abstand
kann z. B. zwischen ca. 2 und 6 Mikron liegen. Die Maske
besitzt außerdem einen zweiten bei 34 angedeuteten klaren
Bereich. Mit 36 ist ein drittes Gitterraster angedeutet,
dessen Raster ähnlich wie das bei 32 ist, mit
der Ausnahme, daß die Striche vertikal verlaufen, d. h.,
daß sich dort eine Reihe von vertikalen Strichen aus
Chrom mit mehreren klaren Zwischenräumen derselben Breite
abwechseln. Wenn die horizontalen und vertikalen
Striche zusammengelegt werden, entsteht als Ergebnis
ein Vektor, der beide Komponenten zeigt. Der Abstand
kann beispielsweise wiederum ca. 2 bis ca. 6 Mikron betragen.
Die Anordnung des Rasters auf der Maske muß sehr
genau sein. Für noch größere Genauigkeit ist es wünschenswert,
mehrere horizontale Raster und weitere vertikale
Raster alle auf derselben Maske zu haben.
Die Wafer 12 der Fig. 1 kann ein Amplitudengitter oder
ein Phasengitter sein. Das Amplitudengitter hat reflektierende
Striche, die sich mit nicht reflektierenden
Räumen abwechseln und die genau gleich wie die der Maske
ausgebildet sind. Ein geeignetes Herstellungsverfahren
umfaßt die folgenden Schritte: Verteilen eines mit schwarzer
Farbe vermischten Photolacks auf einem Siliziumwafer
durch ein Schleuderverfahren, Wärmebehandlung (post-
baking), Aufstäuben einer 0,1 Mikron starken Schicht glänzenden
Chroms auf die Oberfläche, Verteilung einer 1 mikronstarken
Photolackschicht durch ein Schleuderverfahren
und nachfolgende Wärmebehandlung (pre-baking). Das
Herstellungsverfahren umfaßt weiterhin einen Schritt, bei
dem der Wafer unter Verwendung der Gittermaske belichtet
wird, und die nachfolgende Entwicklung des Photolacks.
Das Ergebnis ist ein Amplitudengitter, welches
auf einem schwarz gefärbten Lack glänzende Chromstriche
aufweist.
Ein Phasengitterwafer ist ein Wafer, der einen Abschnitt
oder Linien mit unterschiedlicher Phasenverzögerung
verglichen mit anderen Abschnitten oder Linien
hat. Ein spezielles Ausführungsbeispiel ist z. B. ein
Wafer, der eine reflektierende Oberfläche und darauf
aufgebrachte Striche aus einem anorganischen durchlässigen
Material, wie z. B. SiO₂, aufweist, auch wäre ein Wafer
mit einer reflektierenden Chromoberfläche und mit
Strichen aus Photolack, die darauf aufgebracht werden, denkbar.
Als Ergebnis davon erhält man einen Wafer, der Striche
hat, an denen eine Phasenverzögerung auftritt und die
sich mit Strichen abwechseln, an denen keine Phasenverzögerung
auftritt. Die Schichtdicke der Überzüge legt
die Phasendifferenz fest.
Zur Durchführung einer Messung wird die Gittermaske und
der passende Gitterwafer in dem lithographischen Gerät
befestigt. Durch die Betrachtungsoptik können dann Moire-
Interferenzen entlang des bogenförmigen Bildes beobachtet
werden. Die Interferenzintensität ist eine periodische
Funktion der Verschiebung zwischen Maske und Gitter
oder des Überlappungsfehleranteils senkrecht zu den Gitterstrichen,
wie das in Fig. 3 gezeigt ist. Der Zeitraum
dieser Funktion oder die Veränderung des Überlappungsfehlers,
der benötigt wird, um von einem Punkt zu dem
nebenliegenden Punkt zu gelangen, ist gleich dem Gitterabstand.
Eine Integrationszeit über eine 60stel Sekunde
ist für die Photodiodenreihe vorgesehen, so daß das Flackern
der Belichtungsquelle die Ergebnisse nicht beeinträchtigt.
Fig. 4 zeigt die Überlappungsfehlerbeiträge als Funktion
der Zeit. Der Fehler wird dabei jede 60stel Sekunde erfaßt.
Dies zeigt, daß der Überlappungsfehler von der
Zeit abhängig ist, die zu einer Schwingung führt. Wenn
keine Schwingung da wäre, wäre die in Fig. 4 dargestellte
Kurve eine gerade Linie.
Wenn Maske und Wafer im wesentlichen gegeneinander ausgerichtet
sind, zeigt die Interferenzintensität den
größten Wert und die Kurve in Fig. 3, auf die nun wieder
zurückgekommen wird, eine Spitze. Wenn Maske und Wafer
am stärksten gegeneinander verschoben sind, zeigt die
Interferenzintensität einen Minimalwert und die Kurve in
Fig. 3 demnach ein Tal. Es wurde nun gefunden, daß es
wünschenswert ist, den Überlappungsfehler so einzustellen,
daß die Abtastung auf halbem Weg der Kurve erscheint.
Das hat zur Folge, daß die Messungen bzw. Ablesungen
gegenüber kleinen Veränderungen sehr empfindlich sind,
weil die Kurve an dieser Stelle ihre maximale Steigung
hat. Anders ausgedrückt verändern kleine Änderungen der
Überlappung das Intensitätssignal nicht stark, wenn sie
nahe einer Spitze oder in einem Tal der Kurve liegen.
Um die Abtastungen des betrachteten Bereiches konstant
auf der einen Seite der Kurve in der Nähe ihrer
Mitte durchführen zu können, muß der Gitterabstand, d. h.
der Abstand des Strichrasters von Spitze zu Spitze bei
Maske und Wafer entsprechend der Präzision des Gerätes,
welches getestet werden soll, gewählt werden. Wenn das
Gerät z. B. eine Überlappungsgenauigkeit von ±0,5 Mikron
hat, liegt es in einem Bereich, bei dem die Maske und
die Muster einen 6 Mikronabstand haben. Das bedeutet,
daß der betrachtete Bereich in der Gegend ± des Abstandes
geteilt durch 4 liegt. Zu einem 6 Mikronabstand gehört
daher ein Einfangbereich von ±1,5 Mikron. Wenn
die Genauigkeit des Gerätes 0,5 Mikron beträgt, liegt
dies dann innerhalb dieses Bereiches.
Um die Ergebnisse zu eichen, wird der Überlappungsfehler
gleichmäßig verändert und es wird die Interferenzintensität
an jedem Bildpunkt gegenüber der Zeit beobachtet,
wie das in Fig. 4 dargestellt ist. Da der Überlappungsfehler
mit den Abständen z. B. 6 Mikron von einem Peak zum
benachbarten variiert, können alle Interferenzdaten der
Fig. 4 in einer geeichten Darstellung von Interferenzintensitäten
gegenüber dem Überlappungsfehler aufgetragen
werden, wie das Fig. 5 zeigt. Das heißt, jeder Bildpunkt
wird individuell geeicht. Die Verschiebung (ΔX oder ΔY)
zwischen der Maske und der Wafer wird gezielt um einen
bekannten Betrag verschoben und die Interferenzform aufgezeichnet.
Mehrere dieser Interferenzformen, z. B. 8,
werden übereinander aufgetragen und liegen alle im wesentlichen
auf derselben Kurve. Die Interferenzform für
alle 28 Bildpunkte wird in dem Speicher des Rechners gespeichert.
Diese Eichkurve wird dann verwendet, um den
Überdeckungsfehler durch Messung der Interferenzintensität
festzustellen.
Typische Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Fünf
aufeinanderfolgende Meßzyklen, jeweils um ein 60stel
Sekunde getrennt, zeigen, daß die Reproduzierbarkeit grob
±0,2 Mikrons beträgt.
Fig. 6 zeigt den mittleren Überdeckungsfehler gegenüber
der Bildpunktzahl. Die Streuung um eine Gerade liegt deutlich
bei weniger als 0,1 Mikrons, mit Ausnahme von drei
Stellen in der Nähe der Rasterfläche auf der Maske.
Durch Verschiebung von Maske und Wafer können Überlappungsfehler
über den gesamten Wafer gemessen werden.
Die Nützlichkeit der Erfindung wird im folgenden weiter
im Hinblick auf die Fig. 7a und 7b beschrieben. Die
Fig. 7a zeigt in einem Diagramm die gemessene Überlappungsfehleranteile
oder Vektoren nach einem 10 ppm
(parts per million) Vergrößerungswechsel. Der Versuch
wurde mit einem Gerät durchgeführt,
welches mit einem Moire-Interferenzgerät versehen war.
Die Fig. 7b zeigt den befohlenen Vergrößerungswechsel
gegenüber dem gemessenen Vergrößerungswechsel.
Wie man sieht, besteht eine sehr gute Übereinstimmung
mit Ausnahme einer unbedeutenden Verschiebung,
was anzeigt, daß das, was die Maschine als Überlappungsfehler
angibt, tatsächlich um die 2 ppm liegt. Es ist
in der Tat eine gute Übereinstimmung.
Fig. 8 zeigt den Überlappungsfehler gegenüber der Zeit
aufgetragen, unmittelbar nach einem Stoß gegen das
Gerät. Das Beispiel zeigt
den gemessenen Vibrationsfehler, mit Datenpunkten
jeweils alle 60stel Sekunden nach einem Schlag gegen
das Gerät. Die Figur zeigt, wie die Schwingung ausklingt.
Weil es einfacher ist, zeigt die Fig. 8 nicht
alle Punkte entlang des Bogens (Element 16 in Fig. 1),
sondern nur drei Punkte, nämlich an der Spitze, in der
Mitte und am Boden. Es kann erkannt werden, daß alle
drei Kurven im wesentlichen dasselbe zeigen. Dies verdeutlicht
weiterhin die Nützlichkeit des vorliegenden
Systems.
Der Kontrast der Moire-Interferenzen enthält Information
über die Auflösung des lithographischen Gerätes, d. h.,
scharfe Interferenzen entsprechen einer guten Abbildung.
Eine Möglichkeit zur Ausnützung dieser Information in
qualitativer Hinsicht zur Maximierung der Auflösung ist,
das Gerät so einzustellen, daß es Moire-Interferenzen
zeigt. Dann kann mittels einer Schraube oder eines Knopfes
an dem Gerät (durch Verstellen eines der Verstellelemente
31) der Fokus verändert und dabei der Kontrast
der Interferenzen beobachtet werden, um den Kontrast
der Interferenzen zu maximieren. Die Interferenzqualität
wird hierbei in Abhängigkeit von Verstellelementen an
dem Gerät beobachtet und so die Auflösung optimiert.
Fig. 9 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen
dem Interferenzkontrast gegen die Abweichungen vom Fokus
aufgetragen. Diese Kurve macht deutlich, daß man den
Interferenzkontrast verwenden kann, um die Abweichung
vom Fokus festzustellen. Es wurde ein
Gerät mit einem Moire-Interferenzgerät
verwendet. Der gekrümmte Bogen (Element 16 in
Fig. 1) wurde so geneigt, daß die Spitze des Bogens positiv
vom Fokus abwich, die Mitte des Bogens lag genau
im Fokus und der Boden des Bogens wich negativ vom Fokus
ab. Dann wurde die Interferenzintensität als Funktion
der Orte entlang des Bogens mit dieser Neigung gemessen.
Das zeigt, daß der Intensitätskontrast variiert
und gibt einen Hinweis auf die Empfindlichkeit des Systems.
Im Betrieb kann die Neigung so verstellt werden,
bis die ganze Reihe ausgerichtet ist, dann liegt das
System im Fokus.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die
vorliegende Erfindung tatsächlich ein verbessertes Gerät
zur Messung des Überlappungsfehlers zwischen einem Wafermuster
und einem Maskenmuster, welches auf den Wafer
mit Hilfe eines lithographischen Belichtungsgerätes abgebildet
ist, verglichen zu dem Stand der Technik bekannten
Geräten, schafft. Gegenüber den dargestellten Ausführungsbeispielen,
die erläuternden Sinn haben, sind
verschiedene Abänderungen möglich, auf die sich die Erfindung
auch erstreckt.
Claims (12)
1. Gerät zur Messung des Überdeckungsfehlers zwischen einem
Waferraster und einem Maskenraster, die beide jeweils ein
Gitterraster (32, 36) aufweisen, mit einer lithographischen
Belichtungsvorrichtung mit einer Projektionsoptik (18), die zum
Projizieren eines Bildes einer Maske (10) auf einen Wafer (12)
vorgesehen ist, mit einer Vorrichtung zum Bewegen des Wafers
(12) relativ zu der Projektionsoptik, und mit einer Vorrichtung
zum Bewegen der Maske (10) relativ zu der Projektionsoptik,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Wafermuster ein reflektierendes Gittermuster umfaßt, das im wesentlichen einem Gittermuster auf der Maske entspricht;
wobei das Gittermuster auf dem Wafer Moire-Interferenzen erzeugt, wenn es gegen das projizierte Gittermuster der Maske versetzt ist, die dem Überdeckungsfehler zwischen dem Wafermuster und dem auf den Wafer projizierten Maskenmuster entsprechen;
daß ein Photodiodenfeld (24) vorgesehen ist, wobei jede Photodiode des Photodiodenfelds einem Bildpunkt des Gitterwafers entspricht; und
daß ein Computer (28) vorgesehen ist, um entsprechend der Ausgabe des Photodiodenfeldes Überdeckungsfehlersignale auszugeben.
daß das Wafermuster ein reflektierendes Gittermuster umfaßt, das im wesentlichen einem Gittermuster auf der Maske entspricht;
wobei das Gittermuster auf dem Wafer Moire-Interferenzen erzeugt, wenn es gegen das projizierte Gittermuster der Maske versetzt ist, die dem Überdeckungsfehler zwischen dem Wafermuster und dem auf den Wafer projizierten Maskenmuster entsprechen;
daß ein Photodiodenfeld (24) vorgesehen ist, wobei jede Photodiode des Photodiodenfelds einem Bildpunkt des Gitterwafers entspricht; und
daß ein Computer (28) vorgesehen ist, um entsprechend der Ausgabe des Photodiodenfeldes Überdeckungsfehlersignale auszugeben.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske
(10) ein Gitterraster mit einem Gitterabstand von ca. 2 bis ca.
6 µm aufweist.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wafer
(12) ein Amplitudengitter trägt.
4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wafer
(12) ein Phasengitter trägt.
5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Genauigkeit
des lithographischen Belichtungsgerätes in Mikrometern
geringer als der Gitterabstand geteilt durch vier des
Gitterrasters auf der Maske ist.
6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wafergitter eine Vielzahl von horizontal verlaufenden reflektierenden
Strichen aufweist, die sich mit nicht reflektierenden
Räumen abwechseln, sowie eine Vielzahl von vertikal angeordneten,
reflektierenden Strichen, die sich mit nicht reflektierenden
Räumen abwechseln, und deren Muster dem der Maske
(10) entspricht.
7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstelleinrichtung
(31) vorgesehen ist, um die Abbildungsoptik
(18) entsprechend dem Ausgang des Rechners (28) zu verstellen.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung
zum mehrmaligen Abtasten des Ausgangs jeder Photodiode
der Photodiodenreihe jeweils innerhalb eines von aufeinanderfolgenden
Zeitintervallen für jeden der Bildpunkte vorgesehen
ist, und daß der Rechner (28) Elemente umfaßt, mit denen der
Überlappungsfehler während jedes dieser Zeitintervalle für
jeden Bildpunkt errechnet werden kann.
9. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zur gezielten Verschiebung der Maske bezüglich des Wafers um
einen bekannten Betrag und durch einen Speicher, in dem die
Interferenzform jedes Bildpunktes gespeichert wird, so daß
eine Eichkurve entsteht, die durch Messungen der Interferenzintensität
den Überlappungsfehler festzustellen ermöglicht.
10. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
zum mehrmaligen Abtasten des Interferenzintensitätsausgangs
einer jeden Photodiode der Photodiodenreihe während eines
jeden von aufeinanderfolgenden Zeitintervallen für jeden Bildpunkt
und durch eine Einrichtung des Rechners, mit der der
Intensitätsausgang mit der Eichkurve verglichen werden kann,
und die einen entsprechenden Überlappungsfehler für jeden Bildpunkt
ausgibt.
11. Gerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung
(31) zum Verstellen der Abbildungsoptik in Abhängigkeit
des Überlappungsfehlers.
12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betrachtungsoptik
(22) eine Einrichtung zur visuellen Beobachtung
des Kontrastes der Moire-Interferenzen umfaßt und daß eine Einrichtung
zum Verstellen des Fokus der Abbildungsoptik (18) vorgesehen
ist, um den Kontrast der Interferenzen und damit auch
die Auflösung maximal zu machen.
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GB8528826D0 (en) * | 1985-11-22 | 1985-12-24 | Gen Electric Co Plc | Alignment techniques |
JPS62209305A (ja) * | 1986-03-10 | 1987-09-14 | Fujitsu Ltd | 寸法良否判定方法 |
JPS62263646A (ja) * | 1986-05-12 | 1987-11-16 | Toshiba Corp | ウエハ検査装置 |
US5243542A (en) * | 1987-12-29 | 1993-09-07 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Interferometer employing reference images |
US4953982A (en) * | 1988-07-20 | 1990-09-04 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for endpoint detection in a semiconductor wafer etching system |
JPH0752712B2 (ja) * | 1989-12-27 | 1995-06-05 | 株式会社東芝 | 露光装置 |
US5444538A (en) * | 1994-03-10 | 1995-08-22 | New Vision Systems, Inc. | System and method for optimizing the grid and intrafield registration of wafer patterns |
JPH09181155A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-07-11 | Applied Materials Inc | 堆積装置のサセプタ |
US6171734B1 (en) * | 1996-05-10 | 2001-01-09 | Graphic Arts Technical Foundation | Security printed document to prevent unauthorized copying |
US5862058A (en) * | 1996-05-16 | 1999-01-19 | International Business Machines Corporation | Optical proximity correction method and system |
US6556949B1 (en) * | 1999-05-18 | 2003-04-29 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing techniques |
US6535774B1 (en) * | 1999-08-12 | 2003-03-18 | Advanced Micro Devices, Inc. | Incorporation of critical dimension measurements as disturbances to lithography overlay run to run controller |
US6484060B1 (en) | 2000-03-24 | 2002-11-19 | Micron Technology, Inc. | Layout for measurement of overlay error |
US6462818B1 (en) | 2000-06-22 | 2002-10-08 | Kla-Tencor Corporation | Overlay alignment mark design |
US7317531B2 (en) * | 2002-12-05 | 2008-01-08 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry |
US7541201B2 (en) | 2000-08-30 | 2009-06-02 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Apparatus and methods for determining overlay of structures having rotational or mirror symmetry |
US7068833B1 (en) | 2000-08-30 | 2006-06-27 | Kla-Tencor Corporation | Overlay marks, methods of overlay mark design and methods of overlay measurements |
US6486954B1 (en) | 2000-09-01 | 2002-11-26 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Overlay alignment measurement mark |
US6748102B2 (en) * | 2001-01-24 | 2004-06-08 | International Business Machines Corporation | Document alteration indicating system and method |
US6819426B2 (en) * | 2001-02-12 | 2004-11-16 | Therma-Wave, Inc. | Overlay alignment metrology using diffraction gratings |
US20030002043A1 (en) | 2001-04-10 | 2003-01-02 | Kla-Tencor Corporation | Periodic patterns and technique to control misalignment |
US7804994B2 (en) * | 2002-02-15 | 2010-09-28 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Overlay metrology and control method |
US6735492B2 (en) | 2002-07-19 | 2004-05-11 | International Business Machines Corporation | Feedback method utilizing lithographic exposure field dimensions to predict process tool overlay settings |
US6912435B2 (en) | 2002-08-28 | 2005-06-28 | Inficon Lt Inc. | Methods and systems for controlling reticle-induced errors |
US7440105B2 (en) * | 2002-12-05 | 2008-10-21 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Continuously varying offset mark and methods of determining overlay |
US6867846B2 (en) * | 2003-01-15 | 2005-03-15 | Asml Holding Nv | Tailored reflecting diffractor for EUV lithographic system aberration measurement |
US7268891B2 (en) * | 2003-01-15 | 2007-09-11 | Asml Holding N.V. | Transmission shear grating in checkerboard configuration for EUV wavefront sensor |
US7075639B2 (en) | 2003-04-25 | 2006-07-11 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Method and mark for metrology of phase errors on phase shift masks |
US7346878B1 (en) | 2003-07-02 | 2008-03-18 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Apparatus and methods for providing in-chip microtargets for metrology or inspection |
US7608468B1 (en) * | 2003-07-02 | 2009-10-27 | Kla-Tencor Technologies, Corp. | Apparatus and methods for determining overlay and uses of same |
US7349101B2 (en) * | 2003-12-30 | 2008-03-25 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus, overlay detector, device manufacturing method, and device manufactured thereby |
US7301646B2 (en) * | 2004-01-21 | 2007-11-27 | Carl Zeiss Smt Ag | Device and method for the determination of imaging errors and microlithography projection exposure system |
US7557921B1 (en) | 2005-01-14 | 2009-07-07 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Apparatus and methods for optically monitoring the fidelity of patterns produced by photolitographic tools |
US7184853B2 (en) * | 2005-05-18 | 2007-02-27 | Infineon Technologies Richmond, Lp | Lithography method and system with correction of overlay offset errors caused by wafer processing |
US7391513B2 (en) * | 2006-03-29 | 2008-06-24 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method using overlay measurement quality indication |
US20090073448A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-19 | Asml Netherlands B.V. | Method of measuring the overlay error, an inspection apparatus and a lithographic apparatus |
US9927718B2 (en) | 2010-08-03 | 2018-03-27 | Kla-Tencor Corporation | Multi-layer overlay metrology target and complimentary overlay metrology measurement systems |
US10890436B2 (en) | 2011-07-19 | 2021-01-12 | Kla Corporation | Overlay targets with orthogonal underlayer dummyfill |
US10451412B2 (en) | 2016-04-22 | 2019-10-22 | Kla-Tencor Corporation | Apparatus and methods for detecting overlay errors using scatterometry |
Family Cites Families (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB810478A (en) * | 1955-05-31 | 1959-03-18 | Ferranti Ltd | Improvements relating to measuring apparatus |
US2886718A (en) * | 1955-05-31 | 1959-05-12 | Ferranti Ltd | Measuring apparatus |
GB947920A (en) * | 1959-04-23 | 1964-01-29 | Philips Electrical Ind Ltd | Improvements in or relating to devices for measuring displacements |
US3330964A (en) * | 1963-09-09 | 1967-07-11 | Itck Corp | Photoelectric coordinate measuring system |
US4445776A (en) * | 1980-09-29 | 1984-05-01 | High resistration photomask machine and computerized numerical control system | |
US3955072A (en) * | 1971-03-22 | 1976-05-04 | Kasper Instruments, Inc. | Apparatus for the automatic alignment of two superimposed objects for example a semiconductor wafer and a transparent mask |
GB1391270A (en) * | 1971-12-08 | 1975-04-16 | Rank Organisation Ltd | Photolithography |
US3865483A (en) * | 1974-03-21 | 1975-02-11 | Ibm | Alignment illumination system |
JPS50140272A (de) * | 1974-04-27 | 1975-11-10 | ||
US3928094A (en) * | 1975-01-16 | 1975-12-23 | Fairchild Camera Instr Co | Method of aligning a wafer beneath a mask and system therefor and wafer having a unique alignment pattern |
DE2627609A1 (de) * | 1976-06-19 | 1977-12-29 | Ibm Deutschland | Interferometrisches verfahren |
CH600362A5 (de) * | 1976-12-23 | 1978-06-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | |
US4172664A (en) * | 1977-12-30 | 1979-10-30 | International Business Machines Corporation | High precision pattern registration and overlay measurement system and process |
US4207002A (en) * | 1978-12-18 | 1980-06-10 | General Motors Corporation | Apparatus for detecting an output image of an optical correlation |
US4330213A (en) * | 1980-02-14 | 1982-05-18 | Rca Corporation | Optical line width measuring apparatus and method |
US4350443A (en) * | 1980-06-24 | 1982-09-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Optical fringe analysis |
EP0045321B1 (de) * | 1980-07-31 | 1986-12-10 | International Business Machines Corporation | Verfahren und Einrichtung zur optischen Distanzmessung |
US4408884A (en) * | 1981-06-29 | 1983-10-11 | Rca Corporation | Optical measurements of fine line parameters in integrated circuit processes |
JPS5852825A (ja) * | 1981-09-24 | 1983-03-29 | Canon Inc | 位置合わせ信号処理装置 |
JPS593206A (ja) * | 1982-06-29 | 1984-01-09 | Fujitsu Ltd | 微細パタ−ンの欠陥検出方法 |
DE3318980C2 (de) * | 1982-07-09 | 1986-09-18 | Perkin-Elmer Censor Anstalt, Vaduz | Vorrichtung zum Justieren beim Projektionskopieren von Masken |
US4493555A (en) * | 1982-09-22 | 1985-01-15 | Honeywell Inc. | High sensitivity focal sensor for electron beam and high resolution optical lithographic printers |
US4578590A (en) * | 1983-05-02 | 1986-03-25 | The Perkin-Elmer Corporation | Continuous alignment target pattern and signal processing |
-
1984
- 1984-04-24 US US06/602,878 patent/US4703434A/en not_active Expired - Fee Related
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GB2157825A (en) | 1985-10-30 |
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