DE60127029T2

DE60127029T2 - Ausrichtungsverfahren, Verfahren zur Inspektion von Überlagerungsfehlern und Photomaske

Info

Publication number: DE60127029T2
Application number: DE60127029T
Authority: DE
Inventors: Takashi Minato-ku Sato; Soichi Minato-ku Inoue
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2021-06-09
Also published as: EP1162507B1; KR20010111048A; DE60127029D1; CN1329357A; EP1162507A2; KR100424228B1; US20010055720A1; EP1162507A3; CN100468623C; US6610448B2; TW588414B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ausrichtungsverfahren zum präzisen Überlagern von Fotomasken, die in Lithographieschritten verwendet werden, die beim Herstellen von Halbleitervorrichtungen durchgeführt werden, ein Musterüberlagerungs-Untersuchungsverfahren und eine bei diesen Verfahren verwendete Fotomaske.
Beim herkömmlichen Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird ein Halbleiterwafer Licht ausgesetzt, der Maskenmuster hat, die 20 Muster übersteigen, um die Maskenmuster aufeinanderfolgend den Halbleiterwafer zu überlagern, um schließlich eine Vielzahl von Vorrichtungsmustern auf dem Halbleiterwafer auszubilden. Wenn die Musterbelichtung durchgeführt wird, wird das Positionieren einer Fotomaske in einer Belichtungsvorrichtung gemäß einer im Voraus auf der Fotomaske ausgebildeten Ausrichtungsmarkierung durchgeführt. Nachdem das Positionieren festgelegt ist, wird die Musterbelichtung durchgeführt, um ein Schutzschichtmuster auf einem Chip des Halbleiterwafers zum richtigen Überlagern des Schutzschichtmusters einem im Voraus innerhalb des Chips ausgebildeten Muster auszubilden.
Die Musterüberlagerungsuntersuchung wird dann auf der Basis des Schutzschichtmusters und des im Voraus auf den Chip ausgebildeten Musters durchgeführt, um zu untersuchen, ob ein auszubildendes Vorrichtungsmuster dem im Voraus auf dem Chip ausgebildeten Vorrichtungsmuster richtig überlagert ist.
In der Vergangenheit war es gewöhnlich, die Überlagerungsabweichung der Ausrichtung durch Ausbilden von Untersuchungsmarkierungen mit gegebenen Größen und Formen zum Untersuchen der Überlagerungsabweichung der Ausrichtung auf beispielsweise einer ersten und einer zweiten Schicht von Drähten auf einem Siliziumwafer zu untersuchen. Dann werden die ausgebildeten Markierungen beim Messschritt zum Erhalten des Abweichungsausmaßes von den relativen Positionen der Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen mit einer Untersuchungsvorrichtung verwendet. In diesem Fall war es deshalb, weil die Untersuchungsmarkierungen zum Untersuchen der Überlagerungsabweichung der Ausrichtung derart entwickelt waren, dass sie eine Größe und eine Form haben, die durch die Untersuchungsvorrichtung auf einfache Weise erkannt werden könnte, in der Vergangenheit gewöhnlich, die bestimmte Markierung zu verwenden, die bezüglich der Größe und der Form unterschiedlich vom Vorrichtungsmuster ist.
8 ist eine Draufsicht, die typische herkömmliche Untersuchungsmarkierungen zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung zeigt, die auf dem Wafer zusammen mit einem Vorrichtungsmuster ausgebildet sind. Die Untersuchungsmarkierungen enthalten innere vier Markierungen 101 und äußere vier Markierungen 102. Die äußeren Markierungen 102 sind derart angeordnet, dass sie einen Abstand von 28 μm haben, wie es in der Figur gezeigt ist. Daher hat jede der äußeren Markierungen 102 eine Länge, die etwas kürzer als 28 μm ist.
Die Untersuchungsmarkierungen 101 werden beispielsweise in der Schicht von Drähten auf dem Wafer ausgebildet und dann werden die Untersuchungsmarkierungen 102 auf einer zweiten Schicht von Drähten auf der ersten Schicht von Drähten ausgebildet, um eine Anordnung zu haben, wie sie in 8 gezeigt ist. Die Abweichung einer Ausrichtung kann beispielsweise durch Erhalten einer Subtraktion eines gemessenen Abstands zwischen den benachbarten Markierungen 101 und 102 eines Referenzabstands untersucht werden.
Jedoch ist mit dem Fortschreiten bezüglich der Miniaturisierung des Vorrichtungsmusters, die in den letzten Jahren erreicht ist, eine Schwierigkeit entstanden, dass es in dem Fall, in welchem eine Untersuchungsmarkierung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung und ein Vorrichtungsmuster gleichzeitig ausgebildet werden, im Wesentlichen unmöglich ist, sowohl die Untersuchungsmarkierung als auch das Vorrichtungsmuster mit im Wesentlichen demselben Ausmaß an Genauigkeit auszubilden.
Die Schwierigkeit wird von der Situation abgeleitet, dass die Untersuchungsmarkierungen zum Untersuchungen der Abweichung einer Ausrichtung und das Vorrichtungsmuster nicht ähnlich oder gleich zueinander bezüglich einer Größe und einer Form sind. Spezifischer gibt es einen Fehler bezüglich der Musterposition, der Größe und der Form aufgrund der Aberration bzw. Abweichung und der Brennpunktsposition des optischen Projektionssystems mit einer Projektionslinse in der Belichtungsvorrichtung, die bei der Lithographie verwendet wird. Zusätzlich variiert das Ausmaß des Fehlers in Abhängigkeit von der Form, der Größe und der lokalen Dichte der Untersuchungsmarkierungen und denjenigen der Vorrichtungsmuster.
Es sollte auch beachtet werden, dass die Arbeitsprozesse, wie beispielsweise die Ätz- und CMP-(chemisch-mechanisches Polieren)-Prozesse sehr wahrscheinlich das Ausmaß des Fehlers durch den Unterschied bezüglich der Musterform und den Unterschied bezüglich der lokalen Dichte der Muster beeinflussen. 9 zeigt beispielhaft ein Vorrichtungsmuster, das auf dem Wafer beispielsweise zusammen mit den Überlagerungsabweichungs-Untersuchungsmarkierungen, die in 8 gezeigt sind, ausgebildet ist. Wie es in 9 gezeigt ist, beträgt der Abstand des Vorrichtungsmusters 0,3 μm. Somit ist das in 9 gezeigte Vorrichtungsmuster bezüglich der Form und der Größe äußerst unterschiedlich von den in 8 gezeigten Untersuchungsmarkierungen.
Ebenso enthält das Vorrichtungsmuster in einigen Fällen Muster, die sich bezüglich der Form, der Größe, der Dichte, etc. voneinander unterscheiden, selbst wenn diese Muster auf derselben Schicht von Drähten auf dem Wafer ausgebildet sind. In einem solchen Fall gibt es einen Unterschied bezüglich des Fehlerausmaßes in Bezug auf die Musterposition und die Form in Abhängigkeit von dem Unterschied bezüglich der Größe und der Form des Musters. Um ein präzises Muster auszubilden, ist es erwünscht, die Fehler bezüglich der Position, der Form und der Größe von allen Vorrichtungsmustern zu messen. Jedoch ist eine solche Messeinrichtung in der Vergangenheit nicht entwickelt worden.
Die gleichen Probleme werden auch bezüglich der Ausrichtungsmarkierung erzeugt, die zum Finden der Ausrichtungsposition der Fotomaske im Lichtaussetzungsschritt verwendet wird, der durch Verwenden der Belichtungsvorrichtung durchgeführt wird, sowie bezüglich der Untersuchungsmarkierung zum Messen der Abweichung einer Ausrichtung. Im Fall eines Verwendens einer Markierung, die dem Vorrichtungsmuster nicht ähnlich ist, als die Ausrichtungsmarkierung wird eine derartige Schwierigkeit erzeugt, dass es schwierig ist, die tatsächliche Vorrichtungsmusterposition auf dem gegenüber Licht ausgesetzten Wafer richtig zu erkennen.
10 ist eine Draufsicht, die die herkömmliche Ausrichtungsmarkierung zeigt, die auf einem Wafer ausgebildet ist. Die herkömmliche Ausrichtungsmarkierung hat ein Muster mit einem Abstand bzw. einer Teilung von 12 μm, was größer als derjenige bzw. diejenige des in 9 gezeigten Vorrichtungsmusters ist, und ist wie ein längliches Band geformt, was stark unterschiedlich von dem in 9 gezeigten Vorrichtungsmuster bezüglich der Form, der Größe, etc. ist.
Die japanische Patentanmeldung KOKAI Nr. 9-102457 offenbart eine Einrichtung zum Lösen des Problems eines Fehlers, der aus der Situation erzeugt wird, dass die Ausrichtungsmarkierung unterschiedlich von der Vorrichtungsmarkierung bezüglich der Form und der Größe ist. Es ist offenbart, dass die Länge der Ausrichtungsmarkierung in eine Länge geteilt ist, die nahe derjenigen des Vorrichtungsmusters ist. Jedoch deshalb, weil die Markierung zum Untersuchung der Abweichung einer Ausrichtung und die Ausrichtungsmarkierung in der Vergangenheit getrennt voneinander entworfen werden, unterscheiden sich die Untersuchungsmarkierung und die Ausrichtungsmarkierung beispielsweise bezüglich der Teilung stark voneinander, wie es aus den 8 und 10 offensichtlich ist, was in einem Fehler resultiert, um zuzulassen, dass diese Untersuchungsmarkierung und die Ausrichtungsmarkierung bezüglich der Größe und der Form des Musters aufeinander bezogen sind.
Dies impliziert, dass das Ausmaß des Fehlers bezüglich der Musterposition, das bei der Lithographie und den darauffolgenden Arbeitsschritten stattfindet, in Abhängigkeit von der Markierung unterschiedlich ist. Als Ergebnis war es schwierig, genau zu messen, wo und in welcher Form das Vorrichtungsmuster, das auf der Basis der Ausrichtungsmarkierung ausgebildet ist, ausgebildet wurde, um eine Erzeugung des Vorrichtungsmusterfehlers zu verursachen.
Wie es oben beschrieben ist, unterscheiden sich die Ausrichtungsmarkierung, die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung und das Vorrichtungsmuster bezüglich der Bestandteile des Musters, wie beispielsweise der Form, der Größe und der Dichte des Musters, voneinander, mit dem Ergebnis, dass die Ausmaße an Fehlern, die im Musterausbildungsschritt stattfinden, voneinander unterschiedlich sind. Beispielsweise ist es beim Ausbilden einer mehrschichtigen Struktur durch aufeinanderfolgendes Überlagern einer ersten Schicht von Drähten, einer zweiten Schicht von Drähten, etc. auf dem Wafer schwierig, diese Schichten von Drähten eine auf die andere mit hoher Genauigkeit zu überlagern, was Anlass für ein zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung einer mehrschichtigen Struktur zu lösenden ernsthaften Problem gibt.
In EP-A-0 997 782 ist ein Fadenkreuz mit einer Markierung zum Erfassen einer Ausrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Ausrichtung offenbart. Das Fadenkreuz weist ein Schaltungsmuster zum Belichten eines Wafers auf, um ein belichtetes Schaltungsmuster mit einer spezifizierten Entwicklungsregel auszubilden, und eine Ausrichtungsmarkierung zum Belichten des Wafers, um eine belichtete Ausrichtungsmarkierung mit der spezifizierten Entwicklungsregel auszubilden. Die Ausrichtungsmarkierungen haben geteilte minutiöse Segmente, die die Fehlausrichtung zwischen zwei Schichten eines Halbleiterwafers genauer erfassen können.
Daher offenbart dieses Dokument Überlagerungsmarkierungen mit Größen und Formen entsprechend dem Schaltungsmuster, offenbart aber nicht sowohl Überlagerungs- als auch Ausrichtungsmarkierungen mit Größen und Formen entsprechend dem Schaltungsmuster.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Ausrichtungsverfahrens, eines Überlagerungsuntersuchungsverfahrens hoher Genauigkeit und einer Fotomaske, die bei diesem Verfahren verwendet wird, wobei sowohl die Ausrichtungsmarkierung als auch das Vorrichtungsmuster derart ausgebildet sind, dass sie durch den Fehler, der durch die Aberration des optischen Projektionssystems der Licht-Belichtungsvorrichtung, die beim Belichten des Musters mit dem Belichtungslicht verursacht wird, und durch den Fehler bei der Verarbeitung im Wesentlichen im selben Ausmaß beeinflusst werden.
Als Ergebnis wird das Ausmaß der positionsmäßigen Abweichung des Vorrichtungsmusters im Wesentlichen gleich dem Ausmaß der positionsmäßigen Abweichung der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Überlagerung von Fotomasken gemacht.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ausrichtungsverfahren zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden wenigstens eines ersten Vorrichtungsmusters und einer ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung auf einem Wafer unter Verwendung einer ersten Fotomaske mit dem ersten Vorrichtungsmuster und einem ersten Abweichungsuntersuchungsmuster, das eine Form gleich oder ähnlich derjenigen des ersten Vorrichtungsmusters hat; und Positionieren einer zweiten Fotomaske in Bezug auf einen Schutzschichtfilm, der auf dem Wafer ausgebildet ist, um eine zweite Abweichungsuntersuchungsmarkierung auf dem Wafer auszubilden, um ein Ausmaß einer Fehlausrichtung zwischen der ersten und der zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung erfassen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausbildungsschritt folgendes aufweist: einen Schritt zum Belichten der ersten Fotomaske mit einem Ausrichtungsmuster zusätzlich zu dem ersten Vorrichtungsmuster und dem ersten Abweichungsuntersuchungsmuster, wobei das Ausrichtungsmuster wenigstens zwei Ausrichtungsmusterelemente mit unterschiedlichen Größen und Formen entsprechend denjenigen des ersten Vorrichtungsmusters enthält, so dass das erste Vorrichtungsmuster, die erste Abweichungsuntersuchungsmarkierung und eine Ausrichtungsmarkierung gleichzeitig ausgebildet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Überlagerungsuntersuchungsverfahren für eine Fotomaske zur Verfügung gestellt, welches die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden eines ersten Vorrichtungsmusters und einer ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung auf einem Wafer unter Verwendung einer ersten Fotomaske mit dem ersten Vorrichtungsmuster und einem ersten Abweichungsuntersuchungsmuster, das eine Form gleich oder ähnlich dem ersten Vorrichtungsmuster hat; Belichten eines auf dem Wafer ausgebildeten Schutzschichtfilms zu einer zweiten Fotomaske zum Ausbilden eines zweiten Vorrichtungsmusters und einer zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung, die eine Form gleich oder ähnlich derjenigen des zweiten Vorrichtungsmusters hat; und Bestimmen der Positioniergenauigkeit der zweiten Fotomaske in Bezug auf den Wafer unter Verwendung der ersten und der zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung, dadurch gekennzeichnet dass der Ausbildungsschritt folgendes aufweist: Belichten eines auf dem Wafer ausgebildeten Schutzschichtfilms zu der ersten Fotomaske, die ein Ausrichtungsmuster zusätzlich zu dem ersten Vorrichtungsmuster und dem ersten Abweichungsuntersuchungsmuster hat, wobei das Ausrichtungsmuster wenigstens zwei Ausrichtungsmusterelemente mit unterschiedlichen Größen und Formen entsprechend denjenigen des ersten Vorrichtungsmusters enthält, so dass das erste Vorrichtungsmuster, die erste Abweichungsuntersuchungsmarkierung und die Ausrichtungsmarkierung gleichzeitig ausgebildet werden.
Gemäß einem weitren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Fotomaske zur Verfügung gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgendes aufweist: ein Ausrichtungsmuster; ein Ausrichtungsmuster mit wenigstens zwei Ausrichtungsmusterelementen mit unterschiedlichen Größen und Formen entsprechend denjenigen des Vorrichtungsmusters; und ein Abweichungsuntersuchungsmuster mit einer Größe und einer Form gleich oder ähnlich denjenigen des Vorrichtungsmusters.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein Ausrichtungsverfahren, von dem erwartet wird, dass es die Ausrichtung mit hoher Genauigkeit erreicht, ein Untersuchungsverfahren für eine Überlagerung von Vorrichtungsmustern mit einer hohen Genauigkeit und eine für diese verwendete Fotomaske zur Verfügung gestellt.
Wo eine erste Fotomaske und eine zweite Fotomaske bei dem Lithographieschritt verwendet werden, der bei dem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung verwendet wird, können die Markierung zum Untersuchen der Abweichung der Ausrichtung der Maske und die Ausrichtungsmarkierung derart ausgebildet sein, dass sie wenigstens einen Teil des Vorrichtungsmusters enthalten, das in diesen Masken enthalten ist, wenn die erste oder die zweite Fotomaske für die Belichtung verwendet wird. Da jede der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Überlagerung von Vorrichtungsmustern eine Markierung gleich oder ähnlich denjenigen des Vorrichtungsmusters bezüglich der Größe und der Form in den entsprechenden Fotomasken enthält, werden die Fehler, die durch die Aberration des optischen Projektionssystems, das bei dem Musterbelichtungsschritt verwendet wird, und der Fehler bei der Verarbeitung im Wesentlichen im selben Ausmaß empfangen. Als Ergebnis sind die Ausmaße der positionsmäßigen Abweichung dieser Markierungen und Muster im Wesentlichen dieselben, um es möglich zu machen, eine Ausrichtung hoher Genauigkeit zu erwarten.
Wo eine erste Fotomaske und eine zweite Fotomaske im Lithographieschritt verwendet werden, der beim Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung enthalten ist, werden Markierungen, die das relative Abweichungsausmaß messen können, das zwischen unterschiedlichen Mustern bezüglich der Größe und der Form stattfindet, in der ersten Fotomaske als die Markierungen für die Überlagerungsuntersuchung der Vorrichtungsmuster ausgebildet. Die Markierungen, die das relative Abweichungsausmaß zwischen den unterschiedlichen Mustern messen können, enthalten ein Referenzmuster, das eine relativ geringe Abweichung in Bezug auf diejenige der Vorrichtungsmusterform haben kann, und eine Markierung, die eine relativ große Abweichung in Bezug auf die Vorrichtungsmusterform haben kann.
Die zweite Fotomaske hat auch Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen, die das Ausmaß der relativen Abweichung zwischen unterschiedlichen Mustern messen können, wobei die relative Abweichung stattfindet, wenn die zweite Fotomaske für die Belichtung verwendet wird. Die Markierungen enthalten eine Referenzmarkierung, die eine relativ geringe Abweichung in Bezug auf diejenige der Vorrichtungsmusterform haben kann, und eine Markierung, die eine relativ große Abweichung in Bezug auf die Vorrichtungsmusterform haben kann, auf die gleiche Weise wie bei der ersten Fotomaske.
Da die Ausmaße der positionsmäßigen Abweichung der ersten Fotomaske und der zweiten Fotomaske, wobei die positionsmäßige Abweichung durch die Aberration des optischen Projektionssystems des Vorrichtungsmusters verursacht wird, gemessen werden und das Ergebnis der Messung zum Korrigieren der Position beim Durchführen der Belichtung durch Verwenden der ersten Fotomaske und der zweiten Fotomaske, die einander überlagert sind, verwendet wird, ist es möglich, die Ausrichtung hoher Genauigkeit zu erwarten.
Wo eine erste Fotomaske und eine zweite Fotomaske bei dem Lithographieschritt verwendet werden, der beim Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung enthalten ist, können die Referenzmuster der ersten und der zweiten Maske Muster sein, die im Wesentlichen denselben Fehler aufnehmen, selbst wenn es einen Fehler bezüglich der Aberration des optischen Projektionssystems gibt. Wenn die Belichtung durch Überlagern der zweiten Fotomaske dem Muster, das durch die erste Fotomaske ausgebildet ist, durchgeführt wird, wird die Überlagerung angesichts des Fehlers bezüglich der relativen positionsmäßigen Abweichung der Vorrichtungsform relativ zu dem Referenzmuster der ersten Fotomaske und angesichts des gleichen Fehlers der zweiten Fotomaske korrigiert, was es möglich macht, eine erwünschte Überlagerungsgenauigkeit zu erhalten.
Die Erfindung kann aus der folgenden detaillierten Beschreibung vollständiger verstanden werden, wenn sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen genommen wird, wobei:
1A bis 1C Draufsichten sind, die gemeinsam eine Ausrichtungsmarkierung und eine Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Musterüberlagerung, die im Belichtungsschritt ausgebildet werden, der unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Fotomaske durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, und einen Chip, der unter Verwendung dieser Ausrichtungsmarkierung und dieser Untersuchungsmarkierung sowie der Prozedur der Belichtungsbehandlung ausgebildet wird, zeigen;
2A bis 2D Draufsichten sind, die gemeinsam verschiedene Beispiele von Ausrichtungsmarkierungen der vorliegenden Erfindung zeigen, die durch eine Kombination unterschiedlicher Muster auf derselben Maske ausgebildet sind;
3A bis 3C Draufsichten sind, die gemeinsam beispielhaft Markierungen zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung zeigen, die durch den Mustertransfer oder die Musterbeleuchtung der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind;
4 eine Draufsicht ist, die ein weiteres Beispiel der Ausrichtungsmarkierung der vorliegenden Erfindung zeigt, die durch eine Kombination unterschiedlicher Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet ist;
5A und 5B Draufsichten sind, die gemeinsam andere Beispiele der Markierungen der vorliegenden Erfindung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung zeigen, die durch eine Kombination unterschiedlicher Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet sind;
6A bis 6E Querschnittsansichten sind, die gemeinsam sequenzielle Schritte eines Herstellungsverfahrens einer Halbleitervorrichtung durch Verwenden des Ausrichtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigen;
7 eine Draufsicht ist, die einen Wafer unter Verwendung des Ausrichtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 eine Draufsicht ist, die eine herkömmliche Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung zeigt;
9 eine Draufsicht ist, die ein Beispiel eines auf einem Wafer ausgebildeten Vorrichtungsmusters zeigt; und
10 eine Draufsicht ist, die die herkömmliche Ausrichtungsmarkierung zeigt.
Nun werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Bei der vorliegenden Erfindung sind dort, wo die Belichtung mit Licht unter Verwendung einer ersten Fotomaske und einer zweiten Fotomaske im Lithographieschritt durchgeführt wird, der im Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung enthalten ist, die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung und die Ausrichtungsmarkierung, die in jeder dieser Fotomasken enthalten ist, derart ausgebildet, dass sie wenigstens einen Teil der in der Maske enthaltenen Vorrichtungsmusterform enthalten.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1A bis 1C beschrieben werden. Spezifisch zeigen die 1A bis 1C schematisch den Zustand, bei welchem dann, wenn der Vorrichtungsmusterbereich 4 der 1B auf einem Chip 11 durch Belichten eines Wafers 1 mit Licht durch Verwenden einer ersten und einer zweiten Fotomaske ausgebildet wird, eine Ausrichtungsmarkierung und eine Untersuchungsmarkierung gleichzeitig ausgebildet werden, und bei welchem diese Markierungen und die Vorrichtungsmarkierung auf dem Chip 11 bei Positionen ausgebildet werden, die von idealen Positionen um vorbestimmte Ausmaße abgewichen sind.
Beim ersten Schritt wird der Vorrichtungsmusterbereich 4 durch Verwenden einer ersten Fotomaske 21 bei einer vorbestimmten Position auf jedem einer Vielzahl von Chips 11 ausgebildet, die auf dem Wafer 1 ausgebildet sind, der beispielsweise in 7 gezeigt ist, wie z.B. bei der Position, die in der 1B gezeigt ist, zusammen mit einem Ausrichtungsmarkierungsbereich 25B und einem Markierungsbereich 5B zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung.
In Bezug auf den Ausrichtungsmarkierungsbereich 25B wird ein Maskenmuster 25A, das aus einem Maskensubstrat 23 einer Glasplatte und einem Lichtabschirmungsfilm 24 eines vorbestimmten Musters besteht, das auf dem Maskensubstrat 23 ausgebildet ist, auf der Fotomaske 21 ausgebildet, wie es in 1A gezeigt ist.
Von einer Lichtquelle (nicht gezeigt) emittiertes Licht fällt auf die erste Fotomaske 21 von der oberen Oberfläche des Maskensubstrats 23 ein und verläuft durch den Lichtabschirmungsfilm 24, um ein gemustertes Licht der Ausrichtungsmarkierung auszubilden. Das gemusterte Licht wird durch eine Projektionslinse 3 konvergiert, um als Ausrichtungsmarkierung 41 innerhalb des Ausrichtungsmarkierungsbereichs 25B auf einem auf dem Wafer 1 ausgebildeten Schutzschichtfilm 21A projiziert zu werden.
Wie es hierin später beschrieben wird, ist dann, wenn ein ideales Muster, das eine Position ausbildet, wenn das Ausmaß einer positionsmäßigen Abweichung des Maskenmusters 25A Null ist, durch gestrichelte Linien bezeichnet ist, die mit Licht belichtete Ausrichtungsmarkierung 41 in der X-Richtung mit einem Ausmaß von X1 abgewichen. Spezifischer wird dann, wenn die Schutzschicht 21A auf den Wafer 1 unter Verwendung der ersten Fotomaske 21 mit Licht belichtet wird, die Ausrichtungsmarkierung 25A innerhalb des Ausrichtungsmarkierungsbereichs 25B auf der ersten Fotomaske 21 durch beispielsweise die Aberration der Projektionslinse 3 beeinflusst, mit dem Ergebnis, dass die Ausrichtungsmarkierung 25A als transferierte Ausrichtungsmarkierung 41 bezüglich einer Position gegenüber der erwünschten Position um ein Ausmaß von X1 abgewichen ausgebildet wird, wie es durch die durchgezogene Linie in 1A gezeigt ist.
Es folgt daraus, dass dann, wenn die Ausrichtungsmarkierung 41 auf dem Wafer 1 durch Verwenden einer Schutzschichtmaske ausgebildet wird, die durch Entwickeln der Schutzschicht 21A ausgebildet ist, die mit Licht belichtet wurde, die Ausrichtungsmarkierung 41 bei einer Position ausgebildet wird, die gegenüber der Position der Ausrichtungsmarkierung 25A auf der Fotomaske 21 um ein Ausmaß von X1 abgewichen ist.
In Bezug auf die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung, die im Markierungsbereich 5B auf dem Chip 11 zum Untersuchen der Abweichung der Überlagerung des Vorrichtungsmusters ausgebildet ist, wird die Schutzschicht 21A durch Verwenden einer Untersuchungsmarkierung 5A innerhalb des Untersuchungsmarkierungsbereichs 5B mit Licht belichtet, der auf der ersten Fotomaske 21 ausgebildet ist, wie es im linken Bereich der 1A gezeigt ist. Gleich der Ausrichtungsmarkierung 25A wird auch die Untersuchungsmarkierung 5A durch beispielsweise die Aberration der Projektionslinse 3 beeinflusst, mit dem Ergebnis, dass die Untersuchungsmarkierung 5A als Markierungsbereich 42 zum Untersuchen der Abweichung der Transferausrichtung bei einer Position ausgebildet wird, die gegenüber der idealen Position, die durch gestrichelte Linien bezeichnet ist, um ein Ausmaß von X1 abgewichen ist.
Spezifischer wird dann, wenn die Markierung 42 zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung auf dem Chip 11 durch Verwenden der Schutzschichtmaske ausgebildet wird, die durch Entwickeln der Schutzschicht 21A ausgebildet ist, die mit Licht belichtet ist, die Untersuchungsmarkierung 42 als der Markierungsbereich 41 zum Untersuchen der Abweichung bei einer Position ausgebildet, die von der idealen Markierung 5A, die auf der Fotomaske 21 zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung ausgebildet ist, um ein Ausmaß von X1 abgewichen ist, wie es in 1A gezeigt ist. Daher sind die relativen Positionen zwischen der Ausrichtungsmarkierung 41 oder der Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 42 und dem Vorrichtungsmuster auf dem Chip 11 gleich denjenigen auf der Fotomaske 21.
Übrigens ist die positionsmäßige Abweichung in der X-Richtung allein in der 1A gezeigt. Jedoch findet die positionsmäßige Abweichung, die durch beispielsweise die Aberration der Projektionslinse 3 verursacht wird, nicht nur in der X-Richtung statt, sondern auch in der Y-Richtung. Die positionsmäßige Abweichung in der X-Richtung allein ist hierin beschrieben. Es muss jedoch nicht gesagt werden, dass es nötig ist, das Ausmaß der positionsmäßigen Abweichung auch in der Y-Richtung zu untersuchen und die Abweichung in dieser Richtung zu korrigieren. Da die positionsmäßige Abweichung in der Y-Richtung wie bei der Korrektur der positionsmäßigen Abweichung in der X-Richtung korrigiert werden kann, ist hierin eine Beschreibung in Bezug auf die Korrektur der positionsmäßigen Abweichung der Y-Richtung weggelassen.
Im nächsten Schritt wird eine Schutzschicht 22A, die durch Verwenden einer zweiten Fotomaske 22, die aus einem Glassubstrat 26 und einem auf dem Substrat 26 ausgebildeten Lichtabschirmfilm 27 ausgebildet ist, neu auf den Wafer 1 ausgebildet ist, mit Licht belichtet, wie es in 1B gezeigt ist. Auf der zweiten Fotomaske 22 sind eine Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung zusammen mit dem Vorrichtungsmuster ausgebildet. Eine Ausrichtungsmarkierung ist auf der zweiten Fotomaske 22 nicht ausgebildet.
Die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, die auf der zweiten Fotomaske 22 ausgebildet ist, ist eine Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, die innerhalb der Markierung 42 ausgebildet ist, wie es in 1C gezeigt ist, ungleich der Markierung 42 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, welche auf den Chip 11 durch Verwenden der Maskenmarkierung 5A zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung ausgebildet ist, die auf der ersten Fotomaske 21 ausgebildet ist.
Die Markierung 43 unterscheidet sich bezüglich der Größe und der Form von denjenigen der Markierung 42, um diese Markierungen 42 und 43 auf einfache Weise zu unterscheiden. Ebenso ist die Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung auf dem Wafer bei einer Position ausgebildet, die unterschiedlich von derjenigen der Markierung 42 ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Markierung 43 innerhalb der Markierung 42 ausgebildet. Jedoch kann die Markierung 43 außerhalb der Markierung 42 ausgebildet sein.
Die Belichtungsposition der zweiten Fotomaske 22 wird gemäß der Ausrichtungsmarkierung 41 innerhalb des Ausrichtungsmarkierungsbereichs 25B innerhalb des Chips 11 auf dem Wafer 1 bei dem Schlitz zum Belichten des Schutzschichtfilms 22A mit Licht durch Verwenden einer Belichtungsvorrichtung mit Licht eingestellt. Daher erfordert die zweite Fotomaske 22 kein Maskenmuster für die Ausrichtungsmarkierung. Wenn jedoch eine weitere Ausrichtungsmarkierung beispielsweise zur Ausrichtung einer dritten Fotomaske erforderlich ist, kann diese weitere Ausrichtungsmarkierung auf dem Chip 11 ausgerichtet mit der Ausrichtungsmarkierung ausgebildet werden, die auf dem Chip 11 unter Verwendung der zweiten Fotomaske 22 ausgebildet ist.
Die Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, welche Markierung zum Chip 11 auf dem Wafer 1 durch Verwenden der zweiten Fotomaske 22 transferiert ist, wird innerhalb der Markierung 42 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung transferiert, welche Markierung durch Verwenden der ersten Fotomaske 21 transferiert ist.
Jede der Ausrichtungsmarkierung 25A der ersten Fotomaske und der Markierung 5A zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung verwendet wenigstens einen Teil des Vorrichtungsmusters der ersten Fotomaske 21 wie er ist oder verwendet ein Muster gleich oder ähnlich dem Vorrichtungsmuster. Ebenso ist die Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung der zweiten Fotomaske 22 im Wesentlichen bezüglich der Größe und der Form gleich dem Vorrichtungsmuster (nicht gezeigt) der zweiten Fotomaske 22.
Daher werden wie im Fall der ersten Fotomaske 21 das Vorrichtungsmuster und die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 43, die auf dem Chip 11 unter Verwendung der zweiten Fotomaske 22 ausgebildet sind, in einem ähnlichen Ausmaß durch die Aberration und eine Brennpunktposition der Projektionslinse 3 beeinflusst und ist die Abweichung des Vorrichtungsmusters ähnlich der Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 43.
Jedoch sind die Abweichung des Vorrichtungsmusters und der Markierungen der ersten Fotomaske 21, die auf den Chip 11 ausgebildet sind, und die Abweichung des Vorrichtungsmusters und der Markierungen der zweiten Fotomaske 22, die auf dem Chip 11 ausgebildet sind, nicht dieselben, weil die Größen und Formen der ersten und der zweiten Fotomaske nicht dieselben sind und weil die Abweichung auch durch die mechanischen Fehler der Belichtungsvorrichtung und eine Änderung bezüglich der Belichtungsbedingungen beeinflusst wird, wenn die erste und die zweite Fotomaske in derselben Belichtungsvorrichtung verwendet werden.
Beispielsweise wird durch ein Einstellen der Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 43, um bei einem zentralen Bereich der Überlagerungsmarkierung 42 ausgebildet zu werden, wenn die Vorrichtungsmuster der ersten und der zweiten Fotomaske 21 und 22 die gleichen Größen und Formen haben, das Abweichungsausmaß der Markierung 43 gegenüber dem Zentrum der Markierung 42 den Unterschied der Abweichung der Markierungen zeigen, der durch den Unterschied der Größen und der Formen der Vorrichtungsmuster auf der ersten und der zweiten Fotomaske 21 und 22 verursacht ist, wie es in 1C gezeigt ist.
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird die Abweichung einer Ausrichtung zwischen dem Ergebnis einer Belichtung mit Licht der ersten Fotomaske 21 und dem Ergebnis einer Belichtung mit Licht der zweiten Fotomaske 22 durch Verwenden einer Markierung zum Messen der Abweichung einer Ausrichtung gemessen, die aus der ersten Markierung 42 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, die auf dem Chip 11 ausgebildet ist, und der Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, die auf der Schutzschicht 22A ausgebildet ist, besteht. Alternativ dazu kann die Abweichung einer Ausrichtung, die oben angegeben ist, durch Ausbilden von jeder der Markierungen 42 und 43 auf dem Chip 11 gemessen werden.
Beispielsweise wird, wie es in 1C gezeigt ist, der Unterschied D zwischen dem Zentrum C1 der zentralen Punkte G1 und G2 in den äußeren Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen 42 und den Zentrum C der zentralen Punkte G3 und G4 in den inneren Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen 43 gemessen. Dieser gemessene Unterschied bzw. diese gemessene Differenz D zeigt eine zwischen den auf dem Chip 11 ausgebildeten Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen durch Verwenden der Fotomasken 21 und 22 erzeugte Abweichung.
Die Markierung 42 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung ist eine Markierung, die durch die Belichtung mit Licht der ersten Fotomaske 21 ausgebildet ist, und hat eine Form gleich oder ähnlich einem Teil des Vorrichtungsmusters 4, das in der ersten Fotomaske 21 enthalten ist. Andererseits ist die Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung eine Markierung, die durch die Belichtung mit Licht der zweiten Fotomaske 22 ausgebildet ist, und hat eine Form gleich oder ähnlich einem Teil des Vorrichtungsmusters (nicht gezeigt), das in der zweiten Fotomaske 22 enthalten ist. In 1C ist die Markierung 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung in einer großen Form gezeigt, die sich der Annehmlichkeit halber bezüglich der Zeichnung von der tatsächlichen Form unterscheidet. Im Allgemeinen ist jedoch die Markierung 43 wie die Markierung 42 zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung aufgeteilt, obwohl es für die Markierungen 42 und 43 möglich ist, dass sie bezüglich der Form etwas unterschiedlich voneinander sind.
Übrigens ist es möglich, die herkömmlichen Muster 101 und 102 durch Verwenden der Fotomasken 21 und 22 zur Verwendung in einer Kombination bei der vorliegenden Erfindung gleichzeitig zu transferieren wie es in 1C gezeigt ist. Die Markierung besteht aus der Markierung 102 zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung, welche Markierung durch Verwenden der ersten Fotomaske 21 ausgebildet ist, und der Markierung 101 zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung, welche Markierung durch Verwenden der zweiten Fotomaske 22 ausgebildet ist.
Wie es oben beschrieben ist, enthält bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung jede der Ausrichtungsmarkierung 41 und der Markierungen 42, 43 zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung einen Teil oder ein ähnliches Muster des Vorrichtungsmusters, mit dem Ergebnis, dass diese Markierungen den Fehler empfangen, der durch den Einfluss der Aberration des optischen Projektionssystems, wie beispielsweise einer Projektionslinse, verursacht ist, das beim Durchführen des Mustertransfers verwendet wird, im Wesentlichen zum selben Ausmaß. Dies impliziert, dass es deshalb, weil die Ausmaße einer positionsmäßigen Abweichung für jedes dieser Muster und dieser Markierungen dieselben sind, möglich ist, die Maskenausrichtung und die Vorrichtungsmusterüberlagerung in den folgenden Belichtungsschritten mit einer hohen Genauigkeit zu erwarten.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 2A bis 2D beschrieben werden, die gemeinsam schematisch die Ausrichtungsmarkierung und die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung in einem Fall zeigen, in welchem unterschiedliche Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet sind.
Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt das Merkmal, das in dem Fall, in welchem eine erste Fotomaske und eine zweite Fotomaske bei dem Lithographieschritt verwendet werden, der bei dem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung enthalten ist, und die Belichtung mit Licht durch Verwenden der ersten oder der zweiten Fotomaske durchgeführt wird, jede der Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung der Vorrichtungsmuster und der Ausrichtungsmarkierung wenigstens einen Teil der in den Fotomasken enthaltenen Vorrichtungsmusterform enthält.
Die erste Fotomaske enthält ein erstes und ein zweites Vorrichtungsmuster mit unterschiedlichen Größen und Formen und die zweite Fotomaske enthält ein drittes Vorrichtungsmuster einer Größe und einer Form, die unterschiedlich von denjenigen des ersten und des zweiten Vorrichtungsmusters sind. Daher enthalten die erste und die zweite Fotomaske die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung und eine Ausrichtungsmarkierung, die jeweils wenigstens einen Teil von diesen ersten bis dritten Vorrichtungsmustern haben.
Anders ausgedrückt ist jede der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung durch Kombinieren unterschiedlicher Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet. Die Muster sind aus den typischen Mustern innerhalb der Vorrichtungsmuster ausgewählt, die in der ersten und der zweiten Fotomaske enthalten sind.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel werden ein dickes Muster und ein feines Muster aus dem Vorrichtungsmuster ausgewählt, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Dieses dicke Muster und dieses feine Muster sind in den Mustern der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung abwechselnd angeordnet. Das dicke Muster und das feine Muster unterscheiden sich voneinander bezüglich des Ausmaßes einer Erzeugung des Positionsfehlers, wenn diese Muster auf den Wafer transferiert werden. Es ist möglich, die Positionen des dicken Musters und des feinen Musters zu Messen, in dem das Erzeugungsausmaß des Positionsfehlers einer Signalverarbeitung unterzogen wird.
Wie es in 2A gezeigt ist, ist eine Ausrichtungsmarkierung, die aus dem dicken Muster 32 und einem dünnen Muster 33 besteht, die abwechselnd angeordnet sind, in einer ersten Fotomaske 31 ausgebildet. Die Ausrichtungsmarkierung wird durch Verwenden von diesem dicken Muster und diesem feinen Muster auf einen Wafer 30 transferiert. Das feine Muster 33 bei einer Position, die ursprünglich transferiert werden sollte, ist tatsächlich bezüglich seiner Position abgewichen, um tatsächlich zuzulassen, dass ein feines Muster 34 bei einer abgewichenen Position transferiert wird. Die Rate der positionsmäßigen Abweichung des feinen Musters 33 ist größer als diejenige des dicken Musters 32. Da das dicke Muster 32 und das feine Muster 33 sich bezüglich des Ausmaßes des Positionsfehlers in X- und Y-Richtungen unterscheiden, wenn sie auf den Wafer transferiert werden, wird jede der Position des dicken Musters 32 und der Position des feinen Musters 33 angesichts des Unterschieds bezüglich des Erzeugungsausmaßes des oben angegebenen Positionsfehlers durch eine Signalverarbeitung gemessen.
Wenn eine Ausrichtungsmarkierung auf den Wafer 30 unter Verwendung der ersten Fotomaske 31 transferiert wird, ist die ideale Position des feinen Musters 33, das durch die gestrichelten Linien gezeigt ist, bei der Position abgewichen, die durch durchgezogene Linien als das abgewichene feine Muster 34 gezeigt ist. Das Ausmaß der Abweichung des feinen Musters 34 ist größer als dasjenige des dicken Musters 32. In diesem Fall wird angenommen, dass die Abweichung des dicken Musters 32 im Wesentlichen Null ist.
Jedoch ist tatsächlich die Abweichung des dicken Musters 32 nicht Null und ist etwas in X- und Y-Richtungen abgewichen. Daher wird dann, wenn ein Abstand zwischen dem transferierten dicken Muster 32 und dem transferierten dünnen Muster 34 gemessen wird, der gemessene Abstand eines Summe eines ursprünglichen Abstands zwischen dem dicken und dem dünnen Muster auf der Fotomaske 31 und eine Differenz zwischen der Abweichung des dicken Musters und der Abweichung des dünnen Musters, die auf den Wafer transferiert sind, bezeichnen, oder ein Ausmaß einer relativen Abweichung dazwischen. Daher wird dann, wenn der ursprüngliche Abstand von dem Summenwert subtrahiert wird, der resultierende wert ein relatives Abweichungsausmaß ΔX in der X-Richtung bezeichnen. Auf diese Weise kann das Positionsabweichungsausmaß ΔX aufgrund der Musterdifferenz der Vorrichtungsmuster auf der auf den Wafer transferierten Ausrichtungsmarkierung bestimmt werden.
Das relative Abweichungsausmaß zwischen Ausrichtungsmarkierungen entsprechend dem dicken Muster 32d und dem dünnen Muster 33d, die im Vorrichtungsmuster in der ersten Fotomaske enthalten sind, wird durch bei einer Verarbeitung gemessene Signale durch Berücksichtigen des Ausmaßes ΔX gemessen.
Beispielsweise wird, wie es in 2D gezeigt ist, ein Muster 39d entsprechend einem Vorrichtungsmuster zwischen dem dicken Muster 32 und dem dünnen Muster 33 mit einer Zwischengröße zwischen denjenigen der dicken und dünnen Muster 32 und 33 unter Verwendung der zweiten Fotomaske auf den Wafer transferiert. In diesem Fall ist es deshalb, weil die relativen Abweichungsausmaße ΔX der dicken und dünnen Muster 32 und 33 bekannt sind, einfach, die zweite Fotomaske auszurichten, um das dritte Muster 39d bei der zentralen Position zwischen den dicken und dünnen Mustern 32 und 33 zu positionieren.
Die 2B und 2C zeigen einen weiteren Fall, in welchem ein drittes Muster 39d zuerst auf dem Wafer unter Verwendung der ersten Fotomaske ausgebildet wird und dann die Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen, die zum Transferieren des dicken Musters 32d und des dünnen Musters 33d verwendet werden, auf eine derartige Weise ausgebildet werden, dass das dritte Muster 39d beim Zentrum der dicken und dünnen Muster 32d und 33d positioniert ist, wie es in 2D gezeigt ist.
Wie es in den 2B und 2C gezeigt ist, sind die Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen in dem Fall, in welchem die Vorrichtungsmuster dicke Muster haben, oder die Markierungen zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung für ein großes Muster mit Referenzmustern 35 und 37 auf dem Wafer unter Verwendung der ersten Fotomaske 31 ausgebildet. Gleichzeitig wird das dritte Muster 39d mit der Zwischengröße ausgebildet, wie es in 2D gezeigt ist.
Im nächsten Schritt wird ein weiteres dickes Muster 36 als die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung innerhalb der dicken Muster 35 durch die zweite Fotomaske ausgebildet. Das dritte Muster 39d ist derart entworfen, dass es bei einer Zwischenposition des dicken und des dünnen Musters 32d und 33d ausgebildet ist, wie es in 2D gezeigt ist.
Gleichzeitig wird innerhalb der dicken Referenzmuster 37 ein dünnes Muster 38 für die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung unter Verwendung der zweiten Fotomaske ausgebildet, wie es in 2C gezeigt ist.
Die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung für ein kleines Muster weist ein dickes Muster 37 auf, das aus der ersten Fotomaske ausgebildet ist, und ein feines Muster 38, das aus der zweiten Fotomaske ausgebildet ist.
In diesem Fall kann der Überlagerungsfehler in dem Fall, in welchem das Vorrichtungsmuster ein dickes Muster hat, unter Verwendung der in 2B gezeigten Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen 35 und 36 gemessen werden und kann der Überlagerungsfehler in dem Fall eines dünnen Vorrichtungsmusters unter Verwendung der in 2C gezeigten Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen 37 und 38 gemessen werden.
Wenn eine Überlagerungsuntersuchungsmarkierung für das große Muster und eine Überlagerungsuntersuchungsmarkierung für das kleine Muster auf der ersten und der zweiten Fotomaske vorbereitet werden, kann die Überlagerungsuntersuchung für die jeweiligen Vorrichtungsmuster durchgeführt werden. Daher ist es, wie es in 2D gezeigt ist, einfach, das dicke Muster 32d und das dünne Muster 33d unter Verwendung der zweiten Fotomaske in Bezug auf das Vorrichtungsmuster 39d der Zwischengröße unter Verwendung der ersten Fotomaske bei einer richtigen Position auszubilden.
Nun wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 3A bis 3C beschrieben werden. Spezifisch zeigen die 3A bis 3C gemeinsam schematisch die Markierungen zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung, die jeweils auf der Fotomaske ausgebildet sind.
Beim dritten Ausführungsbeispiel sind eine erste und eine zweite Gruppe von Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen unter Verwendung der ersten und der zweiten Fotomaske ausgebildet. Die erste Gruppe von Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen werden zum Messen eines ersten Fehlers vorbereitet, der hauptsächlich einen mechanischen Fehler bezeichnet, der durch die Belichtungsvorrichtung verursacht wird, welcher keinen Fehler aufgrund der Aberration der Projektionslinse enthält. Die zweite Gruppe von Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen werden zum Messen eines zweiten Fehlers vorbereitet, der hauptsächlich durch den Belichtungsfehler aufgrund der Projektionslinse verursacht wird.
Wenn eine Überlagerungsbelichtung unter Verwendung einer zweiten Fotomaske auf dem Muster durchgeführt wird, das auf dem Chip ausgebildet ist, indem eine erste Fotomaske verwendet wird, wird die Überlagerung der zweiten Fotomaske durch Berücksichtigen des ersten und des zweiten Fehlers eingestellt, um dadurch eine erwünschte Genauigkeit der Musterüberlagerung zu erreichen.
In diesem Fall ist es möglich, eine Ausrichtungsmarkierung gleich derjenigen zu verwenden, die bei dem in 1A gezeigten ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird, und die in 3A bis 3C gezeigten Markierungen als Markierungen zum Untersuchen der Abweichen einer Überlagerung in dem Fall, in welchem die Belichtung mit Licht durch Verwenden der ersten Fotomaske und der zweiten Fotomaske durchgeführt wird. Die transferierten Muster in Schritt der Belichtung mit Licht, die durch Verwenden der ersten Fotomaske durchgeführt wird, sind die äußeren Muster 61, die in 3A gezeigt sind, ein dickes rahmenartiges Referenzmuster 64 einer Rechteckform und die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 63 mit einem Vorrichtungsmuster, wie es in 3B gezeigt ist.
Die im Lichtbelichtungsschritt unter Verwendung der zweiten Fotomaske transferierten Muster sind ein Innenseitenmuster 62, das in 3A gezeigt ist, ein Referenzmuster wie ein dicker Rahmen 65 mit einer Rechteckform, wie es in 3C gezeigt ist, und die Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 66 mit einem Vorrichtungsmuster, wie es in 3C gezeigt ist.
Zuerst wird unter Verwendung des Referenzmusters 64 und des Musters 63 mit der Vorrichtungsmusterform ein relatives Abweichungsausmaß ΔX1, das durch die Belichtung unter Verwendung der ersten Fotomaske verursacht wird, gemessen.
Beispielsweise kann der gemessene Wert ΔX1 auf der Basis des Abstands zwischen einer Innenseitenlinie des Referenzmusters 64 in der X-Richtung und der Seite des Musters 63 in der X-Richtung in 3B erhalten werden.
Andererseits werden, wie es in 3C gezeigt ist, ein Referenzmuster 65 und ein Muster 66 mit der Vorrichtungsmusterform in der zweiten Fotomaske in der zweiten Fotomaske auf dieselbe Weise wie die Muster 63 und 64 ausgebildet, die in der ersten Fotomaske ausgebildet sind.
Das Positionsabweichungsausmaß in der X-Richtung zwischen den zwei Arten von Mustern, wie beispielsweise dem Referenzmuster 65 und dem Muster 66, die das Vorrichtungsmuster darstellen, wird auch in der zweiten Fotomaske gemessen. Die gemessene Abweichung wird als ΔX bezeichnet, wie es in 3C gezeigt ist.
Weiterhin wird das Positionsabweichungsausmaß zwischen der ersten Fotomaske und der zweiten Fotomaske, das durch die herkömmlichen Markierungen 61 und 62 gemessen wird, als ΔX12 gemessen. ΔX12 kann als ein Abstand zwischen einer Seitenlinie des Außenseitenmusters 61 und einer entsprechenden Seitenlinie des Innenseitenmusters 62, das dem Außenseitenmuster 61 gegenüberliegt, gemessen werden.
Das Positionsabweichungsausmaß ΔX12D zwischen dem durch die erste Fotomaske transferierten Vorrichtungsmuster und dem durch die zweite Fotomaske transferierten Vorrichtungsmuster kann aus diesen drei gemessenen Werten durch die nachfolgend angegebene Formel erhalten werden: ΔX12D : ΔX12 + ΔX1 + ΔX2
Es ist möglich, eine hohe Überlagerungsgenauigkeit dadurch zu erhalten, dass man den Wert von ΔX12D im nächsten Lichtbelichtungsschritt unter Verwendung der überlagerten Masken zu Null macht.
Ebenso sind bei dem in den 3B und 3C gezeigten dritten Ausführungsbeispiel die vier Seiten der Überlagerungsuntersuchungsmarkierungen 63 und 66 mit der Vorrichtungsmusterform durch die Referenzmarkierungen 64 und 65 umgeben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den bestimmten Aufbau beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, nur zwei Seiten in der X- und der Y-Richtung der Überlagerungsuntersuchungsmarkierung 63 zu haben, die durch die Referenzmarkierung 64 umgeben ist.
Es ist auch möglich, die Untersuchungsmarkierungen derart anzuordnen, dass ein Referenzmuster in Sandwichbauweise dazwischen angeordnet ist. Weiterhin ist es möglich, das Referenzmuster einfach innerhalb eines Messbereichs in der Nähe des Vorrichtungsmusters anzuordnen.
Nun wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 4, 5A und 5B beschrieben werden. 4 zeigt schematisch eine Ausrichtungsmarkierung, die durch eine Kombination unterschiedlicher Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet ist. Andererseits zeigen die 5A und 5B gemeinsam schematisch eine Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung, welche Markierung durch die Kombination unterschiedlicher Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet ist.
Das vierte Ausführungsbeispiel deckt den Fall ab, in welchem eine erste Fotomaske und eine zweite Fotomaske in den Lithographieschritten verwendet werden, die im Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung enthalten sind, und zeigt die Merkmale, dass dann, wenn die Lichtbelichtung unter Verwendung der ersten oder der zweiten Fotomaske durchgeführt wird, eine Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung der Fotomaske und eine Ausrichtungsmarkierung gebildet werden, um wenigstens einen Teil des in der Fotomaske enthaltenen Vorrichtungsmusters zu enthalten, und das eine Ausrichtungsmarkierung und eine Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung durch die Kombination unterschiedlicher Muster auf derselben Fotomaske ausgebildet werden.
Jedoch wird in dem Fall eines Verwendens der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung, wie es in beispielsweise den 2A bis 2C gezeigt ist, die Länge in der Längsrichtung im Vergleich mit dem Vorrichtungsmuster sehr groß gelassen, selbst wenn die Mustergröße in der breiten Richtung dem Vorrichtungsmuster entspricht. In einem solchen Fall gibt es eine Möglichkeit eines Auftretens einer Unannehmlichkeit, von der in dem Vorrichtungsmuster nicht erwartet wird, dass sie im Prozess eines aufeinanderfolgenden Ausführens dieser Markierungen stattfindet.
Beispielsweise wird ein Problem in Bezug auf die Abhängigkeit des Schneidens von Chips auf dem Muster im CMP-Prozess erzeugt, was es nötig macht, die Länge der Markierung zu verkürzen. Unter den Umständen wird die Ausrichtungsmarkierung zur Verwendung geteilt bzw. getrennt, wie es in 4 gezeigt ist. Ebenso wird auch die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung getrennt, wie es in den 5A und 5B gezeigt ist. Spezifischer wird jedes der feinen Muster und der dicken Muster in eine Vielzahl von kleinen Mustern getrennt.
Wie es in 4 gezeigt ist, wird eine Ausrichtungsmarkierung, die aus einem dicken Muster 42 und einem feinen Muster 43 besteht, auf der ersten Fotomaske 41 ausgebildet. Die Ausrichtungsmarkierung wird durch Verwenden der bestimmten Ausrichtungsmarkierung, die auf der ersten Fotomaske 41 ausgebildet ist, auf den Wafer transferiert. Das feine Muster bei einer Position, die ursprünglich transferiert werden sollte, ist tatsächlich bezüglich seiner Position abgewichen, um tatsächlich zuzulassen, dass ein feines Muster bei einer abgewichenen Position transferiert wird. Die Rate der positionsmäßigen Abweichung des feinen Musters ist größer als diejenige des dicken Musters. Da das dicke Muster und das feine Muster bezüglich des Ausmaßes des Positionsfehlers voneinander unterschiedlich sind, wenn sie auf den Wafer transferiert werden, wird jede der Position des dicken Musters und der Position des feinen Musters angesichts des Unterschieds bezüglich des Erzeugungsausmaßes des oben angegebenen Positionsfehlers durch eine Signalverarbeitung gemessen.
Ebenso weist, wie es in den 5A und 5B gezeigt ist, dann, wenn es zu der Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Ausrichtung kommt, die auf dem Wafer ausgebildet ist, die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung für ein großes Muster ein dickes Muster 45 auf, das aus der ersten Fotomaske ausgebildet ist, und ein weiteres dickes Muster 46, das aus der zweiten Fotomaske ausgebildet ist. Andererseits weist die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung für ein kleines Muster ein dickes Muster 47 auf, das aus der ersten Fotomaske ausgebildet ist, und ein feines Muster 48, das aus der zweiten Fotomaske ausgebildet ist.
Wenn die Markierungen zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung jeweils für das große Muster und das kleine Muster vorbereitet sind, wie es oben beschrieben ist, ist es möglich, die Abweichung einer Ausrichtung relativ zu jedem dieser großen und kleinen Muster zu messen. Die in den 3B und 3C gezeigten Referenzmuster 64 und 65 können auch zur Verwendung getrennt werden, wie beim dritten Ausführungsbeispiel. Mit dem besonderen Aufbau ist es möglich, die Abweichung einer Ausrichtung für jedes der Muster zu messen.
Nun wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6A bis 6E beschrieben werden, die Querschnittsansichten sind, die gemeinsam den Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung zeigen. Im Folgenden sind Herstellungsschritte einer Halbleitervorrichtung durch Verwenden des Ausrichtungsverfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Im ersten Schritt wird ein Siliziumoxid-(SiO₂-)Film 73 auf einem Halbleitersubstrat 70, wie beispielsweise einem Silizium-Halbleitersubstrat, ausgebildet, dem ein Ausbilden eines Fotolackfilms 74 auf dem Siliziumoxidfilm 73 folgt, wie es in 6A gezeigt ist. Weiterhin wird der Fotolackfilm 74 selektiv Licht ausgesetzt, indem eine erste Fotomaske 71 verwendet wird, die zuvor in Zusammenhang mit den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, dem die Entwicklungsbehandlung zum Ausbilden von offenen Bereichen folgt.
Dann wird der Siliziumoxidfilm 73 mit dem als Maske verwendeten Fotolack 74 geätzt, um Kontaktlöcher im Siliziumoxidfilm 73 auszubilden, dem ein Ausbilden einer Aluminiumverdrahtung einer ersten Schicht 75 auf dem Siliziumoxidfilm 73 folgt, wie es in 6B gezeigt ist. Die Aluminiumverdrahtung der ersten Schicht 75 wird elektrisch an das Halbleitersubstrat 70 über die Kontaktlöcher angeschlossen.
Im nächsten Schritt wird ein Siliziumoxid-(SiO₂-)Film 76 auf eine Weise ausgebildet, um die obere Oberfläche der Aluminiumverdrahtung der ersten Schicht 75 zu bedecken, dem ein Planarisieren der Oberfläche des Siliziumoxidfilms 76 durch CMP folgt, wie es in 6C gezeigt ist.
Dann wird ein Fotolackfilm 77 auf dem Siliziumoxidfilm 76 ausgebildet. Der Fotolackfilm 77 wird dann selektiv Licht ausgesetzt, indem eine zweite Fotomaske 72 des Aufbaus gleich demjenigen, der zuvor in Zusammenhang mit den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen beschrieben ist, verwendet wird, um einen offenen Bereich auszubilden, wie es in 6D gezeigt ist. Dann wird der Siliziumoxidfilm 76 mit dem als Maske verwendeten Fotolackfilm 77 geätzt, um ein Kontaktloch im Siliziumoxidfilm 76 auszubilden.
Nach einer Entfernung des Fotolackfilms 77 wird eine Aluminiumverdrahtung einer zweiten Schicht 78 auf dem Siliziumoxidfilm 76 ausgebildet, dem ein Mustern der Aluminiumverdrahtung der zweiten Schicht folgt. Die Aluminiumverdrahtung der zweiten Schicht 78 wird elektrisch an die Aluminiumverdrahtung der ersten Schicht 75 über das Kontaktloch angeschlossen, wie es in 6E gezeigt ist.
Bei dem oben beschriebenen Herstellungsprozess ist jede der ersten und der zweiten Fotomaske so ausgebildet, dass jede der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung einen Teil des Vorrichtungsmusters oder eines äquivalenten Musters enthält, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Es folgt daraus, dass die Ausrichtungsmarkierung und die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung den Fehler empfangen, der durch den Einfluss verursacht ist, der durch die Aberration des optischen Projektionssystems gegeben ist, das eine Projektionslinse enthält, die beim Durchführen des Mustertransfers im Wesentlichen bis zum selben Ausmaß verwendet wird. Als Ergebnis ist das Ausmaß der positionsmäßigen Abweichung des Musters dasselbe, was es möglich macht, eine Ausrichtung hoher Genauigkeit zu erreichen, d.h. eine Ausbildung des Vorrichtungsmusters.
7 zeigt schematisch, dass eine große Anzahl von Chips 11 auf dem Wafer 1, wie beispielsweise einem Siliziumwafer, ausgebildet ist. Die Chips 11 sind auf dem Wafer 1 angeordnet, um eine zweidimensionale Matrix zu bilden, und Schnittlinien 12 sind zwischen den benachbarten Chips 11 ausgebildet. Nach der Verarbeitung des Wafers 1 wird der Wafer 1 entlang der Schnittlinien 12 getrennt, um eine Vielzahl von einzelnen Chips 11 zu erhalten.
Die Ausrichtungsmarkierung und die Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung, auf die beim jedem der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung Bezug genommen ist, die oben beschrieben sind, sind wie folgt ausgebildet:

(1) Diese Markierungen können auf den Schnittlinien ausgebildet sein.
(2) Diese Markierungen können bei Positionen nahe dem Vorrichtungsmuster auf jedem Chip ausgebildet sein.
(3) Das in einem ausgewählten einzelnen Chip ausgewählte Vorrichtungsmuster kann als Ausrichtungsmarkierung und als Markierung zum Untersuchen der Abweichung einer Überlagerung im darauffolgenden Lithographieschritt verwendet werden.

Da jede der Ausrichtungsmarkierung und der Markierung zum Untersuchen der Vorrichtung einer Überlagerung einen Teil des Vorrichtungsmusters oder eines äquivalenten Musters enthält, empfangen diese Markierungen einen Fehler, der durch den Einfluss verursacht ist, der durch die Aberration des optischen Projektionssystems gegeben ist, das beim Durchführen des Mustertransfers verwendet wird, und zwar im Wesentlichen im selben Ausmaß wie das Vorrichtungsmuster. Dies impliziert, dass das Positionsabweichungsausmaß dieser Muster dasselbe ist, mit dem Ergebnis, dass es möglich ist, eine Ausrichtung hoher Genauigkeit zu erwarten. Es ist auch möglich, die Messung mit hoher Genauigkeit beim Messen des Fehlers bezüglich der Überlagerung durchzuführen. Es sollte auch beachtet werden, dass in dem Fall eines Enthaltens einer Vielzahl von Mustern, die bezüglich der Größe und der Form des Vorrichtungsmusters voneinander unterschiedlich sind, es möglich ist, eine Ausrichtung hoher Genauigkeit selbst dann zu erreichen, wenn das Positionsabweichungsausmaß, das durch beispielsweise die Aberration des optischen Projektionssystems verursacht ist, in Abhängigkeit vom Muster unterschiedlich ist.
Was auch beachtet werden sollte, besteht darin, dass es möglich ist, eine Ausrichtung hoher Genauigkeit durch Messen des Positionsabweichungsausmaßes des Vorrichtungsmusters der ersten Fotomaske und der zweiten Fotomaske zu erwarten, wobei die Abweichung durch beispielsweise die Aberration des optischen Projektionssystems verursacht wird, und durch Verwenden des Ergebnisses der Messung für die Korrektur der Position beim Durchführen der Belichtung mit Licht unter Verwendung der ersten Fotomaske und der zweiten Fotomaske, die einander überlagert sind.

Claims

Ausrichtungsverfahren, das die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden wenigstens eines ersten Vorrichtungsmusters (4) und einer ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42) auf einem Wafer (1) unter Verwendung einer ersten Fotomaske (21) mit dem ersten Vorrichtungsmuster und einem ersten Abweichungsuntersuchungsmuster (5A), das eine Form gleich oder ähnlich derjenigen des ersten Vorrichtungsmusters hat; und Positionieren einer zweiten Fotomaske (22) in Bezug auf einen Schutzschichtfilm (22A), der auf dem Wafer (1) ausgebildet ist, um eine zweite Abweichungsuntersuchungsmarkierung (43) auf dem Wafer auszubilden, um ein Ausmaß einer Fehlausrichtung zwischen der ersten und der zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42, 43) erfassen zu können, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausbildungsschritt Folgendes aufweist: einen Schritt zum Belichten bzw. Freilegen der ersten Fotomaske (21) mit einem Ausrichtungsmuster (25A) zusätzlich zum ersten Vorrichtungsmuster und zum ersten Abweichungsuntersuchungsmuster (5A), wobei das Ausrichtungsmuster (25A) wenigstens zwei Ausrichtungsmusterelemente mit unterschiedlichen Größen und Formen entsprechend denjenigen des ersten Vorrichtungsmusters enthält, so dass das erste Vorrichtungsmuster (4), die erste Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42) und eine Ausrichtungsmarkierung (41) gleichzeitig ausgebildet werden.
Ausrichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Positionieren der zweiten Fotomaske (22) mit einem zweiten Vorrichtungsmuster und einem zweiten Abweichungsuntersuchungsmuster bei einer Position in einer Belichtungsvorrichtung, wobei das zweite Vorrichtungsmuster und das zweite Abweichungsuntersuchungsmuster Formen gleich oder ähnlich denjenigen des zweiten Vorrichtungsmusters haben; und Ausbilden einer zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (43) bei einer Position auf dem Schutzschichtfilm (22A) entsprechend der ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42) durch Belichten bzw. Freilegen des zweiten Abweichungsuntersuchungsmusters zusammen mit dem zweiten Vorrichtungsmuster.
Ausrichtungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden der Ausrichtungsmarkierung (31) und des ersten Vorrichtungsmusters auf dem Wafer durch Verwenden der ersten Fotomaske (21) mit dem ersten Vorrichtungsmuster, das ein erstes und ein zweites Vorrichtungsmusterelement mit unterschiedlichen Größen und Formen enthält, und der Ausrichtungsmarkierung, die ein erstes und ein zweites Ausrichtungsmarkierungselement (32, 33) mit Größen und Formen entsprechend denjenigen des ersten und des zweiten Vorrichtungsmusterelements enthält; und Positionieren der zweiten Fotomaske (22) in Bezug auf den Wafer gemäß Positionen des ersten und des zweiten Ausrichtungsmarkierungselements der Ausrichtungsmarkierung.
Ausrichtungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausrichtungsmarkierungselement (32) eine Größe und eine Form hat, um zu veranlassen, dass ein Belichtungspositions-Abweichungsmaß aufgrund eines optischen Systems einer Belichtungsvorrichtung zum Belichten des Schutzschichtfilms kleiner als dasjenige ist, das durch das zweite Ausrichtungsmarkierungselement (33) verursacht ist.
Ausrichtungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fotomaske eine erste und eine zweite Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung (35, 37) mit ähnlicher Größe und Form zueinander hat; und die zweite Fotomaske eine erste Untersuchungsmarkierung (36) mit einer Größe und einer Form ähnlich der ersten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung hat, wobei die erste Untersuchungsmarkierung auf dem Wafer in Verbindung mit der ersten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung positioniert wird, und eine zweite Untersuchungsmarkierung (38) hat, die veranlasst, dass ein Belichtungsabweichungsmaß aufgrund eines optischen Systems einer Belichtungsvorrichtung, die zum Belichten des Schutzschichtfilms verwendet wird, größer als dasjenige der ersten Untersuchungsmarkierung ist, wobei die zweite Untersuchungsmarkierung (38) auf dem Wafer in Verbindung mit der zweiten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung (37) positioniert wird; und wobei das Ausrichtungsverfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Korrigieren der Belichtungspositionen der ersten und der zweiten Fotomaske (21, 22) unter selektivem Verwenden von einer einer ersten Anordnung (35, 36) oder einer zweiten Anordnung (37, 38) gemäß der Größe und der Form des Vorrichtungsmusters, das in der zweiten Fotomaske ausgebildet ist, wobei die erste Anordnung eine Kombination aus der ersten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung und der ersten Untersuchungsmarkierung ist und wobei die zweite Anordnung eine Kombination aus der zweiten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung und der zweiten Untersuchungsmarkierung ist.
Ausrichtungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fotomaske (21) eine erste Abweichungsuntersuchungsmarkierung, eine erste Referenzmarkierung (64) und eine zweite Abweichungsuntersuchungsmarkierung (65), die eine Größe und eine Form gleich oder ähnlich dem ersten Vorrichtungsmuster hat, das veranlasst durch das optische System einer Belichtungsvorrichtung in Bezug auf das erste Referenzmuster stark abgewichen ist, hat; und die zweite Fotomaske (22) eine zweite Referenzmarkierung (65), eine dritte Abweichungsuntersuchungsmarkierung (66), die eine Größe und eine Form gleich oder ähnlich dem zweiten Vorrichtungsmuster hat, das veranlasst durch das optische System der Belichtungsvorrichtung in Bezug auf das zweite Referenzmuster stark abgewichen ist, und eine vierte Untersuchungsmarkierung (62), die in Verbindung mit der auf dem Wafer ausgebildeten ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung positioniert ist, hat; und wobei das Ausrichtungsverfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Berechnen einer Summe einer ersten Abweichung zwischen der ersten und der vierten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (64, 63), einer zweiten Abweichung zwischen dem ersten Referenzmuster und der zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (65, 66) und einer dritten Abweichung zwischen dem zweiten Referenzmuster und der dritten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (61, 62); und Korrigieren einer Belichtungsposition einer weiteren Fotomaske unter Verwendung der berechneten Summe.
Überlagerungs-Untersuchungsverfahren für eine Fotomaske, das die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden eines ersten Vorrichtungsmusters (4) und einer ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42) auf einem Wafer (1) unter Verwendung einer ersten Fotomaske (21) mit dem ersten Vorrichtungsmuster und einem ersten Abweichungsuntersuchungsmuster (5A), das eine Form gleich oder ähnlich dem ersten Vorrichtungsmuster hat; Belichten bzw. Freilegen eines Schutzschichtfilms (22A), der auf dem Wafer (1) ausgebildet ist, zu einer zweiten Fotomaske (22) zum Ausbilden eines zweiten Vorrichtungsmusters und einer zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (43), die eine Form gleich oder ähnlich derjenigen des zweiten Vorrichtungsmusters hat; und Bestimmen der Positionierungsgenauigkeit der zweiten Fotomaske (22) in Bezug auf den Wafer (1) unter Verwendung der ersten und der zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42, 43), dadurch gekennzeichnet, dass der Ausbildungsschritt Folgendes aufweist: Freilegen bzw. Belichten eines Schutzschichtfilms (21A), der auf dem Wafer (1) ausgebildet ist, zu der ersten Fotomaske (21), die ein Ausrichtungsmuster (25A) zusätzlich zum ersten Vorrichtungsmuster und zum ersten Abweichungsuntersuchungsmuster hat, wobei das Ausrichtungsmuster wenigstens zwei Ausrichtungsmusterelemente mit unterschiedlichen Größen und Formen entsprechend denjenigen des ersten Vorrichtungsmusters hat, so dass das erste Vorrichtungsmuster (4), die erste Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42) und eine Ausrichtungsmarkierung (41) gleichzeitig ausgebildet werden.
Überlagerungs-Untersuchungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Positionieren der zweiten Fotomaske (22) mit einem zweiten Vorrichtungsmuster und einem zweiten Abweichungsuntersuchungsmuster bei einer Position in einer Belichtungsvorrichtung, wobei das zweite Vorrichtungsmuster und das zweite Abweichungsuntersuchungsmuster Formen gleich oder ähnlich demjenigen des zweiten Vorrichtungsmusters haben; und Ausbilden einer zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (43) bei einer Position auf dem Schutzschichtfilm (22A) entsprechend der ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (42) durch eine Belichtung bzw. ein Freilegen des zweiten Abweichungsuntersuchungsmusters zusammen mit dem zweiten Vorrichtungsmuster.
Überlagerungs-Untersuchungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden der Ausrichtungsmarkierung und des ersten Vorrichtungsmusters auf dem Wafer (1) durch Verwenden der ersten Fotomaske (21) mit dem ersten Vorrichtungsmuster, das ein erstes und ein zweites Vorrichtungselement mit unterschiedlichen Größen und Formen enthält, und der Ausrichtungsmarkierung, die ein erstes und ein zweites Ausrichtungsmarkierungselement (32, 33) mit Größen und Formen entsprechend denjenigen des ersten und des zweiten Vorrichtungsmusterelements enthält; und Positionieren der zweiten Fotomaske (22) in Bezug auf den Wafer gemäß Positionen des ersten und des zweiten Ausrichtungsmarkierungselements (32, 33) der Ausrichtungsmarkierung.
Überlagerungs-Untersuchungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ausrichtungsmarkierungselement (32) eine Größe und eine Form hat, um zu veranlassen, dass ein Belichtungspositions-Abweichungsmaß aufgrund eines optischen Systems einer Belichtungsvorrichtung zum Belichten des Schutzschichtfilms kleiner als dasjenige ist, das durch die zweite Ausrichtungsmarkierung (33) verursacht ist.
Überlagerungs-Untersuchungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fotomaske (21) eine erste und eine zweite Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung (35, 37) mit ähnlicher Größe und Form zueinander hat; und die zweite Fotomaske (22) eine erste Untersuchungsmarkierung (36) mit einer Größe und einer Form gleich der ersten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung hat, wobei die erste Untersuchungsmarkierung auf dem Wafer in Verbindung mit der ersten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung positioniert wird, und eine zweite Untersuchungsmarkierung (38) hat, die veranlasst, dass ein Belichtungsabweichungsausmaß aufgrund eines optischen Systems einer Belichtungsvorrichtung, die zum Belichten des Schutzschichtfilms verwendet wird, größer als dasjenige der ersten Untersuchungsmarkierung ist, wobei die zweite Untersuchungsmarkierung auf dem Wafer in Verbindung mit der zweiten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung (37) positioniert wird; und das Überlagerungs-Untersuchungsverfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Korrigieren der Belichtungspositionen der ersten und der zweiten Fotomaske (21, 22) unter selektivem Verwenden von einer einer ersten Anordnung oder einer zweiten Anordnung gemäß der Größe und der Form des in der zweiten Fotomaske ausgebildeten Vorrichtungsmusters, wobei die erste Anordnung (35, 36) eine Kombination aus der ersten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung und der ersten Untersuchungsmarkierung ist und wobei die zweite Anordnung (37, 38) eine Kombination aus der zweiten Abweichungsuntersuchungs-Referenzmarkierung und der zweiten Untersuchungsmarkierung ist.
Überlagerungs-Untersuchungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fotomaske (21) eine erste Abweichungsuntersuchungsmarkierung (61), eine erste Referenzmarkierung (64) und eine zweite Abweichungsuntersuchungsmarkierung (63), die eine Größe und eine Form gleich oder ähnlich dem ersten Vorrichtungsmuster hat, das veranlasst durch das optische System einer Belichtungsvorrichtung in Bezug auf das erste Referenzmuster stark abgewichen ist, hat; und die zweite Fotomaske eine zweite Referenzmarkierung (65), eine dritte Abweichungsuntersuchungsmarkierung (66), die eine Größe und eine Form gleich oder ähnlich dem zweiten Vorrichtungsmuster hat, das veranlasst durch das optische System der Belichtungsvorrichtung in Bezug auf das zweite Referenzmuster stark abgewichen ist, und eine vierte Untersuchungsmarkierung (62), die in Verbindung mit der auf dem Wafer ausgebildeten ersten Abweichungsuntersuchungsmarkierung positioniert ist, hat; und wobei das Überlagerungs-Untersuchungsverfahren weiterhin die folgenden Schritte aufweist: Berechnen einer Summe einer ersten Abweichung zwischen der ersten und der vierten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (61, 62), einer zweiten Abweichung zwischen dem ersten Referenzmuster und der zweiten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (64, 63) und einer dritten Abweichung zwischen dem zweiten Referenzmuster und der dritten Abweichungsuntersuchungsmarkierung (65, 66); und Korrigieren einer Belichtungsposition einer weiteren Fotomaske unter Verwendung der berechneten Summe.
Fotomaske, die Folgendes aufweist: ein Vorrichtungsmuster (4); ein Ausrichtungsmuster (25A); und ein Abweichungsuntersuchungsmuster (5A) mit einer Größe und einer Form gleich oder ähnlich denjenigen des Vorrichtungsmusters; dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtungsmuster wenigstens zwei Ausrichtungsmusterelemente mit unterschiedlichen Größen und Formen entsprechend denjenigen des Vorrichtungsmusters enthält.
Fotomaske nach Anspruch 13, und wobei: die Vorrichtungsmusterkonfiguration (4) wenigstens zwei Vorrichtungsmuster mit unterschiedlichen Größen und Formen enthält; und das Abweichungsuntersuchungsmuster eine Form hat, die einen Teil der Vorrichtungsmusterkonfiguration enthält.
Fotomaske nach Anspruch 14, wobei das Ausrichtungsmuster ein Referenzmuster (32) und einen Teil (33) des Vorrichtungsmusters enthält.
Fotomaske nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtungsmuster (32, 33) und das Abweichungsuntersuchungsmuster (35–38) jeweils eine Breite und eine Länge entsprechend denjenigen der Vorrichtungsmusterkonfiguration haben.