DE102004027277A1 - Excess film emending method for e.g. dynamic RAM, involves providing simulation model with regulation algorithm, determining offset values for samples, and determining parameter of algorithm for illumination device on basis of offset values - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der Überdeckung mehrerer Schichten bei der photolithographischen Strukturierung mittels verschiedener Projektionsgeräte.The The present invention relates to a method for correcting the overlap several layers in photolithographic structuring using different projection devices.
Zur Herstellung integrierter Schaltungen werden üblicherweise auf Halbleiterwafern mit verschiedenen elektrischen Eigenschaften versehene Schichten aufgebracht und jeweils lithographisch strukturiert. Ein lithographischer Strukturierungsschritt kann darin bestehen, einen photoempfindlichen Resist aufzutragen, diesen mit einer gewünschten Struktur für die betreffende Schicht zu belichten und zu entwickeln, sowie anschließend die somit entstandene Resist-Maske in die unterliegende Schicht in einem Ätzschritt zu übertragen.to Integrated circuit fabrication is commonly done on semiconductor wafers provided with different electrical properties layers applied and each lithographically structured. A lithographic Structuring step may consist of a photosensitive Apply Resist, this with a desired structure for the relevant Layer to illuminate and develop, and then the thus resulting resist mask in the underlying layer in an etching step transferred to.
Mit den stetig ansteigenden Integrationsdichten integrierter Schaltungen erhöhen sich auch die Anforderungen an die Lagegenauigkeit einer auf das Halbleitersubstrat zu projizierenden Struktur. Insbesondere dann, wenn bereits Vorebenen in unterliegenden Schichten, z. B. in einem lithographischen Projektionsschritt übertragen wurden, müssen immer striktere Toleranzgrenzen bezüglich der gegenseitigen Ausrichtung der aktuell auf das Substrat zu projizierenden Struktur relativ zu den Strukturen der genannten Vorebenen berücksichtigt werden, um die Funktionsfähigkeit der Schaltung zu gewährleisten.With the ever increasing integration densities of integrated circuits increase also the requirements for the positional accuracy of a Semiconductor substrate to be projected structure. In particular, then if already pre-levels in underlying layers, eg. In one have been transferred lithographic projection step, always stricter tolerance limits regarding the mutual orientation of the currently projected onto the substrate Structure taken into account relative to the structures of said pre-levels be to functional to ensure the circuit.
Dichte Linien-Spalten-Muster, wie sie etwa im Bereich der Herstellung von dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) gebildet werden, weisen beispielsweise in den ersten auf dem Halbleiterwafer zu bildenden Schichten Strukturen mit Linienbreiten von 70, 90 oder 110 nm auf. Die ersten zu strukturierenden Schichten sind in diesem Beispiel das Muster zur Bildung der tiefen Gräben (DT-Ebene) und die Definition der aktiven Gebiete (AA-Ebene). Die oberhalb dieser Schichten gebildeten Strukturen weisen üblicherweise eine gröbere Strukturauflösung auf, so dass sich insgesamt relaxiertere Anforderungen an das Auflösungsvermögen des Projektionsapparates ergeben.density Line-column patterns, such as those in the field of manufacture of dynamic random access memories (DRAM) are formed, have, for example, in the first to be formed on the semiconductor wafer Layers structures with line widths of 70, 90 or 110 nm. The first layers to be patterned are in this example the deep trench formation pattern (DT level) and the definition active areas (AA level). The formed above these layers Structures usually have a coarser one structural resolution so that more relaxed overall requirements for the resolution of the Projection apparatus result.
Für den lithographischen Projektionsschritt eines solchen Musters wird üblicherweise für die ersten kritischen Schichten ein Wafer-Scanner verwendet, der im Vergleich zu einem Wafer-Stepper ein höheres Auflösungsvermögen aufweist. Die nachfolgenden unkritischen Schichten könnten ebenfalls mit einem Wafer-Scanner belichtet werden. Oftmals wird jedoch für unkritische Schichten ein Wafer-Stepper verwendet, insbesondere um die Produktionskosten zu senken. Diese Mischung verschiedener Belichtungsgeräte ist typisch für einen hochvolumigen Fertigungsprozess.For the lithographic Projection step of such a pattern is usually for the first Critical layers used a wafer scanner, in comparison to a wafer stepper a higher one Resolving power. Subsequent non-critical layers could also be scanned with a wafer scanner be exposed. Often, however, is for uncritical layers Wafer stepper used, in particular, to increase production costs reduce. This mixture of different exposure devices is typical for a high volume Manufacturing process.
Bei einem Wafer-Stepper erfolgt eine großflächige Belichtung einer Schicht mit einem Muster in ein Belichtungsfeld auf der Oberseite des Halbleiterwafers. Dadurch lässt sich ein wesentlich höherer Durchsatz bei der Produktion von integrierten Schaltungen erzielen. Aufgrund des großen abzubildenden Bereichs (Projektionsbildfeld) ist die Abbildungsqualität jedoch gegenüber einem Wafer-Scanner etwas schlechter.at A wafer stepper is subjected to a large-area exposure of a layer with a pattern in an exposure field on top of the semiconductor wafer. By doing so leaves a much higher one Achieve throughput in the production of integrated circuits. Because of the big one However, the image quality to be imaged (projection image field) is the image quality across from a wafer scanner a little worse.
In einem Wafer-Scanner erfolgt die Belichtung des photoempfindlichen Resists entlang eines Belichtungsschlitzes. Der Halbleiterwafer wird im allgemeinen auf einem Substrathalter abgelegt und zur Belichtung in eine entsprechende Position gefahren. Dann wird das auf einer Maske angeordnete Muster sukzessive in einzelne Belichtungsfelder auf dem photoempfindlichen Resist übertragen. Dabei wird während der Belichtung eines Belichtungsfeldes der Substrathalter und die den Belichtungsschlitz definierende Blende gegeneinander verschoben. Üblicherweise beträgt die Größe eines Belichtungsfeldes etwa 26 mm × 35 mm. Der Belichtungsschlitz überstreicht dabei das Belichtungsfeld aufgrund der gleichmäßigen Bewegung des Substrathalters und der Blende. Dabei trifft das von einer Lichtquelle stammende Licht den Belichtungsschlitz und wird in der nachfolgenden Projektionsoptik auf den Halbleiterwafer abgebildet.In a wafer scanner, the exposure of the photosensitive takes place Resists along an exposure slot. The semiconductor wafer is generally deposited on a substrate holder and for exposure in moved a corresponding position. Then that's on a mask arranged patterns successively in individual exposure fields transferred to the photosensitive resist. It will be during the exposure of an exposure field of the substrate holder and the the aperture defining slot against each other. Usually is the size of a Exposure field about 26 mm × 35 mm. The exposure slot passes over the exposure field due to the uniform movement of the substrate holder and the aperture. It comes from a source of light Light the exposure slot and will be in the subsequent projection optics imaged on the semiconductor wafer.
Ein Vorteil des Wafer-Scanners besteht darin, dass das Projektionsbildfeld auf die Größe des Belichtungsschlitzes limitiert ist. Dies ermöglicht eine wesentliche Verbesserung der Abbildungseigenschaften des Projektionsgeräts. Aufgrund der Verschiebung (Scanning) des Projektionsbildfeldes über das abzubildende Muster ergibt sich insgesamt eine Abbildung, deren Abbildungstreue durch eine entsprechende Steuerung des Belichtungsgeräts erreicht werden muss.One The advantage of the wafer scanner is that the projection image field on the size of the exposure slot is limited. this makes possible a substantial improvement of the imaging properties of the projection device. by virtue of the shift (scanning) of the projection image field over the pattern to be imaged results in an overall picture, the Image fidelity achieved by an appropriate control of the exposure device must become.
Die Belichtung der einzelnen Belichtungsfelder wird üblicherweise so ausgeführt, dass die Oberseite des Halbleiterwafers in eine Mehrfachanordnung von Belichtungsfeldern in der Form einer Matrix oder eines Gitters (engl. grid) unterteilt wird, die mit dem Wafer-Scanner bzw. dem Wafer-Stepper sukzessive belichtet und strukturiert werden.The Exposure of the individual exposure fields is usually carried out in such a way that the top of the semiconductor wafer in a multiple array of Exposure fields in the form of a matrix or a grid (engl. grid), which with the wafer scanner or the wafer stepper be successively exposed and structured.
Bei modernen Technologien der DRAM-Herstellung wird die zur Ausrichtung zwischen Strukturen verschiedener Schichten erforderliche Genauigkeit, die auch als Overlay-Budget bezeichnet wird, aufgrund der kleiner werdenden Strukturauflösungen immer weiter sinken. So beträgt beispielsweise die tolerierbare Ungenauigkeit in der Überdeckung bei der 110-nm-Prozeßlinie nur noch ungefähr 20 nm. Derzeitige und zukünftige Prozesslinien sind somit auf Quellen sehr subtiler Overlayfehler sensitiv.at Modern technologies of DRAM manufacturing will be the one to target accuracy required between structures of different layers, which is also referred to as an overlay budget, due to the smaller expectant structure resolutions continue to sink. So is for example, the tolerable inaccuracy in the coverage at the 110nm process line only still about 20 nm. Current and future process lines are thus sensitive to sources of very subtle overlay errors.
Die Bestimmung der Überdeckung oder Lagegenauigkeit zweier übereinander liegender Schichten erfolgt während der Produktion von integrierten Schaltungen normalerweise mit sogenannten Overlay-Targets. Dabei handelt es sich um zwei Teilstrukturen, die jeweils getrennt auf jede der Schichten abgebildet werden. Die erste Teilstruktur kann aus einem rechteckigen Strukturelement bestehen, das von einer rahmenförmigen zweiten Teilstruktur umgeben wird. Overlay-Targets werden üblicherweise zusammen mit anderen Justiermarken im Sägerahmenbereich angeordnet. Die oben beschriebene Struktur ist als Box-in-Box-Marke oder auch Box-in-Frame-Marke bekannt. Üblicherweise wird der Versatz der einzelnen Teilstrukturen zueinander mit einem Overlay-Messgerät, beispielsweise einem optischen Mikroskop, vermessen.The Determination of coverage or positional accuracy of two superimposed lying layers takes place during the production of integrated circuits usually with so-called Overlay targets. These are two substructures that each separately mapped to each of the layers. The first Substructure can consist of a rectangular structural element, that of a frame-shaped second Substructure is surrounded. Overlay targets usually become arranged together with other alignment marks in the saw frame area. The structure described above is a box-in-box or box-in-frame brand known. Usually is the offset of the individual substructures to each other with a Overlay measurement device for example, an optical microscope, measured.
Zur Bestimmung von Verzerrungen bei der lithographischen Projektion einer einzelnen Schicht werden oftmals Messmarken verwendet, deren Form den oben beschriebenen Overlay-Targets sehr ähnlich ist. Dabei handelt es sich wiederum um zwei Teilstrukturen, wobei die erste Teilstruktur, also z.B. das rechteckige Strukturelement, bei der Projektion des ersten Belichtungsfeldes abgebildet wird. Die zweite in diesem Beispiel rahmenförmige Teilstruktur wird bei der Projektion des zweiten Belichtungsfeldes abgebildet. Die beiden Teilstrukturen bilden zusammen das Overlay-Target. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einem sogenannten verschachtelten Target bzw. Interlocking-Target. Der Unterschied zu den oben beschriebenen Overlay-Targets besteht also darin, dass die beiden Teilstrukturen auf der selben Schicht es Halbleiterwafers gebildet werden.to Determination of Distortions in the Lithographic Projection A single layer often uses measuring marks whose Form is very similar to the overlay targets described above. Again, these are two substructures, with the first substructure, e.g. the rectangular structural element, at the projection of the first exposure field is displayed. The second in this example frame-shaped part structure is at the projection of the second exposure field shown. The two Substructures together form the overlay target. One speaks in in this context also of a so-called nested target or interlocking target. The difference to the ones described above Overlay Targets is thus that the two partial structures are formed on the same layer of semiconductor wafer.
Bei der Belichtung eines Halbleiterwafers mit einem Wafer-Scanner oder einem Wafer-Stepper sind mehrere Effekte bekannt, die zu Overlay-Fehlern führen können. Diese Overlay-Fehler lassen sich allgemein zwei Kategorien von Fehlerquellen zuordnen. Zum einen können Fehler auftreten, die bei der Belichtung innerhalb eines Belichtungsfeldes entstehen. Diese Fehlerquellen werden üblicherweise als Intrafeld-Fehler oder Feld-Fehler bezeichnet. Zum anderen sind Fehlerquellen bekannt, die durch die Aufteilung des Halbleiterwafers in einzelne Belichtungsfelder verursacht werden und die für jedes Belichtungsfeld unterschiedlich sein können. Diese Fehlerquellen werden üblicherweise als Interfeld-Fehler oder Grid-Fehler bezeichnet.at the exposure of a semiconductor wafer with a wafer scanner or a Wafer steppers are known to have multiple effects that cause overlay errors to lead can. This overlay error can generally be assigned to two categories of error sources. For one thing Errors occur during exposure within an exposure field arise. These sources of error are usually called intra-field errors or Field error called. Second, sources of error are known by dividing the semiconductor wafer into individual exposure fields be caused and for each exposure field can be different. These sources of error usually become as an inter-field error or grid error designated.
Bei den Intrafeld-Fehlern sind unter anderem die folgenden Beiträge von Bedeutung. So kann beispielsweise die Belichtung in einem Belichtungsfeld um einen festen Winkel verdreht oder um einen konstanten Faktor im Abbildungsmaßstab falsch sein. Im ersten Fall spricht man von einem Rotationsfehler, der zweite Fall wird üblicherweise als Vergrößerungsfehler bezeichnet. Rotationsfehler werden beispielsweise durch eine Fehljustage des Reticles verursacht.at The following entries are of importance, among other things, for the intra-field errors. For example, the exposure in an exposure field can change twisted a fixed angle or a constant factor in the magnification to be wrong. In the first case one speaks of a rotation error, the second case usually becomes as a magnification error designated. Rotation errors, for example, by a misalignment caused by the reticle.
Interfeld-Fehler werden bei der Belichtung beispielsweise durch die Steuerung des Substrathalters verursacht. Eine Feh lerquelle ist durch eine Verdrehung der Position des Belichtungsfeldes um einen von der Position des Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer abhängigen Winkel gegeben (sogenannter Grid-Rotationsfehler). Eine weitere Fehlerquelle stellt der ebenfalls von der Position des Belichtungsfeldes auf dem Halbleiterwafer abhängige Skalierungsfehler dar (Grid-Vergrößerungsfehler). Darüber hinaus spielt bei der Belichtung mit einem Wafer-Scanner noch der sogenannte Translationsfehler eine Rolle, der durch unterschiedliche Scanrichtungen und unterschiedliche Geschwindigkeiten in verschiedenen Scanrichtungen des Wafer-Scanners bedingt wird. Der Translationsfehler ist normalerweise betragsmäßig kleiner als die anderen oben genannten Fehler.Inter field error be in the exposure, for example, by the control of the Caused substrate holder. A source of error is a twist the position of the exposure field around one of the position of the Exposure field on the semiconductor wafer dependent angle given (so-called Grid rotation error). Another source of error is the same scaling error dependent on the position of the exposure field on the semiconductor wafer (Grid magnification error). About that In addition, the exposure with a wafer scanner still plays the so-called translation errors a role, the different scan directions and different speeds in different scanning directions of the wafer scanner. The translation error is usually smaller in amount than the other above mentioned mistakes.
Die Intrafeld- und Interfeld-Fehler lassen sich jeweils getrennt für eine Komponente in eine erste Richtung (beispielsweise die x-Richtung) und für eine Komponente senkrecht dazu (y-Richtung) angeben. Für den Wafer-Scanner lassen sich die Overlay-Fehler somit in einem Simulationsmodell mit zehn Parametern zusammenfassen.The Intrafield and interfield errors can each be separated for a component in a first direction (eg the x-direction) and for a component indicate perpendicular to this (y-direction). Leave for the wafer scanner Thus, the overlay errors in a simulation model with ten Summarize parameters.
Bei der Belichtung bzw. Strukturierung der ersten Schicht auf dem Halbleiterwafer leistet die Korrektur der Intrafeld- und Interfeld-Fehler einen wichtigen Beitrag zum gesamten Overlay-Budget, da sich diese Fehler eventuell bei späteren Belichtungen nicht mehr korrigieren lassen. Insbesondere kann ein Wafer-Stepper in nachfolgenden Belichtungsschritten keine Korrektur unterschiedlicher Belichtungsfeldgrößen oder asymmetrischer Intrafeld-Fehler ausführen.at the exposure or structuring of the first layer on the semiconductor wafer Correct the correction of intra-field and inter-field errors important contribution to the overall overlay budget, as these errors may at later No longer correct exposures. In particular, a Wafer stepper in subsequent exposure steps no correction different exposure field sizes or asymmetric intra-field errors To run.
Unter asymmetrischen Fehlern versteht man im allgemeinen Fehler, die in x-Richtung und y-Richtung unterschiedlich sind. So ist es beispielsweise möglich, mit einem Wafer-Stepper o der einem Wafer-Scanner asymmetrische Grid-Fehler zu korrigieren, da üblicherweise die Steuerung des Substrathalters während des Anfahrens der Belichtungsfeldposition in x- und y-Richtung unabhängig erfolgen kann.Under asymmetric errors are generally understood as errors in x direction and y direction are different. That's the way it is, for example possible, with a wafer stepper or a wafer scanner asymmetric grid error to correct, as usual the control of the substrate holder during the start of the exposure field position independent in x and y direction can be done.
Ein bei der sukzessiven Strukturierung mehrerer Schichten mit unterschiedlichen Belichtungsgeräten bisher wenig beachtetes Problem besteht darin, die oben genannten unterschiedlichen Fehlerquellen bei der Belichtung der ersten Schichten mit einem Wafer-Scanner zu korrigieren. Dabei ist die Korrektur der asymmetrischen Beiträge zu den Interfeld- und Intrafeld-Fehlern entscheidend für eine hohe Lagegenauigkeit der Schichten zueinander. Zusätzlich erschwert wird eine genaue Analyse der unterschiedlichen Fehlerquellen dadurch, dass auch Verzerrungen auftreten können, die vom verwendeten Belichtungsgerät abhängig sind. Diese können beispielsweise durch Linsenfehler im Projektionsapparat entstehen und führen, wie oben beschrieben, zu einer von der Strukturgröße abhängigen Fehlpositionierung der Overlay-Targets. Eine unzureichende oder falsche Zuordnung der Overlay-Fehler führt jedoch zu einem deutlich reduzierten Overlay-Budget. Dies kann im Extremfall zum Ausfall der herzustellenden Schaltung führen. Insbesondere ist bisher kein Verfahren bekannt, die oben genannten unterschiedlichen Fehlerquellen bei der Abbildung aus Messungen der verschiedenen Overlay-Targets zu extrahieren und entsprechend ihrer Herkunft den Interfeld- oder den Intrafeld-Beiträgen zuzuordnen.One in the successive structuring of several layers with different ones Exposure devices so far little noticed problem is the above mentioned different ones Sources of error in the exposure of the first layers with a Correct wafer scanner. The correction is asymmetric posts to the interfield and intra field errors crucial for a high positional accuracy of the layers to each other. Additionally difficult is a precise analysis of the different sources of error thereby, that also distortions may occur, which are dependent on the exposure device used. these can For example, caused by lens aberrations in the projection apparatus and lead as described above, to a size-dependent mispositioning the overlay targets. An insufficient or incorrect assignment of the Overlay error results however, at a significantly reduced overlay budget. This can be done in the Extreme case lead to failure of the circuit to be produced. Especially So far, no method is known, the above-mentioned different Sources of error in the mapping from measurements of the various To extract overlay targets and according to their origin Interfeld or the Intrafeld contributions assigned.
Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, die oben genannten Probleme zu überwinden und ein Verfahren anzugeben, das eine verbesserte Lagegenauigkeit der verschiedenen Schichten bei der photolithographischen Strukturierung mittels verschiedener Projektionsgeräte ermöglicht.The The object of the invention is, therefore, the above-mentioned problems to overcome and to provide a method that provides improved registration the different layers in photolithographic structuring made possible by means of various projection devices.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Korrektur der Überdeckung mehrerer Schichten bei der photolithographischen Strukturierung mittels verschiedener Projektionsgeräte gelöst, wobei folgende Schritte ausgeführt werden:
- – Bereitstellen eines ersten Musters und eines zweiten Musters zur Strukturierung je einer Schicht bei der Herstellung einer integrierten Schaltung, wobei das erste Muster mehrere erste Messmarken und das zweite Muster mehrere zweite Messmarken umfasst;
- – Bereitstellen eines ersten Projektionsgeräts, wobei das erste Projektionsgerät geeignet ist, eine Belichtung in mehreren Belichtungsfeldern durchzuführen;
- – Bereitstellen eines Simulationsmodells mit einer mehrere Parameter aufweisenden Berechnungsvorschrift zur Korrektur der bei der Belichtung mit dem ersten Projektionsgerät auftretenden Interfeld-Fehlern;
- – Bereitstellen eines zweiten Projektionsgeräts;
- – Bereitstellen einer Vielzahl von Halbleiterwafern, wobei für jeden Halbleiterwafer folgende Schritte ausgeführt werden: (a) Sukzessives photolithographisches Strukturieren einer ersten Schicht des Halbleiterwafers entsprechend des ersten Musters mit dem ersten Projektionsgerät in den Belichtungsfeldern; (b) Sukzessives photolithographisches Strukturieren einer über der ersten Schicht angebrachten zweiten Schicht des Halbleiterwafers entsprechend des zweiten Musters mit dem zweiten Projektionsgerät in den Belichtungsfeldern; (c) Bestimmen von Versatzwerten der ersten Messmarken zu den zweiten Messmarken auf dem Halbleiterwafer; und (d) Bestimmen der Parameter der Berechnungsvorschrift für das erste Projektionsgerät anhand der Versatzwerte, so dass nachfolgende Belichtungen mit dem ersten Projektionsgerät unter Berücksichtigung der Interfeld-Fehler durchgeführt werden.
- - Providing a first pattern and a second pattern for structuring a layer in the manufacture of an integrated circuit, wherein the first pattern comprises a plurality of first measuring marks and the second pattern comprises a plurality of second measuring marks;
- - Providing a first projection device, wherein the first projection device is adapted to perform an exposure in a plurality of exposure fields;
- - Providing a simulation model with a multi-parameter calculation rule for correcting the occurring during exposure to the first projection device inter-field errors;
- - Providing a second projection device;
- - Providing a plurality of semiconductor wafers, wherein for each semiconductor wafer, the following steps are carried out: (a) successive photolithographic patterning of a first layer of the semiconductor wafer corresponding to the first pattern with the first projection device in the exposure fields; (b) successive photolithographic patterning of a second layer of the semiconductor wafer mounted over the first layer corresponding to the second pattern with the second projection device in the exposure fields; (c) determining offset values of the first measurement marks to the second measurement marks on the semiconductor wafer; and (d) determining the parameters of the calculation rule for the first projection device based on the offset values so that subsequent exposures are performed with the first projection device taking into account the inter-field errors.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die bei der Lithographie einer zweiten Schicht mit einem Projektionsapparat nicht korrigierbaren Fehler als Interfeld-Fehler an ein Projektionsgerät, das zur photolithographischen Strukturierung der ersten Schicht vorgesehen ist, zurückzuführen. Dies führt insbesondere dazu, dass asymmetrische Fehler bereits bei der Belichtung oder photolithographischen Strukturierung der ersten Schichten korrigiert werden. Damit lässt sich eine wesentliche Verbesserung der Überdeckung (Overlay) verschiedener Schichten erreichen, was zu einer höheren Gutausbeute bei der Produktion integrierter Schaltungen führt.One The basic idea of the invention is that of lithography a second layer with a projection apparatus not correctable Error as an interfield error to a projection device used for photolithographic structuring of the first layer provided is due. This leads in particular to that asymmetric errors already in the exposure or photolithographic Structuring the first layers are corrected. This can be a substantial improvement of the overlay (overlay) of different Layers reach, resulting in a higher yield in the production integrated circuits leads.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt des Bestimmens von Versatzwerten der ersten Messmarken zu den zweiten Messmarken darüber hinaus, dass die aus den Versatzwerten berechneten Interfeld-Fehler des ersten Projektionsgeräts abgespeichert werden, um eine statistische Kontrolle der Interfeld-Fehler des ersten Projektionsgeräts durchzuführen.In a further embodiment, the step of determining offset values of the first measurement marks relative to the second measurement marks further comprises storing the inter-field errors of the first projection device calculated from the offset values in order to provide statistical control of the inter field error of the first projection device.
Gemäß dieser Vorgehensweise wird ein bei der Lithographie der ersten Schicht verwendeter Projektionsapparat hinsichtlich seiner auftretenden Interfeld-Fehler kontrolliert, um damit beispielsweise festzustellen, ob ein Nachkalibrierung des Projektionsapparats nötig ist.According to this The procedure becomes one with the lithography of the first layer used projection apparatus with regard to its occurring Interfeld error controlled, for example, to determine whether a recalibration of the projection apparatus is necessary.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In show the drawing:
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden für eine photolithographische Strukturierung einer ersten Schicht in einem Belichtungsfeld mit einem Wafer-Scanner und einer zweiten Schicht mit einem Wafer-Stepper beschrieben, die jeweils die gleiche Größe des Belichtungsfeld aufweisen. Die Erfindung ist aber auch auf mehrere Schichten mit unterschiedlicher Konfiguration der verwendeten Belichtungsgeräte anwendbar. So ist es ebenfalls möglich, mehrere bezüglich der kleinsten Abmessungen kritische Schichten mit einem Wafer-Scanner zu belichten und anschließend eine Belichtung mit einem Wafer-Stepper durchzuführen.The inventive method will be below for a photolithographic structuring of a first layer in one Exposure field with a wafer scanner and a second layer described with a wafer stepper, each the same size of the exposure field exhibit. The invention is also on several layers with different configuration of the exposure devices used. So it is also possible several re the smallest dimensions to expose critical layers with a wafer scanner and subsequently to perform an exposure with a wafer stepper.
In
Die
Belichtung der Schichten erfolgt in einzelnen Belichtungsfeldern
Zur
Herstellung einer integrierten Schaltung wird ein Schaltungsentwurf
verwendet, der üblicherweise mehrere
Schichten umfasst. In
In
dem ersten Muster
Wie
in
Um
die Funktion von Interlocking-Targets zu erfüllen, weisen die ersten Teilstrukturen
Nach
der photolithographischen Projektion wird die Lagegenauigkeit der
aktuell belichteten Schicht relativ zu den benachbarten Belichtungsfeldern
Unter
dem Begriff Schicht ist hier und im Folgenden bei einer Overlay-Messung
sowohl die Resiststruktur
Das
Overlay-Messgerät
Die
mittels des Mikroskops
Bei dieser Berechnungsvorschrift bezeichnet x die Position des Belichtungsfeldes entlang der ersten Koordinatenachse und y die Position des Belichtungsfeldes entlang der zweiten Koordinatenachse. Ziel der Berechnung ist es, den systematischen Lagefehler Ovl_X(x,y) bzw. Ovl_Y(x,y) in beiden Koordinatenrichtungen zu bestimmen. Dieser Lagefehler setzt sich aus folgenden Beiträgen zusammen: TransX bzw. TransY sind Parameter des Translationsfehlers, GMagX bzw. GMagY repräsentieren Parameter des Grid-Vergrößerungsfehlers, GRotX bzw. GRotY Parameter des Grid-Rotationsfehlers, FMagX bzw. FMagY Parameter des Feld-Vergrößerungsfehlers und FRotX bzw. FRotY Parameter des Feld-Rotationsfehlers. Diese werden jeweils in x-Richtung und y-Richtung angegeben.In this calculation rule, x denotes the position of the exposure field along the first coordinate axis and y the position of the exposure field along the second coordinate axis. The aim of the calculation is to determine the systematic position error Ovl_X (x, y) or Ovl_Y (x, y) in both coordinate directions. This position error consists of the following contributions: TransX or TransY are parameters of the translation error, GMagX or GMagY represent parameters of the grid magnification error, GRotX or GRotY parameters of the grid rotation error, FMagX or FMagY parameters of the field magnification error and FRotX or FRotY parameter of the field rotation error. These are each indicated in x-direction and y-direction.
Die
Symbole CF bzw. IF repräsentieren
eine Zerlegung der Koordinatenwerte in einen Beitrag auf dem Halbleiterwafer
bzw. innerhalb eines Belichtungsfeldes, d.h. für die Koordinatenwerte in x-Richtung
und y-Richtung gilt:
Anschließend wird
für jedes
Interlocking-Target in jedem Belichtungsfeld
Der
residuale Fehlerwert wird für
Interlocking-Targets gemäß folgender
Gleichungen berechnet:
Dabei repräsentieren Res_X bzw. Res_Y den residualen Fehlerwert in x- bzw. y-Richtung und M_X bzw. M_Y den Versatzwert in x- bzw. y-Richtung.there represent Res_X or Res_Y the residual error value in the x or y direction and M_X or M_Y the offset value in the x or y direction.
Anschließend wird die Standardabweichung des residualen Fehlerwertes in x- und y-Richtung bestimmt. Deren Wert errechnet sich aus der Wurzel der Summe der Quadrate der residualen Fehlerwert in x- bzw. y-Richtung. Diese Berechnung ist dem Fachmann bekannt und wird deshalb hier nicht genauer erläutert.Subsequently, will the standard deviation of the residual error value in the x and y direction certainly. Their value is calculated from the root of the sum of Squares the residual error value in the x or y direction. These Calculation is known in the art and therefore will not be here explained in more detail.
Anschließend wird die Standardabweichung des residualen Fehlerwertes in x- und y-Richtung zur Bestimmung der zehn Parameter des Simulationsmodells des Projektionsapparates herangezogen. Dazu wird ein lineares Gleichungssystem aufgestellt, wobei für alle Parameter des Simulationsmodells des Projektionsapparates der minimale Wert der Standardabweichung bestimmt wird. Diese Parameter des Simulationsmodells werden an den Projektionsapparat zurückgeführt, um den jeweiligen Lagefehler schon bei der Belichtung zu korrigieren.Subsequently, will the standard deviation of the residual error value in the x and y direction for determining the ten parameters of the simulation model of the projection apparatus used. For this purpose, a linear equation system is set up, being for all parameters of the simulation model of the projection apparatus of the minimum value of the standard deviation is determined. These parameters of the simulation model are returned to the projection apparatus to to correct the respective positional error already during the exposure.
In
Tabelle 1 ist das Ergebnis einer Simulationsrechnung zusammengefasst.
Grundlage der Simulationsrechnung sind Versatzwerte von Interlocking-Targets
gemäß
Die simulierten Versatzwerte sind für beide Interlocking-Targets jeweils getrennt für einen Beitrag in x-Richtung und in y-Richtung angegeben. Man erkennt, dass die Grid- und Feldfehler nicht voneinander unterschieden werden können, da beide Fehlerquellen – bis auf das Vorzeichen – die gleichen Versatzwerte liefern.The simulated offset values are for both interlocking targets each separately for a contribution in the x-direction and in the y-direction specified. One recognises, that the grid and field errors are not differentiated can, because both sources of error - until on the sign - the provide equal offset values.
So führt zum Beispiel ein Grid-Vergrößerungsfehler GMagX in x-Richtung um 1 ppm zu einem Versatzwert von –20 nm in x-Richtung. Ein Feld-Vergrößerungsfehler FMagX in x-Richtung um 1 ppm führt ebenfalls zu einem Versatzwert von 20 nm in x-Richtung. Somit ist es an dieser Stelle der Prozessführung nach der Belichtung der ersten Schicht mit dem Scanner nicht möglich, die gemessenen Versatzwerte entweder den Gridfehlern oder den Feldfehlern zuzuordnen. In der Praxis bedeutet dies, dass die Optimierung der Belichtungsbedingungen nur unter bestimmten Annahmen durchgeführt werden kann, da die genaue Fehlerquelle nicht bekannt ist.So leads to Example a grid magnification error GMagX in the x-direction by 1 ppm to an offset value of -20 nm in x-direction. One Field-magnification error FMagX leads in the x-direction by 1 ppm also to an offset value of 20 nm in the x direction. Thus it is at this point the litigation after exposure of the first layer with the scanner not possible, the measured offsets either the grid errors or the field errors assigned. In practice, this means that optimizing the Exposure conditions can only be performed under certain assumptions can, because the exact source of error is unknown.
Tabelle 1 Table 1
Eine Möglichkeit besteht darin, sämtliche bei der Belichtung der ersten Schicht bestimmten Fehler als Feldfehler anzusehen. Diese werden zur Steuerung des ersten Projektionsgeräts verwendet, so dass nachfolgend ausgeführte Belichtungen um den Beitrag dieser Fehlerquellen korrigiert werden.A possibility is all when exposing the first layer certain error as a field error to watch. These are used to control the first projection device, so that subsequently executed Exposures are corrected by the contribution of these sources of error.
In
Wie
in
Die
Abmessungen der Interlocking-Targets werden beispielsweise analog
zu denen der Ausführungsform
gemäß
Tabelle 2 Table 2
In
Tabelle 2 sind simulierte Versatzwerte angegeben, die sich bei der
Vermessung der Interlocking-Targets gemäß
Nach der Belichtung der ersten Schicht mit dem ersten Muster erfolgt das photolithographische Strukturieren einer zweiten Schicht mittels eines zweiten Projektionsgeräts. Für das zweite Projektionsgerät wird bei weniger kritischen Schichten beispielsweise ein Wafer-Stepper verwendet.To the exposure of the first layer takes place with the first pattern the photolithographic patterning of a second layer by means of a second projection device. For the second projection device For example, a wafer stepper becomes less critical layers used.
Das
erste Muster umfasst neben den bereits erwähnten ersten Teilstrukturen
Die ersten Messmarken der ersten und die zweiten Messmarken der zweiten Schicht werden, wie bereits bei den Interlocking-Targets diskutiert, in Form eines Rahmens oder einer Fläche gebildet, so dass beispielsweise Overlay-Targets als Box-In-Box- oder Box-In-Frame-Strukturen entstehen. Die genaue Form der ersten und die zweiten Messmarken ist für die Durchführung des Verfahrens jedoch nicht wesentlich. So können neben den hier beschriebenen Box-In-Frame-Targets auch andere Targets, wie z.B. Bar-In-Bar-Targets mit linienförmigen ersten und zweiten Messmarken oder auch erste und zweite Messmarken, die ihrerseits zur Vermeidung strukturabhängiger Abbildungsfehler eine Substrukturierung aufweisen, verwendet werden. Andere dem Fachmann bekannten Targets sind nicht ausgeschlossen.The first measuring marks of the first and the second measuring marks of the second Layer are, as discussed in the interlocking targets, in the form of a framework or a surface formed so that, for example, overlay targets as box-in-box or box-in-frame structures arise. The exact form of the first and second marks is for the implementation However, the process is not essential. So besides the ones described here Box-in-frame targets also other targets, such. Bar-in-bar targets with line-shaped first and second measuring marks or also first and second measuring marks, which in turn to avoid structure-dependent aberrations a Substructure have to be used. Others the expert known targets are not excluded.
Unter
Bezugnahme auf die
Zuerst
erfolgt das sukzessive photolithographische Strukturieren einer
ersten Schicht des Halbleiterwafers. Dazu wird in die Resistschicht
In
Bei
einem fehlerfreien lithographischen Projektionsschritt werden die
vier Belichtungsfelder
Bei
einem asymmetrischen Fehler ist die Lage der Belichtungsfelder
Um diese Fehlpositionierung zu korrigieren, wird dieser Versatzwert der ersten Schicht dem Simulationsmodell des ers ten Projektionsgeräts zugeführt. Wie oben bereits beschrieben, ist eine Aufteilung in Interfeld- oder Intrafeld-Beiträge nicht möglich, so dass die Korrektur für weitere Belichtungen alleinig unter Berücksichtigung von Intrafeld-Fehler durchgeführt wird. Durch Vermessen der Interlocking-Targets wird somit nur ein Wert für Intrafeld-Fehler bei der Belichtung der ersten Schicht bestimmt.Around correcting this mispositioning becomes this offset value the first layer supplied to the simulation model of the first projection device. As already described above, is a breakdown in Interfeld- or Intrafeld posts not possible, so the correction for further exposures are performed solely taking Intrafeld errors into account. By measuring the interlocking targets thus becomes only a value for Intrafield error in the exposure of the first layer determined.
Dadurch
ergibt sich in nachfolgenden Belichtungsschritten der ersten Schicht
eine Mehrfachanordnung der Belichtungsfelder
Tabelle 3 Table 3
Nachdem
die erste Schicht des Halbleiterwafers mit dem ersten Muster strukturiert
wurde, erfolgt über der
ersten Schicht in den Belichtungsfeldern
Nach
der photolithographischen Projektion werden mit einem Overlay-Messgerät die ersten
Messmarken und die zweiten Messmarken der Overlay-Targets in allen
oder in einigen ausgewählten
Belichtungsfeldern auf dem Halbleiterwafer
Im
Ergebnis wird die zweite Schicht bei nachfolgenden Belichtungen
mit minimalen residualen Fehlern angeordnet werden, wie in
Die unzureichende Korrektur asymmetrischer Fehler ist auch in Tabelle 3 anhand eines Fertigungsprozesses mit drei Schichten gezeigt, wobei die ersten beiden Schichten mit einem Wafer-Scanner und die dritte Schicht mit einem Wafer-Stepper be lichtet werden. Angegeben sind die Mittelwerte der anhand der gemessenen Overlay-Werte für mehrere Halbleiterwafer eines Produktionsloses errechneten Parameter des Simulationsmodells der Projektionsgeräte.The inadequate correction of asymmetric errors is also in table 3 is shown using a manufacturing process with three layers, wherein the first two layers with a wafer scanner and the third layer with a Wafer stepper be lightened. Indicated are the means of the Based on the measured overlay values for several semiconductor wafers of a Production-free calculated parameters of the simulation model of the Projection equipment.
Man
erkennt, dass mit den bisher vorgenommenen Korrekturen, also dem
Bestimmen der Intrafeld-Fehler der ersten Schicht anhand der Interlocking-Targets
und Bestimmen der Intrafeld-Fehler
und Interfeld-Fehler der zweiten und dritten Schichten anhand der
Overlay-Targets, die Belichtung mit dem Wafer-Scanner nur vernachlässigbare Fehler aufweist. Nach
der Belichtung mit dem Wafer-Stepper treten jedoch asymmetrische,
das heißt
in x-Richtung und y-Richtung stark unterschiedliche, Intrafeld-Fehler
auf. Diese sind jedoch mit einem Wafer-Stepper nicht mehr zu korrigieren, da
die Größe eines
Belichtungsfeldes nicht unabhängig
in x-Richtung und y-Richtung variiert werden kann. Eventuell auftretende
asymmetrische Interfeld-Fehler sind im Gegensatz dazu auch bei der
Belichtung mit einem Wafer-Stepper zu korrigieren, da die Steuerung des
Substrathalters
Zur
Korrektur der verbleibenden asymmetrischen Fehler werden im Folgenden
aus den Versatzwerten Parameter der Interfeld-Fehler des ersten Projektionsgeräts
Es ist im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, dass die aus den Versatzwerten berechneten Interfeld-Fehler des ersten Projektionsgeräts in einem geeigneten Speichermedium abge speichert werden, um eine statistische Kontrolle der Interfeld-Fehler des ersten Projektionsgeräts durchzuführen. Dies kann zum Beispiel darin bestehen, einen Wert für die Häufigkeit und zeitliche Stabilität der Grid-Fehler zu bestimmen.It is also provided within the scope of the invention that the offsets calculated inter-field error of the first projection device in one suitable storage medium abge stores to a statistical Check the inter-field errors of the first projection device. This For example, it can be a value for the frequency and temporal stability of grid errors to determine.
Wie oben bereits erwähnt, treten bei Belichtungen mit Wafer-Steppern oder Wafer-Scannern oftmals Verzerrungen auf, die von Linsenfehler der Projektionsgeräte hervorgerufen werden und zu einer Fehlpositionierung der Overlay-Targets oder Interlocking-Targets führen. Verzerrungen bei der Strukturierung der ersten Schicht und Verzerrungen bei der Strukturierung der zweiten Schicht können gemäß der Erfindung bei der Berechnung der Interfeld-Fehler des ersten Projektionsgeräts berücksichtigt werden. Dazu können beispielsweise die Werte für Verzerrungen der ersten Schicht und die Werte für Verzerrungen der zweiten Schicht mit dem Simulationsmodell des ersten Projektionsgeräts korrigiert werden.As already mentioned above, Distortions often occur during exposure to wafer steppers or wafer scanners which are caused by lens aberrations of the projection devices and incorrect positioning of the overlay targets or interlocking targets to lead. Distortions in the structuring of the first layer and distortions in the structuring of the second layer according to the invention in the calculation the inter-field error of the first projection device are taken into account. This can, for example the values for Distortions of the first layer and the values of distortion of the second Layer corrected with the simulation model of the first projection device become.
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand eines Flussdiagramms der
In
einem ersten Schritt
Anschließend wird
im Schritt
In
Schritt
Anschließend wird
im Schritt
In
Schritt
Für jeden Halbleiterwafer werden anschließend die folgende Schritte ausgeführt.For each Semiconductor wafers are subsequently the following steps are performed.
In
Schritt
In
Schritt
Anschließend werden
im Schritt
Danach
erfolgt im Schritt
- 55
- Belichtungsgerätexposure unit
- 1010
- Substrathaltersubstrate holder
- 1212
- HalbleiterwaferSemiconductor wafer
- 1414
- Resistschichtresist layer
- 1616
- erste Lichtquellefirst light source
- 1818
- Projektionslinseprojection lens
- 2020
- Reticlereticle
- 2121
- erstes Musterfirst template
- 22, 22', 22''22 22 ', 22' '
- Belichtungsfeld erste Schichtexposure field first shift
- 2424
- y-Abmessungy dimension
- 2626
- erste x-Abmessungfirst x dimension
- 2828
- Versatzoffset
- 3030
- zweite x-Abmessungsecond x dimension
- 3232
- Belichtungsfeld zweite Schichtexposure field second layer
- 4040
- Overlay-MessgerätOverlay meter
- 4242
- zweite Lichtquellesecond light source
- 4444
- Mikroskopmicroscope
- 4646
- Spiegelmirror
- 5050
- erste Teilstrukturfirst substructure
- 5252
- Hilfslinieledger line
- 5454
- zweite Teilstruktursecond substructure
- 100–116100-116
- Verfahrensschritte steps
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410027277 DE102004027277A1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Excess film emending method for e.g. dynamic RAM, involves providing simulation model with regulation algorithm, determining offset values for samples, and determining parameter of algorithm for illumination device on basis of offset values |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410027277 DE102004027277A1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Excess film emending method for e.g. dynamic RAM, involves providing simulation model with regulation algorithm, determining offset values for samples, and determining parameter of algorithm for illumination device on basis of offset values |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004027277A1 true DE102004027277A1 (en) | 2005-12-29 |
Family
ID=35454906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410027277 Withdrawn DE102004027277A1 (en) | 2004-06-04 | 2004-06-04 | Excess film emending method for e.g. dynamic RAM, involves providing simulation model with regulation algorithm, determining offset values for samples, and determining parameter of algorithm for illumination device on basis of offset values |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004027277A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114695087A (en) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 科磊股份有限公司 | Method and system for manufacturing integrated circuit |
Citations (3)
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US444538A (en) * | 1891-01-13 | Johannes mohler and carl alexis mayer | ||
US6251745B1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-06-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Two-dimensional scaling method for determining the overlay error and overlay process window for integrated circuits |
US20020102482A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-08-01 | Adlai Smith | Reference wafer and process for manufacturing same |
-
2004
- 2004-06-04 DE DE200410027277 patent/DE102004027277A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: QIMONDA AG, 81739 MUENCHEN, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |