HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(Gebiet der Erfindung)
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Retikel zur Verwendung
in einem Verkleinerungsbelichtungsgerät, das beim Herstellen
von Halbleitereinrichtungen verwendet wird.
(Beschreibung des Standes der Technik)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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;
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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:
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Fig. 1 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer ersten
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
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Fig. 2 Teile A und B in Fig. 1 in vergrößertem Maßstab
zeigt;
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Fig. 3 einen Aufnahmeentwurf auf einer Wafer zum Erhalten
eines gewünschten Musters gemäß der ersten
Ausführungsform zeigt;
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Fig. 4 eine Draufsicht eines Beispiels eines auf der Wafer
gebildeten Meßmusters ist;
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Fig. 5 ein Querschnitt eines Teils der Halbleiterwafer zur
Erklärung der Bildung des in Fig. 4 gezeigten
Meßmusters ist;
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Fig. 6 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer zweiten
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
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Fig. 7 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer dritten
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist; und
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Fig. 8 eine Draufsicht eines Retikels gemäß einer vierten
erfindungsgemäßen Ausführungsform ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In Fig. 4 können die Retikelrotation R bzw. der
Vergrößerungsfehler M des optischen Systems gemäß den folgenden
Gleichungen berechnet werden:
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R = tan&supmin;¹ (Δx/L')rad (1)
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M = (L' - Δ/y)/L' mal (2)
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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.
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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.
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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;
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ax = ay = 50 um; bx = by = 100 um; p = 70 um; g = 85 um;
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L = 47390 um (L' = 9478 um).
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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.
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Daher wurden die Retikelrotation R und der
Vergrößerungsfehler M des optischen Systems wie folgt berechnet:
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R = tan&supmin;¹ (0,1/9478) = 3,3 · 10&supmin;&sup6; rad
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M = (9478-0,05)/9478 = 0,9999947 mal
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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.
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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:
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wobei Z = y, wenn diese Paare parallel zur X-Achse des
Koordinatentischs sind und Z = x, wenn dieselben parallel zur Y-
Achse sind.
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In ähnlicher Weise kann der Vergrößerungsfehler MN durch die
folgende Gleichung dargestellt werden:
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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.
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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.
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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.
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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.