DE10015698C1 - Halbleitereinrichtung, Photomaske und Verfahren der Überdeckungsgenauigkeit - Google Patents

Halbleitereinrichtung, Photomaske und Verfahren der Überdeckungsgenauigkeit

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Abstract

Eine Halbleitereinrichtung mit einer verbesserten Überdeckungsgenauigkeitsphotomaske, die zur Herstellung der Einrichtung verwendet wird, und ein Überdeckungsgenauigkeitsverbesserungsverfahren werden bereitgestellt durch Erfassen der Linsenaberration, die Schwierigkeiten bei dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung verursacht. Die Halbleitereinrichtung enthält eine Zusatzmarke (12), die eine Innenmarke (1) mit gestuften Abschnitten (1a) mit vier Seiten als zu erfassende gestufte Abschnitte aufweist, und eine Außenmarke, die gestufte Abschnitte (2a, 2b) als zu erfassende gestufte Abschnitte aufweist, die ungefähr parallel zu den gestuften Abschnitten (1a) entlang der vier Seiten der Innenmarke vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitereinrichtung, eine Photomaske und ein Verfahren der Überdeckungsgenauigkeit.
Eine Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarke wird normalerweise zur Messung der Überdeckungsgenauigkeit von jeder Schicht in einem Halbleiterherstellungsver­ fahren verwendet. Die Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarke wird normaler­ weise in verschiedenen Schichten, d. h. in jeder der gestapelten, inhärenten Schichten der Einrichtung, die Ziel der aktuellen Überdeckungsgenauigkeits­ messung ist, an einer vorbestimmten Position auf dem Halbleitersubstrat gebil­ det. Wenn die Überdeckungsgenauigkeit gemessen wird, werden die Positionen von gestuften Abschnitten, d. h. die Kanten, der Überdeckungsgenauigkeits­ meßmarke erfaßt und der Abstand zwischen zwei erfaßten, gestuften Abschnit­ ten, d. h. Kanten, wird gemessen, womit die Größe der Verschiebung der Über­ deckung zwischen den Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarken in zwei Schichten berechnet wird. Der Unterschied zwischen der Größe der Verschiebung der Überdeckung von zwei Öffnungsmustern in den inhärenten Schichten, die auf einer Photomaske gebildet sind, und der berechneten Größe der Verschiebung der zwei gestuften Abschnitte der Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarken wird dabei als Überdeckungsfehler in dem Herstellungsverfahren gemessen.
Obwohl die oben beschriebenen gestuften Abschnitte der Überdeckungs­ genauigkeitsmeßmarke unter Verwendung einer Überdeckungsgenauigkeits­ meßeinrichtung erfaßt werden, kann der Überdeckungsfehler selbst nicht genau gemessen werden, da die Verschiebung des Musters, d. h. der Übertragungs­ fehler, der durch eine Linsenaberration verursacht wird, nicht berücksichtigt wird.
Ein Verfahren des Messens der Überdeckungsgenauigkeit, das eine Linsenaber­ ration berücksichtigt, ist in dem offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-74 063 beschrieben. Bei der in der offengelegten Anmeldung beschrie­ benen Technik sind Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarken in zwei Schichten in der gleichen Form als zwei inhärente Schichten, die für die tatsächliche Über­ deckungsgenauigkeit zu messen sind, gebildet, so daß die Größe der Muster­ verschiebung, d. h. der Übertragungsfehler, der zwei inhärenten Schichten auf­ grund der Aberration und die der Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarken auf­ grund der Aberration gleich werden. Die Musterverschiebung der inhärenten Muster, die durch die Aberration bedingt ist, und die der Überdeckungs­ genauigkeitsmeßmarken, die durch die Aberration bedingt ist, sind dadurch ausgeglichen. Daher wird nur der Überdeckungsfehler in dem Überdeckungs­ genauigkeitsmeßverfahren erfaßt, das in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 9-74 063 beschrieben ist.
Bei einem Überdeckungsgenauigkeitsmeßverfahren, das nur eine herkömm­ licherweise verwendete Überdeckungsgenauigkeitsmeßmarke verwendet, wird jedoch die Musterverschiebung selbst, die durch die Linsenaberration bedingt wird, nicht berechnet, um eine Linseneinheit (im folgenden bedeutet die Modi­ fikation der Linseneinheit sowohl die Einstellung der Linseneinheit als auch die Korrektur einer Linse) derart zu modifizieren, daß die Aberration verringert wird. Somit wird der durch die Linsenaberration bedingte Überdeckungsfehler nicht korrigiert, um die Überdeckungsgenauigkeit bei einem Halbleiterher­ stellungsverfahren zu erhöhen.
Das folgende Verfahren wird jedoch im allgemeinen verwendet, um die Größe der Aberration zu bestimmen. Zuerst wird ein Resistfilm 100, der mit einem Muster versehen ist, bei dem Linien und Zwischenräume abwechselnd gebildet sind, gebildet, wie in Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Die Linienbreiten L1 und L2 an entgegengesetzten Enden des Resistfilms 100 werden gemessen, beispielsweise unter Verwendung eines SEM (Rasterelektronenmikroskops). Der abnormale Linienbreitenwert aufgrund einer Komaaberration wird im allgemeinen durch die folgende Gleichung berechnet.
Abnormaler Linienbreitenwert = (L1 - L2)/(L1 + L2) (1)
Mit der Gleichung (1) kann der abnormale Linienbreitenwert gemäß den Meßergebnissen der oben beschriebenen Breiten L1 und L2 berechnet werden.
Bei diesem Verfahren wird nur ein Muster, bei dem Linien und Zwischenräume abwechselnd gebildet sind, für den Resistfilm 100 verwendet, so daß nur der Meßfehler der Musterlinienbreite, der durch die Aberration bedingt ist, erfaßt werden kann, wenn ein normales SEM verwendet wird. Das heißt, daß ein Musterübertragungsfehler, der von einer Differenz zwischen zwei zu messenden Mustern aufgrund der Aberration resultiert, nicht erfaßt werden kann. Somit wurde bei einem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung eine Linseneinheit die derart modifiziert ist, daß der Übertragungsfehler des Musters, der durch die Linsenaberration bedingt ist, verringert wird, nicht verwendet.
Da ferner ein SEM verwendet wird, ist die Meßzeit lang und die Messung der gesamten Einheit (die gesamte Belichtungseinheit) ist schwierig.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitereinrichtung mit ver­ besserter Überdeckungsgenauigkeit, eine Photomaske, die zur Herstellung der Einrichtung verwendet wird, und ein Überdeckungsgenauigkeitsverbesserungs­ verfahren dafür durch Erfassen der Linsenaberration, die in dem Halbleiterher­ stellungsverfahren enthalten ist, bereitzustellen.
Weiterhin soll ermöglicht werden, die Linsenaberration unter Verwendung einer normalen Überdeckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung zu korrigieren.
Die Aufgabe wird durch die Halbleitereinrichtung des Anspruches 1, die Photomaske des Anspruches 11 oder das Verfahren zur Erhöhung der Über­ deckungsgenauigkeit des Anspruches 12 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung enthält eine Zusatzmarke für eine Überdeckungsgenauigkeitsverbesserung (im folgenden einfach als Zusatz­ marke bezeichnet), die zum Erfassen einer Aberration einer Linse, oder Linseneinheit, die in einem Belichtungsschritt in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung verwendet werden, verwendet wird, um die Linseneinheit derart zu modifizieren, daß die Linsenaberration verringert wird. Die Zusatzmarke enthält eine Innenmarke, die vier Seiten eines ersten virtu­ ellen Rechtecks bildet, wenn man es zweidimensional betrachtet, und eine Außenmarke, die vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck bildet und die den gleichen Schnittpunkt der Diago­ nalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zwei­ dimensional betrachtet. Die Innen- und Außenmarken sind derart gebildet, daß sie gestufte Abschnitte aufweisen, die zu einer gleichen Schicht gehören und die durch eine Überdeckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung erfaßt werden kön­ nen.
Ein solcher Aufbau ermöglicht, daß die Außenmarke der Zusatzmarke auf der gleichen Schicht wie die Innenmarke ist. Somit können bei dem Belichtungs­ schritt, der eine Photomaske zum Bilden der Zusatzmarke verwendet, die Innen- und Außenmarke unbeeinflußt von einem Überdeckungsfehler gebildet werden, der durch Überdecken von zwei Schichten bedingt ist. Wenn die Muster der Innen- und Außenmarke, die auf einem Halbleitersubstrat gebildet sind, mit denen verglichen werden, die in der Photomaske geöffnet sind, wird daher ein Abstandsfehler zwischen den gestuften Abschnitten der Innen- und Außenmarke ungefähr gleich sein zu dem Musterübertragungsfehler, der durch die Linsenaberration in dem Belichtungsschritt unter Verwendung der Photo­ maske verursacht wird, da ein Ausrichtungsfehler, der verursacht wird, wenn eine Belichtungseinrichtung verwendet wird, wie z. B. ein Stepper, ausreichend klein ist.
Als Ergebnis kann die Linsenaberration aufgrund des Musterunterschiedes zwi­ schen der Innen- und Außenmarke unter Verwendung einer normalen Über­ deckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung an einer Position erfaßt werden, an der die Zusatzmarke vorgesehen ist. Durch Modifizieren der Linseneinheit basie­ rend auf dem erfaßten Ergebnis derart, daß die Linsenaberration verringert wird, kann die Überdeckungsgenauigkeit für jede Schicht, die auf einer anderen anzuordnen ist, erhöht werden.
Ferner kann in der Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung die Außenmarke mit den gestuften Abschnitten als ein Kastenmuster, ein Linienmuster oder ein Lochmuster gebildet sind.
Bei einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung kann die Innenmarke mit den gestuften Abschnitten als ein Kastenmuster, Linienmuster oder Lochmuster gebildet sein.
Alternativ kann in einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung die Außen­ marke mit den gestuften Abschnitten als ein Positivmuster (d. h. ein Muster, auf dem das Resist verbleibt) oder als ein Negativmuster (d. h. ein Muster, von dem das Resist entfernt ist) gebildet sein.
Bei einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung kann die Innenmarke mit dem gestuften Abschnitt auch als ein Positivmuster oder Negativmuster gebil­ det sein.
Alternativ kann bei einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung die Zu­ satzmarke bevorzugt derart gebildet sein, daß sie eine Mehrzahl von Marken ist, die über den gesamten Belichtungsbereich auf einem Halbleitersubstrat verteilt sind.
Ein solcher Aufbau, bei dem die Zusatzmarken auf dem Halbleitersubstrat ver­ teilt sind, ermöglicht das Erfassen eines Musterübertragungsfehlers, der durch die Linsenaberrationen bedingt ist, an entsprechenden Positionen. Dies führt zu einer genaueren Verbesserung der Überdeckungsgenauigkeit für jede Schicht, die auf einer anderen gebildet ist, in einem Halbleitereinrichtungsherstellungs­ schritt, da die Linseneinheit derart modifiziert bzw. geändert wird, daß die Linsenaberration an entsprechenden Positionen verringert wird.
Bei einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung sind bevorzugter eine Mehrzahl der Innenmarken derart gebildet, daß sie eine Anzahl von Stufen mit unterschiedlichen Größen aufweisen.
Ein solcher Aufbau ermöglicht ein Erfassen der Aberration in Abhängigkeit der Größen der Innenmarken, da eine Mehrzahl der Innenmarken mit verschiedenen Größen auf dem Halbleitersubstrat verteilt sind. Als Ergebnis kann die Über­ deckungsgenauigkeit für jede aufgebrachte Schicht gut in dem Verfahren des Herstellens einer Halbleitereinrichtung verbessert werden, da die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration für verschiedene Größen der Innenmarken vergrößert wird.
In einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung sind noch bevorzugter eine Mehrzahl der Außenmarken derart gebildet, daß sie eine Anzahl von Stufen mit verschiedenen Größen aufweisen.
Ein solcher Aufbau ermöglicht ein Erfassen der Aberration in Abhängigkeit der Größen der Außenmarken, da eine Mehrzahl der Außenmarken mit verschiede­ nen Größen auf einem Halbleitersubstrat verteilt sind. Als ein Ergebnis kann eine Überdeckungsgenauigkeit für jede überlagernde Schicht genau in dem Verfahren des Herstellens einer Halbleitereinrichtung verbessert werden, da die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration für verschie­ dene Größen der Außenmarken verringert wird.
Bei einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung sind noch bevorzugter die Mehrzahl der Innenmarken derart gebildet, daß sie ein Kastenmuster, ein Lini­ enmuster und ein Lochmuster enthalten.
Ein solcher Aufbau ermöglicht ein Erfassen der Aberration, die in Abhängigkeit der Musterformen variiert, da die Mehrzahl der Zusatzmarken, in denen die Innenmarken ein Kastenmuster, ein Linienmuster und ein Lochmuster enthalten, auf einem Halbleitersubstrat verteilt sind. Als Ergebnis kann die Über­ deckungsgenauigkeit für jede Schicht genau in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung verbessert werden durch Modifizieren einer Linseneinheit derart, daß die Linsenaberration für jede Musterform verringert wird.
Alternativ kann in einer Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung die Mehr­ zahl der Außenmarken derart gebildet sein, daß sie ein Kastenmuster, ein Linienmuster und ein Lochmuster enthalten.
Ein solcher Aufbau ermöglicht das Erfassen einer Aberration, die in Abhängig­ keit der Musterformen variiert, da die Mehrzahl der Zusatzmarken, in denen die Außenmarken ein Kastenmuster, ein Linienmuster und ein Lochmuster ent­ halten, auf einem Halbleitersubstrat verteilt sind. Als Ergebnis kann die Über­ deckungsgenauigkeit für jede Schicht genau verbessert werden in dem Verfah­ ren des Herstellens einer Halbleitereinrichtung durch Modifizieren einer Linseneinheit derart, daß die Linsenaberration für jede Musterform verringert wird.
Eine Photomaske zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung gemäß der vorlie­ genden Erfindung ist mit einer Öffnung versehen, die dem Muster der Zusatz­ marke entspricht, die eine Innenmarke, die vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks bildet, wenn man es zweidimensional betrachtet, und eine Außen­ marke, die vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck bildet und die den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zweidimensional be­ trachtet, enthält, wobei die Innenmarke und Außenmarke gestufte Abschnitte auf einer gleichen Schicht aufweisen, die durch eine Überdeckungsgenauig­ keitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
Unter Verwendung einer solchen Photomaske kann eine Halbleitereinrichtung gemäß den oben beschriebenen Aspekten der vorliegenden Erfindung herge­ stellt werden.
Ein Verfahren des Verbesserns der Überdeckungsgenauigkeit einer Halb­ leitereinrichtung gemäß der Erfindung verwendet die Zusatzmarke, die eine Innenmarke, die vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks auf einem Halb­ leitersubstrat bildet, wenn man es zweidimensional betrachtet, und eine Außenmarke, die vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck bildet und den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zweidimensional betrachtet, aufweist, wobei die Innenmarke und die Außenmarke gestufte Ab­ schnitte auf einer gleichen Schicht aufweisen, die durch eine Überdeckungs­ genauigkeitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
Die Erfassung der Linsenaberration durch ein solches Verfahren ermöglicht, daß die Linsenseinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration ver­ ringert wird, so daß eine Halbleitereinrichtung mit einer verbesserten Über­ deckungsgenauigkeit für jede Schicht, die auf einer anderen angeordnet wird, hergestellt werden kann.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der Fi­ guren. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ebenen Aufbaus einer Zusatzmarke zum Erfassen der Linsenaberration einer Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in Figur,
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines ebenen Aufbaus einer Zusatzmarke zum Erfassen einer Linsenaberration einer Halbleitereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines ebenen Aufbaus einer Zusatzmarke zum Erfassen einer Linsenaberration einer Halbleitereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines ebenen Aufbaus eines Resistmusters, das zum Berechnen eines abnormalen Linienbreitenwerts verwendet wird, der von einer herkömmlichen Linsenaberration resultiert, und
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7.
Zuerst wird eine Halbleitereinrichtung der ersten Ausführungsform mit Bezug zu Fig. 1 und 2 beschrieben. Eine Halbleitereinrichtung gemäß der vorliegen­ den Ausführungsform enthält, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, eine Zusatzmarke 12 auf einem Halbleitersubstrat 10 zur Erfassung einer Linsenaberration. Ob­ wohl die Zusatzmarke 10 normalerweise auf einem Halbleiterwafer gebildet ist, kann sie manchmal auf einem Halbleiterchip verbleiben, der aus dem Halb­ leiterwafer herausgeschnitten ist.
Die Zusatzmarke 12 enthält eine Innenmarke 1, die auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet ist und gestufte Abschnitte 1a an vier Seiten als die zu erfassenden gestuften Abschnitte aufweist, und eine Außenmarke 2, die auf der gleichen Schicht wie die Innenmarke 1 gebildet ist und die Innenmarke 1 umgibt und gestufte Abschnitte 2a, 2b als die zu erfassenden, gestuften Abschnitte auf­ weist, die ungefähr parallel zu den gestuften Abschnitten 1a der vier Seiten vorgesehen sind.
Die Innenmarke 1 ist derart gebildet, daß sie die gestuften Abschnitte 1a ent­ lang von vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks auf dem Halbleiter­ substrat aufweist, wenn man es zweidimensional betrachtet. Die Außenmarke 2 ist derart gebildet, daß sie die gestuften Abschnitte 2a, 2b entlang der vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck aufweist und daß sie den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zweidimensional be­ trachtet. Ferner sind die gestuften Abschnitte 1a der Innenmarke 1 und die ge­ stuften Abschnitte 2a, 2b der Außenmarke die gestuften Abschnitte, die zu einer gleichen Schicht gehören und durch eine Überdeckungsgenauigkeits­ meßeinrichtung erfaßt werden können.
Darüberhinaus ist die Innenmarke 1 ein Box- bzw. Kastenmuster mit vier kontinuierlichen Seiten, in denen die gestuften Abschnitte 1a durch ein Nega­ tivmuster gebildet sind, und die Außenmarke 2 weist ein relativ langgestrecktes Linienmuster mit den gestuften Abschnitten 2a, 2b auf, die durch ein positives Muster gebildet sind. Obwohl ein negatives Boxmuster mit gestuften Abschnit­ ten 1a, die zu erfassen sind, als die Innenmarke in dieser Ausführungsform verwendet wird, kann ein positives Boxmuster mit gestuften Abschnitten 3c, die zu erfassen sind, auch verwendet werden. Anstatt eines Linienmusters, das durch ein positives Muster, das für die Außenmarke 2 verwendet wird, gebildet ist, kann ferner ein Linienmuster, das durch ein negatives Muster gebildet ist, ebenfalls verwendet werden.
Obwohl ein Resistfilm normalerweise als das Material der oben beschriebenen Innenmarke 1 und Außenmarke 2 verwendet wird, kann eine Isolierschicht oder eine leitende Schicht auch verwendet werden.
Ein solcher Aufbau ermöglicht, daß die Zusatzmarke 12 eine Außenmarke 2 aufweist, die auf der gleichen Schicht wie die Innenmarke 1 gebildet ist. Somit werden beim Belichtungsschritt unter Verwendung einer Photomaske zum Bil­ den einer Zusatzmarke die Innenmarke 1 und die Außenmarke 2 ohne Über­ deckungsfehler gebildet, der beim Anordnen von zwei Schichten aufeinander auftritt. Wenn die Muster der gestuften Abschnitte der Innenmarke 1 und der Außenmarke 2, die in einer Photomaske geöffnet sind, und die, die auf einem Halbleitersubstrat 10 gebildet sind, verglichen werden, ist der Fehler des Ab­ stands zwischen den gestuften Abschnitten der Innen- und Außenmarke unge­ fähr gleich zu dem eines Musterübertragungsfehlers, der durch eine Linsenaber­ ration in einem Belichungsschritt unter Verwendung einer Photomaske verur­ sacht wird, da der Fehler in einer Belichtungseinrichtung, wie z. B. ein Stepper, ausreichend klein ist. Als Ergebnis kann die Linsenaberration in Abhängigkeit des Musterunterschiedes zwischen der Innenmarke 1 und der Außenmarke 2 erfaßt werden unter Verwendung einer normalen Überdeckungsgenauigkeit­ meßeinrichtung an einer Position, an der die Zusatzmarke angeordnet ist. Durch Modifizieren einer Linseneinheit derart, daß die Linsenaberration basie­ rend auf der erfaßten Linsenaberration verringert wird, kann eine Über­ deckungsgenauigkeitsverbesserung für jede aufzubringende Schicht in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung erzielt werden.
Bei einer Halbleitereinrichtung gemäß dieser Ausführungsform enthält die Zu­ satzmarke 12 bevorzugt eine Mehrzahl von Zusatzmarken, die über den gesam­ ten Bereich des Halbleiters 10 verteilt sind. Wenn die Zusatzmarke 12 auf dem Halbleiterchip gebildet wird, in dem ein Halbleiterelement gebildet wird, kann eine Anzahl der Zusatzmarken in einem anderen Bereich als dem Element­ bildungsbereich verteilt werden.
Ein solcher Aufbau ermöglicht ein Erfassen einer Musterverschiebung (Übertragungsfehler) aufgrund der Linsenaberration an jeder Position, da eine Mehrzahl der Zusatzmarken 12 auf dem Halbleitersubstrat 10 verteilt sind. Als Ergebnis kann eine genaue Verbesserung der Überdeckungsgenauigkeit für jede aufzubringende Schicht in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrich­ tung erzielt werden, wenn die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration an jeder Position verringert.
Bei der Zusatzmarke, die in dieser Ausführungsform beschrieben ist, sind eine Mehrzahl der gestuften Muster der Innenmarken und/oder der Außenmarken bevorzugt derart gebildet, daß sie verschiedene Typen von Stufenmustern mit verschiedenen Größen aufweisen.
Ein solcher Aufbau ermöglicht ein Erfassen der Aberration in Abhängigkeit der Größe der Zusatzmarke an jeder Position, da eine Mehrzahl der Zusatzmarken 12 mit Mustern unterschiedlicher Größen auf dem Halbleitersubstrat 10 verteilt sind. Als Ergebnis kann ein noch genauere Verbesserung der Überdeckungs­ genauigkeit für jede aufzubringende Schicht in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung erzielt werden, da die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration für die Zusatzmarken mit verschiedenen Größen verringert wird.
Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Außenmarke 2 und/oder die Innenmarke gestufte Abschnitte aufweisen, die durch ein Muster gebildet sind, das ein Boxmuster, ein Linienmuster oder ein Lochmuster enthält.
Bei einem solchen Aufbau kann, da ein Box- bzw. Kastenmuster, ein Linien­ muster und ein Lochmuster auf einem Halbleitersubstrat mehrfach verteilt sind, die Linsenaberration in Abhängigkeit der Formen der Muster an entsprechenden Positionen auf dem Halbleitersubstrat erfaßt werden. Als Ergebnis kann eine noch genauere Verbesserung der Überdeckungsgenauigkeit für jede aufzubrin­ gende Schicht in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung erzielt werden, da die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration für Muster mit verschiedenen Formen verringert wird.
Zum Bilden der Zusatzmarke, die in dieser Ausführungsform beschrieben ist, wird normalerweise ferner eine Photomaske verwendet, in der eine Öffnung, die dem Muster der Zusatzmarke 12 entspricht, gebildet ist.
Bei einem Verfahren zur Erhöhung eine Überdeckungsgenauigkeit unter Ver­ wendung der Zusatzmarke 12, die in dieser Ausführungsform beschrieben ist, kann eine Halbleitereinrichtung hergestellt werden, bei der eine noch genauer erhöhte Überdeckungsgenauigkeit für jede aufzubringende Schicht erzielt wird, da die Linsenaberration in der Überdeckungsmessung erfaßt wird und die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration selbst verrin­ gert wird.
Zweite Ausführungsform
Eine Halbleitereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 beschrieben. Eine Halbleiterein­ richtung gemäß dieser Ausführungsform enthält eine Zusatzmarke 12 auf einem Halbleitersubstrat 10 zur Erfassung einer Linsenaberration, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist und wie bei der Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform.
Die Zusatzmarke 12 enthält eine Innenmarke 1, die auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet ist und kontinuierliche gestufte Abschnitte 1a von vier Seiten als vier zu erfassende gestufte Abschnitte aufweist, und eine Außenmarke 2, die aus einem relativ langgestreckten Linienmuster gebildet ist, das derart vorge­ sehen ist, daß es ungefähr parallel zu den vier gestuften Abschnitten der Innenmarke 1 ist, und das auf der gleichen Schicht wie die Innenmarke 1 gebil­ det ist und die Innenmarke 1 mit den gestuften Abschnitten 2a, 2b als gestufte Abschnitte, die zu erfassen sind, umgibt.
Die Innenmarke 1 weist die gestuften Abschnitte 1a entlang von vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks auf einem Halbleitersubstrat auf, wenn man es zweidimensional betrachtet. Die Außenmarke 2 weist die gestuften Abschnitte 2a, 2b entlang der vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck auf, und weist den gleichen Schnittpunkt der Diago­ nalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck auf, wenn man es zweidimensional betrachtet. Ferner sind die gestuften Abschnitte 1a der Innenmarke 1 und die gestuften Abschnitte 2a, 2b der Außenmarke 2 gestufte Abschnitte, die auf der gleichen Schicht vorgesehen sind und die durch eine Überdeckungsgenauig­ keitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
Die gestuften Abschnitte der Innenmarke 1 sind durch ein negatives Box- bzw. Kastenmuster gebildet, und die gestuften Abschnitte 2a und 2b der Außen­ marke 2 sind durch ein positives Linienmuster gebildet.
Ein solcher Aufbau, der ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungs­ form ist, ermöglicht ein Erfassen der Linsenaberration in Abhängigkeit der Form und der Größenunterschiede zwischen der Innenmarke 1 und der Außen­ marke 2 an Positionen, an denen die Zusatzmarke angeordnet ist, unter Ver­ wendung einer normalen Überdeckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung, da die Innenmarke 1 und die Außenmarke 2 auf der gleichen Schicht gebildet sind. Somit kann ähnlich zu der Halbleitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungs­ form die Überdeckungsgenauigkeit für jede aufzubringende Schicht in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung verbessert werden, da die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration basierend auf der erfaßten Linsenaberration verringert wird.
Dritte Ausführungsform
Ein Halbleiter gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 5 und 6 beschrieben. Eine Halbleiterein­ richtung gemäß dieser Ausführungsform, die ähnlich zu der Halbleitereinrich­ tung gemäß der ersten Ausführungsform ist, enthält eine Zusatzmarke 12 zur Erfassung der Linsenaberration auf dem Halbleitersubstrat 10, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist.
Die Zusatzmarke 12 enthält eine Innenmarke 1, die auf dem Halbleitersubstrat 10 gebildet ist und vier Seiten als gestufte Abschnitte bzw. Stufenabschnitte, die zu erfassen sind, aufweist, und eine Außenmarke 2, die auf der gleichen Schicht wie die Innenmarke 1 gebildet ist und diese umgibt und gestufte Ab­ schnitte, die zu erfassen sind, aufweist, die als eine Mehrzahl von Lochmustern gebildet sind, die ungefähr parallel zu den vier Seiten der Innenmarke 1 vor­ gesehen sind. Die Innen- und Außenmarke sind integral mit dem gleichen Material gebildet.
Die Innenmarke 1 weist die gestuften Abschnitte 1a entlang der vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks auf einem Halbleitersubstrat auf, wenn man es zweidimensional betrachtet. Die Außenmarke 2 weist gestufte Abschnitte 2a entlang vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck auf und weist den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck auf. Ferner sind die gestuften Ab­ schnitte 1a der Innenmarke 1 und die gestuften Abschnitte 2a der Außenmarke 2 die gestuften Abschnitte, die zu einer gemeinsamen Schicht gehören und durch eine Überdeckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
Ferner sind die gestuften Abschnitte 1a der Innenmarke 1 durch ein negatives Kastenmuster gebildet, und die gestuften Abschnitte 2a der Außenmarke sind durch ein positives Lochmuster gebildet.
Ein solcher Aufbau ermöglicht ein Erfassen der Linsenaberration in Abhängig­ keit des Musterunterschiedes zwischen der Innenmarke 1 und der Außenmarke 2 an einer Position, an der die Zusatzmarke vorgesehen ist, unter Verwendung einer normalen Überdeckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung, da die Innenmarke 1 und die Außenmarke 2 auf der gleichen Schicht gebildet sind, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Daher kann ähnlich zu der Halb­ leitereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform die Überdeckungs­ genauigkeit für jede aufzubringende Schicht in dem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung verbessert werden, da die Linseneinheit derart modifiziert wird, daß die Linsenaberration basierend auf der erfaßten Linsenaberration verringert wird.
Bei der Halbleitereinrichtung, der Photomaske, die zum Herstellen derselben verwendet wird, und einem Verfahren zum Erhöhen der Überdeckungsgenauig­ keit davon gemäß den obigen Ausführungsformen 1 bis 3 kann, obwohl ein Bei­ spiel eines Musters beschrieben wurde, für jede innere Marke 1 und äußere Marke jedes Muster eines Kastenmusters, eines Linienmusters und eines Lochmusters für die Innenmarke 1 und die Außenmarke 2 mit den gestuften Abschnitten verwendet werden, wenn jedes Muster entlang der vier Seiten des ersten und zweiten virtuellen Rechtecks gebildet ist, und der gleiche Effekt wird erzielt, wie der der durch die Halbleitereinrichtung, die Photomaske, die zur Herstellung desselben verwendet wird, und das Überdeckungsgenauigkeits­ verbesserungsverfahren gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, erzielt wird.

Claims (12)

1. Halbleitereinrichtung mit
einer Zusatzmarke (12), die zum Erfassen einer Aberration einer Linse verwendet wird, die für einen Belichtungsschritt einer Halbleitereinrichtung (10) verwendet wird, um die Linseneinheit derart zu modifizieren, daß die Linsenaberration verringert wird,
wobei die Zusatzmarke (12)
eine Innenmarke (1), die vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks auf
einem Halbleitersubstrat bildet, wenn man es zweidimensional betrachtet, und
eine Außenmarke (2), die vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck bildet und den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zweidimensional betrachtet, aufweist, wobei die Innenmarke (1) und die Außenmarke (2) derart gebildet sind, daß sie gestufte Abschnitte (1a, 2a, 2b) aufweisen, die zu einer gleichen Schicht gehören und durch eine Über­ deckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
2. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Außenmarke (2) mit den gestuften Abschnitten (2a, 2b) als Kastenmuster, Linienmuster oder Lochmuster gebildet ist.
3. Halbleitereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Innenmarke (1) mit den gestuften Abschnitten (1a) als Kastenmuster, Linienmuster oder Lochmuster gebildet ist.
4. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Außenmarke (2) mit den gestuften Abschnitten (2a, 2b) entweder als Posi­ tivmuster oder als Negativmuster gebildet ist.
5. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Innenmarke (1) fit den gestuften Abschnitten (1a) entweder als Positiv­ muster oder Negativmuster gebildet ist.
6. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Zusatzmarke (12) eine Mehrzahl von Zusatzmarken (12) aufweist, die über einen gesamten Belichtungsbereich auf dem Halbleitersubstrat (10) verteilt sind.
7. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Innenmarke (1) eine Mehrzahl der Innenmarken (1), die die gestuften Ab­ schnitte (1a) aufweisen und als Muster mit verschiedenen Größen gebildet sind, enthält.
8. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Außenmarke (2) eine Mehrzahl der Außenmarken (2), die die gestuften Ab­ schnitte (2a, 2b) aufweisen und die als Muster mit verschiedenen Größen gebil­ det sind, enthält.
9. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei der eine Mehrzahl der Innenmarken (1) mit den gestuften Abschnitten (1a) derart gebildet sind, daß sie ein Kastenmuster, ein Linienmuster und ein Lochmuster enthalten.
10. Halbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, bei der eine Mehrzahl der Außenmarken (2) mit den gestuften Abschnitten (2a, 2b) derart gebildet sind, daß sie ein Kastenmuster, ein Linienmuster und ein Lochmuster enthalten.
11. Photomaske, die zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung verwendet wird, mit
einer Öffnung, die einem Muster einer Zusatzmarke (12) entspricht, wobei die Zusatzmarke (12)
eine Innenmarke (1), die vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks bildet, wenn man es zweidimensional betrachtet, und
eine Außenmarke (2), die vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechteck bildet und den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zweidimensional betrachtet, enthält,
wobei die Innenmarke (1) und die Außenmarke (2) derart gebildet sind, daß sie gestufte Abschnitte (1a, 2a, 2b) aufweisen, wobei die gestuften Abschnitte zu einer gleichen Schicht gehören und leicht durch eine Überdeckungsgenauig­ keitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
12. Verfahren des Verbesserns der Überdeckungsgenauigkeit einer Halb­ leitereinrichtung unter Verwendung einer Zusatzmarke (12),
wobei die Zusatzmarke
eine Innenmarke (1), die vier Seiten eines ersten virtuellen Rechtecks auf einem Halbleitersubstrat (10) bildet, wenn man es zweidimensional betrachtet, und
eine Außenmarke (2), die vier Seiten eines zweiten virtuellen Rechtecks analog zu dem ersten virtuellen Rechtecks bildet und die den gleichen Schnittpunkt der Diagonalen wie bei dem ersten virtuellen Rechteck aufweist, wenn man es zweidimensional betrachtet, enthält,
wobei die Innenmarke (1) und die Außenmarke (2) derart gebildet sind, daß sie gestufte Abschnitte (1a, 2a, 2b) aufweisen, die zu einer gleichen Schicht gehö­ ren und die durch eine Überdeckungsgenauigkeitsmeßeinrichtung erfaßt werden können.
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