• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 同族专利
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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    ZumBestimmen der Überlagerungsgenauigkeiteiner in einer Maskenschicht auf einem Halbleitersubstrat ausgebildetenStruktur mit einer auf einem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschichterzeugten Struktur werden anhand von Justiermarken, die in der Maskenschichtund unter der Halbleiterschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildetsind, mithilfe zweier Abtasteinrichtungen das Halbleitersubstratan der der Maskenschicht gegenüberliegendenRückseitemit einer ersten elektromagnetischen Strahlung, deren Wellenlänge so gewählt ist,dass das Halbleitersubstrat fürdie erste elektromagnetische Strahlung transparent ist, und dieMaskenschicht mit einer zweiten elektromagnetischen Strahlung abgetastet,wobei die auf das Halbleitersubstrat und die Maskenschicht abgestrahlteelektromagnetische Strahlung jeweils in Reflexion aufgenommen wird.Mithilfe einer Auswerteeinheit werden dann die in Reflexion aufgenommenenStrahlungsbilder ausgewertet, um jeweils die Position der Justiermarkeauf dem Halbleitersubstrat und in der Maskenschicht zu ermittelnund daraus dann die Überlagerungsgenauigkeitder in der Maskenschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildetenStrukturen mit der auf dem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschichterzeugten Struktur anhand der ermittelten Justiermarkenpositionzu bestimmen.
    公开号:DE102004009095A1
    申请号:DE200410009095
    申请日:2004-02-25
    公开日:2005-09-29
    发明作者:Pierre-Yves Guittet；Ulrich Dr. Mantz
    申请人:Infineon Technologies AG；
    IPC主号:G01M11-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren und ein optisches System zum Bestimmender Überlagerungsgenauigkeiteiner auf einer Halbleiterschicht ausgebildeten Struktur mit einerauf einem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschicht erzeugtenStruktur anhand von Justiermarken, die in der Maskenschicht undunter der Halbleiterschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildetsind.
    [0002] IntegrierteSchaltungen auf Halbleitersubstraten werden in der Regel in Planartechnikhergestellt. Die Planartechnik beinhaltet eine Abfolge jeweils ganzflächig aufdie Scheibenoberflächewirkender Einzelprozessen, die übergeeignete Maskierungsschichten gezielt zur lokalen Veränderungdes Halbleitersubstrats führen.Die Strukturierung des Halbleitersubstrats erfolgt dabei fast durchwegsmithilfe von Lithographieverfahren. Bei dieser Technik wird eindünnerstrahlungsempfindlicher Film, in der Regel eine organische Fotolackschicht,auf die Halbleiterscheibe aufgebracht und mithilfe einer Maske, diedie gewünschteStruktur als Muster enthält,belichtet. Anschließendwird dann der Fotolack entwickelt, um die bestrahlt bzw. unbestrahltenBereichen zu entfernen. Das so entstandene Lackmuster dient dannals Maske füreinen darauffolgenden Prozessschritt, z. B. einer Ätzung, umdie abgebildete Struktur in die darunter liegende Schicht auf demHalbleitersubstrat zu übertragen,oder einer Ionenimplantation, um Dotierbereiche in der darunterliegenden Schicht auszubilden.
    [0003] Umintegrierte Schaltungen mit minimalen Strukturgrößen ausbilden zu können, istes entscheidend die Vielzahl der aufeinanderfolgenden Fotolackstrukturenauf der Halbleiterschei be maßstabsgetreu,lagerichtig und defektfrei zu erzeugen. Es ist deshalb erforderlich,das erzeugte Lackstrukturmuster genau zu kontrollieren, um insbesondereLagefehler zu ermitteln und gegebenenfalls dann das defekte Lackstrukturmusternoch mal ablösenund neu und lagerichtig erzeugen zu können. Bei integrierten Schaltungendarf der relative Mittellagenfehler zwei übereinander liegende Strukturen,z. B. einer Leiterbahn überdem Kontaktloch nur etwa 1/3 der minimalen Strukturgröße betragen,weil sonst die mit der minimalen Struktur mögliche Packungsdichte nicht mehrvoll genutzt werden kann und darüberhinaus die Funktionalitätdes Chips eingeschränktsein könnte.
    [0004] DieBestimmung der Überlagerungsgenauigkeiteiner in einer Fotolackschicht ausgebildeten Struktur mit einerdarunter liegenden Strukturebene erfolgt anhand von Justiermarken,die in der Regel zusammen mit der jeweiligen Strukturebene ausgebildetwerden. Anhand der Position der Justiermarken zueinander kann einevtl. Lagefehler festgestellt werden, um dann, wenn die Abweichunggrößer als eintolerierbares Maß ist,die Fotolackschicht abzulösenund den Lithographieprozess nochmals zu wiederholen.
    [0005] ZumBestimmen der Justiermarkenposition wird ein optisches Erfassungssystemauf die aus dem Design-Layout bekannte Lage der Justiermarken aufder Halbleiterscheibe ausgerichtet und mit einem lichtoptischenFormenerkennungsverfahren die genaue Position der Justiermarkenbestimmt. Die lichtoptischen Formenerkennungsverfahren basieren darauf,dass anhand des Kontrastes zwischen den Justiermarken und ihrerUmgebung die jeweilige Position der Justiermarke ermittelt werdenkann. Alle lichtoptischen Justiermarken-Formenerkennungsverfahrenhaben jedoch das Problem, dass der Kontrast der Justiermarken starkvon der Oberflächenbeschaffenheit,d. h. der Schichtdicke, der Oberflächenrauigkeit und dem Kantenprofilim Bereich der Justiermarken, abhängen. Bei einem zu geringenKontrast der Justiermarke besteht die Gefahr einer Fehlerkennungund damit einer fehlerhaften Lagebestimmung. Dies gilt insbesonderefür dieReferenzjustiermarke, die die Lage der unter der zu strukturierenden Halbleiterschichtbereits vorhandenen Strukturebene anzeigt. Eine direkte Erkennungder Referenzjustiermarke, die die Position der bereits vorhandenen Strukturanzeigt, durch die darüberbefindliche Halbleiterschicht hindurch ist nur dann zuverlässig möglich, wenndie Halbleiterschicht fürdie zur Positionserkennung eingesetzte lichtoptische Strahlung durchlässig ist.Dies trifft z. B. nicht zu, wenn die zu strukturierende Halbleiterschichteine Metallschicht ist. Solche Metallschichten sind nicht transparentim zur Justiermarkenerkennung herkömmlicherweise verwendeten sichtbarenWellenlängenbereich.Die Position der Referenzjustiermarke unter einer solchen Metallschichtwird deshalb bisher indirekt so erfasst, dass die sich aufgrundder vergrabenen Referenzjustiermarken ergebene Welligkeit der Oberfläche derMetallschicht lichtoptisch abgetastet und daraus die Lage der Referenzjustiermarkebestimmt wird. Füreine solche Vorgehensweise ist jedoch eine ausreichende Welligkeitder Metallschichtoberfläche notwendig,die zu gewährleisteninsbesondere dann schwierig ist, wenn die Metallschicht planarisiertwird. In diesem Fall sind dann zusätzliche Prozessschritte notwendig,um eine ausreichende Welligkeit der Oberfläche über der Referenzjustiermarkezu erreichen.
    [0006] Aufgabeder Erfindung ist es, ein Verfahren und ein optisches System bereitzustellen,mit dem sich einfach, schnell und zuverlässig die Überlagerungsgenauigkeit von übereinanderliegenden Strukturen auf einem Halbleitersubstrat anhand von Justiermarkenermitteln lässt.
    [0007] DieseAufgabe wird erfindungsgemäß mit einemVerfahren gemäß Anspruch1 und einem optischen System gemäß Anspruch4 gelöst.Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
    [0008] Erfindungsgemäß wird zumBestimmen der Überlagerungsgenauigkeiteiner in einer Maskenschicht auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Strukturmit einer auf einem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschichterzeugten Struktur anhand von Justiermarken, die in der Maskenschichtund unter der Halbleiterschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildetsind, mithilfe zweier Abtasteinrichtungen, das Halbleitersubstratan der der Maskenschicht gegenüberliegenden Rückseitemit einer ersten elektromagnetischen Strahlung, deren Wellenlänge so gewählt ist,dass das Halbleitersubstrat fürdie erste elektromagnetische Strahlung transparent ist, und dieMaskenschicht mit einer zweiten elektromagnetischen Strahlung abgetastetwerden, wobei die auf das Halbleitersubstrat und die Maskenschichtabgestrahlte elektromagnetische Strahlung jeweils in Reflexion aufgenommenwird. Mithilfe einer Auswerteeinheit werden dann die in Reflexionaufgenommenen Strahlungsbilder ausgewertet, um jeweils die Positionder Justiermarke auf dem Halbleitersubstrat und in der Maskenschichtzu ermitteln und daraus dann die Überlagerungsgenauigkeit derin der Maskenschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildeten Strukturenmit der auf dem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschicht erzeugtenStruktur anhand der ermittelten Justiermarkenposition zu bestimmen.
    [0009] Dieerfindungsgemäße Vorgehensweise,die Position der Referenzjustiermarke nicht von der Vorderseiteaus durchzuführen,sondern das Halbleitersubstrat zur Positionsbestimmung von der gegenüber liegendenRückseiteher abzutasten, sorgt dafür, dassinsbesondere dann, wenn die überder Referenzjustiermarke ausgebildete Halbleiterschicht im sichtbarenBereich nicht durchsichtig ist, eine zuverlässige Positionsbestimmung gewährleistetwird. Der Kontrast der Referenzjustiermarke hängt nämlich im Gegensatz zum herkömmlichenVerfahren nur vom Profil der Justiermarke selbst ab. Die Oberflächenbeschaffenheitder Halbleiterschicht überder Referenzjustiermarke, insbesondere deren Welligkeit, die bei einerim sichtbaren Bereich nicht transparenten Halbleiter schicht zurBestimmung der Referenzjustiermarkenposition erforderlich ist, isterfindungsgemäß unerheblich.Weiterhin ist es mithilfe der Rückseitenabtastungmöglichanhand eines einzelnen Referenzjustiermarkensatzes, der vorzugsweisedirekt auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, alle später erzeugtenLackstrukturen zu kontrollieren. Zur Bestimmung der Überlagerungsgenauigkeitder in einer Maskenschicht ausgebildeten Struktur ist es dann immernur erforderlich die Justiermarkenposition in der Maskenschichtmit den Koordinaten der Referenzjustiermarke zu vergleichen. DieseVorgehensweise sorgt füreine vereinfachte Justiermarkenprozessierung im Vergleich zum Standder Technik, da nur ein einziges Mal im Rahmen der BauelementherstellungReferenzjustiermarken erzeugt werden müssen.
    [0010] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform istdas Halbleitersubstrat eine Siliziumscheibe und die Wellenlänge derersten elektromagnetischen Strahlung zum Erfassen der Referenzjustiermarken vonder Rückseiteder Siliziumscheibe her liegt im Infrarot- oder Naheninfrarotbereich.Mit dieser Vorgehensweise lassen sich aufgrund des guten Kontrastesbesonders zuverlässigReferenzjustiermarken in einem Siliziumsubstrat auffinden.
    [0011] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformwird zur Messkalibrierung eine Referenzjustiermarke von der Halbleitersubstratrückseiteher mit der ersten elektromagnetischen Strahlung und von der Halbleitersubstratoberseiteher mit der zweiten elektromagnetischen Strahlung abgetastet, wobeidie von der Rückseiteund von der Oberseite abgestrahlte elektromagnetische Strahlungjeweils in Reflexion aufgenommen und ausgewertet wird, um jeweilsdie Position der Referenzjustiermarke aus den aufgenommenen Strahlungsbildernzu ermitteln. Anhand der dabei ermittelten Referenzjustiermarkenpositionenwird dann ein Positionskorrekturwert bestimmt, der zur Kalibrierungweiterer Justiermarkenpositionsbestimmungen bei Kontrolle erzeugter Lackstrukturengenutzt werden kann.
    [0012] Gemäß einerweiteren bevorzugten Ausführungsformist die Abtasteinrichtung zum Abtasten der Rückseite des Halbleitersubstrats,um die Position der Referenzjustiermarke zu ermitteln, mit einerOptik zum variablen Fokussieren der elektromagnetischen Strahlungausgestattet, um schnell und zuverlässig die Position der Referenzmarkeauf dem Halbleitersubstrat erfassen zu können.
    [0013] DieErfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungnäher erläutert. DieFigur zeigt schematisch ein optisches System gemäß der Erfindung.
    [0014] Inder Figur ist eine möglicheAusführungsformeines erfindungsgemäßen optischenSystems zum Bestimmen der Überlagerungsgenauigkeiteiner in einer Maskenschicht auf einer Halbleiterschicht ausgebildetenStruktur mit einer auf einem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschichterzeugten Struktur anhand von Justiermarken dargestellt. Die Figur zeigtdabei schematisch und stark vergrößert ein Prozessstadium imRahmen der Ausbildung einer hoch integrierten Schaltung auf einemHalbleitersubstrat.
    [0015] Hochintegrierte Schaltungen werden vorzugsweise aus Silizium aufgrundder ausgereiften Bearbeitungstechnik in Verbindung mit den günstigenMaterialeigenschaften gefertigt. Um die elektrischen Funktioneneiner integrierten Schaltung auf einer Siliziumscheibe zu realisierenwird in der Regel die Planartechnik eingesetzt. Diese beinhalteteine Abfolge von jeweils ganzflächigan der Scheibenoberflächewirkenden Einzelprozessen, die übergeeignete Maskierungsschichten gezielt zu lokalen Veränderungdes Siliziummaterials führen.Eine Bearbeitungsfolge zum Ausbilden einer Strukturebene auf demSiliziumsubstrat umfasst dabei in der Regel folgende Schritte: Aufbringeneines lichtempfindlichen Fotolacks, Belichten des lichtempfindlichenFotolacks mit einer Maske, die die Struktur einer Entwurfsebeneder integrierten Schaltung enthält, Entwickeln,d. h. Entfernen des belichteten Fotolacks, Strukturieren der Siliziumscheibemit dem Fotolack als Maskierungsschicht, um die im Fotolack erzeugte Strukturin das Siliziumsubstrat zu übertragenund anschließendEntfernen des Fotolacks.
    [0016] Vorder Übertragungder in der Fotolackschicht erzeugten Struktur in die darunter liegende Halbleiterschichtist insbesondere eine Kontrolle der erzeugten Struktur notwendig.Bei integrierten Schaltungen darf der relative Mittellagefehlerzweier übereinanderliegender Strukturebenen, z. B. einer Leiterbahn über demKontaktloch nur etwa 1/3 der minimalen Strukturbreite betragen,weil andernfalls die mit der minimalen Struktur mögliche Packungsdichte nichtmehr voll genutzt werden kann und die Funktionalität des Chipseingeschränktsein könnte.Die Kontrolle der Überlagerungsgenauigkeiteiner Maskenstruktur mit einer bereits auf der Halbleiterscheibe vorhandenenStruktur erfolgt dabei anhand von Justiermarken, die in der Maskenschichtund in der bereits vorhandenen Struktur mit erzeugt werden. Die Justiermarkensind in der Regel Vertiefungen, die vorzugsweise im Zwischenbereichzwischen den einzelnen integrierten Schaltungen auf der Siliziumscheibeausgebildet werden. Der Vorgang der Strukturkontrolle erfolgt inder Regel drei Schritten. Zum Bestimmen der Justiermarkenpositionin der Maskenschicht wird ein optisches Erfassungssystem auf dieaus dem Design-Layout bekannte Lage der Justiermarke in der Maskensichtausgerichtet und dann mit einem lichtoptischen Formenerkennungsverfahrendie Position der Justiermarke bestimmt. Dann wird in gleicher Weisedie Position einer Referenzjustiermarke in der bereits auf der Halbleiterscheibevorhandenen Strukturebene ermittelt. Anhand der beiden Justiermarkenpositionenwird dann festgestellt, ob eine ausreichende Überlagerungsgenauigkeit der Maskenstrukturmit der darunter liegenden Struktur vorliegt. Bei zu großen Lagefehlernkann dann die Maskenschicht nochmals abgelöst und neu erzeugt werden.
    [0017] ZurPositionsbestimmung der Justiermarken werden vorzugsweise optischeFormenerkennungsverfahren eingesetzt, bei denen anhand des Kontrasteszwischen der Justiermarke und ihrer Umgebung die jeweilige Positionder Justiermarke ermittelt werden kann. Problematisch gestaltetsich die Erkennung insbesondere der Referenzjustiermarke dann, wenndiese mit einer Halbleiterschicht bedeckt ist, die gegen lichtoptischeStrahlung undurchsichtig ist, wie z. B. Polysiliziumdeckschichtenoder Metallschichten, in denen Leiterbahnebenen ausgebildet werden sollen.Die Position der Referenzjustiermarke unter solchen undurchsichtigenHalbleiterschichten wird im Stand der Technik bisher indirekt soerfasst, dass die sich aufgrund der vergrabenen Referenzjustiermarke ergebeneWelligkeit der Oberflächeder Halbleiterschicht lichtoptisch abgetastet und daraus die Lage derReferenzjustiermarke bestimmt wird. Eine solche Vorgehensweise machtjedoch eine aufwändigeJustiermarkenpräparationerforderlich, um eine ausreichende Welligkeit der Oberfläche über derReferenzjustiermarke zu gewährleistenund so ein Erkennen der Justiermarke zu ermöglichen.
    [0018] Umbei der Bestimmung der Überlagerungsgenauigkeiteiner in einer Maskenschicht auf einer Halbleiterschicht ausgebildetenStruktur mit einer auf einem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschicht erzeugtenStruktur anhand von Justiermarken, insbesondere die Referenzjustiermarkeeinfach und zuverlässigerfassen zu können,wird erfindungsgemäß so vorgegangen,dass die Referenzjustiermarke durch Abtasten des Halbleitersubstratsvon der Rückseite hermit einer elektromagnetischen Strahlung erfolgt, deren Wellenlänge so gewählt ist,dass das Halbleitersubstrat fürdie elektromagnetische Strahlung transparent ist, wobei durch Auswertendes in Reflexion aufgenommenen Strahlungsbildes die Position derReferenzjustiermarke auf dem Halbleitersubstrat ermittelt wird.Gleichzeitig wird auch die Maskenschicht von ihrer Oberseite herabgetastet, um aus dem Strahlungsbild die Justiermarke in der Maskenschichtzu ermitteln. Anhand der Justiermarkenposition in der Maskenschichtund der Referenzjustiermarkenposition in der unter der zu strukturierenden Halbleiterschichtbereits vorhandenen Strukturebene wird dann die Überlagerungsgenauigkeit derin der Maskenschicht auf der Halbleiterschicht ausgebildeten Strukturmit der auf dem Halbleitersubstrat unter der Halbleiterschicht vorhandenenStruktur bestimmt. Durch die direkte Erfassung der Referenzjustiermarkevon der freien Halbleitersubstratrückseite her, kommt es bei derPositionserfassung auf die Eigenschaften der Halbleiterschicht,die die Referenzjustiermarke abdeckt, nicht mehr an. Die erfindungsgemäße Vorgehensweiseermöglichtsomit auf einfache Weise zuverlässigdie Position einer Referenzjustiermarke und damit zur Lagefehlerkontrollezu ermitteln und einen entsprechenden Lagefehler festzustellen.
    [0019] Inder Figur ist schematisch eine mögliche Ausführungsformeines erfindungsgemäßen optischenSystems zur Lagefehlerkontrolle gezeigt. Die Figur stellt starkvergrößert einenAusschnitt einer Siliziumscheibe 10 in einem Prozessstadiumzur Herstellung einer Metallebene im Rahmen der Ausbildung von integriertenSchaltungen dar. Auf der Siliziumscheibe 10 sind bereitsin übereinanderliegenden Ebenen Strukturen der integrierten Schaltungen ausgebildet.Zur Kennzeichnung der Lage der auf dem Siliziumsubstrat 10 ausgebildetenStrukturebenen ist eine Referenzjustiermarke 11 in Formeiner Senke vorgesehen. Auf der Referenzjustiermarke 11 sind weitereHalbleiterschichten 12, 13 aufgebracht, wobeidie obere Halbleiterschicht die zu strukturierende Metallschicht 13 darstellt.Zur Strukturierung der Metallschicht 13 ist eine Maskenschicht 14 aufder Oberflächeder Metallschicht 13 vorgesehen. In der Maskenschicht 14 istmithilfe der Lithographietechnik die gewünschte Struktur der Metallebeneerzeugt worden. Im Rahmen der Maskenstrukturierung ist eine weitereJustiermarke 15 ausgebildet worden, die die Position derin der Maskenschicht ausgebildeten Struktur wiedergibt. Zur Kontrolleder erzeugten Maskenstruktur wird die Position der Referenzjustiermarke 11,die die Lage der bereits erzeugten Strukturen auf der Siliziumscheibe 10 wiedergibt,mit der Po sition der Justiermarke 15 in der Maskenschicht 14 verglichen,um einen evtl. Mittellagefehler zu ermitteln und dann gegebenenfallsden Maskenstrukturierungsprozess nochmals wiederholen zu können.
    [0020] ZurBestimmung der Justiermarkenpositionen werden dabei die Justiermarken 15 inder Oberflächeder Maskenschicht 14 und gleichzeitig die Referenzjustiermarke 11 vonder Rückseiteder Siliziumscheibe 10 her mit jeweils einer optischenAbtasteinrichtung erfasst. Zur Positionsbestimmung der Justiermarke 15 inder Maskenschicht 14 dient eine erste Abtasteinrichtung 16,die ausgelegt ist, die Maskenschicht 10 mit einer elektromagnetischenStrahlung, vorzugsweise Licht, im Bereich der aus dem Layout bekanntenJustiermarkenanordnung in der Maskenschicht abzutasten und im Reflexionsstrahlungsbild aufzunehmen.Als Abtasteinrichtung 16 kann hierbei eine CCD-Kamera eingesetztwerden, die das von der Maskenschicht 14 reflektierte Lichterfasst. Grundsätzlichbesteht jedoch die Möglichkeitjedes beliebige, bekannte, optische Bilderfassungssystem, das mithoher Genauigkeit arbeitet, einzusetzen.
    [0021] ZurErfassung der Referenzjustiermarkenposition von der Rückseiteder Siliziumscheibe 10 her wird eine zweite Abtasteinrichtung 17 eingesetzt,die die Siliziumscheibe 10 mit einer elektromagnetischen Strahlungabtastet, fürdie Silizium durchlässigist. Die Figur zeigt eine möglicheAusführungsformeiner solchen Abtasteinrichtung 17. Die elektromagnetischeStrahlung wird dabei von einer Breitbandlichtquelle 171 eingestrahlt,wobei im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung ein optischesFilter 172 vorgesehen ist, um nur elektromagnetische Strahlungmit einer vorgegebenen Wellenlängebzw. einem vorgegebenen Wellenlängenbereichdurchzulassen. Dieser Wellenlängenbereichist so abgestimmt, dass das Siliziumsubstrat 10 für die Wellenlänge durchlässig ist.Da Silizium fürWellenlängen unter1100 nm transparent ist, ist das Filter 172 vorzugsweiseso ausgelegt, dass Wellenlängenim Infrarot- oder Naheninfrarotbereich durchgelassen werden. Al ternativbesteht die Möglichkeitstatt einer Kombination einer Breitbandlichtquelle mit einem optischenFilter eine Lichtquelle einzusetzen, die die gewünschte Wellenlänge im Infrarot-bzw. Naheninfrarotbereich direkt erzeugt, z. B. einen Infrarotlaser.
    [0022] Dievom Filter 172 transmittierte elektromagnetische Strahlungwird von einem Strahlenteiler 173 auf die Rückseitedes Siliziumsubstrats 10 umgelenkt und dabei mit einerFokussieroptik 174 auf die Referenzjustiermarke 11 fokussiert.Die im Bereich der Referenzjustiermarke 11 beim Übergangzwischen dem Siliziumsubstrat 10 und der Halbleiterschicht 12 reflektierteStrahlung wird dann überdie Fokussieroptik 174 und den Strahlenteiler 173 aufeine Detektoreinheit geleitet, die in der gezeigten Ausführungsformein Beugungsgitter 175 und einen Infrarotdetektor 176 aufweist.Der Infrarotdetektor 176 ist dabei vorzugsweise eine InGaAs-CCD-Kamera,die ein Strahlungsbild der rückgestrahltenInfrarotstrahlung erfasst.
    [0023] Dasvon der ersten Abtasteinrichtung 16 aufgenommene Strahlungsbildder Justiermarke 15 in der Maskenschicht 14 unddas von der zweiten Abtasteinrichtung 17 von der Siliziumrückseiteher aufgenommene Strahlungsbild der Referenzjustiermarke 11 werdenvon einer Auswerteeinheit 18 ausgewertet, um jeweils diePosition der Referenzjustiermarke 11 auf dem Siliziumsubstrat 10 undder Justiermarke 15 in der Maskenschicht 14 zuermitteln. Zum Ermitteln der Justiermarkenposition, insbesondereder Position der Referenzjustiermarke 11, können dabeidie bekannten optischen Formenerkennungsverfahren, wie Kantenkontrast-,Phasenkontrast-, Beugungskontrast- und Fresnelzonenmethode eingesetztwerden. Die Phasenkontrastmethode basiert dabei auf dem Prinzip,dass sich aufgrund der unterschiedlichen optischen Dicke der Siliziumscheibe 10 imBereich der Justiermarke 11 und im Bereich außerhalbder Referenzjustiermarke 11 unterschiedliche Intensitäten derreflektierten Strahlung ergeben.
    [0024] Beider Kantenkontrastmethode wird zwischen einer Hellfeldmethode undeiner Dunkelfeldmethode unterschieden. Bei der Hellfeldmethode wirdsenkrecht auf die Referenzjustiermarke 11 eingestrahlt,wobei die von der Kanten der Referenzjustiermarke reflektiertenStrahlung nicht in das Objektiv des Infrarotdetektors gelangen.Die Kanten erscheinen dann als dunkle Linien in einem hellen Umfeld. Beider Dunkelfeldmethode wird die Infrarotstrahlung unter einem schrägen Winkeleingestrahlt oder die senkrecht reflektierten Strahlen werden ausgeblendet,so dass helle Linien in einem dunklen Umfeld entstehen.
    [0025] Beider Beugungskontrastmethode ist die Referenzjustiermarke gitterförmig strukturiert,so dass ein Teil der eingestrahlten Infrarotstrahlung unter einembestimmten Winkel gebeugt wird. Es wird dann sowohl die Intensität der gebeugtenInfrarotstrahlung als auch die Intensität der senkrecht reflektiertenStrahlung zur Justiermarkenerkennung herangezogen.
    [0026] Für die Fresnelzonenmethodeist eine gitterförmigeReferenzjustiermarkenanordnung erforderlich, wobei der Fokuspunktbei der Aufnahme der reflektierten Infrarotstrahlung so gewählt wird,dass der Gangunterschied der reflektierten Strahlung zwischen benachbartenZonen im Bereich der Wellenlängeliegt. Hieraus ergeben sich dann ringförmige Fresnelzonen-Anordnung.
    [0027] Mitder erfindungsgemäßen Vorgehensweise zurErfassung der Referenzjustiermarke einer bereits vorhandenen Strukturauf der Siliziumscheibe von der Siliziumscheibenrückfläche herist es möglich, alleKontrollvorgängeder im Rahmen der Herstellung der integrierten Schaltung erzeugtenMaskenstrukturen anhand einer einzelnen Referenzjustiermarkenanordnungauszuführen.
    [0028] Hierzuwird vorzugsweise beim Ausbilden dieser Referenzjustiermarke 11 aufdem Siliziumsubstrat 10 ein Messkalibrierungsvorgang durchgeführt. ZurMesskalibrierung wird die Re ferenzjustiermarke auf dem Siliziumsubstrat 10 vonder dann freien Oberseite her mit der ersten Abtasteinrichtung 16 abgetastetund gleichzeitig von der Rückseiteher mit der zweiten Abtasteinrichtung 17. Durch Auswerten derjeweils in Reflexion aufgenommenen Strahlungsbilder kann dann jeweilsdie Position der Referenzjustiermarke ermittelt werden, um einenKorrekturwert bzw. eine Korrekturkurve festzulegen, mit der diePositionen der nachfolgend in den Maskenschichten ermittelten Justiermarkenpositionenberichtigt werden kann.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Verfahren zum Bestimmen der Überlagerungsgenauigkeit einerin einer Maskenschicht (14) auf einer Halbleiterschicht(13) ausgebildeten Struktur mit einer auf einem Halbleitersubstrat(10) unter der Halbleiterschicht erzeugten Struktur anhandvon Justiermarken (11, 15), die in der Maskenschichtund unter der Halbleiterschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildetsind, mit den Verfahrensschritten Abtasten des Halbleitersubstrats(10) an der der Maskenschicht gegenüber liegenden Rückseitemit einer ersten elektromagnetischen Strahlung, deren Wellenlänge so gewählt ist, dassdas Halbleitersubstrat fürdie erste elektromagnetische Strahlung transparent ist, und derMaskenschicht (14) mit einer zweiten elektromagnetischen Strahlung; Aufnehmender auf das Halbleitersubstrat (10) und die Maskenschicht(14) abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung jeweilsin Reflexion; Auswerten der in Reflexion aufgenommenen Strahlungsbilder,um jeweils die Position der Justiermarke (11, 15)auf dem Halbleitersubstrat und in der Maskenschicht zu ermitteln;und Bestimmen der Überlagerungsgenauigkeitder in einer Maskenschicht (14) auf der Halbleiterschicht(13) ausgebildeten Struktur mit der auf dem Halbleitersubstrat(10) unter der Halbleiterschicht erzeugten Struktur anhandder ermittelten Justiermarkenpositionen.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Halbleitersubstrat(10) ein Siliziumscheibe ist und abgestrahlten erste elektromagnetischenStrahlung im Infrarotbereich oder im nahen Infrarotbereich liegt.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zur Messkalibrierungfolgende weiteren Verfahrenschritt ausgeführt werden: Abtasten einerReferenzjustiermarke (14) auf dem Halbleitersubstrat (10)von der Rückseitemit der ersten elektromagne tischen Strahlung und von der Oberseitemit einer zweiten elektromagnetischen Strahlung; Aufnehmender auf die Rückseiteund die Oberseite des Halbleitersubstrats abgestrahlten elektromagnetischenStrahlung jeweils in Reflexion; Auswerten der in Reflexionaufgenommenen Strahlungsbilder, um jeweils die Position der Referenzjustiermarkeauf dem Halbleitersubstrat zu ermitteln; und Bestimmen einesPositionskorrekturwertes anhand der ermittelten Referenzjustiermarkenpositionen.
    [4] Optisches System zum Bestimmen der Überlagerungsgenauigkeiteiner in einer Maskenschicht (14) auf einer Halbleiterschicht(13) ausgebildeten Struktur mit einer auf einem Halbleitersubstrat(10) unter der Halbleiterschicht erzeugten Struktur anhandvon Justiermarken (11, 15), die in der Maskenschichtund unter der Halbleiterschicht auf dem Halbleitersubstrat ausgebildetsind, mit zwei sich gegenüberliegendenAbtasteinrichtungen (16, 17), wobei die ersteAbtasteinrichtung (17) ausgelegt ist, das Halbleitersubstrat(10) an der der Maskenschicht gegenüber liegenden Rückseitemit einer ersten elektromagnetischen Strahlung, deren Wellenlänge so gewählt ist,dass das Halbleitersubstrat fürdie erste elektromagnetische Strahlung transparent ist, abzutasten,und die auf das Halbleitersubstrat abgestrahlte erste elektromagnetischeStrahlung in Reflexion aufzunehmen, und wobei die zweite Abtasteinrichtung(16) ausgelegt ist, die Maskenschicht (10) miteiner zweiten elektromagnetischen Strahlung abzutasten und die aufdie Maskenschicht abgestrahlte zweite elektromagnetische Strahlungin Reflexion aufzunehmen; mit einer Auswerteinrichtung (18),die ausgelegt ist, die in Reflexion aufgenommenen Strahlungsbilder auszuwerten,um jeweils die Position der Justiermarke auf dem Halbleitersubstratund in der Maskenschicht zu ermitteln, und die Überlagerungsgenauigkeit derin einer Maskenschicht auf der Halbleiterschicht ausgebildeten Strukturmit der auf dem Halblei tersubstrat unter der Halbleiterschicht erzeugten Strukturanhand der ermittelten Justiermarkenpositionen zu bestimmen.
    [5] System nach Anspruch 4, wobei das Halbleitersubstrat(10) ein Siliziumscheibe ist und die Wellenlänge dervon der ersten Bestrahleinheit abgestrahlten wobei das Halbleitersubstratein Siliziumscheibe ist und abgestrahlten erste elektromagnetischenStrahlung im Infrarotbereich oder im nahen Infrarotbereich liegt.
    [6] System nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Abtasteinrichtungeine Optik (144) zum variablen Fokussieren der erste elektromagnetischen Strahlungin einem gewünschtenBereich des Halbleitersubstrats (10) aufweist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004009095B4|2007-03-08|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-09-29| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2007-09-06| 8364| No opposition during term of opposition|
    2009-12-17| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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