DE102006040280A1

DE102006040280A1 - Überlagerungstarget für Lithografie mit polarisiertem Licht

Info

Publication number: DE102006040280A1
Application number: DE102006040280A
Authority: DE
Inventors: Sajan Marokkey
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2005-09-01
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2026-08-30
Also published as: DE102006040280B4; US20090233191A1; JP4451867B2; US8203223B2; US7807320B2; US7556898B2; US20070048629A1; JP2007096292A; US20100330469A1

Abstract

Ein Target und Verfahren zur Verwendung in polarisierter Lichtlithografie. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst eine erste Struktur, lokalisiert an einer Referenzschicht, worin die erste Struktur sichtbar ist durch die zweite Schicht, und eine zweite Struktur, lokalisiert an der zweiten Schicht, worin die zweite Struktur ausgebildet ist von einer Fotomaske, enthaltend eine Vielzahl von Substrukturen, orientiert in einer ersten Orientierung, worin ein polarisiertes Licht verwendet wird, um die zweite Struktur als Muster auf die zweite Schicht aufzubringen, und worin eine Polarisation des polarisierten Lichtes gleich ist der Orientierung der Vielzahl von Substrukturen. Die Position, Größe und Form der zweiten Struktur ist abhängig von einer Polarität des polarisierten Lichtes, gestattend einen einzigen Entwurf für ein Überlagerungstarget, verwendet zu werden mit verschiedenen Polaritäten des polarisierten Lichtes.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fabrikation integrierter Schaltungswafer und spezieller auf ein Überlagerungstarget und ein Verfahren zur Verwendung in polarisierter Lichtlithografie.
Hintergrund
Die Fabrikation von integrierten Schaltungen an Halbleiterwafern involviert typischerweise das Erzeugen von mehrfachen, aufeinanderfolgenden Schichten aus Materialien, wie Isolatoren, Leiter, Halbleiter usw., an die Halbleiterwafer. Jede der Schichten wird normalerweise ausgebildet durch Applizieren einer Fotoresistschicht über zuvor ausgebildete Schichten und dann wird die Fotoresistschicht mit einem Muster versehen. Während des Mustervorsehens können nicht bestrahlte Abschnitte der Fotoresistschicht weggewaschen werden und die Schicht kann ausgebildet werden, verwendend eine von vielen gewünschten Techniken. Wenn genau vervollständigt, vereinen sich die Mehrfachschichten, um funktionsfähige integrierte Schaltungen zu bilden. Die Ausrichtung der individuellen Schichten ist entscheidend für Erzeugen genau ausgebildeter Strukturen in dem Halbleiterwafer. Fehlausrichtung der Schichten kann die Performance reduzieren des integrierten Schaltungssystems, wenn die Fehlausrichtung klein ist (aufgrund von ungenauen Vorrichtungsgeometrien), und zu inoperablen integrierten Schaltungssystemen führen, wenn die Fehlausrichtung groß ist (aufgrund der Ausbildung von ungenauen elektrischen Verbindungen).
Fehlausrichtung der Schichten kann auftreten, wenn eine Fotomaske verwendet wird, um eine Schicht mit einem Muster zu versehen und die Fotomaske ungenau ausgerichtet ist mit zuvor erzeugten Schichten an dem Halbleiterwafer. Fehlausrichtung kann geschuldet sein mechanischen Verschiebungsfehlern, optischen Linsenvergrößerungsfehlern, optischen Linsenaberrationsfehlern, usw. Mechanische Verschiebungsfehler können das Resultat sein von Verschiebungen in dem Halbleiterwafer und/oder der Fotomaske während Prozessierens und optische Linsenvergrößerungsfehler können ein Resultat sein von Vergrößerungsfehlanpassungen zwischen verschiedenen Schichten des Halbleiterwafers. Optische Linsenaberrationsfehler können das Resultat sein von nicht idealen Charakteristiken einer verwendeten optischen Linse, worin sich Licht, das durch die Linse hindurchtritt, verschieden verhält, abhängend von dem Abschnitt der Linse, durch den das Licht durchtritt.
Überlagerungstargets sind verwendet worden, um die Ausrichtung zu gestatten von individuellen Schichten eines Halbleiterwafers. Nachdem eine Fotoresistschicht mit einem Muster versehen worden ist (und bevor die aktuelle Schicht erzeugt worden ist) auf dem Halbleiterwafer, welcher ein oder mehr Targets haben kann, kann ein optisches System, wie ein Teil eines Überlagerungsmesswerkzeugs, Bilder aufnehmen des Targets gemeinsam mit korrespondierenden "Bullets" (ein Teil der Fotoresistschicht korrespondierend zu dem Überlagerungstarget) in der Fotoresistschicht und optische Analysealgorithmen können bestimmen, ob die Fotoresistschicht ausgerichtet ist innerhalb von Spezifikationen mit Hinblick auf den Halbleiterwafer. Wenn die erzeugte Fotoresistschicht bestimmt wird als fehlausgerichtet, kann die Fotoresistschicht entfernt werden, gewöhnlich verwendend ein chemisches Waschen, und eine neue Fotoresistschicht kann appliziert werden und mit einem Muster versehen und das optische Prozessieren kann wiederholt werden, bis die Fotoresistschicht ausgerichtet ist.
Ein Nachteil des Standes der Technik ist, dass die Überlagerungstargets verwendet werden können, um mechanische Verschiebungsfehler und Linsenvergrößerungsfehler zu detektieren. Jedoch kann Linsenaberration auch in signifikante Fehl ausrichtungsfehler resultieren und die Überlagerungstargets des Standes der Technik nehmen Linsenaberrationsfehler nicht adäquat auf.
Ein zweiter Nachteil des Standes der Technik ist, dass die Überlagerungstargets nicht die Vorteile ausschöpfen des Verwendens polarisierten Lichtes.
Noch ein anderer Nachteil des Standes der Technik ist, dass die Überlagerungstargets typischerweise die Fotoresistschicht umfassen und eine Schicht unmittelbar unterhalb von ihr. Die Verwendung von benachbarten Schichten kann ein sequenzielles Aufbauen von Fehlausrichtung erlauben, die, während zwischen den benachbarten Schichten innerhalb von Spezifikationen geblieben wird, zu einer Gesamtfehlausrichtung führen kann, die Spezifikationen überschreitet.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese und andere Probleme werden allgemein gelöst oder umgangen, und die technischen Vorteile werden allgemein erreicht, durch bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche ein Überlagerungstarget vorsieht und Verfahren zur Verwendung bei polarisierter Lichtlithografie.

In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Überlagerungstarget vorgesehen zur Verwendung beim Ausrichten von Schichten eines Halbleiterwafers. Das Überlagerungstarget enthält eine erste Struktur lokalisiert an einer Referenzschicht und eine zweite Struktur lokalisiert an einer zweiten Schicht. Die erste Struktur ist sichtbar durch die zweite Schicht. Die zweite Struktur ist ausgebildet von einer Fotomaske, enthaltend eine Vielzahl Substrukturen, mit allen Substrukturen in der Vielzahl Substrukturen orientiert in einer ersten Orientierung. Ein polarisiertes Licht wird verwendet, um die zweite Struktur auf der zweiten Schicht als Muster vorzusehen und das polarisierte Licht hat eine Polarisation, die die gleiche ist, wie die erste Orientierung.

In Übereinstimmung mit einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Maske vorgesehen zum Ausbilden eines "Bullet"-Abschnitts eines Überlagerungstargets. Die Maske enthält eine erste Struktur und eine zweite Struktur. Die erste Struktur enthält eine erste Vielzahl Substrukturen, alle orientiert entlang einer ersten Orientierung. Die zweite Struktur enthält eine zweite Vielzahl Substrukturen, alle orientiert entlang einer zweiten Orientierung. Die zweite Orientierung ist verschieden von der ersten Orientierung.

In Übereinstimmung mit einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren vorgesehen zum Ausrichten einer Fotomaske. Das Verfahren enthält, Applizieren eines polarisierten Lichtes mit einer spezifischen Orientierung an die Fotomaske, um eine Fotoresistschicht an einem Halbleitersubstrat mit einem Muster zu versehen, Bestimmen einer Ausrichtung durch Prozessieren von Bilddaten von Strukturen an der Fotoresistschicht und einer Struktur an einer Referenzschicht. Das Verfahren enthält weiter, wenn die Fotomaske und die Referenzschicht fehlausgerichtet sind, Abziehen der Fotoresistschicht und Bewegen der Fotomaske. Mindestens eine der Strukturen an der Fotomaske wird opak für das polarisierte Licht, wenn die spezifische Orientierung des polarisierten Lichtes orthogonal ist zu einer Orientierung der Strukturen an der Fotomaske.

Ein Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass das Überlagerungstarget verwendet werden kann, um Schichtfehlausrichtungen zu messen aufgrund von mechanischen Verschiebungen, Linsenvergrößerungsfehlern und Linsenaberrationsfehlern.

Ein weiterer Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass das Überlagerungstarget verwendet werden kann mit einer einzigen Referenzschicht. Dies kann vereinfachen Überlagerungstargetentwurf und Verwendung. Außerdem kann die Verwendung einer einzigen Referenzschicht resultieren in akkuratere Schichtausrichtung, weil Schichtfehlausrichtung nicht erlaubt ist, sich durch aufeinanderfolgende Schichten aufzubauen.

Noch ein anderer Vorteil einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, dass das Überlagerungstarget verwendet werden kann mit Schichten, ausgebildet mit sowohl horizontal als auch vertikal polarisiertem Licht. Dies kann vereinfachen Überlagerungstargetentwurf und Verwendung, weil ein einziges Überlagerungstarget verwendet werden kann, anstelle von Erfordern von Mehrfachüberlagerungstargetsentwürfen.

Das Vorhergehende hat ziemlich breit die Merkmale umrissen und technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung, damit die detaillierte Beschreibung der Erfindung, die folgt, besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden hiernach erläutert werden, welche den Gegenstand der Ansprüche der Erfindung bilden. Es sollte eingesehen werden durch Fachleute, dass die Konzeption und spezifischen Ausführungsformen, die offenbart sind, leicht als eine Basis verwendet werden könnten zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen oder Prozesse zum Ausführen der gleichen Zwecke der vorliegenden Erfindung. Es sollte auch erkannt werden durch Fachleute, dass solche äquivalenten Konstruktionen sich nicht entfernen von dem Geist und Rahmen der Erfindung, wie in den angehängten Ansprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein vollständigeres Verstehen der vorliegenden Erfindung und der Vorteile derselben wird nun Bezug genommen auf die folgenden Beschreibungen in Zusammenhang genommen mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:

1a und 1b Schaubilder sind von Überlagerungstargets des Standes der Technik,

2 ist ein Schaubild einer zusammengesetzten Maske zum Ausbilden eines Überlagerungstargets, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

3a bis 3c sind Schaubilder des Überlagerungstargets der 2, wie erzeugt an Mehrfachschichten einer integrierten Schaltung, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

4 ist ein Schaubild einer zusammengesetzten Maske zum Ausbilden eines alternativen Überlagerungstargets, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und

5 ist ein Schaubild eines Algorithmus zum Ausrichten von Schichten, verwendend das Überlagerungstarget der 2 und 4, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung illustrativer Ausführungsformen
Das Schaffen und Verwenden der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen wird im Detail unten diskutiert. Es sollte jedoch eingesehen werden, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfinderische Konzepte vorsieht, die ausgeführt werden können in einer breiten Vielfalt von spezifischen Kontexten. Die diskutierten spezifischen Ausführungsformen sind bloß illustrativ für spezifische Wege, um die Erfindung zu machen und verwenden, und beschränken der Rahmen der Erfindung nicht.
Die vorliegende Erfindung wird beschrieben werden mit Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext, nämlich von Halbleiterfabrikation, verwendend polarisierte Lichtlithografie. Die Erfindung kann jedoch auch angewendet werden, auf andere Halbleiterfabrikationstechniken, involvierend Lithografie, einschließend diejenigen, verwendend nicht-polarisiertes Licht.
Mit Bezug nun auf 1a und 1b sind dort Schaubilder gezeigt, illustrierend beispielhaft Überlagerungstargets des Standes der Technik. Das in 1a gezeigte Schaubild illustriert ein erstes Überlagerungstarget Target 100 des Standes der Technik. Das erste Überlagerungstarget 100 umfasst einen Rahmen 105, ausgebildet an einer ersten Schicht, und eine Box 110, ausgebildet an einer zweiten Schicht. Auf die Box 110 wird allgemein Bezug genommen als ein "Bullet". Wenn die erste Schicht und die zweite Schicht perfekt ausgerichtet wurden, würde die Box 110 zentriert werden (sowohl horizontal als auch vertikal) innerhalb des Rahmens 105. Jede vorhandene Fehlausrichtung zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht würde darin resultieren, dass die Box 110 nicht zentriert ist innerhalb des Rahmens 105, wie verschobene Box 111, welche zeigt, dass die zweite Schicht verschoben worden ist nach links und leicht nach oben mit Hinblick auf die erste Schicht. Das in 1b gezeigte Schaubild illustriert ein zweites Überlagerungstarget 120 des Standes der Technik. Das zweite Überlagerungstarget 120 umfasst einen unvollständigen äußeren Rahmen 125, geschaffen von vier Seiten 126, ausgebildet an einer ersten Schicht, und einen unvollständigen inneren Rahmen 130, geschaffen von vier Seiten 131. Ähnlich zu dem ersten Überlagerungstarget 100 des Standes der Technik, wenn die erste Schicht und die zweite Schicht genau ausgerichtet wurden, dann würden der unvollständige äußere Rahmen und der unvollständige innere Rahmen zentriert sein. Ein verschobener unvollständiger innerer Rahmen 132, geschaffen aus vier Seiten 133, zeigt, dass die zweite Schicht verscho ben worden ist nach links und unten mit Hinblick auf die erste Schicht.
Es gibt viele Algorithmen, verwendend optische Bildprozessiertechniken, die verwendet werden können, um zu bestimmen, ob Schichten fehlausgerichtet sind, verwendend Überlagerungstargets. Diese Algorithmen machen entweder Verwendung von bild(intensität)basierten Techniken oder diffraktionsbasierten Techniken, um die Anwesenheit von Fehlausrichtung zwischen Schichten zu bestimmen. Bildbasierte Techniken involvieren Aufnehmen eines Bildes des Überlagerungstargets und dann Applizieren eines Algorithmus, um das Bild zu prozessieren, um die positionale Beziehung zu bestimmen der Komponenten des Überlagerungstargets, wie der Rahmen 105 und die Box 110 des Überlagerungstargets 100 (1a). Diffraktionsbasierte Techniken involvieren ein Scannen des Überlagerungstargets mit einer Lichtquelle, typischerweise einen Laser, und Aufnehmen gestreuten Lichts. Ein Algorithmus kann dann verwendet werden, um das gestreute Licht zu prozessieren und die positionale Beziehung zu bestimmen der Komponenten in dem Überlagerungstarget. Die Algorithmen und Techniken, die verwendet werden, um Fehlausrichtung zu bestimmen, werden betrachtet, als gut verstanden zu sein, von denjenigen Fachleuten der vorliegenden Erfindung und werden nicht weiter hierdrin diskutiert.
Die Verwendung von Immersionstechnologie, worin eine Flüssigkeit mit gewünschten optischen Eigenschaften platziert wird zwischen Abbildungsgerät und dem Halbleiterwafer, hat es konventioneller Lithografie erlaubt, integrierte Schaltungsmerkmalsgröße zu erzeugen von der Größenordnung von 40 Nanometer und darunter, ohne die Wellenlänge zu verkürzen des Lichtes, das in dem Lithografieprozess verwendet wird. Wenn polarisiertes Licht verwendet wird, kann zusätzlicher Bildkontrast vorgesehen werden, um die Schärfentiefe zu erhöhen und die Bildung von noch kleineren Merkmalsgrößen zu gestatten.
Mit Bezug nun auf 2 ist dort ein Schaubild gezeigt, illustrierend eine zusammengesetzte Maske zum Ausbilden eines Überlagerungstargets 200 zur Verwendung in der Fabrikation von integrierten Schaltungen, verwendend polarisierte Lichtlithografie, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zusammengesetzte Maske kann Abschnitte illustrieren von Fotomasken, die verwendet werden, um verschiedene Schichten der integrierten Schaltung zu erzeugen in einem einzigen Schaubild, um die Diskussion zu vereinfachen. Die zusammengesetzte Maske zeigt ein Überlagerungstarget 200, umfassend einen Rahmen 205, der ausgebildet sein kann an einer Referenzschicht. Der Abschnitt der Fotomaske, der verwendet wird, um den Rahmen 205 auszubilden, könnte ein Teil einer Fotomaske sein, die verwendet wird, um Fotoresist mit einem Muster zu versehen, das verwendet wird, um die Referenzschicht zu erzeugen.
Der Rahmen 205 könnte ausgebildet sein an einer ersten Schicht, erzeugt an einem Halbleitersubstrat. Wenn ausgebildet mit der ersten Schicht, gibt es kaum eine Möglichkeit von Fehlausrichtung. Die zusammengesetzte Maske des Überlagerungstargets 200 umfasst auch einen ersten inneren Rahmen 210 und einen zweiten inneren Rahmen 220. Der erste innere Rahmen 210 und der zweite innere Rahmen 220 umfassen den "Bullet"-Abschnitt eines Überlagerungstargets. Der erste innere Rahmen 210 kann ausgebildet werden aus einer Vielzahl vertikal orientierter Komponenten, wie eine kurze Vertikalkomponente 212 und lange Vertikalkomponente 213. Der zweite innere Rahmen 220 kann ausgebildet werden aus einer Vielzahl horizontal orientierter Komponenten, wie eine kurze Horizontalkomponente 222 und eine lange Horizontalkomponente 223. Die Komponenten, bildend den ersten inneren Rahmen 210, und die Komponenten, bildend den zweiten inneren Rahmen 220, sollten so ausgerichtet werden, dass sie orthogonal sind mit Hinblick aufeinander. Obwohl das Schaubild den ersten inneren Rahmen 210 illustriert, ausgebildet aus Vertikalkomponenten, und den zwei ten inneren Rahmen 220, ausgebildet aus Horizontalkomponenten, könnte der erste innere Rahmen 210 ausgebildet sein aus Horizontalkomponenten und der zweite innere Rahmen 220 könnte ausgebildet sein aus Vertikalkomponenten, ohne den Rahmen zu beeinflussen oder Geist der vorliegenden Erfindung.
Der Rahmen 205 kann ausgebildet werden an einer Referenzschicht, zum Beispiel, eine erste Schicht, ausgebildet an dem Halbleiterwafer, und kann verwendet werden für die Ausbildung folgender Schichten, zum Beispiel, Schicht zwei, Schicht drei, Schicht vier, usw. Alternativ kann der Rahmen 205 ausgebildet werden an einer Schicht unmittelbar vorgehend einer auszubildenden Schicht. Zum Beispiel, kann der Rahmen 205 ausgebildet werden an Schicht drei und die auszubildende Schicht wird ausgebildet werden an Schicht vier.
Abhängig von einer Polarisation des verwendeten Lichtes in der polarisierten Lichtlithografie wird entweder der erste innere Rahmen 210 oder der zweite innere Rahmen 220 als Muster auf eine Fotoresistschicht vorgesehen werden, mit der Orientierung der Komponenten des ersten inneren Rahmens 210 und des zweiten inneren Rahmens 220, blockierend das polarisierte Licht, wenn die Polarisation des polarisierten Lichtes orthogonal ist zu ihrer eigenen Orientierung. Zum Beispiel, wenn das polarisierte Licht vertikal orientiert ist, dann wird der erste innere Rahmen 210 als Muster auf die Fotoresistschicht vorgesehen, weil die Orientierung des zweiten inneren Rahmens 220 das polarisierte Licht blockiert vom Beleuchten der Fotoresistschicht. Deshalb würde das Überlagerungstarget für die Schicht, verwendend vertikal orientiertes polarisiertes Licht, den Rahmen 205 umfassen und den ersten inneren Rahmen 210. Ein optisches Bildprozessiersystem würde dann ein Bild aufnehmen des Überlagerungstargets 200 und Bildprozessieralgorithmen ausführen mit den aufgenommenen Bilddaten, um zu bestimmen, ob die Schichten genau ausgerichtet sind. Die Verwendung von horizontal orientiertem polari sierten Licht (vertikal orientiertem polarisierten Licht) im Zusammenhang mit horizontal orientierten Strukturen (vertikal orientierten Strukturen) wird bezeichnet als TE Polarisation oder S Polarisation.
Übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollten Abmessungen (wie Breite und Abstand) der Komponenten des ersten inneren Rahmens 210 und des zweiten inneren Rahmens 220 eng an Designregeln gehalten werden der mit einem Muster zu versehenden Schicht. Zum Beispiel, zur Verwendung zum Versehen einer Polyschicht mit einem Muster in einem 45 Nanometer Fabrikationsprozess sollten die Komponenten eine Breite von etwa 60 Nanometer haben und einen Abstand von etwa 140 Nanometer. Die Breite und/oder der Abstand der Komponenten kann abweichen, abhängend von der mit einem Muster zu versehenden Schicht ebenso wie der Fabrikationstechnologie.
Mit Bezug nun auf 3a bis 3c sind dort Schaubilder gezeigt, illustrierend Ansichten des Überlagerungstargets 200 (2), erzeugt mit polarisiertem Licht von verschiedenen Orientierungen, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das in 3a gezeigte Schaubild illustriert eine Ansicht 300 des Überlagerungstargets 200, wenn polarisiertes Licht mit einer vertikalen Orientierung verwendet wird bei dem Versehen einer Schicht mit einem Muster. Wenn vertikal orientiertes polarisiertes Licht verwendet wird mit dem Überlagerungstarget 200, ist die Ansicht 300 gesehen durch optisches Prozessiergerät, das verwendet wird, um Schichten auszurichten. Das optische Prozessiergerät sieht den Rahmen 205 und den ersten inneren Rahmen 210 mit seinen Vertikalkomponenten, weil der zweite innere Rahmen 220 nicht als Muster vorgesehen wurde. Das in 3b gezeigte Schaubild illustriert eine Ansicht 350 des Überlagerungstargets 200, wenn polarisiertes Licht mit einer horizontalen Orientierung verwendet wird beim Versehen einer Schicht mit einem Muster. Wenn horizontal orientiertes pola risiertes Licht verwendet wird mit dem Überlagerungstarget, wird die Ansicht 350 gesehen von optischen Prozessiergerät, das verwendet wird, um Schichten auszurichten. Das optische Prozessiergerät sieht den Rahmen 205 und den zweiten inneren Rahmen 210 mit seinen Horizontalkomponenten.
Wenn unpolarisiertes Licht (oder polarisiertes Licht mit einer anderen Orientierung als vertikal oder horizontal) verwendet worden ist bei dem Versehen einer Schicht mit einem Muster, dann würde das optische Prozessiergerät sowohl den ersten inneren Rahmen 210 als auch den zweiten inneren Rahmen 220 sehen, ebenso wie den Rahmen 205, weil sowohl der erste innere Rahmen 210 als auch der zweite innere Rahmen 220 als Muster auf den Fotoresist aufgebracht werden würde. Die Anwesenheit beider innerer Rahmen beeinträchtigt die Performance des Ausrichtprozesses nicht notwendigerweise, obwohl zusätzliche Kompensation erforderlich sein könnte, um die zusätzliche optische Information genau zu prozessieren. Zusätzlich kann sowohl horizontal orientiertes als auch vertikal orientiertes Licht verwendet werden beim Versehen einer Schicht mit einem Muster. Eine Ansicht 375, gezeigt in 3c, illustriert, dass das optische Prozessiergerät den Rahmen 205 sieht ebenso wie sowohl den ersten inneren Rahmen 210 als auch den zweiten inneren Rahmen 220. Die Bestrahlung des Fotoresists kann sequenziell erfolgen (zum Beispiel, eine erste Bestrahlung mit horizontal orientiertem polarisierten Licht, gefolgt von einer zweiten Bestrahlung mit dem vertikal orientierten polarisierten Licht) oder simultan mit sowohl dem horizontal orientierten polarisierten Licht als auch dem vertikal orientierten polarisierten Licht an seiend zur gleichen Zeit. Auf eine Technik des simultanen Verwendens von sowohl horizontal orientiertem als auch vertikal orientiertem polarisierten Licht wird allgemein Bezug genommen als eine quadropole Beleuchtung. Andere Beleuchtungsschemata zur simultanen Bestrahlung von horizontal orientiertem polarisierten Licht und vertikal orientiertem polarisierten Licht sind möglich.
Wenn sowohl der erste innere Rahmen 210 als auch der zweite innere Rahmen 220 ein Teil des Überlagerungstargets sind, ist es möglich, das Vorhandensein von Verschiebungen zu messen in dem Überlagerungstarget durch Vergleichen der relativen Positionen des ersten inneren Rahmens 210 zu dem zweiten inneren Rahmen 220 zusätzlich zum Vergleichen ihrer relativen Positionen zu dem Rahmen 205.
Die Verwendung von sowohl horizontal orientiertem polarisierten Licht als auch vertikal orientiertem polarisierten Licht kann verwendet werden, um Überlagerungsverschiebungen zu detektieren, induziert durch Linsenaberration. Wenn beide Orientierungen des polarisierten Lichtes verwendet werden, wie in einem doppelten Bestrahlungsschema, könnten werkzeuginduzierte Verschiebungen auftreten zwischen der Bestrahlung aus dem horizontal orientierten polarisierten Licht und dem vertikal orientierten polarisierten Licht. Die Anwesenheit dieser Verschiebungen kann detektiert werden durch Vergleichen des ersten inneren Rahmens 210 und des zweiten inneren Rahmens 220.
Mit Bezug nun auf 4 ist dort ein Schaubild gezeigt, illustrierend eine zusammengesetzte Maske zum Ausbilden eines alternativen Überlagerungstargets 400, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zusammengesetzte Maske für das Überlagerungstarget 400 umfasst einen Rahmen 405, einen inneren Rahmen 410 und eine innere Box 420. Der Rahmen 405 kann ausgebildet sein an einer Referenzschicht, wie eine erste Schicht, erzeugt an einem Halbleiterwafer, oder an irgendeiner Schicht, erzeugt vor einer Schicht, die Verwendung macht von dem Überlagerungstarget 400. Der innere Rahmen 410 kann ausgebildet sein aus einer Vielzahl vertikal orientierter Komponenten, wie eine kurze Vertikalkomponente 412 und eine lange Vertikalkomponente 413. Die innere Box 420 kann ausgebildet sein aus einer Vielzahl Horizontalkomponenten, wie Horizontalkomponente 422, mit jeder Komponente im Wesentlichen die gleichen Abmessungen habend. Die Komponenten, bildend den inneren Rahmen 410 und die Komponenten, bildend dei innere Box 420, sollten so ausgerichtet sein, dass sie orthogonal sind mit Hinblick aufeinander. Obwohl das Schaubild den inneren Rahmen 410 zeigt, ausgebildet aus Vertikalkomponenten, und die innere Box 420, ausgebildet aus Horizontalkomponenten, könnte der innere Rahmen 410 ausgebildet sein aus Horizontalkomponenten und die innere Box 420 könnte ausgebildet sein aus Vertikalkomponenten, ohne Beeinflussen des Rahmens oder Geistes der vorliegenden Erfindung. Zur Verwendung beim Versehen einer Polyschicht mit einem Muster in einem 45 Nanometer Fabrikationsprozess sollten die Komponenten des inneren Rahmens 410 und der inneren Box 420 eine Breite von etwa 60 Nanometer und einen Abstand von etwa 140 Nanometer haben. Die Breite und/oder der Abstand der Komponenten kann abweichen, abhängend von der Schicht, die mit einem Muster zu versehen ist, ebenso wie der Fabrikationstechnologie.
Wie in dem Überlagerungstarget 200 (2), bestimmt in dem Überlagerungstarget 400 die Natur des polarisierten Lichtes in der Lithografie die Verwendung des inneren Rahmens 410 oder der inneren Box 420. Wie in 4 gezeigt, wenn vertikal orientiertes polarisiertes Licht verwendet wurde in dem Lithografieprozess, dann würde der innere Rahmen 410 als Muster auf die Fotoresistschicht aufgebracht werden, und die innere Box 420 würde auf die Fotoresistschicht als Muster aufgebracht werden, wenn horizontal orientiertes polarisiertes Licht verwendet wurde in dem Lithografieprozess. Wenn unpolarisiertes Licht (oder polarisiertes Licht mit Orientierung anders als vertikal oder horizontal) verwendet wird in dem Lithografieprozess, dann würde sowohl der innere Rahmen 410 als auch die innere Box 420 als Muster auf die Fotoschicht aufgebracht werden und beide können verwendet werden in dem Ausrichtprozess.
Andere Ausführungsformen von Überlagerungstargets sind möglich. Wie vorhergehend diskutiert, ist es möglich, die Orientierung der Komponenten zu vertauschen, des ersten inneren Rahmens 210 und des zweiten inneren Rahmens 220 (beide aus 2) und des inneren Rahmens 410 und der inneren Box 420 (beide aus 4). Jedoch sollte die Orientierung der Komponenten so festgesetzt werden, dass die Komponenten orthogonal zueinander sind. Die Abmessungen der Komponenten können variiert werden. Zum Beispiel, mit einem Rahmen oder Box, kann die Breite und/oder der Abstand der Komponenten variieren anstelle gleich zu bleiben. Zusätzlich, wenn polarisiertes Licht mit mehr als zwei Orientierungen verwendet wird, in dem Lithografieprozess, dann kann das Überlagerungstarget mehr als zwei innere Rahmen oder innere Rahmen/innere Boxen enthalten, mit der Orientierung der Komponenten in den inneren Rahmen/inneren Boxen, so festgesetzt, dass sie ausgerichtet sind in Übereinstimmung mit der Polarität des polarisierten Lichtes.
Mit Bezug nun auf 5 ist dort ein Schaubild gezeigt, illustrierend einen Algorithmus 500, zur Verwendung eines Überlagerungstargets, um Schichten auszurichten einer integrierten Schaltung während der Fabrikation, übereinstimmend mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Algorithmus 500 macht Verwendung von einem Überlagerungstarget, das Elemente enthält, die speziell entworfen sind zur Verwendung mit polarisiertem Licht, wie das Überlagerungstarget 200 (2) und das Überlagerungstarget 400 (4). Diese Überlagerungstargets haben verschiedene Abschnitte, die vorhanden sein würden oder fehlen, abhängend von einer spezifischen Polarisation von polarisiertem Licht, wie vertikal oder horizontal, das verwendet wird während des Versehens der Fotoresistschicht mit einem Muster. Der Algorithmus 500 kann beschreibend sein für Aktionen, ausgeführt durch einen Halbleiterfabrikationsprozess während des Versehens von Schichten an einem Halbleiterwafer mit einem Muster.
Der Fabrikationsprozess kann beginnen mit der Applikation einer Fotoresistschicht an ein Halbleitersubstrat (Block 505). Das Halbleitersubstrat kann oder kann nicht andere Schichten haben, die vorhergehend ausgebildet sind. Wenn die Fotoresistschicht appliziert worden ist, kann sie mit einem Muster versehen werden, verwendend eine Fotomaske (Block 510). Das Mustervorsehen könnte ausgeführt werden, verwendend Licht einer gewünschten Polarität und abhängend von der Polarität des verwendeten Lichtes in dem Mustervorsehen können verschiedene Abschnitte des Überlagerungstargets an die Fotoresistschicht als Muster aufgebracht werden. Zum Beispiel, bezugnehmend auf das Überlagerungstarget 200 (2), wenn polarisiertes Licht mit einer vertikalen Orientierung verwendet wird in dem Mustervorsehen der Fotomaske, dann wird der erste innere Rahmen 210 an die Fotoresistschicht als Muster aufgebracht, aber nicht der zweite innere Rahmen 220.
Nachdem der Fotoresist mit einem Muster versehen worden ist (Block 510), kann ein Bild des Überlagerungstargets (e) aufgenommen werden (Block 515). Das Bild kann geschaffen werden durch einen Abschnitt eines Überlagerungsmesswerkzeugs. Das Bildaufnehmen kann stattfinden in einem Schritt in einer Art ähnlich zum Fotografieren oder das Bildaufnehmen kann geschehen, verwendend einen sequenziellen Scanprozess, ähnlich zu einem optischen Scanner, der sich über ein Feld bewegt.
Das Bild kann dann prozessiert werden durch Bildprozessieralgorithmen, um die Ausrichtung zu bestimmen der zu fabrizierenden Schicht, basiert auf einer Referenzschicht (Block 520). Der Bildprozessieralgorithmus und/oder Bildprozessierparameter können verschieden sein, basiert auf der Natur des polarisierten Lichtes, das verwendet wird in dem Mustervorsehen. Zum Beispiel, wenn das Überlagerungstarget 200 (2) verwendet wurde in dem Ausrichtprozess, dann können die Bildprozessierparameter verschieden sein, basiert auf der Orientierung des polarisierten Lichtes, mit den Parametern sich ändernd, um eine Änderung zu prozessieren in der erwarteten Position eines inneren Rahmens. Jedoch, wenn das Überlagerungstarget 400 (4) verwendet wurde in dem Ausrichtprozess, dann kann der Bildprozessieralgorithmus verschieden sein, basiert auf der Orientierung des polarisierten Lichtes, mit dem Algorithmus sich ändernd mit entweder Prozessieren eines Rahmens oder einer Box.
Der Bildprozessieralgorithmus kann eine numerische Antwort vorsehen, die eine Anzeige der Ausrichtung der herzustellenden Schicht vorsieht, mit Hinblick auf die Referenzschicht. Eine Entscheidung kann dann gemacht werden hinsichtlich der Ausrichtung der herzustellenden Schicht (Block 525). Wenn das Überlagerungstarget ausgerichtet ist innerhalb von Spezifikationen, dann kann die Fabrikation der zu fabrizierenden Schicht fortgesetzt werden (Block 530). Dies kann einschließen das Ätzen des Fotoresistmusters, das Wegwaschen von unbestrahlten Abschnitten des Fotoresists, das Abscheiden von Strukturen in der herzustellenden Schicht, usw. Nachdem die zu fabrizierende Schicht vervollständigt worden ist, kann, wenn zusätzliche Schichten zu fabrizieren sind (Block 535), der Fabrikationsprozess zurückkehren zu Block 505, um die Fabrikation der nächsten Schicht zu initiieren. Wenn keine Schichten mehr zu fabrizieren sind, dann kann der Fabrikationsprozess terminieren.
Wenn das Überlagerungstarget nicht ausgerichtet ist innerhalb der Spezifikationen, dann wird die Fotoresistschicht abgezogen (Block 540). Nachdem die Fotoresistschicht entfernt ist, kann eine Justage gemacht werden der Position der Fotomaske (Block 545). Die Justage der Position der Fotomaske kann durchgeführt werden, basiert auf den Resultaten des Bildprozessieralgorithmus. Die Fotoresistschicht kann reappliziert werden (Block 505) und das Mustervorsehen und Ausrichtprozess kann wiederholt werden.
In bestimmten Situationen kann eine einzige Schicht mit Mustern mehrfacher Fotomasken versehen werden. Die Verwendung von polarisiertem Licht und des Überlagerungstargets der vorliegenden Erfindung kann anwendbar sein für die Verwendung von Mehrfachfotomasken, um eine einzige Schicht mit einem Muster zu versehen. Eine beispielhafte Abfolge von Ereignissen bei der Verwendung von Mehrfachfotomasken, um eine einzige Schicht mit einem Muster zu versehen, kann wie folgt sein:
a) Ausrichten Fotomaske 1, b) Ausrichten Wafer, c) Mustervorsehen mit einem polarisierten Licht einer ersten Orientierung, d) Ausrichten Fotomaske 2, und e) Mustervorsehen mit einem polarisierten Licht einer zweiten Orientierung, worin die Ausrichtung der Fotomasken erreicht werden kann, verwendend einen Ausrichtalgorithmus, wie den Algorithmus 500 (5).
Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Detail erläutert worden sind, sollte es verstanden werden, dass mannigfaltige Veränderungen, Ersetzungen und Abwandlungen hierin gemacht werden können, ohne sich zu entfernen von dem Geist und Rahmen der Erfindung, wie definiert durch die angehängten Ansprüche.
Außerdem ist es nicht beabsichtigt, dass der Rahmen der vorliegenden Anmeldung begrenzt wird auf die besonderen Ausführungsformen des Prozesses, Maschine, Herstellung, Zusammensetzung von Material, Mittel, Verfahren und Schritte, beschrieben in der Beschreibung. Wie ein Fachmann leicht einsehen wird aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung, könnten Prozesse, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzungen von Material, Mittel, Methoden oder Schritte, gegenwärtig existierend oder später entwickelt, die im Wesentlichen die gleiche Funktion ausführen oder im Wesentlichen die gleichen Resultate erreichen, wie die entsprechenden Ausführungsformen, die hierin beschrieben sind, verwendet werden, übereinstimmend mit der vorliegenden Erfindung. Demgemäß sind die angehängten Ansprüche beabsichtigt, in ihren Rahmen solche Prozesse einzuschließen, Maschinen, Herstellung, Zusammensetzungen von Material, Mittel, Methoden oder Schritte.

Claims

Ein Überlagerungstarget zur Verwendung beim Ausrichten von Schichten eines Halbleiterwafers, das Überlagerungstarget umfassend: eine erste Struktur lokalisiert an einer Referenzschicht, die erste Struktur ist sichtbar durch eine zweite Schicht, und eine zweite Struktur lokalisiert an der zweiten Schicht, die zweite Schicht ist ausgebildet von einer Fotomaske enthaltend eine Vielzahl Substrukturen, alle orientiert entlang einer ersten Orientierung, worin ein polarisiertes Licht verwendet wird, um die zweite Struktur als Muster auf die zweite Schicht vorzusehen, und worin eine Polarisation des polarisierten Lichtes die gleiche ist wie die Orientierung der Vielzahl Substrukturen.
Das Überlagerungstarget des Anspruchs 1 weiter umfassend eine dritte Struktur lokalisiert an der zweiten Schicht, die dritte Struktur umgeben innerhalb der zweiten Struktur, die dritte Struktur ist ausgebildet aus einer zweiten Vielzahl Substrukturen, alle orientiert entlang einer zweiten Orientierung, worin die zweite Orientierung verschieden ist von der ersten Orientierung, worin ein zweites polarisiertes Licht verwendet ist, um die dritte Struktur als Muster auf die zweite Schicht vorzusehen, und worin eine Polarisation des zweiten polarisierten Lichtes gleich ist wie die Orientierung der zweiten Vielzahl Substrukturen.
Das Überlagerungstarget des Anspruchs 1, worin die zweite Struktur enthalten ist innerhalb der ersten Struktur.
Eine Maske zum Ausbilden eines "Bullet"-Abschnitts eines Überlagerungstargets, die Maske umfassend: eine erste Struktur ausgebildet aus einer ersten Vielzahl Substrukturen, alle orientiert entlang einer ersten Orientierung, und eine zweite Struktur umgeben durch die erste Struktur, die zweite Struktur ausgebildet aus einer zweiten Vielzahl von Substrukturen, alle orientiert entlang einer zweiten Orientierung, worin die zweite Orientierung verschieden ist von der ersten Orientierung.
Die Maske des Anspruchs 4, worin die erste Orientierung orthogonal ist zu der zweiten Orientierung.
Die Maske des Anspruchs 4, worin die Substrukturen in der ersten Vielzahl Substrukturen im Wesentlichen gleiche Breite und Abstand haben, worin die Substrukturen in der zweiten Vielzahl Substrukturen im Wesentlichen gleiche Breite und Abstand haben.
Die Maske des Anspruchs 6, worin die Substrukturen in der ersten Vielzahl Substrukturen und die Substrukturen in der zweiten Vielzahl Substrukturen im Wesentlichen gleiche Breite und Abstand haben.
Die Maske des Anspruchs 4, worin das "Bullet" enthalten ist innerhalb eines Rahmens, und worin der Rahmen ausgebildet ist an einer Schicht, die ausgebildet ist vor einer Schicht enthaltend die erste Struktur und die zweite Struktur.
Die Maske des Anspruchs 8, worin die erste Struktur ein rechtwinkliger Rahmen ist und die zweite Struktur ein rechtwinkliger Rahmen ist.
Die Maske des Anspruchs 8, worin die erste Struktur ein rechtwinkliger Rahmen ist und die zweite Struktur eine rechtwinklige Box ist.
Die Maske des Anspruchs 4, worin die erste Struktur und die zweite Struktur Lichtdurchritt blockieren, wenn beleuchtet mit einem polarisierten Licht mit einer Orientierung, die orthogonal ist zu entweder der ersten Orientierung oder der zweiten Orientierung.
Die Maske des Anspruchs 4, worin das Überlagerungstarget verwendet wird bei einem Herstellungsprozess, verwendend Lithografie mit polarisiertem Licht.
Ein Verfahren zum Ausrichten einer Fotomaske, das Verfahren umfassend: Applizieren eines polarisierten Lichtes mit einer spezifischen Orientierung an die Fotomaske, um eine Fotoresistschicht mit einem Muster zu versehen, die abgeschieden ist an einem Halbleitersubstrat, worin die Fotomaske zwei oder mehr Strukturen umfasst, und worin mindestens eine der Strukturen an der Fotomaske opak wird für das polarisierte Licht, wenn die spezifische Orientierung orthogonal ist zu einer Orientierung der Strukturen, Bestimmen einer Ausrichtung durch Prozessieren von Bilddaten der Strukturen an der Fotoresistschicht und einer Struktur an einer Referenzschicht, basiert auf einer Bestimmung, dass die Fotomaske und die Referenzschicht fehlausgerichtet sind, Abziehen der Fotoresistschicht, und Bewegen der Fotomaske.
Das Verfahren des Anspruchs 13, worin das Bestimmen umfasst: Aufnehmen von Bilddaten der Strukturen an der Fotoresistschicht und der Struktur an der Referenzschicht, und Bestimmen einer numerischen Anzeige davon, wie gut die Strukturen an der Fotoresistschicht zentriert sind in den Strukturen an der Referenzschicht.
Das Verfahren des Anspruchs 14, worin das Aufnehmen umfasst, Fotografieren der Strukturen an der Fotoresistschicht und der Struktur an der Referenzschicht.
Das Verfahren des Anspruchs 14, worin das Aufnehmen umfasst, sequenzielles Scannen des Lichtes über die Strukturen an der Fotoresistschicht und die Struktur an der Referenzschicht.
Das Verfahren des Anspruchs 13, worin eine Orientierung jeder Struktur an der Fotomaske verschieden ist.
Das Verfahren des Anspruchs 17, worin jede Struktur an der Fotomaske orthogonal ist zu anderen Strukturen an der Fotomaske.
Das Verfahren des Anspruchs 13, worin die Strukturen an der Fotoresistschicht und die Strukturen an der Referenzschicht ein Überlagerungstarget umfassen.
Das Verfahren des Anspruchs 13, worin die Schichten Schichten sind einer integrierten Schaltung, und worin das Applizieren, das Bestimmen, das Abziehen und das Bewegen durchgeführt wird für jede Schicht in der integrierten Schaltung.
Das Verfahren des Anspruchs 13, worin das polarisierte Licht sowohl horizontal orientiertes polarisiertes Licht produziert als auch vertikal orientiertes polarisiertes Licht.
Das Verfahren des Anspruchs 13, weiter umfassend: Bestimmen, dass die Fotomaske und die Referenzschicht ausgerichtet sind, Bestrahlen von Abschnitten der Fotoresistschicht durch die Fotomaske, Entfernen von Abschnitten der Fotoresistschicht, um eine darunterliegende Schicht freizulegen des Halbleitersubstrats; und Verändern freigelegter Abschnitte des Halbleitersubstrats.
Das Verfahren des Anspruchs 22, worin Verändern freiliegender Abschnitte des Halbleitersubstrats umfasst, Ätzen einer Schicht des Halbleitersubstrats.