DE102006050889B4

DE102006050889B4 - Waferbelichtungseinrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102006050889B4
Application number: DE102006050889A
Authority: DE
Inventors: Norman Birnstein; Heiko Hommen; Karl Schumacher; Jens Staecker
Original assignee: Qimonda AG
Current assignee: Polaris Innovations Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2026-10-28
Also published as: US20080079920A1; DE102006050889A1

Abstract

Waferbelichtungseinrichtung (1), die Folgendes aufweist: – eine Waferhalterung (2), – ein optisches Belichtungssystem (20) zum Belichten eines Wafers (5) auf der Waferhalterung (2) und – eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) zum Messen einer Entfernung (d) eines auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafers (5) von dem optischen Belichtungssystem (20), – wobei die Höhenniveau-Sensoreinrichtung eine Sensoranordnung (15) mit einer Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) aufweist, die in festen Positionen relativ zueinander angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M) mindestens einen ersten (M1) und einen zweiten Höhenniveau-Sensor (M2) umfasst, – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (1) die Waferhalterung (2) und/oder die Sensoranordnung (15) so steuert, dass sie relativ zueinander in der Weise bewegt werden, dass die Sensoranordnung (15) entlang einer ersten lateralen Richtung (x) den Wafer (5) überquert, wobei die Sensoranordnung (15) während der Überquerung des Wafers (15) eine feste Position entlang einer zweiten lateralen Richtung (y) besitzt,...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Halbleiterfertigung und insbesondere Waferbelichtungseinrichtungen und Verfahren zum Messen einer Entfernung zu einem Wafer, der in einer Waferbelichtungseinrichtung angeordnet ist. Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Waferausrichtung in einer lithographischen Belichtungseinrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Auf dem Gebiet der Halbleiterfertigung werden integrierte Halbleiterschaltkreise auf Wafern oder Halbleitersubstraten (etwa Siliziumsubstraten) hergestellt. Die Wafer werden einer Vielzahl von Bearbeitungsschritten unterworfen, wobei einige der Bearbeitungsschritte eine lithographische Belichtung des Wafers unter Verwendung einer lithographischen Belichtungseinrichtung umfassen. Typischerweise wird ein Reticle auf den Wafer projiziert; dadurch werden Maskenstrukturen des Reticles auf den Wafer (das heißt auf eine Schicht, die auf dem Wafer angeordnet ist und lithographisch zu strukturieren ist) übertragen. In den meisten Fällen wird eine strahlungsempfindliche Schicht, etwa eine Resistschicht, auf dem Substrat oder auf einer anderen Schicht (die oberhalb des Substrats, aber unterhalb der Resistschicht angeordnet ist) zu strukturieren.
Nach dem Übertragen der Maskenstrukturen des Reticles auf den Resist wird der Resist entwickelt und durch eine Ätzung strukturiert. Anschließend werden die Strukturen des Resists auf die Schicht unterhalb der strukturierten Resistschicht Übertragen, beispielsweise durch eine anisotrope Ätzung. Typischerweise weist die Waferbelichtungseinrichtung eine Quelle für elektromagnetische Strahlung (typischerweise für Ultraviolettstrahlung oder EUV (extreme ultraviolet) Strahlung oder andernfalls Elektronenstrahl-Strahlung oder Ionenstrahl-Strahlung) auf und weist weiterhin eine Reticle-Halterung und eine Waferbühne beziehungsweise Waferhalterung zur Aufnahme des Wafers auf.
Ein Waferstepper wird verwendet, um wiederholt viele Bereiche der Waferoberfläche auf einen Wafer durch Projizieren des Reticles zu belichten. Der Wafer wird zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungsschritten schrittweise in lateraler Richtung bewegt. Weiterhin wird ein Waferscanner verwendet, um die Waferoberfläche zum Zweck einer Entfernungsmessung vor dem Belichten des Wafers zu scannen; dadurch wird die korrekte Fokusposition des Wafers überwacht und sichergestellt. Zu diesem Zweck scannt ein Fokussensor die Waferoberfläche (beispielsweise durch Bewegen des Wafers relativ zu dem Fokussensor); dadurch wird die Waferoberfläche durch mindestens ein Fokussensorelement oder einem Höhenniveau-Sensor abgeschritten. Die Waferoberfläche kann beispielsweise gescannt werden, in dem eine Vielzahl von parallelen, linienförmigen Scanbereichen der Waferoberfläche nacheinander gescannt werden.
In der modernen Halbleiterfertigung können der Waferstepper und der Waferscanner zu einer Wafer-Scanning-Stepping-Einrichtung kombiniert werden, die die schrittweise Bewegung des Wafers wie auch die kontinuierlichen Scannbewegungen auf dem Wafer durchführt.
In jedem Fall jedoch wird ein Verfahrensschritt des Scannens der Waferoberfläche durchgeführt, um die korrekte Position der Waferoberfläche relativ zum Waferbelichtungssystem (das heißt relativ zu dem optischen Belichtungssystem einschließlich der Strahlungsquelle und der Reticle-Halterung) sicherzustellen. Zu diesem Zweck muss die Waferhalterung den Wafer in der optimalen Position (entlang dreier räumlicher Richtungen) und in der optimalen Orientierung (entlang dreier verschiedener Rotationsachsen) halten. Nur in der optimalen Position und/oder Orientierung des Wafers kann die gesamte Waferoberfläche innerhalb des Fokusfensters der Waferbelichtungseinrichtung positioniert werden. Andernfalls würden Bereiche der Waferoberfläche außerhalb der Fokustiefe angeordnet; dadurch würden defekte mikroelektronische Strukturen auf den auf dem Wafer hergestellte integrierten Schaltkreisen entstehen.
Derzeitige Waferbelichtungseinrichtungen weisen eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung (das heißt einen Fokussensor) auf, der mehr als ein Fokussensorelement aufweist. Stattdessen wird üblichrweise eine Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren innerhalb einer Sensoranordnung (d. h. eines Sensorblocks) der Höhenniveau-Sensoreinrichtung vorgesehen, wobei jeder einzelne Höhenniveau-Sensor einen jeweiligen linienförmigen Bereich der Waferoberfläche scannt, wenn die Sensoranordnung (d. h. der Sensorblock) über die Waferoberfläche bewegt wird. Da der Durchmesser der Waferoberfläche sehr viel größer ist als die aktive Breite der Sensoranordnung (definiert durch den Abstand zwischen einem ersten und einem letzen seiner Höhenniveau-Sensoren), scannt die Sensoranordnung mehrere Male über die Waferoberfläche, wobei nach jeder Scanbewegung entlang einer ersten Richtung die Position der Sensoranordnung entlang einer zweiten Richtung geändert wird. Dementsprechend entspricht die Anzahl der Scanbewegungen für das Scannen der gesamten Waferoberfläche ungefähr dem Waferdurchmesser, dividiert durch die aktive Breite der Sensoranordnung.
Die Höhenniveau-Sensoren des Fokussensors müssen aneinander ausgerichtet werden, um eine korrekte Messung der Entfernung zwischen der Sensoranordnung und der Waferoberfläche sicherzustellen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise die mehreren Höhenniveau-Sensoren während der Herstellung des Waferbelichtungssystems relativ zueinander justiert. Im Gebrauch jedoch kann die Waferbelichtungseinrichtung einer Verschlechterung der Ausrichtung der mehreren Höhenniveau-Sensoren unterworfen sein. Beispielsweise können beschleunigte mechanische Bewegungen infolge der Stepp- und/oder Scann-Schritte allmählich Fehlausrichtungen der Sensoranordnung relativ zu einem Gehäuse des optischen Belichtungssystems oder Fehlausrichtungen der einzelnen Höhenniveau-Sensoren relativ zueinander verursachen. Es gibt weitere Einflüsse (zusätzlich zu dem mechanischen Stress), die effektive Fehlausrichtungen der Höhenniveau-Sensoren verursachen können. Beispielsweise kann sich die Polarisation elektromagnetischer Lichtstahlen, die in jedem Höhenniveau-Sensor verwendet werden, verändern; dadurch wird die Größe der gemessenen Entfernungen oder Höhenwerte systematisch beeinflusst. Jedoch werden diese und andere Einflüsse gewöhnlich nicht durch den Gerätehersteller oder durch den Benutzer aktiv beobachtet.
Dementsprechend besteht ein Bedarf für eine verbesserte Waferbelichtungseinrichtung, die die korrekte Messung der Position der Waferoberfläche unabhängig von ungünstigen Einflüssen auf die Messgenauigkeit des einzelnen Höhenniveau-Sensors sicherstellt. Weiterhin besteht ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zur zuverlässigeren Messung der Relativposition eines Wafers in einer Waferbelichtungseinrichtung.
US 2006/0170892 A1 offenbart eine Waferbelichtungseinrichtung mit einer Anordnung mehrerer, entlang einer ersten Richtung nebeneinander aufgereihter Höhenniveau-Sensoren. Zur Vermessung der Topographie eines Wafers wird die Anordnung von Höhenniveau-Sensoren wiederholt entlang der ersten Richtung über den Wafer bewegt, und zwar jeweils beginnend in unterschiedlichen Ausgangspositionen senkrecht zur ersten Richtung.
US 2006/0138347 A1 offenbart eine Waferbelichtungseinrichtung mit einer Anordnung von Höhenniveau-Sensoren. Die Höhenniveau-Sensoren sind in zwei Gruppen unterteilt, deren Sensoren jeweils entlang verschiedener, zueinander senkrechter Richtungen aufgereiht sind. Jeder Höhenniveau-Sensor umfasst einen Emitter und einen Empfänger für eine gerichtete Druckwelle, etwa eine Ultraschallwelle.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waferbelichtungseinrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit denen eine besonders präzise Höhenmessung auf einem Wafer möglich ist. Insbesondere sollen Höhentoleranzen individueller Höhenniveau-Sensoren das Messergebnis so wenig wie möglich verfälschen.
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß löst durch eine Waferbelichtungseinrichtung, die Folgendes aufweist:

– eine Waferhalterung,
– ein optisches Belichtungssystem zum Belichten eines Wafers auf der Waferhalterung und
– eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung zum Messen einer Entfernung eines auf der Waferhalterung angeordneten Wafers von dem optischen Belichtungssystem,
– wobei die Höhenniveau-Sensoreinrichtung eine Sensoranordnung mit einer Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren aufweist, die in festen Positionen relativ zueinander angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Sensoren zumindest einen ersten Höhenniveau-Sensor und einen zweiten Höhenniveau-Sensor umfasst,
– wobei die Waferbelichtungseinrichtung die Waferhalterung und/oder die Sensoranordnung so steuert, dass sie relativ zueinander in der Weise bewegt werden, dass die Sensoranordnung den Wafer entlang einer ersten lateralen Richtung überquert, wobei die Sensoranordnung während des Überquerens des Wafers eine feste Position entlang einer zweiten lateralen Richtung besitzt,
– wobei die Waferhalterung und die Sensoranordnung weiterhin in ihrer Bewegung so gesteuert sind, dass die Sensoranordnung wiederholt den Wafer entlang der ersten lateralen Richtung überquert, wobei während jeder Überquerung des Wafers die Sensoranordnung in einer anderen Relativposition entlang der zweiten lateralen Richtung angeordnet ist,
– wobei die Waferbelichtungseinrichtung die Sensoranordnung und die Waferhalterung weiterhin so steuert, dass sie zumindest eine erste Überquerungsbewegung und eine zweite Überquerungsbewegung entlang der ersten Richtung durchführen, wobei die Position des ersten Höhenniveau-Sensors entlang der zweiten lateralen Richtung während der zweiten Überquerungsbewegung der Position des zweiten Höhenniveau-Sensors entlang der zweiten lateralen Richtung während der ersten Überquerungsbewegung entspricht.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner löst durch eine Waferbelichtungseinrichtung, die folgendes aufweist:

– eine Waferhalterung.
– ein optisches Belichtungssystem zum Belichten eines Wafers auf der Waferhalterung und
– eine Sensoranordnung zum Messen einer Entfernung zu einem auf der Waferhalterung angeordneten Wafer, wobei die Sensoranordnung eine Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren umfasst, wobei jeder Höhenniveau-Sensor Höhenniveauwerte misst und ausgibt,
– wobei die Waferbelichtungseinrichtung die durch die jeweiligen Höhenniveau-Sensoren ausgegebenen, gemessenen Höhenniveauwerte miteinander vergleicht,
– wobei die Waferbelichtungseinrichtung individuelle Werte des Sensorpositionsversatzes berechnet, die den individuellen Höhenniveau-Sensoren zuzuordnen sind, und
– wobei die Waferbelichtungseinrichtung die durch die jeweiligen Höhenniveau-Sensoren ausgegebenen, gemessenen Höhenniveauwerte unter Verwendung der berechneten Werte des Sensorpositionsversatzes des jeweiligen Höhenniveau-Sensors korrigiert.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner löst durch ein Verfahren zum Messen eines Abstandes zu einem in einer Waferbelichtungseinrichtung angeordneten Wafer, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:

– Bereitstellen einer Waferbelichtungseinrichtung, die eine Waferhalterung, ein optisches Belichtungssystem und eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung zum Messen einer Entfernung zu einem auf der Waferhalterung angeordneten Wafer aufweist, wobei die Höhenniveau-Sensoreinrichtung eine Sensoranordnung mit einer Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren aufweist, wobei die Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren zumindest einen ersten und einen zweiten Höhenniveau-Sensor umfasst,
– Anordnen eines Wafers auf der der Waferhalterung,
– Durchführen einer ersten Scanbewegung der Waferhalterung und/oder der Sensoranordnung relativ zueinander in der Weise, dass die Sensoranordnung den Wafer entlang der ersten lateralen Richtung überquert, wobei die Waferhalterung entlang der zweiten lateralen Richtung eine erste Position relativ zur Sensoranordnung einnimmt,
– Verschieben der Position der Waferhalterung relativ zur Sensoranordnung entlang einer zweiten Richtung von der ersten Position bis zu einer zweiten Position,
– Durchführen einer zweiten Scanbewegung der Waferhalterung und/oder der Sensoranordnung erneut relativ zueinander in der Weise, dass die Sensoranordnung wiederum den Wafer entlang der ersten lateralen Richtung überquert, wobei die Sensoranordnung während der zweiten Scanbewegung die zweite Position entlang der zweiten lateralen Richtung relativ zur Sensoranordnung einnimmt,
– wobei die Verschiebedistanz von der ersten Position bis zur zweiten Position in der Weise gewählt wird, dass die Position des ersten Höhenniveau-Sensors entlang der zweiten Richtung relativ zur Waferhalterung während der zweiten Scanbewegung der Position des zweiten Höhenniveau-Sensors entlang der zweiten Richtung relativ zur Waferhalterung während der ersten Scanbewegung entspricht.

Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Waferbelichtungseinrichtung,
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Höhenniveau-Sensoreinrichtung mit mehreren Höhenniveau-Sensoren,
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Höhenniveau-Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Sensoranordnung, die eine Waferoberfläche überquert,
5 zeigt eine schematische Ansicht einer in herkömmlicher Weise gescannten Waferoberfläche,
6 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Scannen einer Waferoberfläche,
7 zeigt schematisch Messergebnisse eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
8 zeigt schematisch eine Anordnung von linienförmigen Scanbereichen, die verwendet wurden, um die Messungen gemäß 9 zu erhalten, und
9 zeigt schematisch weitere Messergebnisse eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Waferbelichtungseinrichtung 1. Die Waferbelichtungseinrichtung ist vorzugsweise eine lithographische Belichtungseinrichtung, die zumindest eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 und eine Waferhalterung (Waferbühne) 2 aufweist. Die Waferbelichtungseinrichtung kann weiterhin ein optisches Belichtungssystem 20 und eine Reticle-Halterung 23 zur Aufnahme eines Reticles 24 umfassen, das auf einen Bereich einer Waferoberfläche 5a eines Wafers 5 zu projizieren ist. Die Waferhalterung 2 kann einen Waferteller 3 zur Aufnahme eines Wafers 5 auf ihm aufweisen. Der Waferteller 3 kann die Unterseite des Wafers mit Hilfe von Vakuum oder sehr niedrigem Atmosphärendruck anziehen, um einen sicheren Kontakt der Waferunterseite mit der Hauptkontaktfläche des Wafertellers 3 sicherzustellen. Die Waferhalterung 2 ist in der Lage, den Waferteller 3 entlang einer ersten lateralen Richtung x, entlang einer zweiten lateralen Richtung y und entlang einer vertikalen Richtung z zu bewegen. Weiterhin ist die Waferhalterung in der Lage, die Orientierung des Wafertellers zu variieren und zu justieren, wie des weiteren durch gekrümmte Pfeile in 1 angedeutet ist. Geeignete Mechanismen zum Bewegen des Wafertellers sind in der Waferhalterung 2 enthalten. Diese Mechanismen dienen zur Justierung der Waferposition und/oder Waferorientierung in Bezug auf eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 der Waferbelichtungseinrichtung, um die gesamte Waferoberfläche 5a innerhalb der optimalen Fokuslagenebene anzuordnen. Das optische Belichtungssystem 20 kann eine Quelle 21 für elektromagnetische Strahlung, für Elektronenstrahl-Strahlung oder für einen Ionenstrahl aufweisen. Im Falle elektromagnetischer Strahlung kann die Quelle 21 insbesondere ultraviolettes Licht oder extrem ultraviolettes Licht emittieren. Die Quelle 21 und das optische Linsensystem 22 sind in 1 nur schematisch dargestellt. Die Waferbelichtungseinrichtung 1 kann weiterhin eine Reticle-Halterung 23 zur Aufnahme zum Halten eines Reticles 24 in vordefinierter Position relativ zu der Waferhalterung 2 und/oder dem optischen Belichtungssystem 20 aufweisen. Das optische Linsensystem 22 projiziert die Maskenstrukturen des Reticles 24 auf die Waferoberfläche. Das optische Belichtungssystem 20 kann weiterhin ein Beleuchtungssystem 19 zum Beleuchten des Reticles 24 aufweisen.
Obwohl in 1 das Reticle 24 als eine Transmissionsmaske dargestellt ist, ist festzuhalten, dass zukünftige Reticles ebenso reflektierende Reticles sein können, insbesondere im Fall von extrem ultravioletter Strahlung (EUV). Jedoch ist 1 in dieser Hinsicht lediglich schematisch, ungeachtet des tatsächlichen Typs des gewählten Reticles (insbesondere hinsichtlich reflektierender oder transmittierender Reticles).
Die Waferbelichtungseinrichtung 1 weist weiterhin eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung auf, die eine Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren umfasst. Die vielen Höhenniveau-Sensoren sind in vorgegebenen Positionen relativ zueinander innerhalb einer Sensoranordnung (Sensorblock) 15 angeordnet. Die Sensoranordnung beziehungsweise die Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 (das heißt der Fokussensor) ist ausführlicher in 2 dargestellt.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10, die eine Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren M aufweist. In dem Beispiel der 2 sind neun individuelle Höhenniveau-Sensoren Mi, das heißt M0, M1, M2, ..., M8 vorgesehen. Die mehreren Höhenniveau-Sensoren Mi sind in ausgerichteten Positionen in Bezug aufeinander entlang der vorgegebenen vertikalen Richtung z anzuordnen. Weiterhin sind viele Höhenniveau-Sensoren Mi beispielsweise entlang einer lateralen Richtung y angeordnet, um gleichzeitig eine Vielzahl linienförmiger Bereiche (linienförmige Scanbereiche) der Waferoberfläche zu scannen. Entlang der Richtung y, entlang derer die mehreren Höhenniveau-Sensoren Mi angeordnet sind, besitzt die Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 (oder der die mehreren Sensoren aufweisende Sensorblock 15) eine effektive Breite w. Die effektive Breite w entspricht einer Breite eines Oberflächenbereichs der Waferoberfläche, der gleichzeitig gescannt werden kann, indem die Sensoranordnung 15 entlang einer Richtung x von einem Rand des Substrats zu einem anderen, entgegengesetzten Rand des Substrats bewegt wird. Vorzugsweise sind die mehreren Höhenniveau-Sensoren Mi äquidistant angeordnet.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines Höhenniveau-Sensors gemäß einer Ausführungsform. Der Höhenniveau-Sensor M; Mi weist ein Gehäuse auf, an dem ein Emitter 7 und ein Detektor 8 montiert sind. Der Emitter emittiert beispielsweise einen Lichtstrahl, vorzugsweise sichtbares Licht, auf einen Bereich der Substratoberfläche 5a eines Wafers 5, einer Resistschicht 4, die auf dem Wafer oder auf einem anderen Halbleiterprodukt 6 angeordnet ist. Dementsprechend kann die Waferoberfläche, deren Entfernung von dem Höhenniveau-Sensor gemessen wird, gewöhnlich eine Oberfläche irgendeiner Schicht sein, die auf einem Halbleiterprodukt 6 angeordnet ist, das zumindest einen Wafer 5 und die Schicht (etwa die oberste Schicht) aufweist. Dementsprechend ist die Waferoberfläche 5a im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung nicht in der Weise beschränkt, dass sie die Oberseite des Wafers darstellt.
Der von dem Emitter 7 emittierte Strahlungs-Strahl 11 wird nach dem Passieren eines optischen Systems durch die Substratoberfläche 5a reflektiert. Der reflektierte Strahl ist auf den Detektor gerichtet, falls der den Strahl reflektierende Oberflächenbereich eine vordefinierte vertikale Position oder Höhe relativ zur Position des Höhenniveau-Sensors M besitzt. Falls die Waferoberfläche 5a jedoch höher oder tiefer als in 3 dargestellt angeordnet ist, wird, wenn überhaupt, lediglich ein Teil der Lichtenergie des Strahls in den Reflektor reflektiert. Dementsprechend detektiert der Detektor eine geringere Intensität oder überhaupt keine Intensität. Falls die Waferoberfläche jedoch in der vordefinierten vertikalen Position angeordnet ist, wird die maximale Energie oder Intensität des Strahls detektiert; dadurch wird die ideale Fokusposition der Waferoberfläche in Bezug auf den Höhenniveau-Sensor M und in Bezug auf das optische Belichtungssystem 20 angezeigt. Dies ermöglicht das Messen der vertikalen Position der Waferoberfläche 5a relativ zum Fokussensor. Vorzugsweise ist der Strahl 11 auf die Waferoberfläche unter einem recht kleinen Winkel zwischen der Oberfläche und der Ausbreitungsrichtung gerichtet. Vorzugsweise ist der Strahlungs-Strahl 11 ein optischer Lichtstrahl aus sichtbarem Licht. Beim Vergleich von 3 mit 2 zeigt 3 eine Querschnittsansicht entlang einer anderen lateralen Richtung x als die laterale Richtung y in 2. Dementsprechend emittiert jeder Höhenniveau-Sensor Mi aus 2 einen separaten Strahlungs-Strahl 11 auf die Waferoberfläche in eine Richtung, die beispielsweise im Wesentlichen parallel zur Richtung x ist, welche Richtung senkrecht zur Zeichenebene der 2 ist und der horizontalen Richtung in 3 entspricht.
Die Höhenniveau-Sensoreinrichtung der 2 und 3 wird verwendet, um eine Waferoberfläche entlang der ersten lateralen Richtung x zu scannen. Vor dem Wiederholen der Scanbewegung auf einem anderen linienförmigen Bereich der Waferoberfläche entlang der ersten lateralen Richtung x wird die laterale Position der Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 entlang der zweiten lateralen Richtung y verändert, um einen unterschiedlichen oder zumindest teilweise unterschiedlichen, linienförmigen oder streifenförmigen Bereich der Waferoberfläche zu scannen.
4 zeigt schematisch die Bewegung der Sensoranordnung 5 über die Waferoberfläche 5a entlang der ersten Richtung x. Die Richtung der Bewegung ist durch Pfeile angegeben, die in 4 abwärts gerichtet sind. In der schematischen Draufsicht der 4 sind mehrere Höhenniveau-Sensoren M0 bis M8 dargestellt, wobei die Höhenniveau-Sensoren äquidistant entlang der zweiten lateralen Richtung y angeordnet ist und gemeinsam bewegt werden, wenn die Höhenniveau-Sensoreinrichtung, die die Sensoranordnung 15 aufweist, über die Substratoberfläche bewegt wird. 4 zeigt zusätzlich fleckförmige Bereiche 5b der Waferoberfläche 5a, die zeitweise den Strahl des jeweiligen Höhenniveau-Sensors reflektieren. Dementsprechend sind die Höhenniveau-Sensoren Mi Spotsensoren. Wenn die Waferoberfläche gescannt wird, schreitet der Spot (Fleck) entlang des linienförmigen Scanbereichs fort, der durch den jeweiligen Höhenniveau-Sensor Mi entlang der ersten lateralen Richtung x überquert wird. Entsprechend dem Abstand zwischen den Höhenniveau-Sensoren überquert jeder Höhenniveau-Sensor Mi einen linienförmigen Substratoberflächenbereich einer Breite p, die den Sensor-Rasterabstand angibt. Entsprechend der äquidistanten Anordnung der Höhenniveau-Sensoren Mi entlang der zweiten lateralen Richtung y wird eine Vielzahl von fleckförmigen Bereichen 5b, die äquidistant zueinander angeordnet sind, zur gleichen Zeit gescannt, wobei die Position der fleckförmigen Bereiche (Spotbereiche) entlang der positiven x-Richtung während einer horizontalen Bewegung der Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 über die Waferoberfläche 5a fortschreitet.
5 zeigt schematisch ein herkömmliches Verfahren des Scannens einer Waferoberfläche 5a. Wie in 5 dargestellt, wird die Waferoberfläche 5a gescannt, indem die wie in 4 dargestellte Höhenniveau-Sensoreinrichtung wiederholt über die Substratoberfläche 5a bewegt wird, wobei zwischen aufeinanderfolgenden Bewegungen entlang der ersten lateralen Richtung x die laterale Position der Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 entlang der zweiten lateralen Richtung y um einen Betrag verschoben wird, der der effektiven Breite w der Sensoranordnung 5 entlang der zweiten lateralen Richtung y entspricht. Dementsprechend wird eine Vielzahl von Linien oder Streifen, die jeweils die Breite w besitzen, nacheinander gescannt; dadurch wird die Substratoberfläche 5a wiederholt entlang der ersten lateralen Richtung x überquert, wobei jedes Mal die laterale Position der Sensoranordnung 5 entlang der zweiten lateralen Richtung y anders gewählt wird.
Obwohl diese Technik ein effizientes Scannen der gesamten Waferoberfläche erlaubt, besteht die Gefahr, dass sich im Falle fehlausgerichteter oder falsch positionierter Höhenniveau-Sensoren Mi innerhalb der Sensoranordnung die Präzision der Messung der optimalen Position und Orientierung der Waferoberfläche verschlechtert. Die Verschlechterung der Präzision der Höhenniveaumessung resultiert aus dem Umstand, dass die fehlausgerichteten Höhenniveau-Sensoren der Vielzahl von Sensoren einen Gesamtfehler der gemessenen Höhe der Waferoberfläche verursachen. In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist festzuhalten, dass die Höhe der Waferoberfläche allgemeiner als die Entfernung zwischen der Waferoberfläche und der Höhenniveau-Sensoreinrichtung und/oder irgend einer anderen Komponente der Waferbelichtungseinrichtung, etwa dem optischen Belichtungssystem 20, zu verstehen ist. Jedoch ist diese Entfernung von der Waferoberfläche in den meisten Fällen eine vertikale Entfernung, da Wafer gewöhnlich horizontal auf einem Waferteller 3 gelagert werden.
Einige der Höhenniveau-Sensoren Mi sind fehlpositioniert oder werden im Laufe des Gebrauchs der Waferbelichtungseinrichtung fehlpositioniert; Sie erzeugen systematische Fehler im Ergebnis der Höhenmessung, da die jeweiligen Höhenniveau-Sensoren Mi infolge ihrer inkorrekten Position oder infolge anderer Einflüsse eine Entfernung oder eine Höhe messen, die größer oder kleiner ist als die tatsächliche Entfernung oder Höhe. Dementsprechend ist dieses herkömmliche Verfahren des Scannens einer Waferoberfläche nachteilig.
6 zeigt schematisch ein Verfahren des Scannens einer Waferoberfläche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 6 zeigt insbesondere die Positionen der Sensoranordnung der erfindungsgemäßen Waferbelichtungseinrichtung relativ zur Waferoberfläche während mehrerer Scanbewegungen. In der obersten Reihe der 6 sind vier verschiedene Scanbewegungen oder Überquerungsbewegungen P; P1, P2, P3, P4 dargestellt; während jeder Überquerungsbewegung P wird die Sensoranordnung über die Waferoberfläche entlang der ersten lateralen Richtung x (vertikale Richtung in 6) bewegt. Es ist festzuhalten, dass in 6 die individuellen Höhenniveau-Sensoren M0, M1, M2, M3, ... zur klareren Darstellung vergrößert dargestellt sind. Jedoch sind die individuellen linienförmigen Scanbereiche R1, R2, R3, R4 ebenfalls vergrößert und mit vergrößerten Abständen zwischen ihnen entlang der zweiten lateralen Richtung (horizontal in 6) dargestellt. Die vergrößerte Darstellung der jeweiligen linienförmigen Scanbereiche R und der jeweiligen Höhenniveau-Sensoren M (verglichen mit dem Durchmesser der Waferoberfläche 5a) dient nur zur klareren Darstellung der Verschiebung der y-Position der Sensoranordnung zwischen aufeinanderfolgenden Scanbewegungen (nachstehend Überquerungsbewegung genannt) der Sensoranordnung entlang der x-Richtung über die Waferoberfläche.
Während der ersten Überquerungsbewegung P1 wird die Höhenniveau-Sensoranordnung entlang der zweiten lateralen Richtung y relativ zur Waferoberfläche 5a in der Weise angeordnet, dass der erste Höhenniveau-Sensor M0 einen ersten linienförmigen Scanbereich R1 entlang der ersten lateralen Richtung x abschreitet. Dementsprechend scannt der zweite Höhenniveau-Sensor M1 zur gleichen Zeit den zweiten linienförmigen Scanbereich R2. Zur gleichen Zeit scannt der dritte Höhenniveau-Sensor M2 einen dritten linienförmigen Scanbereich R3 und der vierte Höhenniveau-Sensor M3 einen vierten linienförmigen Scanbereich R4. Zur gleichen Zeit werden weitere Höhenniveau-Sensoren entsprechende weitere linienförmige Scanbereiche scannen. Jedoch sind in 6 für die erste Überquerungsbewegung P1 nur vier linienförmige Scanbereiche und Höhenniveau-Sensoren in vergrößerter Ansicht dargestellt, um die Erfindung zu erläutern. Erfindungsgemäß wird die Sensoranordnung 5 nach Durchführung der ersten Überquerungsbewegung P1 entlang der zweiten lateralen Richtung y um eine Verschiebedistanz verschoben, die kleiner ist als die effektive Breite w der Sensoranordnung entlang der zweiten lateralen Richtung y. Insbesondere wird die Sensoranordnung um eine Verschiebedistanz verschoben, die vorzugsweise dem Sensor-Rasterabstand p zwischen den Höhenniveau-Sensoren innerhalb der Sensoranordnung entspricht, wodurch die in 6 für die zweite Überquerungsbewegung P2 dargestellte Anordnung entsteht.
Gemäß dieser nachfolgenden, zweiten Überquerungsbewegung scannt der erste Höhenniveau-Sensor M0 nun den zweiten linienförmigen Scanbereich R2, der während der ersten Überquerungsbewegung P1 durch einen anderen Höhenniveau-Sensor der Sensoranordnung 15 (nämlich durch den zweiten Höhenniveau-Sensor M1) gescannt worden ist. Dementsprechend wird derselbe linienförmige Scanbereich R2 wiederholt gescannt, wobei während jedes Scannens ein anderer Höhenniveau-Sensor Mi verwendet wird. Dementsprechend wird dieselbe Entfernung zwischen einem beliebigen fleckförmigen Bereich oder linienförmigen Scanbereich der Waferoberfläche 5a und der Sensoranordnung wiederholt mit verschiedenen Sensoren der Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren gemessen; hierdurch erhält man mehr als ein Messergebnis für jeden fleckförmigen Bereich oder linienförmigen Scanbereich auf der Waferoberfläche. Dadurch können viele Messergebnisse für die gesamte Waferoberfläche erhalten werden, wobei jedes Messergebnis einem jeweiligen, individuellen Höhenniveau-Sensor Mi der Sensoranordnung 5 zuordbar ist. Für die zweite Überquerungsbewegung P2 in 6 beispielsweise überquert der erste Höhenniveau-Sensor M0 den zweiten linienförmigen Scanbereich R2. Gleichzeitig scannt der zweite Höhenniveau-Sensor M1 den dritten linienförmiger, Scanbereich R3 und der dritte Höhenniveau-Sensor M2 den vierten linienförmigen Scanbereich R4 (wohingegen der vierte Höhenniveau-Sensor M3 einen weiteren linienförmigen Scanbereich scannt, der in der vergrößerten Ansicht der 6 für die zweite Überquerungsbewegung P2 nicht explizit dargestellt ist). Dementsprechend wird die Sensoranordnung, die die Höhenniveau-Sensoren Mi aufweist, zwischen den Überquerungsbewegungen P1 und P2 durch eine Verschiebedistanz verschoben, die kleiner ist als die effektive Breite w der Sensoranordnung und die vorzugsweise dem Sensor-Rasterabstand p oder einem Vielfachen des Sensor-Rasterabstandes p entspricht. Dadurch scannt die Sensoranordnung 15 während der zweiten Überquerungsbewegung P2 einen Flächenbereich des Wafers, der teilweise mit demjenigen Flächenbereich des Wafers überlappt, der während der ersten Überquerungsbewegung P1 gescannt worden ist. Dementsprechend wird während der zweiten Überquerungsbewegung P2 die Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 relativ zur Waferhalterung in einer Weise positioniert, dass nun andere Höhenniveau-Sensoren der Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren M; Mi als in der vorherigen Überquerungsbewegung P1 verwendet werden, um die Entfernung zu demselben fleckförmigen Bereich oder demselben linienförmigen Scanbereich der Waferoberfläche zu messen, die bereits während der ersten Überquerungsbewegung P1 gescannt worden sind.
Das wiederholte Scannen eines Bereichs der Waferoberfläche mit teilweise überlappenden Scanbereichen kann weiter fortgesetzt werden, um vorzugsweise zumindest einen linienförmigen Scanbereich oder fleckförmigen Bereich mit jedem beliebigen der Höhenniveau-Sensoren zu scannen, die in der Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 vorhanden sind. Insbesondere kann das wiederholte Scannen fortgesetzt werden, um alle linienförmige Scanbereiche (oder fleckförmigen Bereiche) mit ein und demselben Höhenniveau-Sensor M (beispielsweise etwa dem ersten Sensor M0) über die gesamte Waferoberfläche zu scannen. Im Gegensatz dazu wird beim herkömmlichen Scannen gemäß 5 nur eine kleine Untermenge aller gescannten linienförmigen Scanbereiche mit einem bestimmten, individuellen jeweiligen Höhenniveau-Sensor gescannt, da die gescannten Bereiche aufeinanderfolgender Überquerungsbewegungen (entsprechend der Verschiebung entlang y-Richtung, die der Breite w der Sensoranordnung 15 entspricht) nicht überlappen, wie aus 5 ersichtlich. Gemäß 6 jedoch kann der Betrag der Verschiebungsbewegungen der Sensoranordnungen 15 relativ zur Waferoberfläche (oder umgekehrt des Wafers relativ zur Sensoranordnung) so gewählt werden, dass jeder linienförmige Scanbereich mindestens einmal durch jeden der Höhenniveau-Sensoren der Sensoranordnung gescannt wird. Weiterhin werden für mindestens zwei Höhenniveau-Sensoren M0, M1 Messergebnisse für die gesamte Waferoberfläche erzielt, wobei diese Messergebnisse diesem jeweiligen Höhenniveau-Sensor M0; M1 zuordbar sind, da sie mithilfe dieses Höhenniveau-Sensors M0; M1 gemessen worden sind. Vorzugsweise wird jeder der Höhenniveau-Sensoren M0 bis M8, die in der Sensoranordnung vorhanden sind, verwendet, um die gesamte Waferoberfläche 5a zu scannen; dadurch erhält man für jeden Höhenniveau-Sensor Mi ein Scanergebnis der gesamten Waferoberfläche, das dem jeweiligen Höhenniveau-Sensor Mi zuordbar ist, der für die jeweilige Messung verwendet worden ist.
Beispielsweise wird gemäß 6 eine dritte Überquerungsbewegung P3 durchgeführt, für die die Sensoranordnung noch einmal entlang der zweiten lateralen Richtung y um einen Verschiebungsbetrag verschoben worden ist, der dem Sensor-Rasterabstand p entspricht; daraus ergibt sich ein Scannen des dritten linienförmigen Scanbereichs R3 durch den ersten Höhenniveau-Sensor M0 und ein Scannen des vierten linienförmigen Scanbereichs R4 durch den zweiten Höhenniveau-Sensor M1. Gleichzeitig scannen weitere Höhenniveau-Sensoren M2, M3, ... weitere der linienförmige Scanbereiche R. Nachdem die dritte Überquerungsbewegung P3 durchgeführt wurde (beispielsweise beginnend an dem oberen Bereich der in 6 dargestellten Waferoberfläche 5a und endend an dessen unterem Bereich), wird die y-Position der Höhenniveau-Sensoreinrichtung wiederum verschoben, um eine vierte Überquerungsbewegung P4 durchzuführen. Während dieser Überquerungsbewegung scannt nun der erste Höhenniveau-Sensor M0 den vierten linienförmigen Scannbereich R4. Durch Fortsetzen dieses Verfahrens kann die gesamte Waferoberfläche gescannt werden; dadurch wird ein Scan der gesamten Waferoberfläche für jeden individuellen Sensor der vielen Höhenniveau-Sensoren M0 bis M8 erzielt. Dementsprechend können vollständige Höhenscanprofile der Waferoberfläche einer beliebigen jeweiligen der Höhenniveau-Sensoren zugeordnet werden.
Dies ermöglicht eine Rückführung der Messergebnisse, um Abweichungen der Höhenmessergebnisse identischer Bereiche der Waferoberfläche, die mit verschiedenen der mehreren Höhenniveau-Sensoren gemessen worden sind, zu berechnen. Dadurch können Einflüsse, die durch inkorrekte Positionen individueller Höhenniveau-Sensoren oder anderer fehlpositionierter oder fehljustierter Elemente innerhalb der einzelnen Höhenniveau-Sensoren verursacht sind, detektiert werden. Dadurch können systematische Abweichungen der Entfernungsmessergebnisse, die durch die Höhenniveau-Sensoren selbst verursacht sind, kompensiert werden. Wenn beispielsweise ein bestimmter fleckförmiger Bereich (Spotbereich) oder ein bestimmter linienförmiger Scanbereich der Waferoberfläche der Messung zufolge in einer Entfernung angeordnet ist, die einem Höhenniveauwert H entspricht (wobei H der Mittelwert oder Durchschnittswert ist, der sich aus Messungen mit aufeinanderfolgender Verwendung aller Höhenniveau-Sensoren der Sensoranordnung ergibt), werden die Messergebnisse Hi, die man unter Verwendung eines bestimmten Höhenniveau-Sensors Mi erhält, sich von dem Mittelwert H unterscheiden. Durch Vergleichen der Messergebnisse der mehreren Höhenniveau-Sensoren für die gesamte gescannte Waferoberfläche können Korrekturwerte Ci berechnet werden, die eine Kompensation für die Differenz zwischen dem unter Verwendung des jeweiligen Höhenniveau-Sensors Mi tatsächlich gemessenen Wert Hi und dem Mittelwert H darstellen (das heißt Ci = Hi – H). Dementsprechend wird durch Subtrahieren der jeweiligen sensorspezifischen, individuellen Korrektur Ci, die für die jeweiligen Höhenniveau-Sensor Mi aus dem unter Verwendung dieses jeweiligen Höhenniveau-Sensors Mi erhaltenen Messergebnis Hi berechnet worden ist, das korrigierte Messergebnis H' = Hi – Ci erzielt, das dem mittleren Wert H entspricht, der unter Verwendung einiger oder aller Höhenniveau-Sensoren der Höhenniveau-Sensoreinrichtung berechnet worden ist.
Dementsprechend ermöglicht die Erfindung, systematische, sensorspezifische Verschiebungen (Offsets) der jeweiligen Messergebnis für jeden Höhenniveau-Sensor der Sensoranordnung 15 zu kompensieren, wohingegen herkömmlich solche Abweichungen weder beobachtet noch kompensiert werden. Die Erfindung stellt eine Waferbelichtungseinrichtung bereit, die in der Lage ist, eine Waferoberfläche in der Weise zu scannen, dass Messergebnisse von verschiedenen der Höhenniveau-Sensoren der Sensoranordnung miteinander verglichen werden können, um Fehlanpassungen oder inkorrekte Positionen der Höhenniveau-Sensoren, etwa im Vergleich zu einem vordefinierten Referenzhöhenniveauwert HH, zu detektieren.
Beispielsweise sind in 4 solche Fehlausrichtungen einiger der Höhenniveau-Sensoren schematisch dargestellt. Obwohl 4 grundsätzlich eine Draufsicht auf eine Waferoberfläche 5a ist und zusätzlich die Höhenniveau-Sensoren M0 bis M8 darstellt, ist in dem Abschnitt der 4, der durch den Pfeil HH angegeben ist, ein vertikaler Abstand zwischen der Anordnung von Höhenniveau-Sensoren M0 bis M8 in Bezug auf die Waferoberfläche 5a angedeutet. Insbesondere zeigt 4 eine perspektivische Ansicht, die illustriert, dass die Abstände zwischen den jeweiligen fleckförmigen Bereichen 5b und den jeweiligen Höhenniveau-Sensoren Mi vertikale Entfernungen (statt lateraler Entfernung) bedeuten, wobei die vertikale Entfernung sich senkrecht zur ersten und zweiten lateralen Richtung x, y erstreckt. Üblicherweise werden die meisten der Höhenniveau-Sensoren in einer Position angeordnet sein, die einer Referenzhöhe HH entspricht. Dementsprechend sollten alle Höhenniveau-Sensoren zueinander fluchtend entlang einer Linie angeordnet sein, die entlang der zweiten lateralen Richtung y verläuft. Jedoch können einige der Höhenniveau-Sensoren fehljustiert oder fehlausgerichtet sein oder fehlausgerichtete Komponenten enthalten. Dadurch entstehen Abweichungen der Messergebnisse der betreffenden Höhenniveau-Sensoren. Beispielsweise ist in 4 der fünfte Höhenniveau-Sensor M4 fehlausgerichtet oder fehlangepasst, so dass die gemessene Entfernung Hi größer ist als die Referenzhöhe HH, selbst in dem Fall, das die Substratoberfläche 5a an der Position des fleckförmigen Bereichs 5b des fünften Höhenniveau-Sensors M4 dieselbe Entfernung von der Sensoranordnung besitzt wie der erste fleckförmige Bereich 5b unterhalb des ersten Höhenniveau-Sensors M0. Dementsprechend tritt ein systematischer Fehler Ci auf, wenn irgendeine Entfernung der Waferoberfläche 5a unter Verwendung des fünften Höhenniveau-Sensors M4 gemessen wird. Durch Vergleichen der Messergebnisse für alle Höhenniveau-Sensoren der Sensoranordnung und durch Berechnen eines Mittelwerts kann jedoch eine individuelle, sensorspezifische Korrektur intern durch die Waferbelichtungseinrichtung vorgenommen werden.
In 4 verdeutlicht der siebte Höhenniveau-Sensor M6 eine andere Fehlanpassung, die zu Messergebnissen führt, die im Vergleich zu den tatsächlichen Entfernungen zu große Entfernungen zur Waferoberfläche anzeigen. Durch Scannen der gesamten Waferoberfläche mit jedem der Höhensensoren jedoch kann ein Durchschnittsmesswert H berechnet werden, der nicht die systmatischen Einflüsse eines bestimmten Höhenniveau-Sensors repräsentiert. Die individuellen Höhenniveau-Sensoren werden dann intern durch geeignete Korrekturen kalibriert. Beispielsweise können die korrekten Höhenmessergebnisse gemäß H' = Hi – Ci (mit Ci = Hi – H) erhalten werden, um dasselbe, korrekte Messergebnis H' = H für jeden Höhenniveau-Sensor zu erhalten. Dementsprechend wird infolge der internen Kalibrierung der Messergebnisse individueller Höhenniveau-Sensoren die Präzision der Messung der Waferposition erhöht.
Zu diesem Zweck kann die Waferbelichtungseinrichtung 1 weiterhin eine Steuereinheit 30 aufweisen, die mit anderen Komponenten der Waferbelichtungseinrichtung verbunden ist, wie in 1 dargestellt. Die Steuereinheit kann zusätzlich die laterale Bewegung der Waferhalterung in Bezug auf die Reticle-Halterung 23 und in Bezug auf das optische Belichtungssystem 20 steuern. Die Steuereinheit ermöglicht insbesondere laterale Verschiebungsbewegungen der Waferhalterung zwischen aufeinanderfolgenden Überquerungsbewegungen, wobei die Verschiebungsbewegung entlang der zweiten Richtung y so gewählt werden, dass identische fleckförmige Bereiche (Spotbereiche) oder linienförmige Scanbereiche auf der Waferoberfläche unter Verwendung einiger oder aller Höhenniveau-Sensoren der Sensoranordnung 15 gemessen werden. Die erfindungsgemäße Waferbelichtungseinrichtung braucht nicht notwendigerweise die gesamte Waferoberfläche (das heißt die Vielzahl aller tatsächlich gescannten linienförmigen Scanbereiche) mit jedem der Höhenniveau-Sensoren zu scannen. Stattdessen können vorgegebene linienförmige Scannbereiche gescannt werden, indem nacheinander alle Höhenniveau-Sensoren verwendet werden, wohingegen andere linienförmige Scanbereiche nicht oder nicht wiederholt gescannt werden. Erfindungsgemäß jedoch gibt es mindestens einen Bereich (etwa beispielsweise einen linienförmigen Scanbereich oder einen fleckförmigen Bereich) der Waferoberfläche, der ein erstes Mal unter Verwendung eines ersten Höhenniveau-Sensors gescannt wird und der ein zweites Mal unter Verwendung eines anderen, zweiten Höhenniveau-Sensors gescannt wird.
In 1 kann die Steuereinheit 30 mit der Waferhalterung 2, der Höhenniveau-Sensoreinrichtung 10 und/oder dem optischen Belichtungssystem 20 der Waferbelichtungseinrichtung 1 verbunden sein. Die Steuereinheit 30 kann weiterhin eine Speichereinheit 25 zum Speichern jeweiliger Korrekturwerte Ci aufweisen, die von jeweiligen Höhenmesswerten Hi zu subtrahieren sind, die durch den jeweiligen Höhenniveau-Sensor Mi der Sensoranordnung 15 erhalten wurden.
Wieder auf 6 bezugnehmend, sind die Positionen des ersten Höhenniveau-Sensors M0 während verschiedener Überquerungsbewegungen P1, P2, P3, P4 des Wafers relativ zur Sensoranordnung unten in 6 gemeinsam dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, überquert der erste Höhenniveau-Sensor M0 verschiedene linienförmige Scannbereiche R1, R2, R3, R4; dadurch wird nach und nach die gesamte Waferoberfläche gescannt. Dadurch erhält man ein Höhenprofil der Waferoberfläche, die unter Verwendung des ersten Höhenniveau-Sensors M0 gemessen wurde. In analoger Weise erhält man ein weiteres Höhenprofil beziehungsweise Höhenkarte unter Verwendung des zweiten Höhenniveau-Sensors M1 für die Messung. Weiterhin erhält man vorzugsweise für jeden anderen Höhenniveau-Sensor M1 eine weitere Höhenkarte beziehungsweise Höhenprofil der gesamten Waferoberfläche (das heißt der Vielzahl aller linienförmiger Scanbereiche der Waferoberfläche). Die verschiedenen Höhenkarten können miteinander verglichen werden und sensorspezifische Korrekturen Ci können ausgerechnet werden, beispielsweise durch Berechnen von Abweichungen zwischen den sensorspezifischen Höhenwerten und dem mittleren Höhenwert, der sich aus allen in der Sensoranordnung vorhandenen Höhenniveau-Sensoren ergibt.
7 zeigt Messergebnisse des Scannens einer Waferoberfläche unter Verwendung von vier Höhenniveau-Sensoren M0, M1, M2, M3. Die Höhenniveau-Sensoren können denjenigen entsprechen, die gemäß 6 verwendet worden sind. In 7 ist für jeden Höhenniveau-Sensor Mi die jeweilige Durchschnittsentfernung Hi angegeben. Die Durchschnittsentfernung oder mittlere Entfernung bezieht sich in diesem Zusammenhang auf das Scannen über die gesamte Waferoberfläche hinweg, das heißt das Scannen entlang sämtlicher linienförmiger Scanbereiche der 6. Dadurch wird für jeden Höhenniveau-Sensor Mi ein Durchschnittshöhenwert Hi erhalten, wobei die Durchschnittshöhe dem Durchschnittsabstand in vertikaler Richtung z zwischen der Substratoberfläche und dem jeweiligen Höhenniveau-Sensor Mi entspricht (auf der rechten Seite in 7 sind Zahlenwerte des Durchschnittshöhenwertes für den jeweiligen Höhenniveau-Sensor in Mikrometern angegeben). Jedoch ist auf der numerischen Skala auf der rechten Seite in 7 die gemessene Entfernung abzüglich der Größe einer Referenzhöhe angegeben, da die Höhen des jeweiligen Sensors ausgedrückt werden kann als eine Summe einer Referenzhöhe HH der Sensoranordnung 15 oberhalb der Waferoberfläche und dem Versatz des jeweiligen individuellen Höhenniveau-Sensors Mi. Die Referenzhöhe beispielsweise kann eine Referenzhöhe HH sein, die der Höhe zwischen der Sensoranordnung 15 oder einer anderen Komponente relativ zur Waferoberfläche entspricht. Im Idealfall sollte die Durchschnittshöhe (abzüglich der Referenzhöhe) für alle Höhenniveau-Sensoren Null betragen, wodurch angegeben wird, dass jeder jeweilige Höhenniveau-Sensor in der Referenzhöhen HH oberhalb der Substratoberfläche positioniert ist. Wie aus den Messergebnissen Hi für die Höhenniveau-Sensoren M0 und M1 hervorgeht, ist die Entfernung dieser Höhenniveau-Sensoren zur Substratoberfläche jedoch etwas kleiner (konkret 0,12 und 0,15 Mikrometer kleiner). Der Höhenniveau-Sensor M2 hingegen ist in einer größeren Entfernung im Vergleich zur Referenzhöhe angeordnet, wohingegen der vierte Höhenniveau-Sensor M1 näher an der Substratoberfläche angeordnet ist. Dementsprechend ist der dritte Höhenniveau-Sensor M2 vergleichsweise stark fehlausgerichtet in Bezug auf die weiteren Höhenniveau-Sensoren M0, M1 und M3, die in fast demselben Abstand von der Substratoberfläche angeordnet sind.
Auf der linken Seite in 7 ist die Standardabweichung SDi für die über die Waferoberfläche gemessenen Messergebnisse angegeben, wobei i die Nummer des jeweiligen Höhenniveau-Sensors Mi angibt. Wie aus 7 ersichtlich ist, ist die Standardabweichung (in Nanometern) für die ersten drei Höhenniveau-Sensoren M0, M1, M2 von derselben Größenordnung, wohingegen die Standardabweichung für den vierten Höhenniveau-Sensor M3 ungefähr zweimal so groß ist. Dementsprechend misst der vierte Höhenniveau-Sensor M3 mit verringerter Präzision im Vergleich zu den weiteren Höhensensoren M0 bis M2. Da alle Höhensensoren M0 bis M3 dieselbe Waferoberfläche gescannt haben und insbesondere dieselben linienförmigen Scannbereiche auf der Waferoberfläche gescannt haben, muss der vierte Sensor M3 defekt sein oder zumindest eine Justierung des vierten Höhenniveau-Sensors M3 erforderlich sein, da der vierte Höhenniveau-Sensor M3, obwohl er in derselben Höhe wie die Sensoren M0, M1 angeordnet ist, große Abweichungen zwischen einzelnen Höhenwerten über die Substratoberfläche misst.
8 zeigt eine Anordnung von linienförmigen Scanbereichen, die verwendet wurden, um die Messergebnisse der 9 zu erhalten. In 8 ist ein quadratischer Abschnitt einer kreisförmigen Halbleiteroberfläche dargestellt, wobei eine Vielzahl von linienförmigen Scanbereichen S; Si auf der Waferoberfläche angegeben ist. Insbesondere werden in der Mitte der Waferoberfläche entlang der zweiten Richtung y und bei ungefähr 60% des Waferdurchmessers in positiver und negativer y-Richtung jeweilige linienförmige Scanbereiche gescannt. Weiterhin werden für jede jeweilige y-Position auf der Waferoberfläche die drei jeweiligen linienförmigen Scannbereiche an unterschiedlichen Positionen entlang der ersten lateralen Richtung x auf der Waferoberfläche gescannt. Dementsprechend wird eine Matrix von 3×3 linienförmigen Scannbereichen S1, S2, ..., S9 gescannt. Zum Scannen kann beispielsweise dieselbe Waferbelichtungseinrichtung wie in 2 und 3 verwendet werden, die die Sensoranordnung aufweist. Dementsprechend gibt es neun verschiedene Höhenniveau-Sensoren M1 bis M9, die zum Scannen der neun linienförmigen Scannbereiche S1 bis S9 verwendbar sind.
Das Ergebnis des Scannens der linienförmigen Scanbereiche Si der 8 ist weiterhin in 9 dargestellt. Gemäß 9 wurden die Höhenniveau-Sensoren M0 und M8 nicht zum Scannen der linienförmigen Scanbereiche S verwendet. Stattdessen wurde nur eine Untermenge der Höhenniveau-Sensoren M1 bis M7 verwendet, wobei jeder dieser Höhenniveau-Sensoren jede der linienförmigen Scanbereiche S1 bis S9 gescannt hat. In 9 ist ein Mittelwert für die gemessenen Höhenwerte (in Nanometern) auf der linken Seite in 9 angegeben. Der Mittelwert ist als Mittel über alle neun linienförmigen Scanbereiche S1 bis S9 und natürlich als Mittel entlang der jeweiligen Menge der linienförmigen Scanbereiche S gewählt. Wie aus 9 ersichtlich, ist für den Höhenniveau-Sensor M1 die gemessene Durchschnittshöhe etwa 70 Nanometer kleiner im Vergleich zur Durchschnittsentfernung entsprechend der Referenzhöhe (dargestellt durch „0” in 9) und fast 100 Nanometer kleiner im Vergleich zu den durchschnittlichen Entfernungen, die unter Verwendung der Höhenniveau-Sensoren M2 bis M7 gemessen wurden. Dies verdeutlicht, dass der Höhenniveau-Sensor M1 bezüglich der Position der weiterten Höhenniveau-Sensoren stark fehlausgerichtet ist. Beim Vergleich des mittleren Fehlers der gemessenen Höhenwerte, die auf der rechten Seite in 9 angegeben sind, ist weiterhin ersichtlich, dass der mittlere Fehler (oder die Standardabweichung) für den Höhenniveau-Sensor M1 am größten ist, verglichen mit denjenigen der weiteren Höhenniveau-Sensoren M2 bis M7. Es ist festzuhalten, dass auf der rechten Skala in 9 die Einheiten willkürliche Einheiten sind, die lediglich proportional zur Standardabweichung sind.
Aus 9 ist weiterhin ersichtlich, dass die Höhenniveau-Sensoren M7 und M6 in einem gewissen Ausmaß bezüglich der weiteren Höhenniveau-Sensoren M2 bis M5 fehlausgerichtet sind. Jedoch ist die Messgenauigkeit der Sensoren M2 bis M7 von derselben Größenordnung wie für die Sensoren M2 bis M5.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher, die Genauigkeit der Entfernungsmessung zu einer Waferoberfläche in einer Waferbelichtungseinrichtung zu verbessern, und verringert die Gefahr, dass Halbleiterchips mit defekten integrierten Schaltkreisen hergestellt werden.
Bezugszeichenliste

1: Waferbelichtungseinrichtung
2: Waferhalterung
3: Waferteller
5: Wafer
5a: Waferoberfläche
5b: fleckförmiger Bereich
6: Halbleiterprodukt
7: Emitter
8: Detektor
10: Höhenniveau-Sensoreinrichtung
11: Strahl aus Strahlung
15: Sensoranordnung
19: Beleuchtungssystem
20: optisches Belichtungssystem
21: Quelle
22: optisches Linsensystem
23: Reticle-Halterung
24: Reticle
25: Speichereinheit
30: Steuereinheit
A: Waferdurchmesser
Ci: Wert des Sensorpositionsversatzes
d: vertikale Entfernung
H; Hi: Höhenniveauwert
HH: Referenzhöhe
N: Anzahl von Höhenniveau-Sensoren
M; Mi; M0, ..., M8: Höhenniveau-Sensor
M1: erster Höhenniveau-Sensor
M2: zweiter Höhenniveau-Sensor
P; P1, P2, ...: Überquerungsbewegung
P1: erste Überquerungsbewegung
P2: zweite Überquerungsbewegung
p: Sensor-Rasterabstand
R; R1, R2, ...: linienförmiger Scanbereich
s: Verschiebedistanz
S; S1, ..., S9: linienförmiger Scanabschnitt
SD; Sdi: Standardabweichung
x: erste laterale Richtung
y: zweite laterale Richtung
z: vertikale Richtung
w: Breite der Sensoranordnung

Claims

Waferbelichtungseinrichtung (1), die Folgendes aufweist: – eine Waferhalterung (2), – ein optisches Belichtungssystem (20) zum Belichten eines Wafers (5) auf der Waferhalterung (2) und – eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) zum Messen einer Entfernung (d) eines auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafers (5) von dem optischen Belichtungssystem (20), – wobei die Höhenniveau-Sensoreinrichtung eine Sensoranordnung (15) mit einer Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) aufweist, die in festen Positionen relativ zueinander angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M) mindestens einen ersten (M1) und einen zweiten Höhenniveau-Sensor (M2) umfasst, – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (1) die Waferhalterung (2) und/oder die Sensoranordnung (15) so steuert, dass sie relativ zueinander in der Weise bewegt werden, dass die Sensoranordnung (15) entlang einer ersten lateralen Richtung (x) den Wafer (5) überquert, wobei die Sensoranordnung (15) während der Überquerung des Wafers (15) eine feste Position entlang einer zweiten lateralen Richtung (y) besitzt, – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (1) weiterhin die Waferhalterung (2) und/oder die Sensoranordnung (15) so steuert, dass sie so zueinander bewegt werden, dass die Sensoranordnung (15) wiederholt den Wafer (5) entlang der ersten Richtung (x) überquert, wobei die Sensoranordnung (15) während jeder Überquerung des Wafers in einer anderen Relativposition entlang der zweiten lateralen Richtung (y) angeordnet ist, und – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (1) weiterhin die Sensoranordnung (15) und die Waferhalterung (2) so steuert, dass eine erste Überquerungsbewegung (P1) und eine zweite Überquerungsbewegung (P2) entlang der ersten lateralen Richtung (x) durchgeführt wird, wobei die Position des ersten Höhenniveau-Sensors (M1) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) während der zweiten Überquerungsbewegung (P2) der Position des zweiten Höhensensors (M2) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) während der ersten Überquerungsbewegung (P1) entspricht.
Waferbelichtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Waferbelichtungssystem (1) zwischen aufeinanderfolgenden Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) die Relativposition der Sensoranordnung (15) und der Waferhalterung (2) relativ zueinander entlang der zweiten lateralen Richtung (y) um eine Verschiebedistanz (s) verschiebt, die kleiner ist als eine Breite (w) der Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y).
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M) in der Sensoranordnung (15) in einem vorgegebenen Sensor-Rasterabstand (p) zueinander angeordnet sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) zwischen aufeinanderfolgenden Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) die Relativposition der Sensoranordnung (15) und der Waferhalterung (2) relativ zueinander entlang der zweiten Richtung (y) um eine Verschiebedistanz (s) verschiebt, die dem Sensor-Rasterabstand (p) oder einem Vielfachen des Sensor-Rasterabstandes (p) entspricht.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) die Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) und die Waferhalterung (2) so steuert, dass diese eine Vielzahl von Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) der Sensoranordnung (15) und der Waferhalterung (2) relativ zueinander entlang der ersten Richtung (x) ausführen, wobei jeder Höhenniveau-Sensor (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) einen linienförmigen Scanbereich (R; R1, R2, ...) auf der Waferoberfläche (5a) eines auf der Waferhalterung angeordneten Wafers (5) scannen.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) so gesteuert ist, dass sie jedes Mal, wenn ein neuer zu belichtender Wafer (5) vor der Belichtung gescannt wird, eine Vielzahl von Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) durchführt, wobei die Anzahl von Überquerungsbewegungen (P), die pro zu belichtenden Wafer (5) durchgeführt werden, ungefähr den Waferdurchmesser (A), dividiert durch den Sensor-Rasterabstand (p), entspricht.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von Überquerungsbewegungen (P), die pro zu belichtendem Wafer (5) ausgeführt werden, unabhängig von der Anzahl (N) von in der Sensoranordnung (15) enthaltenen Höhenniveau-Sensoren (M) ist.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (2) so gesteuert ist, dass sie jedes Mal, wenn ein neuer zu belichtender Wafer (5) vor der Belichtung gescannt wird, eine Vielzahl von Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) durchführt, wobei eine Vielzahl einzelner, vordefinierter linienförmiger Scanbereiche (R; R1, R2, ...) auf den Wafer (5) gescannt wird, wobei die Anzahl von Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) der Anzahl vordefinierter linienförmiger Scanbereiche (R), multipliziert mit der Anzahl (N) von in der Sensoranordnung (15) enthaltenen Höhenniveau-Sensoren (M), entspricht.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (15) eine Vielzahl von N Höhensensoren (M) umfasst.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (9) den Verschiebeweg zwischen der Sensoranordnung (15) und der Waferhalterung (2) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) zwischen aufeinanderfolgenden Überquerungsbewegungen (P) in der Weise steuert, dass jeder vordefinierte linienförmige Scanbereich (R; R1, R2, ...) durch jeden der N Höhenniveau-Sensoren (M) der Sensoranordnung (15) gescannt wird.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) die Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) zwischen aufeinanderfolgenden Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) in der Weise steuert, dass jeder vordefinierte linienförmige Scanbereich (R; R1, R2, ...) durch eine Untermenge (M1, M2, ..., M7) der Vielzahl von N Höhenniveau-Sensoren (M) der Sensoranordnung (15) gescannt wird.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M) der Sensoranordnung (15) innerhalb der Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) äquidistant zueinander angeordnet sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 oder 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung in der Weise gesteuert ist, dass vertikale Entfernungen (d) zu einem auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafer (5) durch die jeweiligen Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) gemessen werden, wobei jeder Höhenniveau-Sensor (M0, ..., M8) der Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M) oder einer Untermenge (M1, ..., M7) der Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M) die gemessenen Höhenniveauwerte (Hi) separat auswertet.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) so gesteuert ist, dass mit Hilfe der jeweiligen Höhenniveau-Sensoren (M) erhaltene, gemessene Höhenniveauwerte (Hi) miteinander verglichen werden und individuelle Werte (Mi) des Sensorpositionsversatzes (Ci), die den jeweiligen Höhenniveau-Sensoren (Mi) zugeordnet sind, berechnet werden, wobei die berechneten Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes jeweils einen individuellen vertikalen Versatz der jeweiligen Höhenniveau-Sensoren (Mi) relativ zueinander oder relativ zu einer Referenzhöhe (HH) angeben.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) so gesteuert ist, dass sie die Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes in einer Speichereinheit (25) speichert, wobei die gespeicherten Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes jedem entsprechenden Höhenniveau-Sensor (Mi) individuell zugeordnet sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) so gesteuert ist, dass sie zukünftige Höhenniveauwerte (H), die mit Hilfe irgendeines der Höhenniveau-Sensoren (Mi) der Sensoranordnung (15) gemessen werden, um den Wert (Ci) des Sensorpositionsversatzes, der dem jeweiligen individuellen Höhenniveau-Sensor (Mi) zugeordnet ist, korrigiert.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) so gesteuert ist, dass sie einen jeweiligen sensorspezifischen Wert (Ci) des Sensorpositionsversatzes, der dem jeweiligen Höhenniveau-Sensor (Mi) zugeordnet ist, von jedem zukünftig mit Hilfe dieses jeweiligen Höhenniveau-Sensors (Mi) der Sensoranordnung (15) gemessenen Höhenniveauwert (Hi) subtrahiert.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) eine Steuereinheit (30) zur Steuerung des Scannens von Wafern (5) auf der Waferhalterung (2), zum Steuern der Relativbewegung der Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) und/oder der Waferhalterung (2) relativ zueinander und zur Steuerung der Berechnung und der Rückführung der Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes der individuellen Höhenniveau-Sensoren (Mi) aufweist.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M) Spot-Sensoren sind, die einen Strahl (11) aus Strahlung auf einen fleckförmigen Bereich (5b) auf eine Waferoberfläche (5a) richten.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die vielen Höhenniveau-Sensoren (M) der Sensoranordnung (15) so ausgebildet sind, dass sie eine jeweilige vertikale Position von fleckförmigen Bereichen (5b) auf einer Waferoberfläche (5a) messen, wobei die fleckförmigen Bereiche (5b) gleichzeitig durch mehrere Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) beobachtet werden und zueinander äquidistant mit einem Rasterabstand, der dem Sensor-Rasterabstand (p) zwischen vielen Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) in der Sensoranordnung (15) entspricht, angeordnet sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10), die die Sensoreinrichtung (15) aufweist, an dem optischen Belichtungssystem (20) angebracht ist, wobei die Sensoreinrichtung (15) und das optische Belichtungssystem (20) in einer festen Relativposition zueinander angeordnet sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferhalterung relativ zu der Sensoranordnung (15) und zu der optischen Belichtungseinrichtung (20) bewegbar ist.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung die Waferhalterung (2) so steuert, dass diese so bewegt wird, dass die Sensoranordnung (15) die Waferoberfläche (5a) eines auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafers (5) entlang der ersten lateralen Richtung (x) überquert, wobei eine Vielzahl von Überquerungsbewegungen (P; P1, P2, ...) aufeinanderfolgend durchgeführt wird und wobei die Waferhalterung (2) zwischen aufeinanderfolgenden Überquerungsbewegungen entlang der zweiten lateralen Richtung (y) zum Verschieben der Position der Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) um einen Verschiebungsbetrag, der kleiner ist als die Breite (w) der Sensoranordnung (15), bewegt wird.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Belichtungssystem eine elektromagnetische Strahlung aussendende Quelle (21) und weiterhin ein optisches Linsensystem (22) aufweist.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Belichtungssystem (20) eine Reticle-Halterung (23) zum Aufnehmen eines Reticle (24) aufweist.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferhalterung (2) einen Waferteller (3) zum Aufnehmen eines Wafers (5) oder eines Halbleiterprodukts (6), das einen Wafer (5) aufweist, aufweist.
Waferbelichtungseinrichtung (1), die Folgendes aufweist: – eine Waferhalterung (2), – ein optisches Belichtungssystem (20) zum Belichten eines Wafers (5) auf der Waferhalterung (2) und – eine Sensoranordnung (15) zum Messen einer Entfernung zu einem auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafer (5), wobei die Sensoranordnung (5) eine Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M; Mi; M0, ..., M8) aufweist, wobei jeder Höhenniveau-Sensor (M; Mi; M0, ..., M8) Höhenniveauwerte (Hi) misst und ausgibt, – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (2) gemessene Höhenniveauwerte (Hi) die durch die jeweiligen Höhenniveau-Sensoren (Mi) ausgegeben werden, miteinander vergleicht, – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (1) individuelle Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes, die den individuellen Höhenniveau-Sensoren (Mi) zuzuordnen sind, berechnet und – wobei die Waferbelichtungseinrichtung (1) die von den jeweiligen Höhenniveau-Sensoren (Mi) ausgegebenen, gemessenen Höhenniveauwerte (Hi) unter Verwendung der berechneten Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes des betreffenden Höhenniveau-Sensors (Mi) korrigiert.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) die berechneten Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes von den gemessenen Werten (Hi) der Höhenniveauwerte (Hi), die von dem jeweiligen Höhenniveau-Sensor (Mi), dem der betreffende Wert (Ci) des Sensorpositionsversatzes zugeordnet ist, gemessen wurden, subtrahiert.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) so gesteuert ist, dass sie den jeweiligen sensorspezifischen Wert (Ci) des Sensorpositionsversatzes von jedem zukünftigen Höhenniveauwert (Hi), der durch denselben jeweiligen Höhenniveau-Sensor (Mi) gemessen wird, subtrahiert.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) eine Steuereinheit (30) zum Steuern der Berechnung der Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes und zum Korrigieren der gemessenen Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes umfasst.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) eine Speichereinheit (25) zum Speichern der Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes aufweist, wobei jeder gespeicherter Wert (Ci) des Sensorpositionsversatzes einem jeweiligen Höhenniveau-Sensor (Mi) zugeordnet ist.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes Abweichungen gemessener Höhenniveauwerte (Hi) von einer Referenzhöhe (HH) sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte (Ci) des Sensorpositionsversatzes Abweichungen gemessener Höhenniveauwerte (Hi) des jeweiligen Höhenniveau-Sensors (Mi) von einem mittleren Höhenniveauwert (H) sind, der sich aus einer Auswertung gemessener Höhenniveauwerte (Hi) aller Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) ergibt.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferhalterung (2) in der Weise bewegbar ist, dass die Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) gleichzeitig eine Vielzahl von linienförmigen Scanbereichen (R; R1, R2, ...) einer Waferoberfläche (5a) eines auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafers (5) scannen.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) weiterhin die Waferhalterung (2) in der Weise steuert, dass die Sensoranordnung (15) wiederholt eine jeweilige Vielzahl von linienförmigen Scanbereichen (R; R1, R2, ...) einer Waferoberfläche (5a) scannt, wobei während jeder Scan-Operation andere Höhenniveau-Sensoren (Mi) der Sensoranordnung (15) zum Scannen solcher linienförmiger Scanbereiche (R; R1, R2, ...) verwendet werden, die während früherer Scan-Operationen durch weitere der Höhenniveau-Sensoren (Mi) der Sensoranordnung (15) gescannt wurden.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M) in der Sensoranordnung (15) in einem vorgegebenen seitlichen Sensor-Rasterabstand (p) voneinander angeordnet sind.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) zwischen aufeinanderfolgenden Scan-Operationen die Relativposition der Waferhalterung (2) um eine Verschiebedistanz (s) verschiebt, die kleiner ist als die Breite (w) des Sensors (15).
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) zwischen aufeinanderfolgenden Scan-Operationen die Relativposition der Waferhalterung (2) um eine Verschiebedistanz (s) verschiebt, die dem Sensor-Rasterabstand (p) oder einem Vielfachen des Sensor-Rasterabstandes (p) in der Sensoranordnung (15) entspricht.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Waferhalterung (2) durch die Sensoranordnung (15) entlang von linienförmigen Scanbereichen gescannt wird, die entlang einer ersten lateralen Richtung (x) verlaufen, wobei die Waferhalterung (2) zwischen aufeinanderfolgenden Scan-Operationen in Richtung einer zweiten lateralen Richtung (y) verschoben wird.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) Entfernungen zu einer Waferoberfläche (5a) eines auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafers entlang einer vertikalen Richtung (z) messen.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) die Scan-Operationen in der Weise steuert, dass während jeder Scan-Operation alle Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) gleichzeitig jeweils einen linienförmigen Scanbereich auf der Waferoberfläche (5a) scannen.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferbelichtungseinrichtung (1) die Scan-Operationen in der Weise steuert, dass während jeder Scan-Operation eine Untermenge aller Höhenniveau-Sensoren (M1, ..., M7) der Sensoranordnung (15) gleichzeitig jeweils einen linienförmigen Scanbereich auf der Waferoberfläche (15a) scannen.
Waferbelichtungseinrichtung nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M; Mi) Spot-Sensoren sind, die jeweils Strahlen aus Strahlung auf fleckförmige Bereiche (5b) einer Waferoberfläche (5a) richten.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Belichtungssystem (20) eine Reticle-Halterung 23 zum Aufnehmen eines Reticles (24) und ein optisches Linsensystem (22) aufweist, wobei die Sensoranordnung (15) Bestandteil einer Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) ist, die in einer festen Position relativ zu dem optischen Linsensystem (22) und/oder der Reticle-Halterung (23) angeordnet ist.
Waferbelichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferhalterung (2) einen Waferteller (3) zum Aufnehmen eines Wafers (5) oder eines Halbleiterprodukts (6), das einen Wafer (5) umfasst, aufweist.
Verfahren zum Messen einer Entfernung zu einem in einer Waferbelichtungseinrichtung angeordneten Wafer, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: – Bereitstellen einer Waferbelichtungseinrichtung (1), die eine Waferhalterung (2), ein optisches Belichtungssystem (20) und eine Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) zum Messen einer Entfernung (d) zu einem auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafer (5) aufweist, wobei die Höhenniveau-Sensoreinrichtung (10) eine Sensoranordnung (15) mit einer Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) aufweist, wobei die Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M) zumindest einen ersten (M1) und einen zweiten Höhenniveau-Sensor (M2) umfasst, – Anordnen eines Wafers (5) auf der Waferhalterung (2), – Durchführen einer ersten Scanbewegung der Waferhalterung (2) und/oder der Sensoranordnung (15) relativ zueinander in der Weise, dass die Sensoranordnung (15) den Wafer (5) entlang einer ersten lateralen Richtung (x) überquert, wobei die Waferhalterung (2) entlang einer zweiten lateralen Richtung (y) eine erste Position relativ zu der Sensoranordnung (15) einnimmt, – Verschieben der Position der Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (15) entlang einer zweiten lateralen Richtung (y) von der ersten Position bis zu einer zweiten Position, – Durchführen einer zweiten Scanbewegung der Waferhalterung (2) und/oder der Sensoranordnung (15) wiederum relativ zueinander in der Weise, dass die Sensoranordnung (15) erneut den Wafer (5) entlang der ersten lateralen Richtung (x) überquert, wobei die Waferhalterung (2) während der zweiten Scanbewegung die zweite Position entlang der zweiten lateralen Richtung (y) relativ zur Sensoranordnung (15) einnimmt, – wobei die Verschiebedistanz (s) von der ersten Position bis zur zweiten Position in der Weise gewählt wird, dass die Position des ersten Höhenniveau-Sensors (M1) relativ zur Waferhalterung (2) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) während der zweiten Scanbewegung der Position des zweiten Höhenniveau-Sensors (M2) relativ zur Waferhalterung (2) entlang der zweiten Richtung (y) während der ersten Scanbewegung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass ein linienförmiger Scanbereich auf dem Wafer (5), der während der ersten Scanbewegung durch den zweiten Höhenniveau-Sensor (M2) gescannt wurde, anschließend während der zweiten Scanbewegung durch den ersten Höhenniveau-Sensor (M1) gescannt wird.
Verfahren nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (15) während der ersten und der zweiten Scanbewegung eine Waferoberfläche (5a) des Wafers (5) entlang einer ersten lateralen Richtung (x) scannt und dass die Verschiebung der Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (15) zwischen der ersten und der zweiten Scanbewegung entlang einer zweiten Richtung (y) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (2) um eine Verschiebedistanz (s) verschoben wird, die kleiner ist als eine Breite (w) der Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y).
Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenniveau-Sensoren (M; Mi) in der Sensoranordnung (15) in einem vorgegebenen lateralen Sensor-Rasterabstand (p) voneinander angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (5) um eine Verschiebedistanz (s) verschoben wird, die dem Sensor-Rasterabstand (p) oder einem Vielfachen des Sensor-Rasterabstandes (p) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgend eine Vielzahl von Scanbewegungen der Sensoranordnung (15) und der Waferhalterung (2) relativ zueinander entlang der ersten lateralen Richtung (x) durchgeführt wird, wobei während jeder Scanbewegung jeder Höhenniveau-Sensor (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) jeweils einen linienförmigen Scanbereich (R; R1, R2, ...) auf einer Waferoberfläche (5a) scannt.
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass nach jeder Scanbewegung der Vielzahl von Scanbewegungen die Position der Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (15) entlang einer zweiten lateralen Richtung (y) verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aufeinanderfolgenden Scanbewegungen die Position der Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) in der Weise verschoben wird, dass jeder linienförmige Scanbereich (R; R1, R2, ...) der Waferoberfläche (5a) im Verlauf der Durchführung der Vielzahl von Scanbewegungen jeweils einmal durch jeden Höhenniveau-Sensor der Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (M; Mi) der Sensoranordnung (15) gescannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass während jeder Scanbewegung nur eine Untermenge (M1, M2, ..., M7) der Vielzahl von Höhenniveau-Sensoren (Mi) der Sensoranordnung (15) die Waferoberfläche (5a) scannt.
Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aufeinanderfolgenden Scanbewegungen die Position der Waferhalterung (2) relativ zur Sensoranordnung (15) entlang der zweiten lateralen Richtung (y) in der Weise verschoben wird, dass jeder linienförmige Scanbereich (R; R1, R2, ...) der Waferoberfläche (5a) im Verlauf der Durchführung der Vielzahl von Scanbewegungen jeweils einmal durch jeden Höhenniveau-Sensor der Untermenge von Höhenniveau-Sensoren (M1, M2, ..., M7) gescannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass vertikale Entfernungen (d) zu einem auf der Waferhalterung (2) angeordneten Wafer (5) durch die Höhenniveau-Sensoren (M; M0, ..., M8) der Sensoranordnung (15) gemessen werden.