DE69033123T2

DE69033123T2 - Verfahren und Gerät zur Wahrnehmung einer Ausrichtungsmarke auf einer Halbleiter-Vorrichtung

Info

Publication number: DE69033123T2
Application number: DE69033123T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Takahashi; Hiroshi Yasuda
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-03-06
Filing date: 1990-03-03
Publication date: 1999-09-23
Anticipated expiration: 2010-03-04
Also published as: EP0386666B1; KR900015283A; EP0386666A2; EP0386666A3; DE69033123D1; JPH02231708A; KR930010723B1; US5004925A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung, die eine ebnende Metallschicht zum Bilden einer flachen Oberfläche auf der Justiermarke mit Ebenendifferenz hat.

2. Beschreibung der verwandten Technik

Solch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung ist bekannt aus US-A-4,008,402. Bei diesem bekannten Verfahren und dieser Vorrichtung wird ein Elektronenstrahl auf Marken eingestrahlt, und von ihnen werden Röntgenstrahlen erzeugt, und dann werden die Röntgenstrahlen durch entsprechende Detektoren detektiert. Diese Detektoren sind jeweils an einer feststehenden Position vorgesehen, die an eine oder mehrere Marken angrenzt.
Neuerdings werden entsprechend einer Verbesserung eines hohen Integrationsgrades der Halbleitervorrichtung bei der Herstellungstechnik von Halbleitervorrichtungen unter Einsatz eines Elektronenstrahlbelichtungssystems hyperfeine Muster gefordert. Deshalb sollten die Muster auf einem Halbleiterwafer exakt gebildet werden, und ein Korrekturprozeß (Justierprozeß) gewinnt an Bedeutung. Um nämlich bei dem Elektronenstrahlbelichtungssystem einen Elektronenstrahl einzustrahlen und Muster auf dem Halbleiterwafer exakt zu bilden, sollte eine Koordinate einer Steuereinheit des Elektronenstrahlbelichtungssystems mit einer zweckmäßigen Position auf dem Halbleiterwafer unter Verwendung der Justiermarke in Übereinstimmung gebracht werden. Es sei erwähnt, daß dieser Justierprozeß auch zum Kompensieren einer Verzerrung einer Ablenkungseinheit in dem Elektronenstrahlbelichtungssystem eingesetzt wird, so daß der Elektronenstrahl exakt auf den Halbleiterwafer eingestrahlt wird und auf ihm spezifische Muster exakt gebildet werden.
Bei einem herkömmlichen Justierprozeß, der bei einem Elektronenstrahlbelichtungssystem zum Bilden von spezifischen Mustern durch einen Elektronenstrahl eingesetzt wird, wird eine Justiermarke auf einem Halbleiterwafer (Substrat) gebildet, und ein Justierprozeß wird ausgeführt, indem positionelle Informationen der Justiermarke detektiert werden. Die Justiermarke wird nämlich im allgemeinen auf dem Substrat als Ebenendifferenz (Unebenheit) unter Verwendung eines RIE-Verfahrens und dergleichen gebildet, und dann wird eine Isolierschicht und dergleichen auf dem Substrat gebildet. Es sei erwähnt, daß die Justiermarke auch auf der Isolierschicht als Ebenendifferenz gebildet ist. In beiden Fällen wird der Justierprozeß durch die folgenden Schritte ausgeführt: Scannen eines Elektronenstrahls, um die Ebenendifferenzen der Justiermarke zu überqueren, Bestimmen einer Mittelposition der Justiermarke durch Detektieren von reflektierten Elektronen (Sekundärelektronen) von den Ebenendifferenzen, Berechnen eines Korrekturkoeffizienten durch Detektieren einer Differenz der Mittelposition der Justiermarke, und Ausführen einer Justierung, zum Beispiel Kompensieren einer Verzerrung einer Ablenkungseinheit in dem Elektronenstrahlbelichtungssystem (unter Bezugnahme auf die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 54-81782).
Jedoch wird bei einem Herstellungsprozeß einer Halbleitervorrichtung eine neue Schicht als flache Oberfläche gebildet, um die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung zu erhöhen und einen Bildungsprozeß der nächsten Schicht zu erleichtern. Wenn nämlich eine Metallschicht als flache Oberfläche auf der Isolierschicht gebildet wird, die eine Justiermarke hat, die durch eine Ebenendifferenz gebildet ist, wird die Justiermarke mit der Ebenendifferenz unter der Metallschicht vergraben (ebnende Metallschicht), und somit kann kein Detektionsprozeß zum Detektieren der Justiermarke mit der Ebenendifferenz ausgeführt werden. In diesem Fall wird nach Stand der Technik ein Bereich der Justiermarke oder ein Bereich dicht an der Ebenendifferenz zur Detektion ausgeschnitten. Auf diese Weise ergibt sich das Problem, daß ein Prozeß zum Ausschneiden der Justiermarke mit der Ebenendifferenz ausgeführt werden muß.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke vorzusehen, das ohne Anwendung von unangemessenen Prozessen realisiert werden kann, so daß eine Herstellungszeit der Halbleitervorrichtung verkürzt werden kann.
Zum Lösen dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung vor, das durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung vor, die eine ebnende Metallschicht zum Bilden einer flachen Oberfläche auf der Justiermarke mit einer Ebenendifferenz hat. Die obige Aufgabe wird auch durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 4 erfüllt.
Verbesserte Ausführungsformen von Merkmalen des Erfindungsverfahrens und auch der Erfindungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung geht aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervor, in denen:
Fig. 1 ein Querschnittsdiagramm zum Erläutern einer Justiermarke mit Ebenendifferenz ist;
Fig. 2 ein Querschnittsdiagramm zum Erläutern einer Justiermarke mit flacher Oberfläche ist;
Fig. 3 ein Diagramm zum Erläutern einer Basiskonfiguration der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 4 ein Querschnittsdiagramm ist, das eine allgemeine Halbleitervorrichtung mit einer ebnenden Metallschicht zeigt;
Fig. 5 ein Diagramm ist, das einen Wafer zeigt, der eine Vielzahl von Justiermarken hat;
Fig. 6A und 6B Diagramme sind, die eine Justiermarke von Fig. 5 zeigen;
Fig. 7 ein Blockdiagramm ist, das ein Elektronenstrahlbelichtungssystem zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 8 ein Blockdiagramm ist, das ein erstes Beispiel einer Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ein Blockdiagramm ist, das ein zweites Beispiel der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 und 11 Diagramme sind, die Beispiele von Anordnungen von Detektoren zeigen, die in Fig. 8 und 9 dargestellt sind; und
Fig. 12 und 13 Diagramme sind, die Konfigurationen der Detektoren zeigen, die in Fig. 8 und 9 dargestellt sind.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zuerst wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 eine Justiermarke einer Halbleitervorrichtung erläutert.
Fig. 1 ist ein Querschnittsdiagramm zum Erläutern einer Justiermarke mit Ebenendifferenz.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird eine Justiermarke mit Ebenendifferenz (M1), die eine Justiermarke ist, die eine Ebenendifferenz aufweist, im allgemeinen auf einem Halbleiterwafer oder einem Substrat 1 als Ebenendifferenz (Unebenheit) unter Einsatz eines RIE-Verfahrens und dergleichen gebildet. In Fig. 1 ist eine Isolierschicht 2 auf dem Substrat 1 gebildet, und die Justiermarke mit Ebenendifferenz ist auf der Isolierschicht 2 gebildet. Es sei erwähnt, daß sich eine Breite W&sub1; der Justiermarke mit Ebenendifferenz des Substrates 1 von einer Breite W&sub2; der Justiermarke mit Ebenendifferenz der Isolierschicht 2 unterscheidet, aber die Mittelpositionen dieser Justiermarken sind dieselben. In beiden Fällen wird der Justierprozeß durch die folgenden Schritte aufgeführt: Scannen eines Elektronenstrahls, um die Ebenendifferenzen der Justiermarke zu überqueren, Bestimmen einer Mittelposition der Justiermarke durch Detektieren von reflektierten Elektronen (Sekundärelektronen) von den Ebenendifferenzen, Berechnen eines Korrekturkoeffizienten durch Detektieren einer Differenz der Mittelposition der Justiermarke, und Ausführen einer Justierung des Elektronenstrahlbelichtungssystems. Die Justierung des Elektronenstrahlbelichtungssystems dient zum Beispiel dazu, eine Koordinate einer Steuereinheit des Elektronenstrahlbelichtungssystems mit einer zweckmäßigen Position auf dem Substrat 1 oder der Isolierschicht 2 in Übereinstimmung zu bringen oder eine Verzerrung einer Ablenkungseinheit in dem Elektronenstrahlbelichtungssystem zu kompensieren.
Fig. 2 ist ein Querschnittsdiagramm zum Erläutern einer Justiermarke mit flacher Oberfläche.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird eine Justiermarke mit flacher Oberfläche (M2), die eine Justiermarke ist, die eine flache Oberfläche hat, als Resultat der Bildung einer neuen Metallschicht 3 auf der Justiermarke mit Ebenendifferenz als flache Oberfläche zum Erhöhen einer Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung und zum Vereinfachen eines Bildungsprozesses der nächsten Schicht gebildet. Die Justiermarke mit flacher Oberfläche wird nämlich durch ein Metall 3a auf der Unebenheit (Ebenendifferenz) der Justiermarke mit Ebenendifferenz gebildet, und eine Oberfläche von ihr wird flach gebildet. Diese Justiermarke mit flacher Oberfläche kann unter Verwendung von reflektierten Elektronen so wie beim Detektieren der Justiermarke mit Ebenendifferenz nicht detektiert werden, da die Ebenendifferenz unter der Metallschicht 3 vergraben ist. In diesem Fall wird nach Stand der Technik ein Bereich der Justiermarke oder ein Bereich dicht an der Ebenendifferenz zur Detektion ausgeschnitten. Auf diese Weise ergibt sich das Problem, das ein Prozeß zum Ausschneiden der Justiermarke mit der Ebenendifferenz hinzugefügt werden muß. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese Justiermarke mit flacher Oberfläche jedoch exakt detektiert werden, ohne fremde Prozesse hinzuzufügen. Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Justiermarke mit Ebenendifferenz auch durch dasselbe Verfahren wie bei der obigen Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 1 detektiert werden.
Als nächstes wird ein Prinzip der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 3 ist ein Diagramm zum Erläutern einer Basiskonfiguration der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 3 gezeigt, werden in einer Halbleitervorrichtung, die eine ebnende Metallschicht 3 hat, Ladungsteilchen, zum Beispiel ein Elektronenstrahl EB, auf einer Justiermarke mit flacher Oberfläche (M2) gescannt, und Informationen, zum Beispiel ein Röntgenstrahl, der von der Zone der Justiermarke mit flacher Oberfläche gemäß einer Dicke einer Metallschicht in der Ebenendifferenz (Unebenheit) der Justiermarke erzeugt wird, wird detektiert, so daß eine Position der Justiermarke detektiert werden kann. Es sei erwähnt, daß bei diesem Detektionsverfahren, wenn der Elektronenstrahl EB auf einer Zone der Justiermarke gescannt wird, auch Elektronen, die durch die Oberfläche der Metallschicht reflektiert werden, erzeugt werden, die den erzeugten Röntgenstrahl begleiten. Deshalb kann ein Detektor 4 gebildet sein aus einem Abfang-(einschließlich Absorptions-)-Mittel zum Abfangen (oder Absorbieren) der reflektierten Elektronen und aus PIN-Dioden zum Detektieren des Röntgenstrahls, der durch das Elektronenabfangmittel hindurchtritt, und die Justiermarke mit flacher Oberfläche kann effektiv detektiert werden, wofür unter Bezugnahme auf Fig. 12 und 13 eine eingehende Erläuterung erfolgt.
Wenn ein Elektronenstrahl EB auf eine Metallschicht wie zum Beispiel eine Aluminiumschicht eingestrahlt wird, kann der Elektronenstrahl EB bei den obigen Beschreibungen bis in eine Tiefe von 2 oder 3 um der Aluminiumschicht gelangen, wobei diese Tiefe durch eine Beschleunigungsspannung der Elektronen und ein Material der Metallschicht verändert wird. Es sei erwähnt, daß die Intensität eines Röntgenstrahls, der von der Metall-(Aluminium)-Schicht erzeugt wird, durch die Dicke der Metallschicht bestimmt wird, durch die die Elektronen hindurchtreten. Wenn nämlich die Dicke der Metallschicht das Zweifache beträgt, erreicht eine Intensität des erzeugten Röntgenstrahls (K-Alphastrahl) das Zweifache, da sich die Anzahl von Elektronen, die mit Metallatomen kollidieren, auf das Zweifache erhöht. Wenn in der Praxis die Dicke der Metallschicht jedoch das Zweifache beträgt, ist die Intensität des erzeugten Röntgenstrahls kleiner als das Zweifache, da einige der Röntgenstrahlen, die durch die Kollision von Elektronen und Metallatomen erzeugt werden, durch die Metallschicht absorbiert werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Röntgenstrahl, der von der Metallschicht oder einer Dicke eines Metalls in einer Ebenendifferenz einer Justiermarke (von einer Metalldicke einer Justiermarke mit flacher Oberfläche) erzeugt wird und eine Intensität entsprechend der Dicke der Metallschicht hat, zum Detektieren der Justiermarke, wenn die Ebenendifferenz unter der Metallschicht vergraben ist, oder zum Detektieren der Justiermarke mit flacher Oberfläche verwendet. Es sei erwähnt, daß die Einstrahlungsprozesse des Elektronenstrahls EB und die Detektionsprozesse der Justiermarke mehrmals ausgeführt werden, um eine hohe Genauigkeit ohne Einschleppen eines Detektionsrauschens zu erreichen. Weiter hin werden die Scanprozesse des Elektronenstrahls EB und Detektionsprozesse der Justiermarke nicht nur in einer X- Richtung sondern auch in einer Y-Richtung ausgeführt.
Fig. 4 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine allgemeine Halbleitervorrichtung zeigt, die eine ebnende Metallschicht hat.
In Fig. 4 bezeichnet Bezugszeichen 11 ein Siliziumsubstrat aus einem Einkristall mit einer Justiermarke (Justiermarke mit Ebenendifferenz) M1, die unter Einsatz eines RIE-Verfahrens gebildet wurde. Als nächstes wird eine Isolierschicht (zum Beispiel eine SiO&sub2;-Schicht) 12 auf dem Substrat 11 durch thermische Oxidation gebildet, und dann wird eine Verdrahtungsschicht (zum Beispiel eine Polysiliziumschicht) 13 auf der Isolierschicht 12 gebildet. Weiterhin wird eine Isolierschicht (zum Beispiel eine SiO&sub2;-Schicht) 14 auf der Verdrahtungsschicht 13 unter Einsatz eines CVD- (chemische Dampfabscheidung)-Verfahrens gebildet, und dann wird auf der Isolierschicht 14 unter Einsatz eines Spritz- oder Zerstäubungsverfahrens eine ebnende Metallschicht 15 gebildet. Deshalb werden der obere Teil von Kontaktabschnitten und eine Justiermarke flach gebildet. Es sei erwähnt, daß Bezugszeichen 16 ein Resist bezeichnet.
In Fig. 4 können die Justiermarken (M1, M2) vor dem Bilden einer ebnenden Metallschicht 15 durch Detektieren der reflektierten Elektronen in dem Elektronenstrahlbelichtungssystem detektiert werden. Da die Justiermarke jedoch nach dem Bilden der ebnenden Metallschicht 15 nicht durch Detektieren der reflektierten Elektronen detektiert werden kann, wird die Justiermarke (Justiermarke mit flacher Oberfläche) M2 in solch einem Fall durch Detektieren des erzeugten Röntgenstrahls detektiert.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen Wafer zeigt, der eine Vielzahl von Justiermarken hat.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist eine Vielzahl von Chips 18 auf einem Halbleiterwafer 17 gebildet, und Justiermarken 19 (M1, M2) sind an allen Ecken der Chips 18 gebildet. Und zwar ist jeweils eine der vier Justiermarken 19 an jeder der vier Ecken von jedem der Chips 18 vorgesehen.
Fig. 6A und 6B sind Diagramme, die eine Justiermarke von Fig. 5 zeigen. Eine Form der Justiermarke 19 ist zum Beispiel als Quadrat mit einer Abmessung von mehreren zig um gebildet, wie in Fig. 6A gezeigt, und eine Tiefe der Justiermarke 19 beträgt beispielsweise ungefähr mehrere um. Es sei erwähnt, daß die Justiermarke mit Ebenendifferenz M1, die in Fig. 1 gezeigt ist, erhalten wird, wenn keine Materialschicht auf der Justiermarke 19 gebildet wird, und die Justiermarke mit flacher Oberfläche, die in Fig. 2 gezeigt ist, wird erhalten, wenn eine ebnende Metallschicht 3 auf der Justiermarke 19 gebildet wird.
Unten werden die bevorzugten Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das ein Elektronenbelichtungssystem zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
Wie in Fig. 7 gezeigt, wird in einer Körperröhre 20 ein Halbleiterwafer 17 gemäß einer Bewegung eines Tisches 26, die durch eine CPU 8 gesteuert wird, durch eine Tischsteuereinheit 25 bewegt. Eine gegenwärtige Position des Tisches 26 wird durch eine Positionsmeßeinheit 24 gemessen und mit einer Referenzposition 26a verglichen, und eine Ausgabe der Positionsmeßeinheit 24 wird einer Musterkorrekturschaltung 22 zugeführt.
Der Elektronenstrahl EB wird auf die Justiermarke (Justiermarke mit flacher Oberfläche M2) eingestrahlt und gescannt. Es sei erwähnt, daß die Justiermarke mit flacher Oberfläche durch eine unterschiedliche Dicke der ebnenden Metallschicht 15 in der Justiermarke 19, die eine Ebenendifferenz hat, definiert ist. Ein Röntgenstrahl, der von einer Zone der Justiermarke mit flacher Oberfläche gemäß einer Metalldicke der Justiermarke mit flacher Oberfläche erzeugt wird, wird durch einen Detektor 4 detektiert. Eine Ausgabe des Detektors 4 wird einer Detektionsschaltung 6 durch einen Verstärker 5 zugeführt, und eine Ausgabe der Detektionsschaltung 6 wird verarbeitet und durch einen Mustergenerator 29 der Musterkorrekturschaltung 22 zugeführt.
Die Richtung der Einstrahlung des Elektronenstrahls EB oder ein Elektronenstrahlmuster wird durch die Musterkorrekturschaltung 22 durch eine Ablenkungssteuereinheit 30 und einen Deflektor 23 gemäß Daten von der Positionsmeßeinheit 24 und der Detektionsschaltung 6 korrigiert, und spezifische Muster werden auf dem Halbleiterwafer 17 durch den Elektronenstrahl EB unter Verwendung des Mustergenerators 29, eines Austastverstärkers 31, des Deflektors 23 und dergleichen belichtet. Es sei erwähnt, daß ein Blitzzähler 27 verwendet wird, um die Ausgabe des Austastverstärkers 31 zu zählen, daß eine Steuerschaltung 28 verwendet wird, um Funktionsunterbrechungsmuster zu steuern, und daß eine Steuerschaltung 21 verwendet wird, um Defekterkennungsmuster zu steuern.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das ein erstes Beispiel einer Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 8 gezeigt, umfaßt diese Ausführungsform Detektoren 4, einen Verstärker 5, eine Detektionsschaltung 6, eine Steuereinheit 7 und eine CPU 8. In Fig. 8 ist eine ebnende Metallschicht 15 auf der Justiermarke 19 mit einer Ebenendifferenz gebildet, und ein Elektronenstrahl EB wird auf eine Zone der Justiermarke 19, oder auf eine Justiermarke mit flacher Oberfläche, eingestrahlt und gescannt.
Der Detektor 4, der über dem Halbleiterwafer (Halbleitervorrichtung) 7 vorgesehen ist, wird verwendet, um Informationen zu detektieren, die von der Zone der Justier marke erzeugt werden. Falls die Justiermarke der Halbleitervorrichtung eine Justiermarke mit flacher Oberfläche ist, wie in Fig. 2 gezeigt, sind die detektierten Informationen ein Röntgenstrahl, dessen Intensität gemäß einer Dicke eines Metalls 15 in der Ebenendifferenz der Justiermarke bestimmt wird, so daß eine Position der Justiermarke mit flacher Oberfläche detektiert werden kann.
Wenn in Fig. 8 ein Elektronenstrahl gescannt und belichtet wird, detektiert ein Detektor 4 nur einen existierenden Röntgenstrahl und reflektierte Elektronen, die durch die ebnende Metallschicht 15 erzeugt werden. Eine Ausgabe des Detektors 4 wird durch einen Verstärker 5 verstärkt und durch eine Detektionsschaltung 6 gefiltert und einem Steuersystem 7 zugeführt. In dem Steuersystem 7 wird die Justiermarke durch eine Intensität des Röntgenstrahls, die Dickendifferenzen der ebnenden Metallschicht entspricht, exakt detektiert. Ferner führt eine Steuerung der CPU 8 verschiedene Steuerungen entsprechend der Detektion der Justiermarke aus. Es sei erwähnt, daß die Steuereinheit 7 der Tischsteuereinheit 25 und der Ablenkungssteuereinheit 30 von Fig. 7 entspricht.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das ein zweites Beispiel der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt diese Ausführungsform ein Röntgenstrahldetektionsmittel und ein Detektionsmittel reflektierter Elektronen. Und zwar umfaßt diese Ausführungsform einen Röntgenstrahldetektor 4a, einen Verstärker 5a, eine Röntgenstrahldetektionseinheit 6a, einen Detektor reflektierter Elektronen 4b, einen Verstärker 5b, eine Detektionseinheit reflektierter Elektronen 6b, ein Schaltmittel SW, eine Steuereinheit 7 und eine CPU 8. In dieser Ausführungsform wird ein Elektronenstrahl EB auf eine Zone der Justiermarke 19, oder auf eine Justiermarke mit flacher Oberfläche, eingestrahlt und gescannt, wird ein Röntgenstrahl, der durch eine Justiermarke mit flacher Oberfläche erzeugt wird, nur durch den Röntgenstrahldetektor 4a detektiert, und werden Elektronen, die durch die Justiermarke mit Ebenendifferenz reflektiert werden, nur durch den Detektor reflektierter Elektronen 4b detektiert.
Der Röntgenstrahldetektor 4a, der über dem Halbleiterwafer 7 vorgesehen ist, wird verwendet, um nur einen Röntgenstrahl zu detektieren, der von der Zone der Justiermarke mit flacher Oberfläche erzeugt wird. Der Detektor reflektierter Elektronen 4b, der über dem Halbleiterwafer 7 vorgesehen ist, wird verwendet, um nur Elektronen zu detektieren, die durch eine Oberfläche der Justiermarke mit Ebenendifferenz reflektiert werden. Falls die Justiermarke der Halbleitervorrichtung eine Justiermarke mit flacher Oberfläche ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wird eine Intensität des detektierten Röntgenstrahls gemäß einer Dicke eines Metalls 15 in der Ebenendifferenz der Justiermarke bestimmt, so daß eine Position der Justiermarke mit flacher Oberfläche detektiert werden kann. Falls die Justiermarke der Halbleitervorrichtung eine Justiermarke mit Ebenendifferenz ist, die in Fig. 1 gezeigt ist, wird eine Intensität der detektierten Elektronen gemäß einer Oberflächenform der Justiermarke mit Ebenendifferenz bestimmt, so daß eine Position der Justiermarke mit Ebenendifferenz detektiert werden kann.
Das Schaltmittel SW, das mit der Röntgenstrahldetektionseinheit 6a und der Detektionseinheit reflektierter Elektronen 6b verbunden ist, wird verwendet, um gemäß dem Typ der Justiermarke umzuschalten. Wenn nämlich die Justiermarke eine Justiermarke mit flacher Oberfläche ist, wird die Ausgabe der Röntgenstrahldetektionseinheit 6a der Steuereinheit 7 durch das Schaltmittel SW zugeführt. Umgekehrt wird, wenn die Justiermarke eine Justiermarke mit Ebenendifferenz ist, die Ausgabe der Detektionseinheit reflektierter Elektronen 6b der Steuereinheit 7 durch das Schaltmittel SW zugeführt.
Die Steuereinheit 7, die mit dem Schaltmittel SW verbunden ist, wird verwendet, um eine Position der Justier marke mit flacher Oberfläche oder der Justiermarke mit Ebenendifferenz durch die detektierte Röntgenstrahlintensität oder die detektierte Elektronenintensität zu detektieren. Die CPU 8, die mit der Steuereinheit 7 verbunden ist, wird verwendet, um verschiedene Steuerungen gemäß der detektierten Position der Justiermarke mit flacher Oberfläche oder der Justiermarke mit Ebenendifferenz auszuführen. Es sei erwähnt, daß die Steuereinheit 7 der Tischsteuereinheit 25 und der Ablenkungssteuereinheit 30 von Fig. 7 entspricht.
Fig. 10 und 11 sind Diagramme, die Beispiele von Anordnungen von Detektoren zeigen, die in Fig. 9 dargestellt sind.
Wie in Fig. 10 gezeigt, sind der Röntgenstrahldetektor 4a und der Detektor reflektierter Elektronen 4b jeweilig in Form von vier Einheiten vorgesehen. Es sei erwähnt, daß die Anzahl der Röntgenstrahldetektoren 4a und der Detektoren reflektierter Elektronen 4b nicht auf vier begrenzt ist, sondern eine höhere Anzahl sein kann. Ferner kann die Anzahl der Röntgenstrahldetektoren 4a größer als die Anzahl der Detektoren reflektierter Elektronen 4b sein, da die Empfindlichkeit des Röntgenstrahldetektors 4a niedriger als jene des Detektors reflektierter Elektronen 4b ist. Der Röntgenstrahldetektor 4a kann, wie in Fig. 11 gezeigt, größer als der Detektor reflektierter Elektronen 4b sein, da die Empfindlichkeit des Röntgenstrahldetektors 4a niedriger als jene des Detektors reflektierter Elektronen 4b ist.
Fig. 12 und 13 sind Diagramme, die Konfigurationen der Detektoren von Fig. 9 zeigen.
Wie in Fig. 12 gezeigt, umfaßt der Detektor 4 einen Elektronenabfangabschnitt 60 und PIN-Dioden 61, 62, 63 und 64. Der Elektronenabfangabschnitt 60, der auf der Seite des Halbleiterwafers in dem Detektor 4 vorgesehen ist, wird verwendet, um Elektronen abzufangen, die durch eine Oberfläche des Halbleiterwafers oder die Justiermarke mit Ebenendifferenz reflektiert werden. Die PIN-Dioden, die mit dem Elek tronenabfangabschnitt 60 in Kontakt sind und aus einem Substrat 61, einer P-Schicht 62, einer I-Schicht 63 und einer N-Schicht 64 gebildet sind, werden verwendet, um einen Röntgenstrahl zu detektieren, der durch den Elektronenabfangabschnitt 60 hindurchtritt. Es sei erwähnt, daß der Elektronenabfangabschnitt 60 aus zwei Elektrodenplatten gebildet ist, auf die eine hohe Spannung (zum Beispiel -10 kV) angewendet werden kann, und wenn die hohe Spannung zwischen den zwei Elektrodenplatten angewendet wird, werden die reflektierten Elektronen abgefangen. Und zwar werden die Elektronen, die durch die Oberfläche des Halbleiterwafers reflektiert werden, abgefangen, wenn die hohe Spannung auf den Elektronenabfangabschnitt 60 angewendet wird, und die Elektronen, die durch die Oberfläche des Halbleiterwafers reflektiert werden, werden durchgelassen, wenn die hohe Spannung nicht auf den Elektronenabfangabschnitt 60 angewendet wird. In diesem Fall wird der Detektor 4 auch verwendet, um die Elektronen zu detektieren, die durch den Halbleiterwafer, gemäß einer Oberflächenform von ihm, reflektiert werden. Ferner ist in der Ausführungsform, die in Fig. 9 gezeigt ist, der Röntgenstrahldetektor 4a konstruiert, um die hohe Spannung auf den Elektronenabfangabschnitt 60 anzuwenden, und der Detektor reflektierter Elektronen 4b ist konstruiert, um die hohe Spannung nicht auf den Elektronenabfangabschnitt 60 anzuwenden.
Wie in Fig. 13 gezeigt, umfaßt der Detektor 4 einen Elektronenabfangabschnitt 65 und PIN-Dioden 61, 62, 63 und 64. Der Elektronenabfangabschnitt 65, der auf der Seite des Halbleiterwafers in dem Detektor 4 vorgesehen ist, wird verwendet, um Elektronen abzufangen, die durch eine Oberfläche des Halbleiterwafers oder die Justiermarke mit Ebenendifferenz reflektiert werden. Die PIN-Dioden haben dieselbe Konfiguration wie die obigen PIN-Dioden 61, 62, 63 und 64. Es sei erwähnt, daß der Elektronenabfangabschnitt 65 aus einer Leichtmetallschicht wie zum Beispiel einer Berylliumschicht gebildet ist. In diesem Fall beträgt die Dicke der Berylliumschicht 65 etwa 10 um. Diese Berylliumschicht 65 hat eine Funktion zum Abfangen von Elektronen auf ihrer Oberfläche. Daher fungiert der Detektor von Fig. 13 nur als Röntgenstrahldetektor. Es sei erwähnt, daß dieser Detektor, der in Fig. 13 gezeigt ist, in der Ausführungsform von Fig. 9 als Röntgenstrahldetektor 4a verwendet werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, selbst wenn eine Justiermarke, die durch eine Ebenendifferenz einer Halbleitervorrichtung gebildet ist, unter einer ebnenden Metallschicht vergraben ist, eine Justiermarke, die durch die Dicke der ebnenden Metallschicht gebildet ist, die der Ebenendifferenz entspricht, detektiert werden, das heißt, eine Justiermarke mit Ebenendifferenz und eine Justiermarke mit flacher Oberfläche können ohne das Hinzufügen von unangemessenen Prozessen detektiert werden, und somit kann eine Herstellungszeit der Halbleitervorrichtung unter Verwendung der Justiermarke mit Ebenendifferenz und der Justiermarke mit flacher Oberfläche verkürzt werden.

Claims

1. Verfahren zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung, die eine ebnende Metallschicht zum Bilden einer flachen Oberfläche auf der Justiermarke mit Ebenendifferenz hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Einstrahlen und Scannen von Ladungsteilchen auf eine Zone der Justiermarke; und

Detektieren durch ein Detektormittel, das bezüglich der Position der Justiermarke nicht feststehend ist, von Informationen, die von der Zone der Justiermarke gemäß einer Dicke eines Metalls in der Ebenendifferenz in der Justiermarke erzeugt werden, so daß eine Position der Justiermarke detektiert wird.

2. Verfahren zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei dem die Ladungsteilchen aus einem Elektronenstrahl gebildet sind und die Informationen, die von der Zone der Justiermarke erzeugt werden, eine Röntgenstrahlintensität sind.

3. Verfahren zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, welches Verfahren einen Schritt zum Definieren einer Justiermarke mit flacher Oberfläche durch eine unterschiedliche Dicke der ebnenden Metallschicht in der Justiermarke mit Ebenendifferenz umfaßt.

4. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung, die eine ebnende Metallschicht zum Bilden einer flachen Oberfläche auf der Justiermarke mit Ebenendifferenz hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung umfaßt:

ein Mittel (20) zum Einstrahlen und Scannen von Ladungsteilchen auf eine Zone der Justiermarke (M1, M2) und ein Detektionsmittel (4), das über der Halbleitervorrichtung (11) vorgesehen ist, zum Detektieren von Informationen, die von der Zone der Justiermarke (M1, M2) gemäß einer Dicke eines Metalls in der Ebenendifferenz der Justiermarke erzeugt werden, so daß eine Position der Justiermarke detektiert wird.

5. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Ladungsteilchen aus einem Elektronenstrahl gebildet sind und die Informationen, die von der Zone der Justiermarke (M1, M2) erzeugt werden, eine Röntgenstrahlintensität sind.

6. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der das Detektionsmittel (4) umfaßt:

ein Elektronenabfangmittel (60, 65), das auf der Seite der Halbleitervorrichtung in dem Detektionsmittel (4) vorgesehen ist, zum Abfangen von Elektronen, die durch eine Oberfläche der Halbleitervorrichtung reflektiert werden; und

PIN-Dioden (61 bis 64), die mit dem Elektronenabfangmittel (60, 65) in Kontakt sind, zum Detektieren eines Röntgenstrahls, der durch das Elektronenabfangmittel (60, 65) hindurchtritt.

7. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Elektronenabfangmittel ein Spannungsanwendungsmittel (60) umfaßt, so daß die Elektronen, die durch die Halbleitervorrichtung reflektiert werden, abgefangen werden, wenn das Spannungsanwendungsmittel (60) EINgeschaltet ist, und die Elektronen, die durch die Halbleitervorrichtung reflektiert werden, hindurchgelassen werden, wenn das Spannungsanwen dungsmittel (60) AUSgeschaltet ist, und das Detektionsmittel (4) auch zum Detektieren der Elektronen verwendet wird, die durch die Halbleitervorrichtung gemäß einer Oberflächenform von ihr reflektiert werden.

8. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der das Elektronenabfangmittel eine Leichtmetallschicht (64) umfaßt.

9. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Leichtmetallschicht (64) eine Berylliumschicht ist.

10. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 9, bei der die Vorrichtung für ein Elektronenstrahlbelichtungssystem verwendet wird.

11. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, bei der die Halbleitervorrichtung eine Justiermarke mit flacher Oberfläche und eine Justiermarke mit Ebenendifferenz hat und die umfaßt:

ein Mittel (20) zum Einstrahlen und Scannen eines Elektronenstrahls auf eine Zone der Justiermarke mit Ebenendifferenz und der Justiermarke mit flacher Oberfläche;

ein erstes Detektionsmittel (4a), das über der Halbleitervorrichtung vorgesehen ist, zum Detektieren eines Röntgenstrahls, der von der Zone der Justiermarke mit flacher Oberfläche gemäß einer Metalldicke in der Justiermarke mit flacher Oberfläche erzeugt wird;

ein zweites Detektionsmittel (4b), das über der Halbleitervorrichtung vorgesehen ist, zum Detektieren eines Elektrons, das von der Zone der Justiermarke mit Ebenendif ferenz gemäß einer Oberflächenform der Justiermarke mit Ebenendifferenz reflektiert wird; und

ein Schaltmittel (SW), das mit dem ersten Detektionsmittel (4a) und dem zweiten Detektionsmittel (4b) verbunden ist, zum Umschalten des ersten Detektionsmittels (4a) und des zweiten Detektionsmittels (4b) gemäß dem Typ der Justiermarke mit flacher Oberfläche und der Justiermarke mit Ebenendifferenz.

12. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, welche Vorrichtung ferner umfaßt:

eine Steuereinheit (7), die mit dem Schaltmittel (SW) verbunden ist, zum Detektieren einer Position der Justiermarke mit flacher Oberfläche oder der Justiermarke mit Ebenendifferenz durch die detektierte Röntgenstrahlintensität oder die detektierte Elektronenintensität; und

eine CPU (8), die mit der Steuereinheit (7) verbunden ist, zum Ausführen von verschiedenen Steuerungen gemäß der detektierten Position der Justiermarke mit flacher Oberfläche oder der Justiermarke mit Ebenendifferenz.

13. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das erste Detektionsmittel (4a) und das zweite Detektionsmittel (4b) mehrfach vorgesehen sind.

14. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das erste Detektionsmittel (4a) größer als das zweite Detektionsmittel (4b) gebildet ist.

15. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der das erste Detektionsmittel (4a) umfaßt:

ein Elektronenabfangmittel (60, 65) zum Abfangen von Elektronen, die durch eine Oberfläche der Halbleitervorrichtung reflektiert werden; und

PIN-Dioden (61 bis 64) zum Detektieren eines Röntgenstrahls, der durch das Elektronenabfangmittel hindurchtritt.

16. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Elektronenabfangmittel ein Spannungsanwendungsmittel (60) umfaßt.

17. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, bei der das Elektronenabfangmittel eine Leichtmetallschicht (65) umfaßt.

18. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Leichtmetallschicht (65) eine Berylliumschicht ist.

19. Vorrichtung zum Detektieren einer Justiermarke einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Vorrichtung in einem Elektronenstrahlbelichtungssystem verwendet wird.