DE69028518T2

DE69028518T2 - Verfahren sowie gerät zur messung der schichtanordnung in einem halbleiter-wafer

Info

Publication number: DE69028518T2
Application number: DE69028518T
Authority: DE
Inventors: Stephen Into
Original assignee: Interactive Video Systems Inc
Current assignee: Schlumberger Technology Corp
Priority date: 1989-02-09
Filing date: 1990-02-08
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2010-02-09
Also published as: WO1990009558A1; DE69028518D1; ATE142775T1; US4938600A; JPH04503410A; EP0457843A4; EP0457843B1; EP0457843A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Messen einer Verschiebung zwischen ersten und zweiten Mustern auf einem Werkstück und findet insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Anwendung auf die Herstellung von Halbleiter-Wafern, um die Ausrichtung übereinanderliegender Schichten eines Halbleiter-Wafers zu messen.
Die Herstellung komplexer Halbleiterbausteine umfaßt viele Verarbeitungsschritte, was dazu führt, daß viele gemusterte Schichten unterschiedlicher Materialien auf ein Substrat aufgebracht werden. Die verschiedenen Schichten liegen übereinander und müssen genau ausgerichtet werden oder hinsichtlich ihrer Position übereinstimmen, um eine richtige Operation des Bausteins sicherzustellen. Eine Verschiebung zwischen entsprechenden Merkmalen auf unterschiedlichen Schichten kann die Leistung des Bausteins verschlechtern oder kann bewirken, daß der Baustein funktionsunfähig ist.
Mit zunehmender Komplexität der Halbleiterbausteine sind die Abmessungen der Merkmale entsprechend reduziert worden. Diese Reduzierung der Merkmalsabmessungen hat die annehmbaren Toleranzen der Verschiebung zwischen Schichten reduziert. Wenn z. B. die minimale Merkmalsgröße 2 µm beträgt, darf der Ausrichtungsfehler ungefähr 0,1 µm nicht überschreiten.
Um die Ausrichtung der übereinanderliegenden Schichten auf Halbleiter-Wafern zu unterstützen, ist es allgemein üblich, in jede Schicht des Wafers Ausrichtungsmuster oder Markierungen aufzunehmen. Die Muster liegen jeweils übereinander und weisen eine vorgegebene Beziehung auf, wenn die Schichten richtig ausgerichtet sind. Ein allgemein verwendetes Ausrichtungsmuster enthält Quadrate unterschiedlicher Größen auf den auszurichtenden Schichten. Wenn die zwei Schichten genau ausgerichtet sind, sind die Quadrate konzentrisch. Jeder Ausrichtungsfehler erzeugt eine Verschiebung der Quadrate relativ zueinander.
Da Halbleiter-Wafer, die viele komplexe integrierte Schaltungen enthalten, in der Herstellung teuer sind, ist es üblicherweise erwünscht, eine Ausrichtung nach dem Auftragen jeder Schicht auf den Wafer zu überprüfen. Wenn die Verschiebung der Schichten außerhalb tolerierbarer Grenzen liegt, kann in einigen Fällen die fehlerhafte Schicht entfernt werden und durch eine genau ausgerichtete Schicht ersetzt werden. In anderen Fällen wird der Wafer verworfen, wodurch die Kosten weiterer Verarbeitungsschritte auf defekten Wafern eingespart werden.
In der Vergangenheit war es allgemein üblich, die Ausrichtung manuell zu überprüfen. Erfahrene Bedienungspersonen untersuchen die Ausrichtung der übereinanderliegenden Muster auf jedem Wafer. Solche Techniken sind relativ langsam und unterliegen menschlichen Fehlern und einer Verunreinigung der Halbleiter-Wafer.
Seit kurzem sind automatisierte Systeme zum Messen der Ausrichtung entwickelt worden. Bei einem sehr erfolgreichen Ausrichtungsmeßsystem wird der Ausrichtungsfehler optisch gemessen. Eine Videokamera nimmt durch ein Mikroskop ein Bild eines Satzes von Ausrichtungsmustern auf. Das Bild wird verarbeitet, um eine Messung des Ausrichtungsfehlers zu erhalten. Ferner wird auf die WO90/06489 Bezug genommen, die ein Verfahren der optischen Messung von Submikrometerabmessungen eines Gegenstandes offenbart (Entgegenhaltung gemäß Artikel 54 (3) EPÜ). Ferner wird auf die SU-A-562 756 Bezug genommen.
Ein Meßsystem bringt in die gemessenen Werte unvermeidbar gewisse Fehler ein. Die Fehler entstehen sowohl in den optischen als auch in den elektronischen Abschnitten des Systems und können nicht vollständig beseitigt werden. Typischerweise sind solche Fehler systematisch, d. h. die Fehler weisen von Messung zu Messung die gleiche Größe und Richtung auf. In der Vergangenheit war es üblich, solche Ausrichtungssysteme zu kalibrieren, indem die Messungen mit denjenigen verglichen wurden, die von einem weiteren System, wie z. B. einem Rasterelektronenmikroskop, das als genau bekannt ist, erhalten wurden. Solche Kalibrierungstechniken sind relativ komplex und erfordern eine zusätzliche, teuere Ausrüstung.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verbesserte Verfahren und eine Vorrichtung für Ausrichtungsmessungen zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Ausrichtung von Mustern zu schaffen, in welchen die Auswirkungen systematischer Fehler beseitigt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Aufgaben und Vorteile gelöst durch ein Verfahren zum Messen der Verschiebung zwischen einem ersten Muster und einem zweiten Muster auf einem Werkstück, das die Schritte enthält: Positionieren des Werkstücks bezüglich einer Meßvorrichtung zum Messen der Verschiebung in einer vorgeschriebenen Meßebene; Vornehmen einer ersten Messung der Verschiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster; dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehung des Werkstücks und der Meßvorrichtung relativ zueinander um im wesentlichen 180º um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht zur Meßebene verläuft, veranlaßt wird; Vornehmen einer zweiten Messung der Verschiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster; und Berechnen einer aktuellen Verschiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster aus der ersten Messung und der zweiten Messung.
Die Erfindung enthält ferner eine Vorrichtung zum Ausführen des obenerwähnten Verfahrens.
Durch Ermitteln der aktuellen Verschiebung aus zwei Messungen, wobei das Werkstück zwischen den Messungen um 180º gedreht wird, werden systematische Fehler aus den Meßwerten vollständig eliminiert. Der Schritt des Ermittelns einer aktuellen Verschiebung kann die Schritte des Ermittelns einer x-Achsen-Komponente X der aktuellen Verschiebung entsprechend der Gleichung X = (X1 - X2) / 2, wobei X1 die x-Achsen-Komponente der ersten Messung und X2 die x-Achsen-Komponente der zweiten Messung ist, und des Ermittelns einer y-Achsen-Komponente Y der aktuellen Verschiebung entsprechend der Gleichung Y = (Y1 - Y2) / 2 enthalten, wobei Y1 die y-Achsen-Komponente der ersten Messung und Y2 die y-Achsen-Komponente der zweiten Messung ist.
Das Verfahren der Erfindung kann ferner den Schritt des Ermittelns des systematischen Fehlers in der Meßvorrichtung aus den ersten und zweiten Messungen enthalten. Eine x-Achsen-Komponente A des Fehlers wird entsprechend der Gleichung A = (X1 + X2) / 2 ermittelt. Eine y-Achsen-Komponente B des Fehlers wird entsprechend der Gleichung B = (Y1 + Y2) / 2 ermittelt. Die gemessenen Fehlerwerte können verwendet werden, um die nachfolgenden Messungen zu korrigieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Messen der Verschiebung zwischen Schichten auf einem Halbleiter-Wafer verwendet. Jede Schicht des Halbleiter-Wafers ist mit Ausrichtungsmustern versehen. Ein optisches System, daß ein Mikroskop und eine Kamera enthält, nimmt ein Bild der Muster auf. Das Bild wird analysiert, um die Verschiebung zwischen den Ausrichtungsmustern zu messen. Es wird eine erste Messung vorgenommen, woraufhin der Halbleiter-Wafer um 180º gedreht wird und eine zweite Messung vorgenommen wird. Die aktuelle Verschiebung zwischen den Schichten und die systematischen Fehler werden wie oben beschrieben ermittelt.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie anderer und weiterer Merkmale, Vorteile und Fähigkeiten derselben wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in welchen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Ausrichtungsmeßsystems ist, das zum Einbau der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild des Ausrichtungsmeßsystems ist;
Fig. 3A und 3B eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht eines typischen Satzes von Ausrichtungsmustern sind;
Fig. 3C einen alternativen Satz von Ausrichtungsmustern zeigt;
Fig. 4A und 4B eine Meßtechnik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 5 ein Flußdiagramm ist, das eine Meßtechnik gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In den Fig. 1 und 2 ist ein automatisiertes System zum Messen der Ausrichtung zwischen Schichten eines Halbleiter-Wafers gezeigt. Die Hauptelemente des Systems, das eine Wafer-Handhabungsvorrichtung, ein optisches System und ein Computersystem enthält, sind in einem Schrank 10 montiert. Eine Waferhalter-Kassette 12, die die zu messenden Wafer enthält, ist auf dem System montiert. Eine (nicht gezeigte) Wafer-Transportaufnehmervorrichtung ent nimmt einen Wafer 16 aus der Kassette 12 und plaziert ihn auf einer Vor-Ausrichtungseinrichtung 14. Die Vor-Ausrichtungseinrichtung 14 dreht den Wafer in eine vorgegebene Orientierung, indem sie die Wafer-Abflachung erfaßt. Die Wafer-Transportaufnehmervorrichtung transportiert anschließend den Wafer 16 von der Vor-Ausrichtungseinrichtung 14 zu einer Meßbühne 18. Eine geeignete Wafer-Handhabungsvorrichtung ist das von FSI erhältliche Modell CKG1 oder CKG3. Die Bühne 18 kann in drei Richtungen bewegt werden, um ausgewählte Ausrichtungsmuster relativ zum optischen System zu positionieren, wie im folgenden beschrieben wird.
Das optische System enthält ein Mikroskop 20 und eine Videokamera 22, die über dem Wafer 16 angeordnet sind. Das Mikroskop 20 trägt typischerweise mehrere Objektive mit einem Vergrößerungsbereich von 2,Sfach bis 200fach. Der Wafer 16 ist auf der Bühne 18 in einer horizontalen Ausrichtung angeordnet. Das Mikroskop 20 und die Kamera 22 besitzen eine vertikale optische Achse. Die Bühne 18 wird bewegt, bis die zu messenden Ausrichtungsmuster direkt unter dem Mikroskop 20 angeordnet sind. Der Mikroskoprevolver dreht sich bis zum gewünschten Objektiv, woraufhin von der Kamera 22 ein fokussiertes Bild der Ausrichtungsmuster aufgenommen wird. In einem Beispiel des optischen Systems ist das Mikroskop 20 ein Axiotron von Zeiss, während die Kamera 22 eine Kamera der Serie Dage MTI68 ist.
Die elektrischen Signale, die das Bild darstellen, werden einem Bildprozessor 28 und einem Computer 30 zugeführt. Am Computer 30 sind ein Bildmonitor 32 für die Anzeige des von der Kamera 22 aufgezeichneten Bildes, ein Textbildschirm 34 und eine Tastatur 36, die ein Eingabegerät für die Eingabe von Anweisungen der Bedienungsperson bilden, sowie ein Diskettenlaufwerk 38 zum Speichern von Systemsoftware und Daten angeschlossen. Ein geeigneter Bildprozessor 28 ist erhältlich von Recognition Technology Inc. Ein geeigneter Computer 30 ist ein Wyse 386.
Der Computer 30 verarbeitet die Signale von der Kamera 22, die das Bild der Ausrichtungsmuster darstellen, um die Verschiebung zwischen Schichten des Halbleiter-Wafers 16 zu messen. Der Wafer 16 enthält Ausrichtungsmuster oder Marken, die speziell dazu dienen, die Ausrichtung zu unterstützen. Die Ausrichtungsmuster werden typischerweise an mehreren Stellen auf dem Wafer 16 angeordnet.
Ein häufig verwendeter Kasten- in-Kasten-Ausrichtungsmustersatz ist in den Fig. 3A und 38 dargestellt. In Fig. 3A ist eine Draufsicht gezeigt, während in Fig. 3B eine vergrößerte, Querschnittsteilansicht des Wafers 16 gezeigt ist. Der Mustersatz enthält ein Quadratmuster 50 auf einer ersten Schicht 52 des Wafers 16 sowie ein Quadratmuster 54 auf einer zweiten Schicht 56. Die Quadratmuster 50 und 54 besitzen unterschiedliche Abmessungen. Die Muster 50 und 54 besitzen typischerweise Abmessungen in der Größenordnung von 10 bis 20 um. Wenn die Schichten 52 und 56 perfekt ausgerichtet sind, sind die Quadratmuster 50 und 54 konzentrisch. Wenn die Schichten 52 und 56 nicht perfekt ausgerichtet sind, sind die Muster 50 und 54 in der Ebene des Wafers relativ zueinander verschoben.
Durch Messen der Verschiebung der Muster 50 und 54 kann die Ausrichtung zwischen den Schichten 52 und 56 quantifiziert werden.
Ein alternatives Ausrichtungsmuster ist in Fig. 3C gezeigt. Auf einer ersten Schicht des Halbleiter-Wafers sind abgewinkelte Linien 60 angeordnet, während auf einer zweiten Schicht abgewinkelte Linien 62 angeordnet sind. Es ist klar, daß verschiedene unterschiedliche Ausrichtungsmuster verwendet werden können, um die Ausrichtung zu messen.
Die Messung der Verschiebung zwischen Mustern verwendet bekannte Signalverarbeitungstechniken. Der Abstand zwischen den Mustern 50 und 54 in Fig. 3A wird durch eine Analyse der Signale der Kamera 22 ermittelt. Die Linien der Muster 50 und 54 erzeugen jeweils einen Übergang in einem Zeilenabtastsignal der Kamera 22. Das Zeitintervall zwischen einem Übergang, der dem Muster 54 entspricht, und einem Übergang, der dem Muster 50 entspricht, stellt den Abstand zwischen den Mustern dar. Signalverarbeitungstechniken zum Analysieren des Kamerabildes, um die Verschiebung zwischen Mustern zu ermitteln, sind Fachleuten wohlbekannt.
Bei der Durchführung von Ausrichtungsmessungen mit einem System des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Typs werden vom Meßsystem bestimmte unvermeidbare Fehler eingebracht. Die häufigsten Fehler sind systematische Fehler, die von Messung zu Messung dieselbe Größe und Richtung aufweisen. Solche Fehler umfassen z. B. Fehler, die durch die Kameraantwort und die Bildprozessorantwort entstehen, mechanische Fehler, optische Fehler und Beleuchtungsfehler.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden systematische Fehler vollständig aus den Messungen eliminiert, ohne daß ein bekanntes genaues System zur Kalibrierung oder zum Vergleich verwendet wird. Ein erster Satz von Verschiebungsmessungen wird wie oben beschrieben erhalten. Die Verschiebung zwischen Mustern auf unterschiedlichen Schichten des Halbleiter-Wafers 16 wird als x-Achsen-Komponente und als y-Achsen-Komponente in der Ebene des Wafers 16 ausgedrückt. Der erste Satz von Messungen liefert die Meßwerte X1, Y1.
Nach der ersten Messung wird der Wafer 16 relativ zur Meßrichtung oder -achse, die zur Ebene der Messung senk recht steht, um 180º gedreht. Es sei angenommen, daß der Wafer 16 auf der Bühne 18 in einer horizontalen Ausrichtung angeordnet ist, und daß die Kamera 22 und das Mikroskop 20 eine vertikale optische Achse besitzen, so daß der Wafer 16 um eine vertikale Achse gedreht wird, die mit der optischen Achse zusammenfällt oder zu dieser parallel ist. Jedoch wird ungeachtet der Konfiguration des Systems der Wafer um eine Achse gedreht, die mit der Meßachse (eine Achse, die senkrecht zur Meßebene verläuft) zusammenfällt oder parallel zu dieser ist. Die Drehung des Wafers 16 kann durch Drehen der Bühne 18 bewerkstelligt werden. Ferner kann der Wafer 16 zu der Vor-Ausrichtungseinrichtung 14 transportiert werden, um 180º gedreht werden und zur Bühne 18 zurückgebracht werden. Eine manuelle Drehung des Wafers 16 ist ebenfalls möglich. Obwohl eine Drehung des Wafers 16 üblicherweise am günstigsten ist, kann die relative Drehung vom optischen System ausgeführt werden, so daß das von der Kamera 22 aufgenommene Bild effektiv um 180º gedreht wird.
Nach der Drehung des Wafers 16 um 180º wird ein zweiter Satz von Verschiebungsmessungen erhalten. Der zweite Satz der Messungen wird an denselben Mustern vorgenommen wie der erste Satz von Messungen. Da der Wafer umgedreht worden ist, ist die Richtung der Verschiebung zwischen den Mustern umgekehrt. Wenn bei der Messung keine Fehler auf treten, ist die Größe der Verschiebung zwischen den Mustern für beide Messungen gleich. Da jedoch systematische Fehler im Meßsystem nicht die Richtung ändern, wenn der Wafer gedreht wird, liefern die ersten und zweiten Sätze von Messungen verschiedene Größen.
Wie im folgenden gezeigt wird, können die zwei Sätze von Messungen kombiniert werden, um die wirkliche Verschiebung zwischen den Mustern und die Werte der systematischen Fehler im Meßsystem zu erhalten. Auf der Grundlage der obigen Erläuterung kann gezeigt werden, daß:
X1 = +X + A (1)
X2 = -X + A (2)
wobei
X1 = x-Achsen-Komponente der ersten Messung,
X2 = x-Achsen-Komponente der zweiten Messung,
X = x-Achsen-Komponente der wirklichen Verschiebung zwischen den Mustern,
A = systematischer Gesamtfehler in der X-Messung.
Auflösen der Gleichungen (1) und (2) nach X und A ergibt:
X = (X1 - X2) / 2 (3)
A = (X1 + X2) / 2 (4)
In ähnlicher Weise gilt für die y-Achsen-Messungen:
Y1 = +Y + B (5)
Y2 = -Y + B (6)
wobei
Y1 = y-Achsen-Komponente der ersten Messung,
Y2 = y-Achsen-Komponente der zweiten Messung,
Y = y-Achsen-Komponente der wirklichen Verschiebung zwischen den Mustern,
B = systematischer Fehler in der Y-Messung.
Auflösen der Gleichungen (5) und (6) nach Y und B ergibt:
Y = (Y1 - Y2) / 2 (7)
B = (Y1 + Y2) / 2 (8)
Die Meßtechnik der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 4A und 4B erläutert. Wie in Fig. 4A gezeigt ist, enthält ein Kasten-in-Kasten-Ausrichtungsmustersatz ein Muster 70 auf einer Ebene eines Halbleiter-Wafers und ein Muster 72 auf einer zweiten Ebene des Halbleiter-Wafers. Die Muster 70 und 72 sind verschoben, um die vorliegende Erfindung zu erläutern. Die Mitte des Musters 70 ist mit 70a bezeichnet, während die Mitte des Musters 72 mit 72a bezeichnet ist. In einer ersten Messung werden eine x-Achsen-Verschiebung X1 und eine y-Achsen-Verschiebung Y1 gemessen. In Fig. 48 sind die Muster 70 und 72 nach einer Drehung des Wafers um 180º gezeigt. Es wird deutlich, daß die Richtung der Verschiebung zwischen den Mustern 70 und 72 umgekehrt ist. In einer zweiten Messung werden eine x-Achsen-Verschiebung X2 und eine y-Achsen- Verschiebung Y2 gemessen. Aufgrund der Drehung des Wafers besitzen X1 und X2 sowie Y1 und Y2 jeweils entgegengesetzte Vorzeichen. Unter Verwendung der Gleichungen (3), (4), (7) und (8) werden die wirklichen Verschiebungswerte X, Y und die systematischen Gesamtfehler A, B berechnet.
Die Meßtechnik der vorliegenden Erfindung kann auf zwei prinzipielle Arten verwendet werden. In einem Lösungsansatz werden an jeder ausgewählten Musterstelle zwei Messungen aufgenommen, um an jeder Stelle wirkliche Verschiebungswerte zu erzeugen. Wenn dieser Lösungsansatz verwendet wird, werden an jeder ausgewählten Stelle auf dem Wafer erste Messungen aufgenommen, der Wafer um 180º gedreht und anschließend an jeder ausgewählten Stelle zweite Messungen aufgenommen. Die zwei Sätze von Messungen werden verwendet, um an jeder Stelle die wirklichen Werte der Verschiebung zwischen den Mustern zu berechnen.
In einem alternativen Lösungsansatz werden anfangs oder periodisch die systematischen Fehler ermittelt. Die systematischen Fehlerwerte werden verwendet, um das System zu kalibrieren. Die gemessenen Fehlerwerte werden verwendet, um die folgenden Verschiebungsmessungen zu korrigieren.
Die Meßtechnik der vorliegenden Erfindung ist in einem Flußdiagramm in Fig. 5 zusammengefaßt. Zu Beginn wird ein Wafer auf der Bühne 16 positioniert, wobei das optische System auf einen ausgewählten Satz von Ausrichtungsmustern im Schritt 80 fokussiert wird. Die Verschiebung X1, Y1 zwischen dem ausgewählten Satz der Ausrichtungsmuster wird in einem ersten Meßschritt 82 gemessen. Als nächstes wird im Schritt 84 der Wafer um eine vertikale Achse um 180º gedreht. Die Verschiebung X2, Y2 zwischen dem ausgewählten Satz von Mustern wird in einem zweiten Meßschritt 86 gemessen. Die gemessenen Werte der Verschiebung werden verwendet, um im Schritt 88 die wirklichen Verschiebungen X, Y gemäß den Gleichungen (3) und (7) zu berechnen. Die systematischen Fehler A, B werden im Schritt 90 gemäß den Gleichungen (4) und (8) berechnet.
Tabelle 1 zeigt Beispieldaten, die an fünf Stellen auf einem Probe-Halbleiter-Wafer aufgenommen wurden, wobei der Wafer auf 0º und auf 180º ausgerichtet war. Tabelle 1 zeigt ferner die Meßfehler und die wirklichen Verschiebungen, die aus den Meßdaten abgeleitet worden sind. TABELLE 1
Die Meßtechnik der vorliegenden Erfindung wurde in Verbindung mit der Messung der Ausrichtung übereinanderliegender Schichten auf Halbleiter-Wafern beschrieben. Es ist jedoch klar, daß die Technik der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um systematische Fehler in einem beliebigen Meßsystem zu beseitigen, in dem die Symmetrie durch Drehen des zu messenden Werkstücks um 180º ausgenutzt werden kann. Die Meßtechnik der vorliegenden Erfindung ist neben optischen Systemen auch auf andere Systeme anwendbar, einschließlich z. B. Partikelstrahl- Systeme, Rasterlaser-Systeme, Röntgenstrahl-Systeme und Rückstreu-Systeme.
Obwohl gezeigt und beschrieben worden ist, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, ist für Fachleute klar, daß daran verschiedene Anderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zur Messung der Verschiebung zwischen einem ersten Muster (50) und einem zweiten Muster (54) auf einem Werkstück (16), das die folgenden Schritte umfasst:

das Werkstück (16) wird relativ zu einer Meßvorrichtung (20,22,28,39) angeordnet, die ein Abbildungsmittel (22) umfasst, um Bildsignale zu liefern, die den Mustern entsprechen, und ein Verarbeitungsmittel (28), das auf die Bildsignale reagiert, um Meßsignale zu liefern, die einer Messung der Verschiebung zwischen den Mustern in zwei querlaufenden axialen Richtungen entsprechen, die in einer vorgeschriebenen Meßebene liegen; und mit der Meßvorrichtung wird eine erste Messung der Verschiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster gemacht;

gekennzeichnet durch Veranlassung der Drehung des Werkstücks (16) und des Abbildungsmittels (22) relativ zueinander um im wesentlichen 180º um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht zur Meßebene ist;

eine zweite Messung der Verschiebung wird zwischen dem ersten Muster umnd dem zweiten Muster gemacht; und

eine tatsächliche Verschiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster wird von den Meßsignalen berechnet, die für die erste Messung und die zweite Messung hergestellt werden.

2. Wie in Anspruch 1 definiertes Verfahren zur Messung der Verschiebung, in dem die querlaufenden axialen Richtungen von orthogonalen x- und y-Achsen gebildet werden, und der Schritt zur Bestimmung einer tatsächlichen Verschiebung die Schritte einschließt, eine x-Achsenkomponente X der tatsächlichen Verschiebung nach der Gleichung

X = (X1 - X2) / 2

zu bestimmen, worin X1 = x-Achsenkomponente der ersten Messung und X2 = x-Achsenkomponente der zweiten Messung, und eine y-Achsenkomponente Y der tatsächlichen Verschiebung 0 0 0 * 0 * 0000

2

nach der Gleichung

Y = (Y1 - Y2) /2

zu bestimmen, worin Y1 = y-Achsenkomponente der ersten Messung und Y2 = y-Achsenkomponente der zweiten Messung.

3. Wie in Anspruch 1 oder 2 definiertes Verfahren, in dem der Schritt der Veranlassung der relativen Drehung des Werkstücks (16) und des Abbildungsmittels (22) den Schritt einschließt, das Werkstück um 180º zu drehen.

4. Wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiertes Verfahren, das weiterhin den Schritt einschließt, systematische Fehler in der Meßvorrichtung (20,22,28,30) von der ersten Messung und von der zweiten Messung zu bestimmen.

5. Wie in einem der Ansprüche 2 bis 4 definiertes Verfahren, das weiterhin die Schritte einschließt, eine x-Achsenkomponente A des Fehlers in den ersten und zweiten Messungen nach der Gleichung

A = (X1 + X2) /2

zu bestimmen, und eine y-Achsenkomponente B des Fehlers in den ersten und zweiten Messungen nach der Gleichung

B = (Y1 + Y2) /2

zu bestimmen.

6. Wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiertes Verfahren, in dem das Werkstück einen Halbleiter-Wafer umfasst, wobei die ersten und zweiten Muster jeweils in ersten und zweiten Schichten davon gebildet sind.

7. Vorrichtung zur Messung der Verschiebung zwischen einem ersten Muster (50) und einem zweiten Muster (54) auf einem Werkstück (16), das folgendes umfasst:

ein Meßmittel (20,22,28,30), das ein Abbildungsmittel (22) umfasst, um Bildsignale zu liefern, die den Mustern entsprechen, und ein Verarbeitungsmittel (28), das auf die Bildsignale reagiert, um Meßsignale zu liefern, die einer Messung der Verschiebung zwischen den Mustern in zwei querlaufenden axialen Richtungen entsprechen, die in einer vorgeschriebenen Meßebene liegen, wobei eine erste Messung der Verschiebung geliefert wird;

gekennzeichnet durch ein Mittel (18) zur automatischen Veranlassung der Drehung des Werkstücks (16) und des Abilldungsmittels (22) relativ zueinander nach der ersten Messung um in wesentlichen 180º um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht zur Meßebene ist, wobei das Meßmittel (20,22,28,30) betrieben werden kann, um eine zweite Messung der Verschiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster nach der Drehung zu machen; und

ein Mittel (30) das auf Meßsignale reagiert, die in Reaktion auf die erste Messung und die zweite Messung hergestellt werden, und das betrieben wird, um eine tatsächliche Vershiebung zwischen dem ersten Muster und dem zweiten Muster zu berechnen.

8. Wie in Anspruch 7 definierte Vorrichtung, in der das Abbildungsmittel ein Mikroskop (20) und ein Kameramittel (22, 28) einschließt, um das erste Muster und das zweite Muster zu erfassen, und sie darstellende elektrische Signale zu liefern.

9. Wie in Anspruch 8 definierte Vorrichtung, in der die querlaufenden axialen Richtungen durch orthogonale x- und y- Achsen gebildet werden, und das Verarbeitungsmittel (30) arbeitet, um eine x-Achsenkomponente X der tatsächlichen Verschiebung nach der Gleichung

X = (X1 - X2) / 2

zu berechnen, worin X1 = x-Achsenkomponente der ersten Messung und X2 = x-Achsenkomponente der zweiten Messung, und das Verarbeitungsmittel arbeitet, um eine y-Achsenkomponente Y der tatsächlichen Verschiebung nach der Gleichung

Y = (Y1 - Y2) /2

zu berechnen, worin Y1 = y-Achsenkomponente der ersten Messung und Y2 = y-Achsenkomponente der zweiten Messung.