DE69033499T2 - Belichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung zum Belichten eines Substrats z. B. in Form eines Halbleiterwafers über ein Original wie z. B. eine Maske, wobei das Original und das Substrat einander gegenüberliegend angeordnet sind.
• Bei Belichtungsvorrichtungen zum Herstellen integrierter Halbleiterschaltungen ist es erforderlich, vor dem Belichten eine ganz präzise Übereinstimmung (Justieren) zwischen einer Maske mit darauf vorhandenem integrierten Schaltungsmuster und einem Halbleiterwafer, auf welchen das Schaltungsmuster übertragen werden soll, zu erreichen. Im Falle einer integrierten Schaltung für einen 256-Megabit-DRAM (Speicherchip) z. B. beträgt die Zeilenbreite des Musters 0,25 um, so daß eine Übereinstimmungsgenauigkeit von mehr als 0,06 um erforderlich ist.
• Hier wird auf das Dokument US-A-4 801 208 verwiesen, welches die Übereinstimmung einer Maske mit einem Substrat offenbart, wobei zahlreiche Belichtungsflächen des Substrats mit Licht einer vorbestimmten Wellenlänge belichtet werden und das Licht auch für Justierzecke verwendet wird, um das Auftreten von Justierfehlern durch Aberration eines optischen Projektionssystems einzuschränken.
• Bei herkömmlichen Belichtungsvorrichtungen ist es nicht einfach, die erwähnte hohe Justiergenauigkeit zu gewährleisten.
• Bei einer herkömmlichen Belichtungsvorrichtung ist es auch erforderlich, sowohl das Koordinatensystem eines Wafertischs als auch das Koordinatensystem eines Maskentischs auf das Koordinatensystem des Hauptteils (Körpers) der Belichtungsvorrichtung zu justieren. Das Zusammenstellen und Justieren dieser Tischkoordinatensysteme in Bezug auf das Koordinatensystem des Hauptkörpers der Belichtungsvorrichtung ist aber sehr kompliziert.
• Demzufolge ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung einer Belichtungsvorrichtung, welche eine bessere Justiergenauigkeit gewährleistet und das Zusammenstellen und Justieren erleichtert.
• Gemäß dieser Erfindung wird ein Musterübertragungsverfahren bereitgestellt, bei welchem eine Maske (2) mit dem Übertragungsmuster (418) und mehrere Justiermarken (420, 421) und ein Wafer (3) zum lithografischen Übertragen des Übertragungsmusters der Maske (2) auf den Wafer (3) verwendet wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen einer Bezugsmarke (14) auf einem Wafertisch (24), Befestigen der Maske (2) auf einem Maskentisch (4), Befestigen des Wafers (3) auf dem mit einem vorbestimmten Tischkoordinatensystem versehenen Wafertisch (24) und Justieren der Maske (2) und des Wafers (3) zueinander, welches wiederum folgende Schritte beinhaltet: Direktes Messen der positionellen Beziehung zwischen der auf dem Wafertisch (24) vorhandenen Bezugsmarke (14) und den Justiermarken (420, 421) der Maske (2), um einen Drehungsfehler in Drehrichtung (θ) der Maske (2) in Bezug auf das Tischkoordinatensystem des Wafertischs (24) zu erfassen, und Justieren der Position der Maske (2) in Bezug auf das Tischkoordinatensystem auf der Grundlage der Messungen durch Bewegen des Maskentischs (4) in Drehrichtung zwecks Korrektur des erfaßten Drehfehlers.
• In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein XY-Tisch zum Bewegen des zu belichtenden Substrats mit einer Marke zum Justieren des Originals versehen. Jede positionelle Abweichung zwischen einer solchen Marke auf dem XY-Tisch und mehreren auf dem Original vorhandenen Justiermarken wird gemessen. Auf der Grundlage der Positionskoordinate der Justiermarken des Originals in Bezug auf die Koordinate des XY-Tisches wird die Position des Originals zum Koordinatensystem des XY-Tisches justiert.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Originaljustiermarke auf dem XY-Tisch an einer bestimmten Stelle vorhanden und der XY-Tisch wird sequentiell bewegt, bis die Marke des XY-Tisches die jeweiligen Positionen unter den Justiermarken des Originals erreicht hat. Die Größe der Abweichung zwischen der Marke des XY-Tisches und jeder Marke des Originals wird zur Bestimmung der XY-Koordinate jeder Justiermarke des Originals gemessen. Von der positionellen Abweichung des Originals in bezug auf das Koordinatensystem des XY-Tisches wird die θ-Komponente durch Bewegen des Tisches für das Original korrigiert. Die Größe der Korrektur bei der X- und der Y-Komponente wird als Korrekturgröße für die Positionskoordinate jeder Belichtungsfläche rückgekoppelt, wenn das Muster des Originals auf diese Belichtungsfläche des Substrats gedruckt werden soll.
• Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung schließt der Justiervorgang für das Original eine Grobjustierung nur hinsichtlich der θ-Komponente durch Verwendung von zwei der auf dem Original vorhandenen Marken und eine Finaljustierung hinsichtlich der X-, Y- und θ-Komponente durch Verwendung von zwei oder mehr Marken ein.
• Bei herkömmlichen Belichtungsvorrichtungen erfolgt das Justieren des Originals bezüglich des Koordinatensystems des Vorrichtungshauptkörpers. Wenn zwischen dem Koordinatensystem des Substrattischs und dem Koordinatensystem des Vorrichtungshauptkörpers ein Fehler vorhanden ist, entsteht durch diesen ein Fehler zwischen der Bewegungsrichtung des Substrattischs und der Richtung der Korrekturbewegung wie aus der Abweichung zwischen dem Original und dem Substrat berechnet. Ein solcher Fehler beeinflußt die Justiergenauigkeit negativ.
• Unter einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Original in bezug auf das Koordinatensystem des Tisches justiert. Dadurch kann die Präzision der relativen Lage des Originals zum Substrat, welches belichtet werden soll, verbessert werden.
• Da das Original zum Tischkoordinatensystems justiert wird, übt ein zwischen dem Koordinatensystem des Substrattischs und dem Koordinatensystem des Vorrichtungshauptkörpers auftretender Fehler keinen großen Einfluß auf die Justiergenauigkeit aus, so daß das Zusammenstellen und Justieren des Vorrichtungshauptkörpers zur Tischkoordinate einfacher ist.
• Das Justieren des Originals wird in zwei Stufen durchgeführt, d. h. es erfolgt ein Grobjustieren in bezug auf die θ-Komponente und ein End- oder Feinjustieren in bezug auf die X-, Y- und θ-Komponente. Dadurch wird die Anzahl der Suchvorgänge reduziert und der Ausstoß verbessert.
• Nachfolgend werden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
• Fig. 1 zeigt schematisch den Hauptteil einer Step- und Repeat-Belichtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Die Fig. 2A und 2B zeigen jeweils eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Waferjustiermarken und Maskenjustiermarken.
• Fig. 3 zeigt im Blockschaltbild die Hardware des Steuersystems der in Fig. 1 dargestellten Belichtungsvorrichtung.
• Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Step- und Repeat-Belichtungsverfahrens.
• Fig. 5 zeigt im Flußplan eine Korrekturroutine der Step- und Repeat-Belichtungsfolge.
• Fig. 6 zeigt im Flußplan Details des in Schritt 506 gemäß Fig. 5 durchzuführenden Maskengrobjustierens.
• Fig. 7 zeigt im Flußplan Details des in Schritt 601 gemäß Fig. 6 beim Maskengrobjustieren durchzuführenden Markenmessens.
• Fig. 8 zeigt im Flußplan Details des in Schritt 507 gemäß Fig. 5 durchzuführenden Maskenfeinjustierens.
• Fig. 9 zeigt im Flußplan Details des in Schritt 802 gemäß Fig. 8 beim Maskenfeinjustieren durchzuführenden Markenmessens. Die Fig. 10A und 10B zeigen jeweils eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Maskenjustierens.
• Fig. 1 zeigt den Aufbau des Hauptteils einer Step- und Repeat-Belichtungsvorrichtung (Scheibenrepeater), welcher zum Masken/Wafer-Justieren verwendet wird und um einen Belich tungstisch herum angeordnet ist. In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 das zum Belichten (Fotodrucken) verwendete, im wesentlichen in Richtung Z-Achse einfallende Licht, welches Röntgenstrahlen aufweist, die z. B. in einer Synchrotronbahnstrahlung enthalten sind. Das Bezugszeichen 2 kennzeichnet eine Maske mit einem Muster, welches auf einen Halbleiterwafer 3 übertragen werden soll. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen θ-Maskentisch zum Drehen der Maske 2 auf einer zu deren Oberfläche parallel verlaufende Ebene (XY-Ebene) und das Bezugszeichen 5 einen θ-Grobbewegungstisch zum Drehen des Wafers 3 auf einer zu dessen Oberfläche parallel verlaufenden Ebene (XY-Ebene). Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet einen Z-Schwenktisch zum Bewegen des Wafers 3 in Z-Richtung (Bewegen in Richtung Belichtungslicht 1), in wx-Richtung (Drehen um die X- Achse) bzw. in wy-Richtung (Drehen um die Y-Achse), wenn der Wafer 3 mit einem in Z-Richtung vorbestimmten Abstand zur Maske 2 positioniert werden soll. Das Bezugszeichen 7 kennzeichnet einen Feinbewegungstisch θ zum Drehen des Wafers 3 in winzigen Schritten in der XY-Ebene, das Bezugszeichen 8 einen Feinbewegungstisch X zum Bewegen des Wafers in winzigen Schritten in X-Richtung, das Bezugszeichen 9 einen Feinbewegungstisch Y zum Bewegen des Wafers in winzigen Schritten in Y-Richtung, das Bezugszeichen 10 einen Grobbewegungstisch X und das Bezugszeichen 11 einen Grobbewegungstisch Y.
• Der mit 5 gekennzeichnete Grobbewegungstisch θ, der mit 6 gekennzeichnete Schwenktisch Z, der mit 7 gekennzeichnete Feinbewegungstisch θ, der mit 8 gekennzeichnete Feinbewegungstisch X, der mit 9 gekennzeichnete Feinbewegungstisch Y, der mit 10 gekennzeichnete Grobbewegungstisch X und der mit 11 gekennzeichnete Grobbewegungstisch Y kooperieren miteinander und bilden so den Wafertisch 24.
• Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet Meßfühler, welche so angepaßt sind, daß sie Licht auf die auf der Maske 2 und auf dem Wafer 3 vorhandenen Justiermarken richten und Streulicht von diesen erfassen.
• Wie aus Fig. 2A am besten zu erkennen ist, sind bei dieser Ausführungsform auf Ritzlinien jeder Belichtungsfläche des Wafers 3 vier Justiermarken XU, XD, YL und YR vorhanden, wobei jeweils eine dieser Marken ganz am Ende jeder Seite dieser Belichtungsfläche angeordnet ist. Wie Fig. 2B zeigt, weist jede Justiermarke ein entsprechendes Beugungsmuster auf, welches sowohl eine Selbstjustiermarke (nachfolgend AA genannt) 201 zum Erfassen eines Fehlers beim Maske/Wafer-Justieren bezüglich der Richtung, die parallel zur Seite mit der vorhandenen Justiermarke verläuft, als auch eine Selbstfokussiermarke (nachfolgend AF genannt) 202 zum Erfassen des Abstandes zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 liefert. Die Justiermarke wurde zusammen mit dem Halbleiterschaltungsmuster im vorhergehenden Herstellungsprozeß auf dem Wafer erzeugt. Auch die Maske 2 ist mit vier Justiermarken (203, 204) versehen, welche den entsprechenden Justiermarken des Wafers 3 zugeordnet sind, wobei die Justiermarken genau wie das auf den Wafer zu übertragende Halbleiterschaltungsmuster (siehe Fig. 10A) z. B. aus Gold bestehen.
• In Fig. 2B kennzeichnet das Bezugszeichen 205 einen Halbleiterlaser (Licht emittierendes Element), das Bezugszeichen 206 ein Kollimatorobjektiv zum Umwandeln des vom Halbleiterlaser 205 emittierten Lichts in Parallellicht, das Bezugszeichen 207 einen vom Halbleiterlaser 205 emittierten und vom Kollimatorobjektiv 206 in Parallellicht umgewandelten Lichtstrahl, das Bezugszeichen 208 einen zu empfangenden Selbstjustierlichtstrahl (AA), welcher Positionsabweichungsinformationen (AA- Informationen) enthält, die von einem aus der AA-Marke 201 des Wafers und der AA-Marke 203 der Maske gebildeten optischen System gegeben werden, und das Bezugszeichen 209 einen zu empfangenden Selbstfokussierlichtstrahl (AF), welcher Spaltinformationen enthält (AF-Informationen) enthält, die von einem aus der AF-Marke 202 des Wafers und der AF-Marke 204 der Maske gebildeten optischen System gegeben werden. Das Bezugszeichen 210 kennzeichnet einen Selbstjustiersensor (AA) zum Konvertieren der Position eines vom AA-Lichtstrahl 208 erzeugten Selbstjustierlichtpunktes (AA) 211 in ein elektrisches Signal (AA-Information). Der Sensor 210 weist z. B. einen Bildzeilensensor in Form einer CCD-Matrix auf. Das Bezugszeichen 212 kennzeichnet einen Selbstfokussiersensor (AA) zum Konvertieren der Position eines vom AF-Lichtstrahl 209 erzeugten Selbstfokussierlichtpunktes (AF) 213 in ein elektrisches Signal (AF- Information). Der Sensor 212 weist z. B. einen Bildzeilensensor in Form einer CCD-Matrix auf.
• Um noch einmal auf Fig. 1 zurückzukommen, das daraus ebenfalls zu erkennende Bezugszeichen 14 kennzeichnet eine auf dem Wafertisch 24 vorhandenen Maskenjustierbezugsmarke zum Justieren zwischen der Maske 2 und dem Wafertisch 24. Diese Bezugsmarke 14 weist entsprechend den auf der Maske 2 vorhandenen vier Justiermarken vier Markenelemente auf. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet einen superflachen Spiegel und das Bezugszeichen 17 einen auf den Spiegel 16 gerichteten und von diesem reflektierten Y-Meßstrahl und 8-Meßstrahl zum Messen der Verschiebungsgröße des Wafertischs 24 in Y-Richtung und der Schwenkgröße θ dieses Tisches um die Z-Achse. Durch Verwendung dieser Strahlen und eines X-Meßstrahls (nicht dargestellt) kann über ein Interferenzmeßgerät die Position (X, Y, θ) des Wafertischs 24 in bezug auf das Tischkoordinatensystem gemessen werden.
• Das Bezugszeichen 100 kennzeichnet den Hauptkörperrahmen, an welchem der θ-Maskentisch 4, der Wafertisch 24 und auch die Meßfühler 12 befestigt sind.
• Fig. 3 zeigt den Aufbau des Steuersystems der in Fig. 1 dargestellten Belichtungsvorrichtung. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist die in Fig. 1 gezeigte Belichtungsvorrichtung mit folgenden Einheiten ausgerüstet, einer Spiegeleinheit zum vertikalen Ausbreiten eines von einer Synchrotronbahnstrahlungsquelle in Form eines horizontalen blattförmigen Strahls emittierten Röntgenstrahlenbündels und somit Erzeugen eines Flächenstrahls, einer Hauptteileinheit, welche eine Justiereinheit zum Justieren der Maske und des Wafers und eine Belichtungseinheit zum Belichten der justierten Maske und des justierten Wafers mit dem Röntgenstrahlenflächenstrahl einschließt, einer Stellungssteuereinheit zum Steuern der Stellung sowohl der Spiegeleinheit als auch der Hauptteileinheit und einer Kammerklimatisiereinheit zum Steuern der Umgebung um die Spiegeleinheit und die Hauptteileinheit.
• In Fig. 3 kennzeichnet das Bezugszeichen 301 eine Hauptverarbeitungseinheit zum Steuern der Vorrichtung als Ganzes, das Bezugszeichen 302 eine Kommunikationsleitung zum Verbinden der Hauptverarbeitungseinheit 301 mit der Hauptteileinheit, das Bezugszeichen 303 eine Hauptteilseitenverbindungsschnittstelle, das Bezugszeichen 304 eine Hauptteilsteuereinheit und das Bezugszeichen 305 eine Meßfühlertischsteuervorrichtung. Die Bezugszeichen 306 und 308 kennzeichnen Kommunikationsschnittstellen und das Bezugszeichen 307 kennzeichnet eine Kommunikationsleitung, welche alle dazu dienen, in der Hauptteileinheit die Hauptteilsteuereinheit 304 mit den AA/AF-Feinsteuervorrichtungen 309a, 309b, 309c und 309d zum Messen der Markenpositionsabweichung für das Justieren der Maske und das Maske/Wafer-Justieren zu verbinden. Die Bezugszeichen 310 und 312 kennzeichnen Kommunikationsschnittstellen und das Bezugszeichen 311 kennzeichnet eine Kommunikationsleitung, welche alle dazu dienen, in der Hauptteileinheit die Hauptteilsteuereinheit 304 mit der Tischsteuervorrichtung 313, welche die Justierkorrekturbewegung und die schrittweise Bewegung steuert, zu verbinden.
• Fig. 4 zeigt das Step- und Repeat-Belichtungsverfahren. Im Vergleich zu Fig. 1 wurden in Fig. 4 zur Vereinfachung der θ-Maskentisch 4 als Bewegungsvorrichtung für die Maske 2, der Wafertisch 24 als Bewegungsvorrichtung für den Wafer 3 und der Meßfühlertisch 13 als Bewegungsvorrichtung für den Meßfühler 12 weggelassen.
• In Fig. 4 kennzeichnet das Bezugszeichen 12 (12a-12d) Meßfühler zum Justieren der Maske 2 und des Wafers 3, das Bezugszeichen 418 ein auf der Maske vorhandenes (zu übertragendes) Muster, das Bezugszeichen 419 ein auf den Wafer im vorhergehenden Herstellungsprozeß übertragenes Muster, das Bezugszeichen 420 Justiermarken zum Justieren der Maske 2 auf die am Wafertisch 24 vorhandenen Bezugsmarke 14 (Fig. 1), das Bezugszeichen 421 Marken auf der Maske zum Justieren des Maskenmusters 418 auf das übertragene Muster 419, das Bezugszeichen 422 Justiermarken auf dem Wafer für den gleiche Zweck, das Bezugszeichen 423 von den Meßfühlern 12 projizierte Lichtstrahlen für den gleichen Zweck und das Bezugszeichen 401 Ritzlinien zwischen den Belichtungsflächen. Die Justiermarken 421 der Maske und die Justiermarken 422 des Wafers liegen auf diesen Ritzlinien.
• Was die Justiermarken 420 auf der Maske betrifft, gibt es vier davon, welche jeweils in der Mitte der vier Seiten des Maskenmusters 418 entsprechend den zwischen benachbarten Belichtungsflächen des Wafers definierten Ritzlinien 401 angeordnet sind. Die Maskenmarken 420 für den ausschließlichen Zweck des Justierens können weggelassen werden und das Maske/Wafer- Justieren kann mit den Justiermarken 421 der Maske erfolgen.
• Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann die Maske 2 auf folgende Weise zum Koordinatensystem (Tischkoordinatensystem) des Wafertischs 24 justiert werden: Zunächst wird der Wafertisch 24 schrittweise bewegt, um dessen Bezugsmarke 14 nacheinander an der mit jeder Maskenmarke 420 (oder 421) übereinstimmenden Position (Meßposition) zu placieren, und jedesmal, wenn der Wafertisch 24 in Stellung gebracht worden ist, wird der Lichtstrahl 423 vom entsprechenden vorher bewegten Meßfühler 12 (12a-12d) auf die entsprechende Maskenmarke gerichtet, um die relative Positionsabweichung zwischen der Bezugsmarke 14 und der entsprechenden Maskenmarke bezüglich der X- und Y- Richtung zu messen. Durch Nutzung der von diesen vier Maskenmarken gegebenen Positionsabweichungsinformation und durch Nutzung der Größe der Bewegung des Wafertischs 24 zu jeder Meßposition werden Fehler ΔX, ΔY und Δ8 der Maskenmarken in bezug auf das Tischkoordinatensystem berechnet. Dann wird, was die θ-Komponente (AG) betrifft, der θ-Maskentisch 4 entsprechend bewegt, um den θ-Fehler auf dessen vorgegebene Toleranz zu reduzieren. Was die X-Komponente (ΔX) und die Y-Komponente (ΔY) betrifft, werden die berechneten Werte (d. h. die zum Bewegen des Wafers 3 in die entsprechenden Belichtungspositionen erforderlichen Bewegungsgrößen des Wafertischs 24) an die Positionskoordinate jeder Belichtungsfläche gesendet.
• Die Maske 2 und der Wafer 3 können auf folgende Weise zueinander justiert werden: Unter der Bedingung, daß die Maske 2 und der Wafer 3 sich gegenüberliegen, projizieren die Meßfühler 12a-12d Lichtstrahlen 423 und über die entsprechenden Justiermarken 421 der Maske und 422 des Wafers wird zunächst der Spalt zwischen der Maske und dem Wafer gemessen. Auf der Grundlage der von den vier Meßfühlern erhaltenen Informationen wird die Größe der Spaltkorrekturbewegung berechnet und der Wafertisch 24 entsprechend bewegt, um den Spalt zwischen der Maske und dem Wafer in bezug auf die Z-Achse auf die zum Belichten erforderliche Größe einzustellen.
• Anschließend projizieren die Meßfühler 12a-12d erneut Lichtstrahlen 423 und es wird die Abweichung zwischen paarigen Justiermarken 421 und 422 der Maske und des Wafers entlang einer zur Oberfläche der Maske oder des Wafers parallel verlaufenden Ebene gemessen. Auf der Grundlage der von den vier Meßfühlern erhaltenen Informationen wird die Größe der Korrekturbewegung jener Belichtungsfläche als Ganzes berechnet und der θ-Maskentisch 4 und der Wafertisch 24 werden entsprechend bewegt, um das Maskenmuster 418 und das Wafermuster 419 zueinander zu justieren. Nach Durchführung des Justierens erfolgt das Belichten, wodurch das Maskenmuster 418 auf den Wafer 3 übertragen wird. Danach wird der Wafertisch 24 bewegt, um die nächste Belichtungsfläche unter der Maske zu positionieren. Auf ähnliche Weise werden Justieren und Belichten wiederholt, um alle Belichtungsflächen zu belichten.
• Fig. 5 zeigt im Flußplan die Step- und Repeat- Belichtungsfolge.
• Zunächst wird in Schritt 501 ein Wafer auf den Wafertisch 24 gelegt und dort festgeklemmt. In Schritt 502 wird der Wafertisch 24 bewegt und durch ein optisches Vorjustiersystem (nicht dargestellt) werden zwei Justiermarken des Wafers 2 gemessen und dem Messen folgt das Vorjustieren des Wafers 2. Die Vorjustierkorrekturgrößen ΔPx und ΔPy werden gespeichert.
• In Schritt 503 wird festgestellt, ob ein Maskenwechsel sich erforderlich macht. Wenn mit der zu diesem Zeitpunkt einge setzten Maske das Belichten durchgeführt werden soll, geht die Folge zu Schritt 510 über. Wenn die Maske durch eine andere ersetzt werden soll, geht die Folge zu Schritt 504 über.
• In Schritt 504 wird mit einer Maskenschiebebühne (nicht dargestellt) die eingesetzte Maske abgenommen und in eine Maskenkassette (nicht dargestellt) gelegt. Dann wird mit der Maskenschiebebühne eine andere Maske aus ihrer Kassette genommen und auf den Maskentisch 4 gelegt.
• In Schritt 505 werden die in einem Speicher gespeicherten Maskenjustierkorrekturgrößen ΔMX und ΔMY gelöscht. In Schritt 506 wird mit zwei (YR und YL) der auf der Maske 2 vorhandenen vier Justiermarken 421 das Maskengrobjustieren durchgeführt.
• Fig. 6 zeigt Details des Maskengrobjustierens.
• In Schritt 601 des in Fig. 1 gezeigten Flußplans wird unter Verwendung der Justiermarke (Bezugsmarke 14) des Wafertischs die Positionsabweichung(ΔXyr und ΔYyr) der Marke YR der Maskenjustiermarken 421 gemessen.
• Fig. 7 zeigt Details der Markenmessung, welche beim Maskengrobjustieren gemäß Schritt 601 des in Fig. 6 gezeigten Flußplans vorgenommenen wird.
• In Schritt 701 des in Fig. 7 gezeigten Flußplans werden die im Speicher gespeicherten Größen ΔXm und ΔYm der Suchbewegung gelöscht. Dann wird in Schritt 702 der Meßfühler 12 zum Messen der Marke YR (nachfolgend "YR-Meßfühler" genannt) in die Position bewegt, welche der aus der Tischkoordinate (Xyr, Yyr) der YR-Maskenmarke 421, den Maskenjustierkorrekturgrößen (ΔMX und ΔMY) und den Suchbewegungsgrößen (ΔXm und ΔYm) gebildeten Summe entspricht. Hier bedeutet die Tischkoordinate die Konstruk tionspositionskoordinate oder die an einer Probe z. B. im Tischkoordinatensystem der YR-Maskenmarke 421 tatsächlich gemessene Positionskoordinate und die Tischkoordinate jeder Marke oder jeder Belichtungsfläche wird vor dem Belichten vorgegeben.
• In Schritt 703 wird der Wafertisch 24 bewegt, um dessen Justiermarke (Bezugsmarke 14) an der Position zu placieren, welche der Summe aus der Tischkoordinate (Xyr, Yyr) der YR-Maskenmarke 421, den Maskenjustierkorrekturgrößen (ΔMX und ΔMY) und den Suchbewegungsgrößen(ΔXm und ΔYM) entspricht. Anschließend wird in Schritt 704 die relative Abweichung Δy zwischen der YR-Maskenmarke 421 und der Justiermarke 14 des Tisches vom YR-Meßfühler 12 gemessen und die Folge geht zu Schritt 705 über.
• In Schritt 705 wird entschieden, ob das Messen der Abweichung Δy gelungen ist oder nicht. Wenn nicht, geht die Folge zu Schritt 706 über, wobei unterschieden wird, ob das Messen für alle Punkte an der Suchposition gelungen ist oder nicht. Wenn nicht, geht die Folge zu Schritt 707 über, in welchem die Größen ΔXm und ΔYm für die nächste Suchbewegung eingestellt werden. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt 702 zurück und die in Schritt 702 und den folgenden Schritten durchzuführenden Operationen werden wiederholt. Wenn das Ergebnis der in Schritt 706 vorgenommenen Entscheidung positiv ist, was das Fehlschlagen der Messens der YR-Marke bedeutet, geht die Folge zu einem Fehlerprogramm über, wodurch das Belichten gestoppt oder alternativ ein Fehleralarm oder eine Fehleranzeige gegeben wird. Wenn auch das Ergebnis der Unterscheidung in Schritt 705 positiv ist, geht der Ablauf zu Schritt 708 über, in welchem die Größen ΔXm und ΔY + ΔYm als Positionsabweichungen (ΔXyr und ΔYyr) der YR-Maskenmarke 421 gespeichert werden, und danach wird die beim Maskengrobjustieren durchgeführte Markenmessung abgeschlossen, worauf der Übergang zu Schritt 602 des in Fig. 6 gezeigten Flußplans erfolgt.
• In Schritt 602 wird die Positionsabweichung (ΔXyl und ΔYyl) der YL-Maskenmarke auf gleiche Weise wie in Schritt 601 gemessen, mit der Ausnahme, daß die YL-Marke der Maske als Maskenmarke 421 und der YL-Meßfühler 12 als entsprechender Meßfühler 12 verwendet wird.
• Dann wird in Schritt 603 die Positionsabweichung (ΔX, ΔY und Δ6) der Maske 2 auf der Grundlage der erfaßten Positionsabweichungsgrößen ΔXyr und ΔYyr der YR-Maskenmarke und der erfaßten Positionsabweichungsgrößen ΔXyl und ΔYyl der YL-Maskenmarke berechnet. Dann wird in Schritt 604 der θ-Maskentisch 4 um den Betrag bewegt, welcher der Abweichung ΔA entspricht, während andererseits die ermittelten Positionsabweichungsgrößen ΔX und ΔY zu den Maskenjustierkorrekturgrößen ΔMX und ΔMY addiert werden. Danach geht die Folge zu Schritt 605 über, in welchem unterschieden wird, ob die Maskenpositionsabweichung Δθ innerhalb der Toleranz der Grobjustierung liegt. Liegt diese außerhalb der Toleranz, geht die Folge zu Schritt 606 über, in welchem der Maskengrobjustierungszähler inkrementiert wird, und es wird unterschieden, ob die ermittelte Anzahl an Wiederholungen die vorgegebene Anzahl übersteigt. Wenn die ermittelte Anzahl größer ist als die vorgegebene, was trotz Durchführung der vorgegebenen Anzahl an Wiederholungen das Scheitern des θ- Grobjustierens der Maske bedeutet, geht die Folge zu einem Fehlerprogramm über, in welchem das Belichten gestoppt oder alternativ ein Fehleralarm oder eine Fehleranzeige gegeben wird. Wenn die ermittelte Anzahl an Wiederholungen kleiner ist als die vorgegebene Anzahl, kehrt der Ablauf zu Schritt 601 zurück und das θ-Grobjustieren gemäß Schritt 601 und den folgenden Schritten wird wiederholt.
• Wenn in Schritt 605 das Ergebnis der Unterscheidung positiv ist, wird das Maskengrobjustieren abgeschlossen und die Folge geht zu Schritt 507 des in Fig. 5 gezeigten Flußplans über.
• In Schritt 507 werden die Bezugsmarke 14 des Wafertischs 24 und die vier Justiermarken 421 (XU, XD, YL und YR) der Maske 2 zum Durchführen des Maskenfeinjustierens verwendet.
• Fig. 8 zeigt Details des Maskenfeinjustierens.
• In Schritt 801 des in Fig. 8 gezeigten Flußplans wird das Kennzeichnungsflag für das Bewegen des Meßfühlers gesetzt und die Größen ΔXp und ΔYp der Meßfühlerabweichung werden gelöscht. Dann wird in Schritt 802 die Justiermarke 14 des Wafertischs 24 zum Messen der Positionsabweichung ΔYyr der Marke YR als eine der Justiermarken 421 der Maske verwendet.
• Fig. 9 zeigt Details des in Schritt 802 beim Maskenfeinjustieren durchzuführenden Markeninessens.
• In Schritt 901 des in Fig. 9 gezeigten Flußplans wird das Kennzeichnungsflag für das Bewegen des Meßfühlers kontrolliert. Wenn es gesetzt worden ist, wird in Schritt 902 der YR- Meßfühler 12 zu der Position bewegt, welche der Summe aus der Tischkoordinate (Xyr, Yyr) der YR-Maskenmarke 421 und den bei der vorhergehenden Operation gespeicherten Maskenjustierkorrekturgrößen ΔMX und ΔMY entspricht. Dann geht die Folge zu Schritt 903 über. Wenn aber das Kennzeichnungsflag für das Bewegen des Meßfühlers nicht gesetzt worden ist, wird das Verarbeiten in Schritt 902 übersprungen und der Ablauf geht von Schritt 901 direkt zu Schritt 903 über.
• In Schritt 903 wird der Wafertisch bewegt, um dessen Justiermarke 14 an der Position zu placieren, welche der Summe aus der Tischkoordinate (Xyr, Yyr) der YR-Maskenmarke 421 und den Maskenjustierkorrekturgrößen ΔMX und ΔMY entspricht. Dann wird in Schritt 904 die Positionsabweichung Ay zwischen der YR- Maskerunarke 421 und der Justiermarke 14 des Wafertischs vom YR-Meßfühler 12 gemessen. In Schritt 905 wird dann unterschieden, ob das Messen der Abweichung Δy gelungen ist oder nicht. Wenn nicht, was das Scheitern der Korrektur des Grobjustierens der YR-Marke (Schritt S06 in Fig. 5) bedeutet, geht die Folge zu einem Fehlerprogramm über, in welchem das Belichten gestoppt oder alternativ ein Fehleralarmsignal oder eine Fehleranzeige gegeben wird. Wenn in Schritt 905 das Ergebnis des Unterscheidens positiv ist, geht der Ablauf zu Schritt 906 über, welcher die Größe Δy als Positionsabweichung ΔYyr der YR-Marke 421 vorgibt, und dann wird das beim Maskenfeinjustieren durchgeführte Markenmessen abgeschlossen und der Ablauf geht zu Schritt 803 des in Fig. 8 gezeigten Flußplans über.
• In Schritt 803 wird die Positionsabweichung ΔYyl der Maskenmarke YL auf gleiche Weise wie in Schritt 802 gemessen, mit der Ausnahme, daß die Maskenmarke YL als Maskenjustiermarke 421 und der YL-Meßfühler als Meßfühler 12 verwendet wird. Dann werden in den Schritten 804 und 805 auf gleiche Weise wie in den Schritten 802 und 803 die Positionsabweichung ΔXxu der Maskenmarke XU und die Positionsabweichung ΔXxd der Maskenmarke XD gemessen.
• Dann werden in Schritt 806 auf der Grundlage der ermittelten Positionsabweichungsgrößen ΔYyr, ΔYyl, ΔXxu und ΔXxd der entsprechenden Marken die Größen ΔX, ΔY und Δθ der Positionsabweichung der Maske 2 in bezug auf das XY-Koordinatensystem des Wafertischs 24 berechnet. Dann wird in Schritt 807 der θ-Mas kentisch 4 um den Betrag bewegt, welcher der Positionsabweichung Δθ entspricht, während andererseits die Größen ΔX und ΔY zu den Maskenjustierkorrekturgrößen MX und MY addiert werden. Dann geht die Folge zu Schritt 808 über, in welchem unterschieden wird, ob die Maskenpositionsabweichung (ΔX, ΔY und Δθ) innerhalb der Maskenjustiertoleranz liegt oder nicht. Wenn nicht, geht der Ablauf zu Schritt 809 über, in welchem unterschieden wird, ob die Anzahl der Maskenfeinjustierungen größer ist als die vorgegebene Anzahl an Wiederholungen oder nicht. Wenn das Ergebnis positiv ist, was trotz Durchführung einer vorbestimmten Anzahl von Wiederholungen das Scheitern des Maskenfeinjustierens bedeutet, geht die Folge zu einem Fehlerprogramm über, in welchem das Belichten gestoppt oder alternativ ein Fehleralarm oder eine Fehleranzeige gegeben wird. Wenn die Anzahl an Wiederholungen nicht größer ist als die vorgegebene Anzahl, geht die Folge zu Schritt 810 über, in welchem die Positionsabweichungsgrößen ΔX und ΔY zu den Meßfühlerabweichungsgrößen ΔXp und ΔYp addiert werden und das Kennzeichnungsflag für das Bewegen des Meßfühlers weggenommen wird. Danach geht der Ablauf zu Schritt 811 über, in welchem unterschieden wird, ob die Meßfühlerabweichung (ΔXp und ΔYp) innerhalb der Toleranz liegt oder nicht. Wenn nicht, geht der Ablauf zu Schritt 812 über und das Kennzeichnungsflag für das Bewegen des Meßfühlers wird gesetzt, während die Größen ΔXp und ΔYp der Meßfühlerabweichung gelöscht werden. Danach kehrt der Ablauf zu Schritt 802 zurück und die in Schritt 802 und den folgenden Schritten durchzuführenden Operationen werden wiederholt. Das gewährleistet das Bewegen des Meßfühlers 12 bis zur Mitte der Maskenmarke 421, wenn das Markenmessen beim Maskenfeinjustieren gemäß den Schritten 802, 803, 804 und 805 (Details siehe Fig. 9) anschließend durchgeführt werden soll. Dadurch kann die Präzision des Maskenfeinjustierens verbessert werden. Wenn das Unterscheidungsergebnis in Schritt 811 aber positiv ist, wird das Verarbeiten in Schritt 812 übergangen und der Ablauf kehrt von Schritt 811 direkt zu Schritt 802 zurück.
• Wenn das Unterscheidungsergebnis in Schritt 808 positiv ist, wird das Maskenfeinjustieren abgeschlossen und die Folge geht zu Schritt 508 des in Fig. 8 gezeigten Flußplans über.
• In Schritt 508 werden die Maskenjustierkorrekturgrößen ΔMX und ΔMY als Größen ΔCX und ΔCY der Maskenmittenabweichung vorgegeben und die Korrekturgrößen ΔWX und ΔWY des Maske/Wafer-Justierens werden gelöscht. Danach geht der Ablauf zu Schritt 510 über. Bei dem oben beschriebenen Maskenjustieren kann die Maske 2, welche mit einer Abweichung in bezug auf das in Fig. 10A gezeigte Tischkoordinatensystem 1001 z. B. angebracht wurde, auf ein Tischkoordinatensystem wie z. B. dem in Fig. 10B gezeigten justiert werden.
• In Schritt 510 wird der Wafertisch 24 schrittweise zur Position mit der Koordinate bewegt, welche durch Korrektur der vorgegebenen Koordinate (Xsn, Ysn) der Belichtungsfläche in Übereinstimmung mit den Vorjustierkorrekturgrößen ΔPX und ΔPY, den Maskenjustierkorrekturgrößen AMX und ΔMY und den Maske/Wafer- Justierkorrekturgrößen ΔWX und ΔWY erhalten werden kann. Dann wird in Schritt 511 durch Verwendung der Waferjustiermarken 422 (YR, YL, XU und XD) das Maske/Wafer-Justieren durchgeführt. Die Korrekturgrößen in X- und Y-Richtung, welche bei der Durchführung des Maske/Wafer-Justierens angenommen werden, gleichen den Größen ΔWX und ΔWY, und diese Größen verändern sich mit dem Justieren auf jede Belichtungsfläche. Nach dem in Schritt 512 durchgeführten Belichten der Belichtungsfläche geht der Vorgang zu Schritt 513 über.
• In Schritt 513 wird unterschieden, ob auf dem Wafer eine nicht belichtete Belichtungsfläche verblieben ist. Wenn eine solche vorhanden ist, kehrt die Folge zu Schritt 503 zurück und die oben beschriebenen, im Schritt 503 und den folgenden Schritten durchzuführenden Operationen werden wiederholt. Ist eine solche Fläche nicht verblieben, kehrt die Folge zu Schritt 501 zurück, und nach dem Waferaustausch werden die oben beschriebenen, im Schritt 502 und den folgenden Schritten durchzuführenden Operationen wiederholt.
• Obwohl die Erfindung mit Bezug auf die darin offenbarten Strukturen beschrieben wurde, ist diese nicht auf die dargelegten Details beschränkt, und mit dieser Anmeldung ist beabsichtigt, solche Modifikationen oder Veränderungen einzubeziehen, welche im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche möglich sind.

Claims (10)

1. Musterübertragungsverfahren bei Verwendung einer Maske (2) mit einem Übertragungsmuster (418) und mehreren Justiermarken (420, 421) und eines Wafers (3) zum lithografischen Übertragen des Übertragungsmusters der Maske (2) auf den Wafer (3), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Bereitstellen einer Bezugsmarke (14) auf einem Wafertisch (24), Befestigen der Maske (2) auf einem Maskentisch (4), Befestigen des Wafers (3) auf dem mit einem vorbestimmten Tischkoordinatensystem versehenen und die Maske (2) und den Wafer (3) zueinander zu justierenden Wafertisch (24) und direktes Messen der Positionsbeziehung zwischen der auf dem Wafertisch (24) vorhandenen Bezugsmarke (14) und den Justiermarken (420, 421) der Maske (2) zum Feststellen eines Drehfehlers in Drehrichtung (6) der Maske (2) in bezug auf das Koordinatensystem des Wafertischs (24), gekennzeichnet durch den Schritt des Justierens der Position der Maske (2) in bezug auf das Tischkoordinatensystem auf der Grundlage der durchgeführten Messung durch Bewegen des Maskentischs (4) in Drehrichtung zum Korrigieren des ermittelten Drehfehlers.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wafertisch (24) auf einem XY-Tischmechanismus (8, 9, 10, 11) montiert ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Befestigen der Maske (2) auf einem mit einem θ-Tischdrehmechanismus ausgerüsteten Maskentisch (4).

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch sequentielles Bewegen des Wafertischs (24) und sequentielles Messen der Positionsbeziehung jeder Justiermarke (420, 421) zur Bezugsmarke (14).

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch Übertragen des Meßergebnisses auf eine Steuervorrichtung zum Bewegen des Wafertischs (24) für das Übertragen des Musters.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwenden von zwei Justiermarken (420, 421) zum Justieren in Drehrichtung (θ) bzw. von mindestens zwei Justiermarken (420, 421) zum Justieren in X-, Y- und θ-Richtung.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei rechnerischer Ermittlung eines außerhalb der Toleranz liegenden Drehfehlers die Maske (2) zwecks Korrektur des Drehfehlers um eine bestimmte Größe in θ-Richtung gedreht und danach das Erfassen von Positionsfehlern der Justiermarken (420, 421) wiederholt wird, während bei Vorhandensein eines innerhalb der Toleranz liegenden Fehlers die Maske (2) zwecks Korrektur dieses Drehfehlers um eine bestimmte Größe in θ-Richtung gedreht und dadurch die Korrektur der Drehposition des Originals abgeschlossen wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei weiterem Vorhandensein eines nicht innerhalb der Toleranz liegenden Drehfehlers trotz Durchführung einer vorbestimmten Anzahl von Korrekturwiederholungen zum Korrigieren der Drehposition der Maske (2) auf der Grundlage erfaßter Positionsfeh ler der Justiermarken (420, 421) die Korrektur der Drehposition der Maske (2) beendet wird.

9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verwenden von Röntgenstrahlen zum lithografischen Übertragen.

10. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, welches das Musterübertragungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, den Schritt des Belichtens des Wafers (3) mit Röntgenstrahlen über die Maske (2) zum Erzeugen eines Halbleitermusters auf dem Wafer (3) und den Schritt des Fertigens einer Halbleitervorrichtung durch Verwenden des belichteten Wafers (3) aufweist.