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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justage und zur Belichtung
eines Halbleiterwafers mit einem Strukturmuster in einem Belichtungsgerät.
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Aufgrund
der stetig steigenden Anforderungen bei der Herstellung integrierter
Schaltungen werden die zulässigen
Toleranzabweichungen in bezug auf die Strukturbreiten der gebildeten
Strukturelemente sowie der relativen Lagegenauigkeiten nachfolgend übereinander
gebildeter Strukturelemente zunehmend enger. Bei der lithographischen
Projektion der Strukturen beispielsweise von einer Maske auf Halbleiterwafer
oder andere plattenförmige
Objekte wie beispielsweise Flat-Panels etc. werden daher auf den
Halbleiterwafern Justiermarken in X- und Y-Richtung strukturiert.
Mit Hilfe dieser Justiermarken können
die in einer Ebene der Schaltung gebildeten Strukturelemente mit
denjenigen Strukturelementen einer weiteren Ebene, welche in einer
lithographischen Projektion aktuell gebildet werden sollen, in bezug
auf die Positionierung in Übereinstimmung
gebracht werden.
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Im
allgemeinen kann zu diesem Zweck der den Halbleiterwafer aufnehmende
Substrathalter bewegt werden. Die gebildeten Justiermarken werden dabei
in dem Belichtungsgerät
mit z.B. eingeblendeten Referenzmarken, welche eine Positionierung
der von der Maske zu projizierenden Strukturelemente repräsentieren,
verglichen werden. Der Vorgang des Ausrichtens des Halbleiterwafers
wird auch Alignment genannt. Justiermarken werden auch als Alignment-Marken
bezeichnet.
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Wie
bereits aus der Druckschrift
DE 44 14 369 C2 bekannt ist, können Justiermarken
auch zur Korrektur einer nachfolgenden Belichtung eingesetzt werden.
Dazu werden die aus Linsenverzeichnungen des betreffenden Linsensystems
resultierenden Lageverschiebungen der Justiermarken ermittelt und bei
der Berechung einer Korrektur der Belichtungsposition für die nachfolgend
zu projizierende Ebene berücksichtigt.
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Bevor
es üblicherweise
zu einer Belichtung eines bereits aufgebrachten photoempfindlichen
Lackes in einem lithographischen Projektionsschritt kommt, finden
auf den Halbleiterwafer und damit auch auf den Justiermarken, welche
die gebilde ten Strukturen der zuletzt aufgebrachten und strukturierten
Schicht in bezug auf ihre Position repräsentieren, weitere physikalische
oder chemische Prozesse statt. Diese Prozesse können zu einer Einebnung oder
Verformung zur Bildung von Asymmetrien in den Justiermarken oder
auch einer Verschiebung der Originalmarke in bezug auf die neu aufgetragene Schicht
führen.
Besonders im Fall des Auftretens von Asymmetrien ist es möglich, daß eine Lageverschiebung
des Mittelpunktes einer oder mehrerer Justiermarken unbeabsichtigt
herbeigeführt
wird.
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Beispiele
für physikalische
oder chemische Prozesse, die einen nachteilhaften Effekt auf die Lage
oder die Form einer Justiermarke haben können, sind die Abscheidung
von Schichten wie etwa Aluminium oder Kupfer, chemisch mechanische
Polierschritte die etwa die Wolfram- oder Oxidpolierung oder auch
Resist-Spin-Effekte beim Aufbringen photoempfindlicher Lacke vor
der eigentlichen Belichtung. Das Ergebnis der Verschiebung von Justiermarken
ist, daß der
Halbleiterwafer in dem Belichtungsgerät auf eine Position ausgerichtet
wird, welche nicht derjenigen Position der tatsächlich unter einer aufgebrachten
oder modellierten Schicht verborgenen Justiermarke entspricht. Vielmehr
wird die Justierposition des Wafers von den auf die Signaturen der
Justiermarken in einer übergeordneten
oder modellierten Schicht einwirkenden Prozessen beeinflußt. Im Falle
einer Metallabscheidung können
beispielsweise statistische Verteilungen in bezug auf die Lagegenauigkeit
in Höhe
von 80-100 nm (3-σ-Fehler) vorkommen,
wenn keine Korrekturen bei der Justage angewendet werden.
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Die
auf die Justiermarken einwirkenden Prozesse bewirken oftmals Signaturen,
die einen systematischen Effekt in Abhängigkeit von der Position der Justiermarken
auf den Halbleiterwafer widerspiegeln. Ein Beispiel stellen radiale
Effekte dar, welche z.B. bei der Abscheidung einer Schicht auf dem
Halbleiterwafer vorkommen können.
Auch in Polieranlagen bestimmten Aufbaus kann es zu einer radialen
Ausbildung von Ver schiebungen kommen. Je weiter eine Justiermarke
bzw. ein Strukturelement zum Rande des Halbleiterwafers hin angeordnet
ist, desto stärker wird
die Abbildung der Justiermarke bzw. des Elementes in der abgeschiedenen
Schicht zum Rande hin verschoben. Es findet eine Lagerverschiebung
in Form einer vergrößernden
Abbildung der unterliegnden Strukturen in die aktuelle Schicht statt
(engl. Magnification). Das Ausmaß dieser Effekte, d.h. die Stärke der
Lageveränderung
der Justiermarken, besitzt im allgemeinen einen linearen Zusammenhang mit
der Position auf dem Wafer, beispielsweise dem Radius.
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Belichtungsgeräte wie Wafer-Scanner
oder Wafer-Stepper sind zumeist mit der Möglichkeit versehen, lineare
Korrekturen bei der Justage zur Belichtung einzelner Belichtungsfelder
durchzuführen. Hierbei
können
die Rotation, die Translation, die genannte Magnification und der
Wafer-Skew auskorrigiert werden. Anhand von globalen Justierparametern
werden in Abhängigkeit
von der Position des Belichtungsfeldes auf dem Wafer die entsprechenden Korrekturen
vorgenommen.
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Durch
diese linearen Korrekturen ist es gelungen die 3-σ-Fehler in X- und
Y-Richtung auf dem Wafer erheblich zu reduzieren. An dem genannten Beispiel
der Metall-Abscheidung konnten die entsprechenden Fehler-Werte für die Lagegenauigkeit beispielsweise
auf etwa 20 nm gesenkt werden. Aufgrund der weiter steigenden Anforderungen
in bezug auf die zu erreichende Lagegenauigkeit werden jedoch in
naher Zukunft auch diese reduzierten Werte durch vorgegebene Toleranzgrenzen
erreicht.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur
Verfügung
zu stellen, mit dem der Restfehler in der Lagegenauigkeit eines
lithographischen Strukturierungsprozesses, welche von Einwirkungen
chemisch, mechanisch oder physikalisch durchgeführter Prozesse auf die Justiermarken
eines Halbleiterwafers herrührt,
weiter zu reduzieren.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren gemäß Anspruch
1 zur Justage und zur Belichtung eines Halbleiterwafers mit einem
Strukturmuster in einem Belichtungsgerät, umfassend die Schritte:
- a) Bereitstellen des Halbleiterwafers mit wenigstens
einem Belichtungsfeld, auf welchem eine erste Schicht angeordnet
ist, in welcher jeweils wenigstens eine Justiermarke zur Ausrichtung
eines Halbleiterwafers in dem Belichtungsgerät zur Belichtung des Belichtungsfeldes
gebildet ist,
- b) Bilden einer Meßstruktur
mit einer ersten Lageposition in dem Belichtungsfeld in der ersten Schicht,
- c) Anwenden eines chemischen oder physikalischen Prozesses wenigstens
auf das Belichtungsfeld mit der Meßstruktur,
- d) Messen einer zweiten Lageposition der Meßstruktur nach dem Anwenden
des Prozesses,
- e) Vergleich der ersten und der zweiten Lageposition zur Bestimmung
eines den Einfluss des angewendeten Prozesses auf die Position der
Meßstruktur
in dem Belichtungsfeld charakterisierenden Unterschiedes,
- f) Laden des Halbleiterwafers in das Belichtungsgerät und Justieren
des Halbleiterwafers anhand der wenigstens einen Justiermarke zur
Festlegung einer Belichtungsposition für das Belichtungsfeld,
- g) Korrigieren der Belichtungsposition des Belichtungsfeldes
in dem Belichtungsgerät
in Abhängigkeit
von dem Unterschied zum Ausgleich des Einflusses des angewendeten
Prozesses,
- h) Durchführen
der Belichtung mit der korrigierten Belichtungsposition,
- i) Wiederholen der Schritte a) bis h) zur Korrektur wenigstens
zweier weiterer Belichtungsfelder, wobei die jeweils angewendeten
Korrekturen eine nichtlineare Abhängigkeit von der Position des ersten
und des jeweils wenigstens einen weiteren Belichtungsfeldes auf
dem Halbleiterwafer aufweisen,
sowie durch ein Verfahren
gemäß Nebenanspruch
9.
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Es
werden für
die Belichtung einzelner Belichtungsfelder individuelle Korrekturen
von zunächst auf
Justiermarken justierten Belichtungspositionen einzelner Belichtungsfelder
in einem Belichtungsgerät
aufgrund verbliebener Restfehler unterschiedlich von den anzuwendenden
Korrekturen für
jeweils benachbarte Belichtungsfelder durchgeführt. Die Korrektur kann dabei
in Abhängigkeit
von der Position des Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer ausgewählt werden.
Insbesondere wird eine nichtlineare Funktion der Position auf dem
Halbleiterwafer für
den Umfang der Korrektur ausgewählt.
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Würde gemäß dem Stand
der Technik eine Vergrößerung (Magnifikation)
oder Rotation mit einem globalen, d.h. für den gesamten Halbleiterwafer gültigen,
Vergrößerungs-/Verkleinerungs- bzw. Rotationswert
durchgeführt,
so wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit
vom Ort auf dem Wafer, beispielsweise dem Radiusabstand vom Mittelpunkt
des Wafers, jedem Belichtungsfeld ein individueller Korrekturwert zugeordnet
und mit diesem die Justage durchgeführt. Nichtlineare, systematische
Effekte, welche durch ihre bisherige Nichtberücksichtigung gemäß dem Stand
der Technik in den Restfehler eingingen, können dadurch auf vorteilhafte
Weise eliminiert oder wenigstens erheblich reduziert werden.
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Das
erfindungsgemäß Verfahren
sieht vor, daß zusätzlich zu
den Justiermarken zur Durchführung
des Alignments in dem Belichtungsgerät weitere Meßstrukturen
bzw. -marken gebildet werden, welche anschließend zur Bestimmung der Lageveränderung
durch den einwirkenden Prozeß beispielsweise in
einem speziellen Mikroskopmeßgerät untersucht werden.
Die Meßstrukturen
werden zunächst
in einer ersten Schicht gebildet, in welcher auch die Justiermarken
gebildet sind. Um Belichtungsfelder einzeln korrigieren zu können, werden
in den betreffenden Belichtungsfeldern jeweils Justier- und Meßstrukturen
in der ersten Schicht gebildet. Je nachdem, ob durch einen Abscheideprozeß eine zweite
Schicht aufgebracht wird oder durch einen Polierprozeß, etc. die
vorhandene erste Schicht nachmodelliert wird, wird mit dem Mikroskopmeßgerät die vorher
in einem lithographischen Schritt vorgegebene Lagepositi on der gebildeten
Meßstruktur
mit der nach Durchführung
des Prozesses gemessenen Lageposition verglichen.
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Die
Belichtungsposition ist die Position des zu belichtenden Belichtungsfeldes
relativ zum Strahlengang des Projektionsapparates. Sie entspricht
einer Koordinateneinstellung eines in der XY-Ebene verfahrbaren
Substrathalters, auf welchem der Halbleiterwafer während einer
Belichtung gelagert ist. Durch eine Justierung (Schritt f) auf die
Justiermarken werden die Justiermarkenpositionen im Koordinatensystem
des Substrathalters aufgenommen. Eine erfindungsgemäße Korrektur
(Schritt g) der an diesen Justiermarkenpositionen festgehaltenen
Belichtungsposition findet beispielsweise statt, indem die Justiermarkenpositionen
um den in Schritt (e) bestimmten Unterschied – umgerechnet auf das Koordinatensystem
des Substrathalters – datentechnisch verändert werden.
Mit den neuen, datentechnisch geänderten
Justiermarkenpositionen wird der Substrathalter zum Einstellen der
Belichtungsposition verfahren.
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Erfindungsgemäß wird die
bisher durchgeführte
lineare, globale Korrektur durch eine nichtlineare Korrektur ersetzt.
Zusätzlich
zu der Ableitung einer solchen nichtlinearen Funktion aus den Messungen
(Schritt d), bei welcher immer noch eine funktionelle Abhängigkeit
der Korrektur eines Belichtungsfeldes von einem benachbarten Belichtungsfeld
besteht, ist gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen, eine völlig unabhängige Korrektur der
Belichtungsfelder voneinander individuell vorzunehmen, also eine „shot"-feine Korrektur.
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Gemäß verschiedenen
Ausgestaltungen ist dies mittels verschiedener Methoden möglich. Eine Methode
besteht darin, mittels eines Rasterelektronenmikroskops (Scanning
Electron Microscope, SEM) die durch den Prozeß modellierte, d.h. über formte
Topographie detailliert zu untersuchen und mit Referenzpositionen
zu vergleichen.
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Alternativ
kann auch eine Meßstruktur
gebildet werden, welche mehrere Teilstrukturen, d.h. erste und zweite
Meßstrukturen
umfaßt,
von denen nur z.B. die erste Teil-Meßstruktur in einem Ätzprozeß freigeätzt wird.
Die ursprüngliche,
tieferliegende Meßstruktur
kann von dem Meßgerät somit
erfaßt werden.
Diese wird dann mit den modellierten Meßstrukturen verglichen. Hierbei
ist wichtig, daß der
Abstand der Teil-Meßstrukturen
voneinander bei der Bildung der Meßstrukturen bereits bekannt
ist. Daher braucht in dem nachfolgenden Meßprozeß zur Bestimmung der Lagepositionen
wiederum nur der relative Abstand der freigeätzten von den nicht geätzten Teilstrukturen
gemessen zu werden, um diesen zuletzt mit dem ursprünglichen,
lithographisch strukturierten Abstand vergleichen zu können. Der
sich daraus ergebende Unterschied beziffert das Maß der Lageverschiebung
durch den einwirkenden Prozeß.
Die vorgeschlagene Meßstruktur
mit frei- und nicht freigelegten Teilstrukturen wird auch intrinsische
Box genannt.
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Bei
dem einwirkenden Prozeß kann
es sich um z.B. um Abscheideprozesse wie CVD (chemical vapor deposition),
PECVD (Physically enhanced CVD), etc., handeln. Es ist auch ein
epitaktische Schichtwachstum denkbar. Ein weiterer einwirkender Prozeß betrifft
das chemisch-mechanische Polieren (CMP). Auch das Aufbringen von
beispielsweise photoempfindlichen Lackschichten (Resists) ist eingeschlossen.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
wird die Justage für
den dem Prozeß nachfolgenden
Lithographieschritt für
jedes Belichtungsfeld derart durchgeführt, daß der gemessene Unterschied,
welcher beispielsweise einen Betrag und eine Richtung als Vektor
umfaßt,
unmittelbar als Korrekturwert verwendet wird, wobei lediglich zum
Ausgleich der Lageverschiebung das Vorzeichen des Richtungsvektors
genau umgedreht wird, so daß der
Richtungsvektor in die genau entgegengesetzte Richtung bei gleichem Betrage
zeigt. Diese Korrektur wird allerdings erst angewandt, nachdem eine
Justage auf die in gleichem Maße
wie die Meßstruktu ren überformten
Justiermarken in der ersten bzw. zweiten Schicht durchgeführt wurde.
Die daraus bestimmte erste Belichtungsposition wird um den Korrekturwert – in dieser
Ausgestaltung der den Vektor des Unterschiedes entgegengesetzte
Richtungsvektor – zur
Bestimmung einer zweiten Belichtungsposition nachjustiert.
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Die
somit vorgeschlagene Methode ermöglicht
durch die Positionsabhängige
Korrektur der Belichtungsfelder nach einer Justage auf überformte Justiermarken
mit Hilfe eines vor der Durchführung eines
lithographischen Projektionsschrittes durchgeführten Meßprozesses für die Prozessierung
des gleichen Wafers eine Fehlerreduktion. Die vorliegende Erfindung
entspricht somit einem Advanced Process Control (APC) Verfahren.
Es kann vorteilhaft mit anderen Verfahren kombiniert werden, bei
welchen aus einer vorherigen Messung einer charakteristischen Größe auf dem
Wafer Korrekturen von Parametern in dem Lithographieschritt durchgeführt werden.
Beispielsweise können
aus Prozeßparameterschwankungen
in dem lithographischen Track Ausgleichswerte für Belichtungsparameter gefunden werden,
welche dann auf dem gleichen Wafer angewendet werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die
Korrekturen für die
Folgen eines auf dem Wafer angewendeten Prozesses auch auf einem
nachfolgenden, späteren
Wafer angewendet werden. Dies bietet sich besonders dann an, wenn
entweder Langzeiteffekte aufgrund des durchgeführten Prozesses auftreten oder
aber geräteabhängige systematische
Effekte auftreten, welche für
das betreffende Gerät
stets wiederkehrend zu der gleichen Signatur bzw. Überformung
der Justier- und Meßstrukturen
führen.
Im letzteren Falle müßte dann
nicht jedesmal für
die betreffenden Belichtungsfelder die Bestimmung der Lagepositionen nach
dem überformenden
Prozeß durchgeführt werden.
Vielmehr könnten
die einmal beispielsweise in einem Anlagenkontrolltest aufgenommenen
Daten in einer Datenbank gespeichert und in einem Belichtungs schritt
für das
betreffende Belichtungsfeld, welches die gleiche Position auf dem
Halbleiterwafer aufweist und in dem gleichen Prozeßgerät den Prozeß erfahren
hat, abgerufen werden.
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Langzeiteffekte
treten beispielsweise bei Metallebenen auf, die durch Vorzugsrichtungen
bei der Abscheidung in einer Anlage entstehen. Diese Vorzugsrichtungen
hängen
vom jeweilgen technischen Aufbau der Anlagen ab.
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Gemäß diesem
Aspekt werden also die Verfahrensschritte zur Bestimmung des Unterschiedes und
die Verfahrensschritte zur Anwendung des Unterschiedes auf eine
Korrektur der Justage des Belichtungsfeldes an getrennten, ersten
und zweiten Halbleiterwafern durchgeführt, denn die Produktion des
Produktes wird im allgemeinen nicht derart lange angehalten werden
können,
so daß der
gleiche Wafer auf diese Lageverschiebungen hin überprüft werden könnte.
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Die
Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer
Zeichnung näher
erläutert
werden. Darin zeigen:
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1 eine
Karte der Lageverschiebungen auf einem Halbleiterwafer in Draufsicht
(oben) und in Diagrammen (unten) getrennt nach radialen Expansions-
und tangentialen Rotationsanteilen: nach Abscheidung einer Metallschicht
und nach anschließend
unkorrigierter Belichtung gemäß dem Stand
der Technik,
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2 wie 1,
jedoch nach Anwendung einer für
den Wafer globalen, linearen Korrektur der Justage gemäß dem Stand
der Technik,
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3 wie 1,
jedoch nach Anwendung einer für
jedes Belichtungsfeld individuellen, nichtlinearen Korrektur gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es soll eine Metallschicht auf ein Interlayer-Dielektrikum
abgeschieden und anschließend
chemisch-mechanisch poliert werden. Anschließend ist eine lithographische
Strukturierung in einem Belichtungsschritt vorgesehen.
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Der
Halbleiterwafer wird bereitgestellt, wobei er bereits in dem Interlayer-Dielektrikum
als erster Schicht Justiermarken sowie Meßstrukturen aufweist. Es wird
der Abscheide- und der Polierprozeß zur Bildung einer zweiten
Schicht durchgeführt. Sämtliche
Strukturelemente sowie die Justier- und Meßstrukturen werden durch den
Abscheide- und Polierprozeß überformt.
Die Justier- und Meßstrukturen
sind aber noch in der obersten Schicht zur Durchführung einer
Overlay-Messung sowie einer Justage erkennbar.
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Der
Halbleiterwafer wird nun in einem weiteren Belichtungsgerät mit einer
Freibelichtungsmaske an Teilbereichen der Meßstrukturen freigeätzt. Dadurch
werden für
die Durchführung
einer Messung in einem Overlay-Meßmikroskop Teile der ursprünglichen
Meßstrukturen
in der unterliegenden Schicht, dem Interlayer-Dielektrikum sichtbar.
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In
dem Overlay-Meßgerät wird der
Abstand der freigeätzten
von den nicht freigeätzten
Strukturen gemessen. In einem weiteren Schritt wird dieser gemessene
Abstand mit dem ursprünglich
bekannten Abstand der Teilstrukturen innerhalb des Interlayer-Dielektrikums
verglichen. Der Unterschied der beiden Abstände gibt die Lageverschiebung
in X- und Y-Richtung wieder.
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Für sämtliche
mit den Meßstrukturen
versehenen Belichtungsfelder werden die gemessenen Unterschiede
in dem Meßgerät aufgenommen.
In den in den 1–3 gezeigten
Karten und Diagrammen ist dargestellt, wie sich die Unterschiede auf
den nun durchzuführenden
Belichtungsschritt auswirken – je
nachdem ob eine erfindungsgemäße nichtlineare
Korrektur höherer
Ordnung bzw. „shot"-fein angewendet
wird (3), ob ei ne globale, lineare Korrektur angewendet
wird (2) oder ob überhaupt
keine Korrektur angewendet wird (1).
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Im
oberen Teil der 1 bis 3 ist jeweils die
Draufsicht auf einen 300 mm-Wafer die durch einen Abscheideprozeß einer
Metallebene entstandene Lageverschiebung von Meßstrukturen gezeigt. Es handelt
sich in diesen Abbildungen um Meßstrukturen, welche über wenigstens
zwei Ebenen, nämlich der
Metallebene und der unterliegenden Schichtebene ausgedehnt sind.
Die durch die Pfeile gekennzeichneten Lageverschiebungen geben den
Unterschied zwischen den in den beiden Ebenen strukturierten Teilstrukturen
nach dem Abscheide- und dem Lithographieschritt wieder. Es handelt
sich hierbei also nicht um die erfindungsgemäßen Meßstrukturen, sondern um Meßstrukturen
zur Wiedergabe des Ergebnisses des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Pfeillängen entsprechen
den Beträgen
der Lageverschiebungen. Ein Maßstab
ist in den 1–3 jeweils
unten rechts in oberen Karte eingezeichnet.
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1 zeigt
den Fall, bei welchem überhaupt keine
Korrektur der Belichtungspositionen der in der Justage für die Durchführung eines
Belichtungsschrittes angewendet wurde.
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Wie
in 1 im oberen Teil zu sehen ist, findet bei dem
Abscheideprozeß der
Metallebene eine rotationsähnliche
Verschiebung der Meßstrukturen und
somit anzunehmender Weise auch der Strukturelemente einer betreffenden
Schaltung statt. Die Rotation ist im wesentlichen linear, wie in
dem unteren Teil der 1 zu sehen ist. Aufgetragen
sind die einzelnen Meßwerte
für die
Lageverschiebung in Abhängigkeit
von der Radiusposition der betreffenden Meßstruktur.
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Der
in 1 dargestellt Testwafer besitzt einen 3-σ-Restfehler an Lagegenauigkeit
(Overlay) von 90,2 nm in X-Richtung
und 88,6 nm in Y-Richtung.
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Wie
in 1, unterer Teil auch gezeigt ist, bilden die radialen
Anteile (Wafer Expansion) Unabhängigkeit
vom Radius einen nicht linearen Zusammenhang.
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In 2 ist
in einer zu 1 analogen Darstellungsform
der Fall dargestellt, bei dem eine lineare Korrekturmethode gemäß dem Stand
der Technik für
die Justage des mit einer Metallschicht bedeckten Wafers bei der
Belichtung angewendet wurde. Hierzu wurde aus allen Meßwerten
eine mittlere Rotation von –0.399
ppm ermittelt und als globaler Parameter auf die Gesamtheit der
Belichtungsfelder für
die Korrektur bei der Justage in einem Belichtungsgerät eingesetzt.
Wie im unteren Teil der 2 zu sehen ist, konnte damit
die Rotation im wesentlichen auskorrigiert werden, so daß lediglich
eine statistische Streuung in der Gesamtheit der Werte überbleibt.
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Ein
weiterer Parameter, die Vergrößerung (Magnifikation)
wurde aus den ursprünglichen
Daten wie beispielsweise den in 1 gezeigten
ebenfalls ermittelt, mit welchem radiale Effekte korrigiert werden
können.
Für die
Vergrößerung (Magnifikation)
in X- bzw. Y-Richtung wurden Werte von 0.032 bzw. 0.038 ppm gefunden
und ebenfalls bei der Belichtung zur Korrektur auch angewendet.
Das entsprechende Diagramm in 2, unterer
Teil, zeigt, daß sich durch
diese lineare Korrektur jedoch nur wenig Änderung in dem radialen Verlauf
der radialen Verschiebungseffekte zeigen. Obwohl offensichtlich
ein systematischer Effekt vorliegt, kann durch die bisherige Korrekturmethode
der Eingang dieses systematischen Effektes in den Restfehler nicht
verhindert werden. Der 3-σ-Restfehler
beträgt
gemäß dieser
Methode immer noch 19,0 nm in X-Richtung und 19,2 nm in Y-Richtung.
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3 zeigt
das Ergebnis nach Anwendung der erfindungsgemäßen Methode auf den in gleicher Weise
wie in 1 und 2 prozessierten Halbleiterwafer.
Dabei wurde mit einer intrinsic box auf dem Halbleiterwafer der
in 1 gezeigte Zu stand in einer Messung ermittelt
und die einzelnen Belichtungsfelder gemäß dem sich daraus ergebenen
Unterschied bei der Justage für
eine Belichtung auskorrigiert. Zur Vereinfachung wurde für das vorliegende Beispiel
durch Mittelung eine vom Wafermittelpunkt ausgehende radiale Funktion
ermittelt, aus welcher sich mit umgekehrten Vorzeichen die Korrekturwerte ergeben.
Die Mittelung erfolgte über
einen als Winkel von 360° für einen
gegebenen Waferradius. Für
jede Belichtungsfeldposition, z.B. den Mittelpunkt eines Belichtungsfeldes,
konnte der entsprechende Funktionswert abgelesen und nach der Justage
auf die überformten
Justiermarken auf das Alignment aufgerechnet werden.
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Im
oberen Teil von 3 ist deutlich zu sehen, daß die einzelnen
Lageveränderungen
nur eine statistische Streuung zeigen, mit Ausnahme zweier Randbereiche
im oberen und unteren Teil des Halbleiterwafers. Letzteres findet
seine Ursache darin, daß keine
tangentiale Korrektur durchgeführt
wurde.
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Im
unteren Teil der 3 ist zu sehen, daß sowohl
die radialen wie auch die tangentialen Effekte (Rotation) im wesentlichen
auskorrigiert wurden. Um diesen Erfolg zu erreichen, muß dort für jedes
Belichtungsfeld einzeln eine Verschiebung (Translation), Vergrößerung (Magnifikation),
Rotation etc. berechnet und angewendet werden. Als Resultat ergibt
sich durch Anwendung der erfindungsgemäßen Methode ein 3-σ-Restfehler
von 13,4 nm in X-Richtung bzw. 16,6 nm in Y-Richtung. Somit ist eine deutliche Verbesserung
feststellbar.
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Durch
eine unmittelbare Anwendung des für ein Belichtungsfeld in den
ersten Verfahrensschritten gemessenen Unterschiedes – versehen
mit einem negativen Vorzeichen – als
Korrekturwert für
die Justageschritte ergibt sich eine weitere Verbesserung, wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
im Rahmen einer Advanced Process Control (APC) Strategie für den gleichen
Wafer angewendet wird, für
welchen die Werte auch gemessen wurden.