DE69130407T2 - Maske für Belichtungsgerät zur verkleinernden Projektion - Google Patents

Maske für Belichtungsgerät zur verkleinernden Projektion

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DE69130407T2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG (Gebiet der Erfindung)
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Retikel zur Verwendung in einem Verkleinerungsbelichtungsgerät, das beim Herstellen von Halbleitereinrichtungen verwendet wird.
  • (Beschreibung des Standes der Technik)
  • Herstellungsschritte einer Halbleitereinrichtung schließen einen Belichtungsschritt zum Bilden einer Vielzahl von Schaltungsmustern auf einer Halbleiterwafer ein. Bei dem Belichtungsschritt wird ein Verkleinerungsbelichtungsgerät allgemein verwendet, um ein auf einem Retikel gebildetes Muster mit einer bestimmten Verkleinerungsrate auf eine Wafer zu projizieren und die letztere mit dem verkleinerten Muster zu belichten. Das heißt, das Retikel, welches ein n Mal vergrößertes Schaltungsmuster trägt (wobei n gewöhnlich 5 bis 10 darstellt), wird unter einer Lichtquelle der Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung angeordnet, die weiter eine unter dem Retikel vorgesehene Verkleinerungslinse einschließt, und eine Wafer wird auf einem unter der Verkleinerungslinse angeordneten Koordinatentisch vorgesehen. Eine Fotoresistschicht wird auf einer Oberfläche der Wafer gebildet. Licht aus der Lichtquelle geht durch das Retikel hindurch, und eine Abbildung des Schaltungsmusters auf dem Retikel wird durch die Verkleinerungslinse auf 1/n verkleinert und wird auf die Fotoresistschicht der Wafer projiziert und scharf eingestellt, um die letztere zu belichten.
  • Es ist bekannt, daß eine Fläche der Fotoresistschicht, die durch einen Belichtungsvorgang belichtet werden kann, gewöhnlich von 5 mm (Millimeter)² bis 20 mm² beträgt. Da der Durchmesser der Wafer von 100 bis 200 mm betragen kann, ist es unmöglich, die gesamte Fläche der Wafer auf einmal zu belichten. Deshalb wird das sogenannte Step- und Repeat-Verfahren für die Belichtung der gesamten Waferoberfläche verwendet, bei dem verschiedene Flächen der Waferoberfläche nacheinander mit dem gleichen Schaltungsmuster belichtet werden, wobei der Koordinatentisch aufeinanderfolgend bewegt wird. Nachdem die gesamte Oberfläche der Wafer auf diese Weise belichtet worden ist, wird der Fotoresistfilm auf der Wafer entwickelt. Dann wird ein erstes Schaltungsmuster auf der Wafer mittels chemischer und/oder physikalischer Verarbeitungen wie zum Beispiel Ätzen und Diffusion von Störstellen gebildet. Nach diesem Vorgang wird ein zweiter Fotoresist auf der Wafer gebildet, der mit einem auf einem anderen Retikel vorgesehenen anderen Schaltungsmuster in der gleichen Weise wie derjenigen der ersten Belichtung belichtet wird.
  • Dieser Belichtungsvorgang, bei dem ein solches Belichtungsverkleinerungsgerät verwendet wird, benötigt eine Technik zum genauen Projizieren identischer Muster auf verschiedene Flächen einer Wafer und eine Technik zum genauen Überlappen anderer Schaltungsmuster auf den vorhergehend gebildeten Schaltungsmustern.
  • Fehler, die beim Überlappen dieser Muster erzeugt werden können, können in einen Im-Feld-Fehler (in-field error), der während einer Verkleinerungsbelichtung verursacht wird, und einen Ausrichtungsfehler unterteilt werden, der durch Fehlausrichtung zwischen früheren Projektionen eines Schal tungsmusters auf eine Wafer und gegenwärtigen Projektionen eines anderen Schaltungsmusters darauf verursacht wird.
  • Der Im-Feld-Fehler schließt einen Verzerrungsfehler, der durch Retikelrotation erzeugt wird, welche durch einen Ausrichtungsmechanismus bewirkt wird, wenn das Retikel auf einer Belichtungsvorrichtung vorgesehen wird, und Abweichung eines optischen Systems und einen einfachen Fehler bei der Linsenvergrößerung ein.
  • Bei einem lithographischen Schritt ist es notwendig, den Überlappungsfehler so klein wie möglich zu machen. Um einen solchen Fehler klein zu machen, ist es erforderlich, den Im- Feld-Fehler und die anderen in dem Überlappungsfehler eingeschlossenen Fehler unabhängig voneinander zu messen.
  • Die Messung des Überlappungsfehlers ist durchgeführt worden, indem eine Vielzahl von Meßmustern verwendet wurde, die in beliebigen Teilen von Musterbildungsflächen der jeweiligen Retikel gebildet wurden, welche bei einer vorangegangenen Belichtung bzw. der gegenwärtigen Belichtung verwendet werden. Das heißt, Koordinaten von Stellungen der jeweiligen Meßmuster werden genau definiert, und der Überlappungsfehler wird erhalten, indem die relativen Stellungen der im vorangegangenen Schritt gebildeten Meßmuster und der Meßmuster in Form von Fotoresistmustern gemessen werden, die im gegenwärtigen Schritt an einer Vielzahl von Stellen innerhalb der gleichen Belichtungsfläche auf der Wafer gebildet wurden. Bei der Messung der relativen Stellungen der Meßmuster, die auf der Wafer im vorangegangenen Schritt und dem gegenwärtigen Schritt gebildet wurden, kann der gemessene Überlappungsfehler einen Musterüberlappungsfehler und einen Koordinatentischfehler, etc. zusätzlich zu dem Retikelverdrehungsfehler, dem Vergrö ßerungsfehler des optischen Systems und dem Verzerrungsfehler einschließen.
  • Da aus diesem Grunde der Im-Feld-Fehler lediglich als relative Stellung in dem vorangegangenen und dem gegenwärtigen Schritt gemessen werden kann, ist es unmöglich gewesen, den Im-Feld-Fehler bezüglich einer idealen Stellung in jedem Schritt zu messen. Der Koordinatentischfehler kann durch andere Verfahren gemessen und kann so klein wie 0,02 um (Mikrometer) oder geringer gemacht werden.
  • Weiter kann der Im-Feld-Fehler nicht gemessen werden, wenn ein Muster in Form eines Fotoresistfilms auf einer Wafer gebildet ist, auf der bisher noch kein Schaltungsmuster gebildet wurde, da kein Bezugsmuster vorhanden ist, d. h. ein in einem vorangegangenen Schritt verwendetes Muster, auf dem eine relative Stellung zu messen ist.
  • JP-A-63151948 beschreibt eine Belichtungsmaske zur Verwendung in einem Step- und Repeat-Verfahren zum Bilden von Mustern auf einem Halbleiterelement. Die Maske weist eine Anordnung von gestreiften Prüfmustern auf, die auf dem inneren Umfang einer rechteckigen Abschirmungschromschicht zum Detektieren von Fehlausrichtung des Retikels ausgebildet ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Retikels zur Verwendung in einer Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung, die in der Lage ist, einfach einen Retikelverdrehungsfehler zu messen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Retikels zur Verwendung in einer Verklei nerungsbelichtungsvorrichtung, die in der Lage ist, den Vergrößerungsfehler eines optischen Systems und den Verzerrungsfehler einfach zu messen.
  • Dementsprechend schafft die vorliegende Erfindung ein Retikel für Verwendung in einem Step- und Repeat-Verfahren zum Übertragen eines Bauelementmusters auf eine Halbleiterwafer, welches Retikel eine rechteckige Musterbildungsfläche, in der das Bauelementmuster gebildet wird, eine Lichtabschirmungsfläche, die die Musterbildungsfläche umgibt, und ein Paar von Meßmustern aufweist;
  • dadurch gekennzeichnet, daß eines der Meßmuster ein durchsichtiges Muster und einen entgegengesetzten Rahmen, der das durchsichtige Muster umgibt, und das andere der Meßmuster ein Lichtabschirmungsmuster aufweist, wobei das Retikel von einer ersten Stellung zu einer zweiten Stellung bewegbar ist, wobei das Zentrum des durchsichtigen Musters in der ersten Stellung mit dem Zentrum des lichtabschirmenden Musters in der zweiten Stellung zusammenfällt, so daß der Teil der Wafer, der durch das durchsichtige Muster in der ersten Stellung exponiert wird, in der zweiten Stellung vollständig durch das Lichtabschirmungsmuster bedeckt wird und der Umfang des Teils der Wafer, der durch den entgegengesetzten Rahmen in der ersten Stellung abgeschirmt wird, durch das Lichtabschirmungsmuster in der zweiten Stellung exponiert wird.
  • Bei einem Retikel für Verwendung in einer Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein durchsichtiges Substrat mit einer lichtabschirmenden Schicht auf demselben mit einer rechteckigen Musterbildungsfläche gebildet, die durch eine Lichtabschirmungsfläche umgeben ist. Weiter werden wenigstens zwei Meßmuster in der Musterbildungsfläche gebildet, so daß diese Meßmuster in der Nähe von Kreuzungspunkten gegenüberliegender zwei Seiten der Musterbildungsfläche bzw. einer Linie angeordnet sind, die sich senkrecht zu diesen gegenüberliegenden beiden Seiten erstreckt.
  • Wenn eine Musterbelichtung auf eine Wafer durch Verwendung des Retikels mit solchen Meßmustern durchzuführen ist, ist eine Grenzlinie der Musterbildungsfläche in einer X- oder Y- Achse mit einer X- oder Y-Achse des Koordinatentischs ausgerichtet, auf dem die Wafer fest angebracht ist. Nachdem die Wafer mit Schaltungsmustern gemäß dem Step- und Repeat- Verfahren belichtet worden ist, wird wenigstens ein Teil der Wafer überlappend mit diesen ersten und zweiten Meßmustern belichtet.
  • Wenn zum Beispiel ein Paar von Meßmustern innerhalb der Musterbildungsfläche des Retikels an Stellungen jeweils innerhalb der Grenzlinien in X-Richtung gebildet werden, wird das Retikel so eingestellt, daß die Y-Achse der Musterbildungsfläche desselben mit der Y-Achse des Koordinatentischs ausgerichtet ist. Dann wird, während der Koordinatentisch in Y- Richtung bewegt wird, die Wafer mit den Meßmustern so belichtet, daß die Zentren dieser Muster miteinander zusammenfallen und, und es wird anschließend entwickelt. Relative Abweichungen Δx und Δy der Meßmusterzentren werden gemessen. Auf diese Weise kann der Im-Feld-Fehler aus einem Abstand L zwischen den beiden Meßmustern, einem Abstand L' zwischen den beiden auf der Wafer entwickelten Meßmustern und diesen Abweichungen Δx und Δy berechnet werden.
  • Wie beschrieben wurde, ist es unter Verwendung des erfindungsgemäßen Retikels möglich, den Retikelverdrehungsfehler und den Linsenvergrößerungsfehler in einem gegenwärtigen Schritt ungeachtet dessen einfach zu messen, ob ein zu mes sendes Bezugsmuster vorhanden ist oder nicht. Weiter wird durch Vorsehen einer Vielzahl von Meßmusterpaaren der Verzerrungsfehler des optischen Systems auch einfach gemessen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
  • Die oben erwähnten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher werden, in denen:
  • Fig. 1 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
  • Fig. 2 Teile A und B in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab zeigt;
  • Fig. 3 einen Aufnahmeentwurf auf einer Wafer zum Erhalten eines gewünschten Musters gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
  • Fig. 4 eine Draufsicht eines Beispiels eines auf der Wafer gebildeten Meßmusters ist;
  • Fig. 5 ein Querschnitt eines Teils der Halbleiterwafer zur Erklärung der Bildung des in Fig. 4 gezeigten Meßmusters ist;
  • Fig. 6 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
  • Fig. 7 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist; und
  • Fig. 8 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bezugnehmend auf Fig. 1 schließt ein Retikel 20 gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eine rechteckige Musterbildungsfläche 11, die in einem zentralen Teil eines durchsichtigen Substrats 10 aus Glas oder Quartz vorgesehen und mit einem Schaltungsmuster (nicht gezeigt) gebildet ist, und eine Lichtabschirmungsfläche 12 in Form einer Lichtabschirmungsschicht mit einer Breite von 1,5 mm ein, die am Umfang der Musterbildungsfläche 11 gebildet ist und dieselbe umschließt. Diese Stelle der Lichtabschirmungsfläche 12 bezüglich der Musterbildungsfläche 11 ist wirksam beim Verhindern, daß fokussiertes Licht, d. h. eine unscharfe Abbildung auf Flächen außerhalb einer Musterbildungsfläche für eine Projektionsbelichtung gerichtet wird, wenn das Schaltungsmuster der Musterbildungsfläche 11 des Retikels 20 verkleinert und projiziert wird, um das verkleinerte Schaltungsmuster mittels der Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung auf die Wafer zu zeichnen.
  • Ein Paar von Meßmustern wird in einer zentralen Fläche A einer Seite (die obere Seite in Fig. 1) 11A der Musterbildungsfläche 11 bzw. einer zentralen Fläche B der entgegengesetzten Seite (die untere Seite in Fig. 1) 11B der Fläche 11 gebildet, so daß diese Meßmuster auf einer Linie senkrecht zu den Seiten 11A und 11B zentriert sind. Das heißt, im Teil A wird ein Lichtabschirmungsmuster mit einem lichtdurchlässigen Muster 13 einer kleinen Fläche gebildet und im Teil B wird ein Lichtabschirmungsmuster 14 gebildet, dessen Größe größer als diejenige des lichtdurchlässigen Musters 13 ist.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 hat das durchsichtige Muster 13 eine rechteckige Form und ist durch einen entgegengesetzten Rahmen 15 einer Lichtabschirmungsschicht umschlossen. Die Größe des rechteckigen Lichtabschirmungsmusters 14 wird so ausgewählt, daß das Muster 14 das durchsichtige Muster 13 vollständig bedecken kann, wenn sie sich überlappen. Das Abschirmungsmuster 14 ist von der Seite 11B durch eine Entfernung p getrennt. Wenn ein Lichtabschirmungsmuster (nicht gezeigt) in der Musterbildungsfläche gebildet wird, die das Lichtabschirmungsmuster 14 durch eine Lichtabschirmungsschicht umschließt, ist es erforderlich, einen entgegengesetzten durchsichtigen Rahmen 26 ohne Schaltungsmuster um das Lichtabschirmungsmuster 14 herum vorzusehen. Ansonsten muß ein solcher entgegengesetzter Rahmen 15 nicht erforderlich sein, wenn das lichtdurchlässige Muster 13 durch einen breiten Lichtabschirmungsteil umschlossen ist, der einen Teil eines in der Musterbildungsfläche gebildeten Musters bildet. In einem solchen Fall kann ein Teil des in der Musterbildungsfläche 11 gebildeten Schaltungsmusters als der entgegengesetzte Rahmen 15 dienen.
  • Der Lichtabschirmungsteil des Retikels 20, der aus der Lichtabschirmungsfläche 12, dem entgegengesetzten Rahmen 15, dem Lichtabschirmungsmuster 14 und dem Schaltungsmuster (nicht gezeigt) auf dem durchsichtigen Substrat 10 besteht, wird durch eine mehrschichtige Schicht gebildet, die aus einer direkt auf dem Substrat 10 gebildeten Chromschicht mit einer Dicke von etwa 80 nm (Nanometer) und einer Chromoxidschicht mit einer Dicke von etwa 20 nm besteht, welche auf der Chromschicht ausgebildet ist. Es kann möglich sein, den Lichtabschirmungsteil durch Verwenden von Siliciummolybdän zu bilden.
  • Bei der ersten Ausführungsform sind verhältnismäßig große Lichtabschirmungsteile um die Teile A und B des Retikels 20 vorhanden, und die zentralen Stellungen der rechteckigen Meßmuster 13 und 14 befinden sich auf der geraden Linie parallel zu der Y-Achse des Koordinatentischs. Diese Ausführungsform soll ausführlicher unter einer Annahme beschrieben werden, daß die Verkleinerungsrate der Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung 5 : 1 beträgt.
  • Um im Teil A des Retikels 20 ein kleines lichtdurchlässiges Muster 13 mit einer Größe in X-Richtung von ax und von ay in Y-Richtung vorzusehen, ist es wie vorhergehend erwähnt erforderlich, einen lichtabschirmenden entgegengesetzten Rahmen 15 um dasselbe herum vorzusehen. Weiter ist im Teil B des Retikels 20 ein Lichtabschirmungsmuster 14 vorgesehen, das größer als das durchsichtige Muster 13 ist und eine Größe in X- Richtung von bx und in Y-Richtung von by aufweist. In diesem Fall ist es erforderlich, daß der entgegengesetzte Rahmen 15 vollständig das Lichtabschirmungsmuster 14 bedecken kann, wenn die zentralen Stellungen der Muster 13 und 14 zusammenfallend gemacht werden. Unter der Annahme, daß die Größe des entgegengesetzten Rahmens 15 in X-Richtung m und in Y- Richtung n darstellt, gilt m » bx und n » by.
  • In einem Fall des Retikels für die 5 : 1 Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung, die breite Anwendung gefunden hat, ist es zu bevorzugen, daß ax und ay sich in der Größenordnung von 50 um, bx und by sich in der Größenordnung von 100 um bzw. n und m sich in der Größenordnung von 200 um befinden.
  • Es ist bekannt, daß die Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung verschiedene optische Systeme zum Erhalten richtiger Ausrichtung von Retikel und ein Signalverarbeitungssystem zum Verarbeiten verschiedener Signale aus denselben enthält. Die ein fachste und verläßlichste Weise, eine resultierende Ausrichtung des eingestellten Retikels zu überprüfen, besteht jedoch darin, ein Muster auf das Retikel zu projizieren und das Muster zu überprüfen, das in einem auf einer Wafer gebildeten Fotoresist entwickelt wird.
  • Wenn eine Belichtung einer Wafer durch Verwenden des Retikels gemäß der in den Fig. 1 und 2 gezeigten ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform mit einer Verkleinerungsbelichtungsvorrichtung durchgeführt wird, welche das Step- und Repeat- Verfahren verwendet, und unter der Annahme, daß die Größe der Musterbildungsfläche 11 in X-Richtung X um ist, in Y-Richtung Y um ist und daß diejenige des auf die Wafer in X-Richtung übertragenen Musters X&sub1; (X&sub1; = X/5) und in Y-Richtung Y&sub1; (Y&sub1; Y/5) ist, wird die Belichtung gewöhnlich durchgeführt, während der Koordinatentisch mit einer Schrittweite von X&sub1; um in X-Richtung und Y&sub1; um in Y-Richtung bewegt wird. Da der Bewegungsfehler des Koordinatentischs in diesen Fall klein genug gemacht werden kann (0,02 um oder weniger), wird die folgende Beschreibung unter der Annahme vorgenommen werden, daß im wesentlichen kein Bewegungsfehler bezüglich des Koordinatentischs vorliegt.
  • Wenn der Im-Feld-Fehler gemessen wird, wird die Schrittweite des Koordinatentischs in Y-Richtung um S kürzer als die gewöhnliche Schrittweite Y&sub1; gemacht. Die Entfernung S wird so eingestellt, daß die Teile A und B des Retikels 20 überlappt werden. Bezugnehmend auf Fig. 3, die einen Entwurf von Belichtungen der Wafer zeigt, wird eine erste Aufnahme 16 des in Fig. 1 gezeigten Retikels 20 auf wenigstens eine Fläche der Wafer projiziert, um die Fläche zu belichten. Dann wird eine zweite Aufnahme 17 desselben in ähnlicher Weise auf eine Fläche projiziert, deren Zentrum 21 von dem Zentrum 19 A der ersten Aufnahme um (Y&sub1;-S) in Y-Richtung entfernt ist; wobei Y&sub1; die Entfernung zwischen dem Zentrum 19 A der Aufnahme 16 und einem Zentrum 19B einer benachbarten Aufnahme 18 zum Bilden eines Schaltungsmusters darstellt. Auf diese Weise werden die belichteten Teile A und B der ersten und zweiten Aufnahmen 16 und 17, d. h. die Paare von Meßmustern, in einem Teil C wie in Fig. 3 gezeigt überlappt.
  • Indem der Abstand L an dem Retikel zwischen den in Fig. 2 gezeigten Zentren der Meßmuster 13 und 14 auf der Wafer durch L' (L' = L/5) dargestellt wird, kann die Verschiebungsgröße S von der normalen Schrittweite Y&sub1; durch S = (Y&sub1; - L') um dargestellt werden. In dem in Fig. 3 gezeigten Teil C sind die Meßmuster 13 und 14 überlappt und ein solches wie in Fig. 4 gezeigtes Muster ist auf der Wafer ausgebildet. In Fig. 4 werden Fotoresistschichten in einem Teil 13A, der Längen Ax in X-Richtung und Ay in Y-Richtung aufweist, welche dem auf ein Fünftel verkleinerten durchsichtigen Teil 13 entsprechen, und außerhalb eines Teils 14A, der Längen Bx in X-Richtung und By in Y-Richtung aufweist, die dem auf ein Fünftel verkleinerten Lichtabschirmungsteil 14 entsprechen, belichtet, und eine Fotoresistschicht 25E in dem schraffierten Teil dazwischen wird nicht belichtet. Die Stellungen der Zentren 22, 23 des verkleinerten durchsichtigen Musters 13A und des verkleinerte Abschirmungsmuster 14A können jeweils einfach von der Konfiguration der nicht belichteten Fotoresistschicht 25E gemessen werden, und folglich können die Abweichungen Δx und Δy des Zentrums 23 des Lichtabschirmungsmusters 14A bezüglich des Zentrums 22 des durchsichtigen Musters 13A jeweils in X- und Y-Richtung gemessen werden.
  • Nun soll eine Musterbildung dieses Teils C in Fig. 3 und von Fig. 4 unter Bezugnahme auf die Fig. 5a bis 5c beschrieben werden. Wie in Fig. 5a gezeigt ist, wird die auf der Wafer 24 gebildete Fotoresistschicht 25 durch die erste Aufnahme 16 belichtet, so daß in der Fotoresistschicht 25 ein nicht belichteter Teil 25A und ein belichteter Teil 25B aufgrund des entgegengesetzten Rahmens 15 und des durchsichtigen Musters 13 des Retikels 20 vorgesehen werden. In beiden Seiten des entgegengesetzten Rahmens 15 ist ein belichteter oder nicht belichteter Teil 25C in Übereinstimmung mit dem Schaltungsmuster (nicht gezeigt) vorgesehen. Dann wird, wie in Fig. 5b gezeigt ist, die gleiche Wafer durch die zweite Aufnahme 17 bei der Schrittweite L' belichtet, wonach ein Umfangsteil des nicht belichteten Teils 25A durch das Abschirmungsteil 14 des Retikels exponiert wird, was zu einem belichteten Teil 25D führt. Deshalb wird nur ein Teil, in dem der entgegengesetzte Rahmen 15 und das Abschirmungsmuster 14 überlappt sind, als der nicht belichtete Teil 25E übrig gelassen. Wenn eine positive Fotoresistschicht 25 wie in Fig. 5c gezeigt verwendet wird, wird der Teil der Fotoresistschicht in dem belichteten Teil durch eine Entwicklung aüfgelöst, die den Fotoresistschichtteil in dem nicht belichteten Teil 25E als das Resistmuster 25E auf der Wafer 24 läßt. Das heißt, daß die Photoresistschicht im schraffierten Teil in Fig. 4 nach der Entwicklung als das Resistmuster 25E übrig gelassen wird.
  • Wenn die Fotoresistschicht vom negativen Typ ist, werden Fotoresistschichtteile in den in Fig. 5b gezeigten belichteten Teilen 25B und 25D nach Entwicklung übrig gelassen. Deshalb wird in Fig. 4 ein Muster gebildet, dessen schraffierter Teil entfernt wurde.
  • In Fig. 4 können die Retikelrotation R bzw. der Vergrößerungsfehler M des optischen Systems gemäß den folgenden Gleichungen berechnet werden:
  • R = tan&supmin;¹ (Δx/L')rad (1)
  • M = (L' - Δ/y)/L' mal (2)
  • wobei Δx und Δy Abweichungen von dem Zentrum 23 des Lichtabschirmungsmusters 14A bezüglich des Zentrums 22 des durchsichtigen Musters 13A in X- bzw. Y-Richtung darstellen, wie bereits erwähnt wurde.
  • Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind die Zentren der Meßmuster 13 und 14 auf der geraden Linie parallel zu der Y-Achse des Koordinatentischs angeordnet. In einem Fall, in dem sich diese Zentren auf einer geraden Linie parallel zu der X-Achse des Koordinatentischs befinden, ist die gleiche Erklärung wie oben durch Austauschen von X und Y anwendbar.
  • Eine Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Herstellung einer Art eines 1 Mbit DRAM (Dynamic Random Access Memory, dynamischer RAM) soll ausführlich beschrieben werden. Die Größen der jeweiligen Muster auf dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Retikel waren wie folgt: X = 58,15 mm; Y = 47,60 mm; S = 210 um; m = n = 180 um;
  • ax = ay = 50 um; bx = by = 100 um; p = 70 um; g = 85 um;
  • L = 47390 um (L' = 9478 um).
  • Als ein Ergebnis einer ersten Belichtung unter Verwendung des Retikels mit den Meßmustern 13 und 14, betrugen in Fig. 4 gezeigte Abweichungen Δx und Δy 0,1 um bzw. 0,05 um.
  • Daher wurden die Retikelrotation R und der Vergrößerungsfehler M des optischen Systems wie folgt berechnet:
  • R = tan&supmin;¹ (0,1/9478) = 3,3 · 10&supmin;&sup6; rad
  • M = (9478-0,05)/9478 = 0,9999947 mal
  • Bei dieser ersten Ausführungsform, in der ein einziges Paar von Meßmustern 13 und 14 verwendet wird, können nur die Retikelrotation R und der Vergrößerungsfehler M gemessen werden.
  • Eine in Fig. 6 gezeigte zweite erfindungsgemäße Ausführungsform ist ähnlich der ersten Ausführungsform unter der Ausnahme, daß eine Vielzahl von Paaren (N) von Meßmustern 13 und 14 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform kann die Retikelrotation RN durch die folgenden Gleichung angenähert werden:
  • wobei Z = y, wenn diese Paare parallel zur X-Achse des Koordinatentischs sind und Z = x, wenn dieselben parallel zur Y- Achse sind.
  • In ähnlicher Weise kann der Vergrößerungsfehler MN durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
  • wobei Z' = x, wenn die Paare parallel zur X-Achse sind und Z' = y, wenn die Paare parallel zur Y-Achse sind. Wenn ein Vergrößerungsfehler für jedes Paar unterschiedlich ist, kann eine Verzerrung in dem optischen System auftreten, die einfach bestätigt werden kann.
  • Fig. 7 ist eine Draufsicht einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform sind ein durchsichtiges Muster 73 und ein größeres Lichtabschirmungsmuster 74 kreisförmig und Zentren dieser Muster befinden sich auf einer geraden Linie parallel zur Y-Achse eines Koordinatentischs. Ein entgegengesetzter Rahmen 75 hat eine ausreichend große Fläche, um das Lichtabschirmungsmuster 74 vollständig zu bedecken, und seine äußere Konfiguration kann beliebig ausgewählt sein aus rechteckig, wie gezeigt, oder kreisförmig etc. Der Grund für die Notwendigkeit eines durchsichtigen entgegengesetzten Rahmens 76 um das Lichtabschirmungsmuster 74 herum ist vorstehend bezüglich der ersten Ausführungsform beschrieben worden. Andere Teile dieser Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen in der ersten Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf Fig. 8, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wird ein Paar aus einem durchsichtigem Muster 13 und einem Lichtabschirmungsmuster 14 außerhalb einer Lichtabschirmungsfläche 12 gebildet, so daß eine Musterbildungsfläche 11 effektiver gebildet werden kann. Ein äußerer Teil des Lichtabschirmungsmusters 14 ist natürlich durchsichtig. Dies ist möglich, solange sie sich auf einer geraden Linie parallel zur X- oder Y-Achse eines Koordinatentischs befinden, wenn das Retikel eingestellt wird. Weiter ist, obwohl in den oben genannten Ausführungsformen die Meßmuster rechteckig oder kreisförmig sind, die Außenkonfiguration derselben nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Konfiguration ist frei wählbar, solange die Abweichungen Δx und Δy eines Musterzentrums bezüglich des anderen in X- und Y- Richtungen gemessen werden können.
  • Während die vorliegende Erfindung in ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll verstanden werden, daß die Worte, die verwendet worden sind, eher Worte der Beschreibung anstatt der Begrenzung darstellen und daß Veränderungen bezüglich der Erfindung innerhalb des durch die anliegenden Patentansprüche definierten Umfangs vorgenommen werden können.

Claims (5)

1. Retikel für Verwendung in einem Step- und Repeat-Verfahren zum Übertragen eines Bauelementmusters auf eine Halbleiterwafer, welches Retikel eine rechteckige Musterbildungsfläche (11), in der das Bauelementmuster gebildet wird, eine Lichtabschirmungsfläche (12), die die Musterbildungsfläche (11) umgibt, und ein Paar von Meßmustern aufweist;
dadurch gekennzeichnet, daß eines der Meßmuster ein durchsichtiges Muster (13) und einen entgegengesetzten Rahmen (15), der das durchsichtige Muster (13) umgibt, und das andere der Meßmuster ein Lichtabschirmungsmuster (14) aufweist, wobei das Retikel von einer ersten Stellung zu einer zweiten Stellung bewegbar ist, wobei das Zentrum des durchsichtigen Musters (13) in der ersten Stellung mit dem Zentrum des lichtabschirmenden Musters (14) in der zweiten Stellung zusammenfällt, so daß der Teil der Wafer, der durch das durchsichtige Muster (13) in der ersten Stellung exponiert wird, in der zweiten Stellung vollständig durch das Lichtabschirmungsmuster (14) bedeckt wird und der Umfang des Teils der Wafer, der durch den entgegengesetzten Rahmen (15) in der ersten Stellung abgeschirmt wird, durch das Lichtabschirmungsmuster (14) in der zweiten Stellung exponiert wird.
2. Retikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das durchsichtige Muster als auch das Lichtabschirmungsmuster vieleckig ist.
3. Retikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das durchsichtige Muster als auch das lichtabschir mende Muster kreisförmig ist.
4. Retikel nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Paar von Meßmustern in dem Musterbildungsbereich ausgebildet ist.
5. Retikel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar von Meßmustern außerhalb des Lichtabschirmungsbereiches gebildet ist.
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