DE69226234T2 - Verfahren zur Herstellung metrologischen Strukturen besonders geeignet für die Bestimmung der Präzision in Vorrichtungen, die den Abstand auf bearbeiteten Substraten messen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung metrologischen Strukturen besonders geeignet für die Bestimmung der Präzision in Vorrichtungen, die den Abstand auf bearbeiteten Substraten messenInfo
- Publication number
- DE69226234T2 DE69226234T2 DE69226234T DE69226234T DE69226234T2 DE 69226234 T2 DE69226234 T2 DE 69226234T2 DE 69226234 T DE69226234 T DE 69226234T DE 69226234 T DE69226234 T DE 69226234T DE 69226234 T2 DE69226234 T2 DE 69226234T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- substrate
- applying
- radiation
- regions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 62
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 21
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 9
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 6
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 20
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 12
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/30—Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
- H01L22/34—Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
- H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
- H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen metrologischer Strukturen, das besonders geeignet ist für das Analysieren der Genauigkeit von Vorrichtungen für das Messen der Ausrichtung auf bearbeiteten Substraten. Dank der immer zunehmenden Komplexität beim Herstellen integrierter Schaltkreise im Allgemeinen, welche zu einer immer größeren Zahl von Teilen führt, die auf dem gleichen integrierten Schaltkreis produziert werden, ist aufgrund der Probleme, die mit der Fehlerhaftigkeit oder Fehlerfreiheit der integrierten Schaltung selbst verbunden sind, die Ausrichtung der Schichten des Teils untereinander ein Problem, dem Spezialisten zunehmend begegnen.
- Kommerziell erhältliche Ausrichtungs-Meßinstrumente sind insbesondere hinsichtlich der Umstände und der physikalischen Struktur der verwendeten Markierungen empfindlich, weil diese Tatsache die Genauigkeit und Präzision der ausgeführten Messungen negativ beeinträchtigt.
- Tatsächlich sind die in einem normalen Herstellungsprozeß definierten Markierungen auf industriell hergestellten Substraten nicht so scharf und wohl definiert und auf diese Weise schwieriger auszumessen, während Markierungen auf einem Silizium-Substrat besser definiert und scharf sind und eine gute Meßgenauigkeit sicherstellen.
- Die Markierungen oder vielmehr Profile, die auf einem in Produktion befindlichen Substrat definiert sind, sind tatsächlich nicht besonders unterscheidungskräftig und können darüberhinaus durch die verschiedenen Schritte des Herstellungsprozesses selbst gestört sein.
- Zu den vorgenannten Problemen muß weiterhin hinzugefügt werden, daß derzeitig keine standardisierten absoluten metrologischen Referenzen für das Kalibrieren der Meßinstrumente selbst vorhanden sind.
- Um die zum Messen der Ausrichtung von integrierten Teilen gebrauchten Meßinstrumente zu Kalibrieren, werden derzeitig die Erteilungsmaße bekannter Strukturen auf Substraten oder auf geeigneten Quartzgittern auf denen Chromreferenzmuster definiert sind, gemessen.
- Aus der EP-0 377 101 ist eine Referenzmarkenstruktur zum Führen der Ausrichtung von unvollendeten integrierten Halbleiterschalttopographien zu aufeinanderfolgenden Marken bekannt. Die Struktur umfaßt eine erste und eine zweite Schicht polykristallinen Siliziums, welche zum gegenseitigen Überlappen angeordnet sind und mit einer Schicht Metallica Silizids bedeckt sind, wobei die Schichten über einem Bereich mit einer Feldoxid-Oberfläche gebildet werden.
- Die EP-0 411 797 beschreibt selbst ausrichtende Registriermarken für die Herstellung integrierter Schaltungen. Diese Marken werden an den Kanten der Oxid- Schichten gebildet, angeordnet auf der Oberfläche eines Silizium-Körpers, mittels Formens von Metallsilizit-Schichten, die Kanten aufweisen, die mit den Kanten der Oxid-Schichten zusammenfallen.
- Unglücklicherweise haben die beschriebenen Verfahren den Fehler, daß sie nicht effektiv die realen Situationen wiederspiegeln, welche in dem realen Produktionsprozeß auftreten können und daher zu einer Meßgenauigkeit führen, welche selten die erforderliche Empfindlichkeit erreicht.
- Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die vorbeschriebenen Problemen durch Vorsehen eines Verfahrens zum Herstellen metrologischer Strukturen insbesondere nützlich zum Analysieren der Genauigkeit von Instrumenten zum Messen der Ausrichtung auf hergestellten Substraten zu eliminieren oder wesentlich zu verringern, wobei das Verfahren metrologische Strukturen vorsieht, welche gleichzeitig die Meßgenauigkeit von Ausrichtungsmeßmaschinen sowohl von Schichten, die direkt auf dem Substrat definiert sind als auch von Schichten, die mit einem industriellen Herstellungsprozeß hergestellt wurden, zu verifizieren.
- Im Umfang des obengenannten Ziels ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorzusehen, welches innerhalb des Produktionsprozesses ein Überprüfen des Statusses des Substrats zu einem gegebenen Augenblick des Prozesses zuläßt und gegebenenfalls gleichzeitig das Wiederverwenden und Wiederbearbeiten des Substrats erlaubt.
- Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren vorzusehen, welches relativ leicht und zu wettbewerbsfähigen Kosten ausgeführt werden kann.
- Dieses Ziel, die genannten Aufgaben und andere, welche im folgenden deutlich werden, werden durch ein Verfahren zum Produzieren metrologischer. Strukturen insbesondere nützlich zum Analysieren der Genauigkeit von Instrumenten zum Messen der Ausrichtung auf bearbeiteten Substraten gemäß der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, erreicht.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die Beschreibung einer bevorzugten aber nicht ausschließlichen Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen metrologischer Strukturen insbesondere nützlich zum Analysieren der Genauigkeit von Instrumenten zum Messen der Ausrichtung auf bearbeiteten Substraten gemäß der Erfindung deutlich, illustriert nur durch ein nicht begrenzendes Beispiel in den beigefügten Zeichnungen, von denen:
- Fig. 1a bis 1k Querschnitte einer metrologischen Struktur sind, die die aufeinanderfolgenden Schritte einer ersten Ausführungsform der Erfindung illustrieren; und
- Fig. 2a bis 20 Querschnitte einer metrologischen Struktur sind, die die aufeinanderfolgenden Schritte einer zweiten Ausführungsform der Erfindung illustrieren.
- Im folgenden wird der Begriff "maskieren" oder "Maskieren" benutzt, um das bekannte fotolithographische Verfahren zu bezeichnen, mittels dessen das bestrahlungsempfindliche Material lösbar oder unlösbar gemacht wird, indem es einer Strahlungsquelle ausgesetzt wird, welche durch eine Maske gesteuert und gefiltert wird, welche das Layout der einzelnen Schichten trägt, und der Begriff "Entwikkeln" bezeichnet das Entfernen des lösbaren Teils des bestrahlungsempfindlichen Materials. In den meisten praktischen Fällen besteht das bestrahlungsempfindliche Material aus fotosensitiven Harz, technisch als "Fotoresist" bezeichnet (der Begriff der im folgenden benutzt wird). Die Strahlungsquelle ist üblicherweise eine Quelle elektromagnetischer Strahlung, üblicherweise im Bereich sichtbaren Lichts oder im Ultraviolettbereich. Der Begriff "Ätzen" bezeichnet das Einschneiden der Schichten der metrologischen Struktur durch chemische oder chemo-physikalische Mittel, beispielsweise in Plasma, und der Begriff "Dotieren" oder "dotieren" bezeichnet das Einsetzen entweder durch Gasdiffusion oder durch Hoch-Energie-Implantation von Unreinheiten in zumindest eine Schicht.
- Mit Bezug auf die Fig. 1a bis 1 k umfaßt ein Verfahren zum Herstellen metrologgischer Strukturen insbesondere nützlich zum Analysieren der Genauigkeit von Instrumenten zum Messen der Ausrichtung von bearbeiteten Substraten gemäß der Erfindung die folgenden Schritte, die nacheinander auf einem Substrat 1, beispielsweise aus Silizium, durchgeführt werden:
- einem Anfangsschritt, Fig. 1a, währenddessen eine erste Schicht 2 aus einem ersten Material auf dem Substrat 1 abgelagert wird;
- einem Gebietsbestimmungsschritt, Fig. 1a und 1b, währenddessen eine Schicht 3 aus Fotoresist auf der ersten Schicht 1 abgelagert wird und maskiert und entwickelt wird, um Bereiche A des Substrates 1 und Bereiche B der ersten Schicht 2 auszuwählen;
- einen ersten Ätzschritt, Fig. 1c, währenddessen die Bereiche A auf der ersten Schicht 2, welche während des Gebietsdefinitionschritts unbedeckt waren, geätzt werden. Der verbleibende Teil der Fotoresistschicht 3 wird dann entfernt, wobei auf dem Substrat 1 eine Vielzahl von Bereichen A und B definiert wird, welche in vorbestimmter Weise einander abwechseln, das heißt beispielsweise in einem schachbrettartigen Muster oder in Bändern oder in zueinander konzentrischen Ringen und ähnlichen;
- einen ersten Ablagerungsschritt, Fig. 1d, währenddessen die Bereiche A und B gleichzeitig mit dem Niederschlag einer Fotoresistschicht 4 bedeckt werden, welche im folgenden maskiert und entwickelt wird, und dabei die isolierten Bereiche 5 des Substrats 1 und die isolierten Bereiche 6 der ersten Schicht 2 freilegt;
- einen zweiten Ätzschritt, Fig. 1e, währenddessen die isolierten Bereiche 5 des Substrats 1 geätzt werden, wobei bei Wannen 7 definiert werden und auch teilweise die isolierten Bereiche 6 der ersten Schicht 2 geätzt werden;
- einen zweiten Ablagerungsschritt, Fig. 1f, währenddessen die Bereiche A und B gleichzeitig mit einer Ablagerung einer anderen Fotoresistschicht 8 bedeckt werden, welche maskiert und entwickelt wird, um die isolierten Bereiche 6 der ersten Schicht 2 freizulegen;
- einen dritten Ätz-Schritt, Fig. 1 g, währenddessen die isolierten Bereiche 6 der ersten Schicht 2 geätzt werden, wobei Wannen 9 erzeugt werden und der Rest der Fotoresistschichten 4 und 8 nachfolgend entfernt werden;
- - einem dritten Ablagerungsschritt, Fig. 1 h, währenddessen eine zweite Schicht 10 eines zweiten Materials wie beispielsweise Siliziumoxid auf den Bereichen A und B abgelagert wird;
- - einem vierten Ablagerungsschritt, Fig. 1a und 1i, währenddessen eine Fotoresistschicht auf der zweiten Schicht 10 abgelagert und dann maskiert und entwickelt wird, wobei die Bereiche A der zweiten Schicht 10 und die Bereiche A des Substrats 1 freigelegt werden.
- - einem vierten Ätzschritt, Fig. 1j, währenddessen die Bereiche A in der zweiten Schicht 10 geätzt werden, wobei die Bereiche A des Substrates 1 und der Rest der Fotoresistschicht 11 entfernt werden;
- einem Abschlußschritt, Fig. 1k, währenddessen die Bereiche A und B des Substrats 1 und der zweiten Schicht 10 mit der Ablagerung einer Fotoresistschicht 12 bedeckt werden, welche maskiert und entwickelt wird, wobei von Fotoresist isolierte Regionen erhalten werden, die mit dem gleichen Bezugszeichen 12 bezeichnet sind und bei den Wannen 7 des Substrates 1 und den Wannen 9 der ersten Schicht 2 definiert sind.
- In den oben beschriebenen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das erste Material aus Polysilizium oder aus einem Kontaktdielektrikum, oder aus einer ersten Metallisierung oder aus Bahnen, während das zweite Material von einer Schicht von Kontakten oder von einer ersten Metallisierung oder von Bahnen oder von einer zweiten Metallisierung oder umgekehrt gebildet wird, abhängig von den verschiedenen Anwendungen die Meßmaschinen zugeordnet werden müssen und daher abhängig davon, ob die Empfindlichkeit der Maschinen oder der Meßinstrumente bewertet werden müssen.
- Das oben beschriebene Verfahren kann weiter durch Ätzen des Siliziums, das heißt des Substrats 1 und des Oxids, das heißt der zweiten Schicht 10 fortgesetzt werden, um metrologische Referenzen zum Charakterisieren von Instrumenten für Messungen an geätzten Schichten zu erhalten.
- Um die Empfindlichkeit der Maschine oder der Meßinstrumente im Falle gewachse ner Schichten auszuwerten, wie sie beispielsweise im Falle von Polysilizium auf einem aktiven Gebiet auftreten, ist es möglich, zu der folgenden zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu greifen, welches die folgenden Schritte umfaßt, die aufeinanderfolgend auf ein Substrat 20 angewendet werden: einem Anfangsschritt, Fig. 2a, währenddessen eine erste Schicht 21 aus Siliziumnitrit auf dem Substrat 1 abgelagert wird;
- - einem ersten Ablagerungsschritt, Fig. 2b und 2c, währenddessen eine Schicht 22 aus Fotoresist auf der ersten Schicht 21 abgelagert und dann maskiert und entwickelt wird, um die Bereiche auf dem Substrat 20 und die Bereiche B auf der ersten Schicht 21 zu begrenzen;
- - einem ersten Ätzschritt, Fig. 2d, währenddessen die erste Schicht 21 geätzt wird, wobei die Bereiche A auf dem Substrat 20 freigelegt werden und die Fotoresistschicht 22 nachfolgend entfernt wird;
- - einem zweiten Ablagerungsschritt, Fig. 2e, währenddessen eine Schicht 23 aus Fotoresist auf den Bereichen A des Substrats 20 und den Bereichen B des Nitrits 21 abgelagert und nachfolgend maskiert und entwickelt wird, wobei die isolierten Bereiche des Substrats 20 und der ersten Schicht 21 begrenzt werden;
- - einem zweiten Ätzschritt, Fig. 2f, währenddessen das Substrat 20 geätzt wird, wobei Wannen 25 in dem Substrat gebildet werden und die erste Schicht 21 teilweise geätzt wird;
- - einem dritten Ablagerungsschritt, Fig. 2g, währenddessen eine Schicht 24 aus Fotoresist auf den Bereichen A des Substrats 20 und auf den Bereichen B der ersten Schicht 21 abgelagert und nachfolgend maskiert und entwickelt wird, um die isolierten Bereiche der ersten Schicht zu begrenzen;
- - einem dritten Ätzschritt Fig. 2h währenddessen die unbedeckten isolierten Bereiche der ersten Schicht 21 geätzt und die verbleibenden Abschnitte der Fotoresistschichten 23 und 24 nachfolgend entfernt werden;
- - einem Wachstumsschritt, Fig. 21, währenddessen eine zweite Schicht 26 aus Feldoxid wachsen gelassen wird; wie bekannt wächst das Feldoxid in denjenigen Abschnitten des Substrats 20, welche nicht durch die erste Nitritschicht 21 bedeckt sind;
- - einem vierten Ätzschritt, Fig. 2j, währenddessen die erste Schicht 21 vollständig geätzt wird, wobei deren gebliebene Abschnitte entfernt werden;
- - einem vierten Ablagerungsschritt, Fig. 2k, währenddessen eine Fotoresistschicht 27 abgelagert und nachfolgend maskiert und entwickelt wird, wobei die isolierenden Bereiche der zweiten Schicht 26 freigelegt werden;
- - einem fünften Ätzschritt, Fig. 21, währenddessen die zweite Schicht 26 geätzt wird, wobei die zuvor in dem Substrat 20 definierten Wannen 25 freigelegt werden und der Rest der Fotoresistschicht 27 dann entfernt wird;
- - einem fünften Ablagerungsschritt, Fig. 2m, währenddessen eine dritte Schicht 28 aus Polysilizium abgelagert wird;
- - einem sechsten Ablagerungsschritt, Fig. 2 m und 2n, währenddessen eine Fotoresistschicht 29 auf der dritten Schicht 28 abgelagert und nachfolgend maskiert und entwickelt wird, um die Bereiche A auf dem Substrat 20 zu begrenzen;
- - einem sechsten Ätzschritt, Fig. 2n, währenddessen die dritte Schicht 28 geätzt wird, wobei die Bereiche A auf dem Substrat 20 und der verbliebende Teil der Fotoresistschicht 29 nachfolgend entfernt werden;
- - einem Abschlußschritt, Fig. 20, währenddessen eine Fotoresistschicht 30 abgelagert und nachfolgend maskiert und entwickelt wird, wobei die isolierenden Fotoresistbereiche 30' und 30" begrenzt werden, die jeweils innerhalb der Wannen 25 des Substrates 20 und auf der dritten Schicht 28 zwischen Bereichen der zweiten Schicht 26 angeordnet sind, welche unterhalb der dritten Schicht angeordnet sind, wie in Fig. 20 deutlicher illustriert ist.
- Die Substrate 1 und 20 können Siliziumwafer einschließen.
- Die verschiedenen Ausführungsformen des oben beschriebenen Verfahrens erlauben gleichzeitig und auf einem einzigen Substrat die Definition von 2 verschiedenen Typen von Gebieten: Einem ersten Typ (repräsentiert durch den Bereich A) Profile von Schachtel in-einer-Schachtel-Typ auf dem Siliziumsubstrat hat und einen zweiten Typ (repräsentiert durch den Bereich B), der Profile hat, welche auf Schichten definiert sind, die mit einem industriellen Herstellungsprozeß erhalten werden und die gleiche statistische Verteilung haben, weil sie gleichzeitig, auf dem selben Substrat und mit einer Positionsanordnung ausgeführt werden, welche zu dem Schachtel in einer Schachtel-Profil komplementär ist. Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren produziert metrologische Strukturen, die auf Substratbereichen und auf industriell bearbeiteten Bereichen auf einem einzelnen Wafer definierte Meßprofile haben. Die Meßprofile definieren statistische Verteilungen, welche von Meßmaschinen detektiert werden können, um die Meßgenauigkeit der Maschinen selbst zu analysieren.
- Die verschiedenen Bereiche A und B können in verschiedener Weise auf dem Siliziumwafer verteilt sein; beispielsweise indem sie sich in dem gleichen, von üblicherweise als "Steppern" bezeichneten Maschinen hergestellten Belichtungsfeld abwechseln, oder indem sich Belichtungsfelder mit zwei unterschiedlichen Strukturen abwechseln. Belichtungsmaschinen, das heißt Stepper, erlauben es in der Tat, auf dem gleichen Wafer eine Vielzahl von benachbarten, nicht überlappenden Lichtungen in aufeinanderfolgenden Zeitrahmen vorzusehen, um die gesamte Oberfläche des Wafers abzudecken.
- Ein statistischer Vergleich zwischen den beiden Typen von Gebieten, der auf diese Weise mit dem oben beschriebenen Verfahren erhalten wird erlaubt die Auswertung des Grades der Präzision und Genauigkeit der Maschine oder des Meßinstruments an industriell bearbeiteten Bereichen unter Berücksichtigung der Substratbereiche.
- In der Praxis werden die auf Silizium definierten Profile zuerst gemessen, gefolgt von den auf den industriell bearbeiteten Bereichen definierten. Der Meßfehler kann auf diese Weise mit statistischen Methoden ausgewertet werden, beispielsweise durch berechnen der Quadratabweichung der Dispersionen und der Differenz der Hauptwerte.
- Die Messungen der Wiederholbarkeit und TIS, wie im folgenden näher erläutert, welche üblicherweise benutzt werden, bieten zwar Information über die Eigenschaften des Meßinstruments, bieten jedoch keine direkte Messung des Fehlers oder der Empfindlichkeit des Instruments selbst.
- TIS ist ein Parameter, der als die Hälfte der Differenz (in Absolutwerten) zwischen der Messung eines Musters und derselben Messung definiert ist, die durch Drehen des Wafers um 180 Grad ausgeführt wird.
- Die vorliegende Erfindung erlaubt die Auswertung des von dem Meßinstrument gemachten Fehlers, das heißt der Empfindlichkeit des Instruments unter realen Arbeitsbedingungen, nicht in künstlich vorbereiteten Situationen, wie es vor dem Erscheinen der vorliegenden Erfindung der Fall war.
- Praktische Tests haben gezeigt, daß die Erfindung das beabsichtigte Ziel und die Aufgaben erreicht, und ein Verfahren zum Herstellen metrologischer Strukturen bietet, welche in der Lage sind hinsichtlich der Empfindlichkeit ein Meßinstrument oder eine Maschine, welche in einer Produktionsumgebung verwendet werden kann, vollständig zu charakterisieren.
- Diese metrologischen Strukturen erlauben weiterhin vorteilhaft die Messung des typischen Fehlers einer Meßmaschine bezüglich einer vorgegebenen Referenz während der verschiedenen Produktionsschritte, wobei die ein mögliches Wiederverwenden oder Wiederbearbeiten der Wafer zulassen, deren Fehlerhaftigkeit größer als normal ist.
- Die so beschriebene Struktur ist einer Vielzahl von Modifikationen und Variationen zugänglich, von denen sich alle innerhalb des Bereiches des erfinderischen Konzepts befinden. Alle Details können weiterhin durch andere technische äquivalente Elemente ersetzt werden.
- In der Praxis können die verwendeten Materialien sowie die Dimensionen jegliche den Anforderungen entsprechende sein.
- Wo in irgendeinem Anspruch erwähnte technische Merkmale von einem Bezugszeichen gefolgt werden, wurden diese Bezugszeichen einzig zum Zweck der Verbesserung des Verständnisses der Ansprüche eingeschlossen und demgemäß haben solche Bezugszeichen keine begrenzenden Effekt auf den Bereich eines jeden auf dem Wege des Beispiels durch solche Bezugszeichen identifizierten Elementes.
Claims (12)
1. Verfahren zum Herstellen metrologischer Strukturen auf einem einzigen
Substrat zum Bestimmen der Präzision eines Instrumentes zum Messen der
Ausrichtung von Strukturen auf einen bearbeiteten Substrat,
dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt:
Aufbringen einer ersten Schicht (2) eines festen Materials auf das einzige Substrat
(1);
Definieren erster (A) und zweiter (B) Bereiche auf dem Substrat durch Aufbringen
einer ersten Schicht (3) strahlungsempfindlichen Materials auf die erste Schicht (2)
sowie Maskieren und Entwickeln der ersten Schicht (3) aus
strahlungsempfindlichem Material;
Ätzen der ersten und zweiten Bereiche (A, B) der Substrate (1), um das Substrat
(1) offenzulegen und die erste Schicht (3) strahlungsempfindlichen Materials zu
entfernen, so daß der erste Bereich (A) nur das Substrat (1) umfaßt und der zweite
Bereich (B) das erste Material und das Substrat (1) umfaßt;
Aufbringen einer zweiten Schicht (4) strahlungsempfindlichen Materials auf die
ersten (A) und zweiten (B) Bereiche sowie Maskieren und Entwickeln der zweiten
Schicht (4) strahlungsempfindlichen Materials, um vorherbestimmte isolierte
Bereiche (6) der ersten Schicht (2) des ersten Materials in dem zweiten Bereich (B) zu
definieren und vorherbestimmte isolierte Bereiche (5) des Substrats (1) in dem
ersten Bereich (A);
Ätzen der vorherbestimmten isolierten Bereiche (5) zum Definieren von Wannen (7)
in dem Substrat (1) in dem ersten Bereich (A) und teilweises Ätzen der
vorherbestimmten isolierten Bereiche (6) der ersten Schicht (2) des ersten Materials in dem
zweiten Bereich (B);
Aufbringen einer dritten Schicht (8) strahlungsempfindlichen Materials auf die
Bereiche (A, B) sowie Maskieren und Entwickeln der dritten Schicht (8)
strahlungsempfindlichen Materials, um die vorherbestimmten isolierten Bereiche (6) der ersten
Schicht (2) des ersten Materials in dem zweiten Bereich (B) offenzulegen;
Ätzen der vorherbestimmten isolierten Bereiche (6) der ersten Schicht (2) des
ersten Materials in dem zweiten Bereich (B), um Wannen (9) in der ersten Schicht
(2) des ersten Materials zu definieren;
Aufbringen einer zweiten Schicht (10) eines zweiten Materials auf die ersten und
zweiten Bereiche (A, B);
Aufbringen einer vierten Schicht (11) strahlungsempfindlichen Materials auf die
zweite Schicht (10) des zweiten Materials sowie Maskieren und Entwickeln der
vierten Schicht (11) strahlungsempfindlichen Materials um die zweite Schicht (10)
des zweiten Materials in dem ersten Bereich (A) offenzulegen;
Ätzen der ersten und zweiten Bereiche (A, B) um das Substrat (1) offenzulegen und
die vierte Schicht (11) strahlungsempfindlichen Materials zu entfernen, so daß der
erste Bereich (A) nur das Substrat (1) umfaßt und der zweite Bereich (B) das zweite
Material, das erste Material und das Substrat (1) umfaßt; und
Aufbringen einer fünften Schicht (12) strahlungsempfindlichen Materials auf die
zweite Schicht (10) des zweiten Materials und das Substrat (1) sowie Maskieren
und Entwickeln der fünften Schicht (12) strahlungsempfindlichen Materials, um
vorherbestimmte Abschnitte der zweiten Schicht (10) des zweiten Materials in dem
zweiten Bereich (B) offenzulegen und isolierte Abschnitte (12) aus
strahlungsempfindlichen Material in den Wannen (7) in dem Substrat in dem ersten Bereich
(A) vorzusehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens, Maskierens und
Entwikkelns der fünften Schicht (12) strahlungsempfindlichen Materials ein solches
Maskieren und Entwickeln der fünften Schicht (12) strahlungsempfindlichen
Materials einschließt, daß die Schicht strahlungsempfindlichen Materials in den
ersten und zweiten Bereich eine statistische Verteilung aufweist, die zum Messen
und zum gegenseitigen Vergleich geeignet ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Schritt des Definierens einer
Vielzahl ersten und zweiter Bereiche (A, B) auf dem Substrat sowie das Anordnen
der ersten und zweiten Bereiche in sich abwechselnden Mustern auf dem Substrat
(1) umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der ersten Schicht (2)
aus dem ersten Material das Aufbringen von Polysilizium umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der ersten Schicht (2)
aus dem ersten Material das Aufbringen eines Kontaktdielektrikums umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der ersten Schicht (2)
aus dem ersten Material das Aufbringen einer ersten Metallisierung umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der ersten Schicht (2)
aus dem ersten Material das Bilden von Brücken umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der zweiten Schicht (101
aus dem zweiten Material das Bilden einer Schicht von Kontakten umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der zweiten Schicht (10)
aus dem zweiten Material das Aufbringen einer ersten Metallisation umfaßt.
10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Aufbringens der zweiten Schicht (10)
aus dem zweiten Material das Aufbringen einer zweiten Metallisation umfaßt.
11. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem der Schritt des Aufbringens der zweiten Schicht (10) aus dem zweiten
Material das Bilden von Brücken umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem den Schritt des Ausführens des
Verfahrens unter Verwendung eines Substrates (1) umfaßt, das einen Siliziumwafer
umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI912345A IT1251393B (it) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | Procedimento per la realizzazione di strutture metrologiche particolarmente per l'analisi dell'accuratezza di strumenti di misura di allineamento su substrati processati. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE69226234D1 DE69226234D1 (de) | 1998-08-20 |
| DE69226234T2 true DE69226234T2 (de) | 1999-04-01 |
Family
ID=11360608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE69226234T Expired - Fee Related DE69226234T2 (de) | 1991-09-04 | 1992-08-25 | Verfahren zur Herstellung metrologischen Strukturen besonders geeignet für die Bestimmung der Präzision in Vorrichtungen, die den Abstand auf bearbeiteten Substraten messen |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5246539A (de) |
| EP (1) | EP0539686B1 (de) |
| JP (1) | JPH05259152A (de) |
| DE (1) | DE69226234T2 (de) |
| IT (1) | IT1251393B (de) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1248534B (it) * | 1991-06-24 | 1995-01-19 | Sgs Thomson Microelectronics | Procedimento per la realizzazione di strutture di calibrazione particolarmente per la taratura di macchine di misura del disallineamento in circuiti integrati in genere. |
| IT1252539B (it) * | 1991-12-18 | 1995-06-19 | St Microelectronics Srl | Procedimento per la realizzazione di strutture metrologiche particolarmente per la misura diretta di errori introdotti da sistemi di allineamento. |
| US5952247A (en) * | 1994-11-23 | 1999-09-14 | Intel Corporation | Method of accessing the circuitry on a semiconductor substrate from the bottom of the semiconductor substrate |
| EP0720216B1 (de) * | 1994-12-29 | 2001-10-17 | AT&T Corp. | Linienbreitenmessung an integrierten Schaltungsstrukturen |
| US5904486A (en) * | 1997-09-30 | 1999-05-18 | Intel Corporation | Method for performing a circuit edit through the back side of an integrated circuit die |
| KR100234292B1 (ko) * | 1997-10-08 | 1999-12-15 | 윤종용 | 광디스크 제작용 마스터 디스크 제조방법 |
| US6274393B1 (en) * | 1998-04-20 | 2001-08-14 | International Business Machines Corporation | Method for measuring submicron images |
| US6069089A (en) * | 1998-12-18 | 2000-05-30 | Suh; Hong C. | Defective semiconductor redistribution labeling system |
| US6218200B1 (en) * | 2000-07-14 | 2001-04-17 | Motorola, Inc. | Multi-layer registration control for photolithography processes |
| US7301638B1 (en) | 2004-01-31 | 2007-11-27 | Kla Tencor, Inc. | Dimensional calibration standards |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59224123A (ja) * | 1983-05-20 | 1984-12-17 | Oki Electric Ind Co Ltd | ウエハアライメントマ−ク |
| JPH0669031B2 (ja) * | 1984-07-17 | 1994-08-31 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
| CA1330837C (en) * | 1988-04-13 | 1994-07-19 | Yoichi Fukushima | Method of producing masks for rom type optical recording cards and method of inspecting masks |
| IT1227758B (it) * | 1988-12-30 | 1991-05-06 | Sgs Thomson Microelectronics | Struttura di marca di riferimento per guidare l'allineamento tra topografie semilavorate di circuiti integrati a semiconduttore e successive maschere |
| JP2897248B2 (ja) * | 1989-04-18 | 1999-05-31 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US5017512A (en) * | 1989-07-27 | 1991-05-21 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wafer having a dicing area having a step region covered with a conductive layer and method of manufacturing the same |
| US4992394A (en) * | 1989-07-31 | 1991-02-12 | At&T Bell Laboratories | Self aligned registration marks for integrated circuit fabrication |
| JPH03139821A (ja) * | 1989-10-25 | 1991-06-14 | Toshiba Corp | 微細パターンの形成方法 |
-
1991
- 1991-09-04 IT ITMI912345A patent/IT1251393B/it active IP Right Grant
-
1992
- 1992-08-25 EP EP92114465A patent/EP0539686B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-08-25 DE DE69226234T patent/DE69226234T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-01 JP JP4233605A patent/JPH05259152A/ja not_active Withdrawn
- 1992-09-01 US US07/938,826 patent/US5246539A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0539686A1 (de) | 1993-05-05 |
| ITMI912345A0 (it) | 1991-09-04 |
| IT1251393B (it) | 1995-05-09 |
| EP0539686B1 (de) | 1998-07-15 |
| DE69226234D1 (de) | 1998-08-20 |
| JPH05259152A (ja) | 1993-10-08 |
| ITMI912345A1 (it) | 1993-03-04 |
| US5246539A (en) | 1993-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102005046973B4 (de) | Struktur und Verfahren zum gleichzeitigen Bestimmen einer Überlagerungsgenauigkeit und eines Musteranordnungsfehlers | |
| DE2554536C2 (de) | Verfahren zum Bestimmen der Breite und/oder des Schichtwiderstandes von flächenhaften Leiterzügen integrierter Schaltungen | |
| DE69325287T2 (de) | Verfahren zur herstellung von mikrolinsen | |
| DE102006040280B4 (de) | Überlagerungstarget für Lithografie mit polarisiertem Licht | |
| DE10142318C1 (de) | Halbleiterstruktur und Verfahren zur Bestimmung kritischer Dimensionen und Überlagerungsfehler | |
| DE19736959C2 (de) | Zwischenmaske, dadurch übertragenes Muster und Korrekturverfahren | |
| DE112018006828T5 (de) | Selbstreferenzierende und selbstkalibrierende interferenzmusterüberlagerungsmessung | |
| DE102007046850A1 (de) | Struktur und Verfahren zum Bestimmen einer Überlagerungsgenauigkeit | |
| DE3644458C2 (de) | Verfahren zum Auswerten der Prozeßparameter bei der Herstellung von Halbleiteranordnungen sowie Anordnungen dafür | |
| DE19611436A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Belichtungsmaske | |
| DE10297676B4 (de) | Verfahren zum Kalibrieren einer Messanlage auf Streumessungsbasis, die zum Messen von Abmessungen von Strukturelementen auf einem Halbleiterbauelement verwendet wird | |
| DE3224462C2 (de) | ||
| DE60217213T2 (de) | Methode zur Herstellung einer Fotomaske | |
| DE69226234T2 (de) | Verfahren zur Herstellung metrologischen Strukturen besonders geeignet für die Bestimmung der Präzision in Vorrichtungen, die den Abstand auf bearbeiteten Substraten messen | |
| DE102006051489A1 (de) | Teststruktur für durch OPC-hervorgerufene Kurzschlüsse zwischen Leitungen in einem Halbleiterbauelement | |
| DE2803732A1 (de) | Pruefverfahren fuer integrierte halbleiteranordnungen | |
| DE102007038702A1 (de) | Verfahren und System zum Reduzieren der Überlagerungsfehler in Belichtungsfeldern mittels APC-Steuerungsstrategien | |
| DE3337315C2 (de) | ||
| DE102004026206B4 (de) | Belichtungsmaskensubstrat-Herstellungsverfahren und Belichtungsmasken-Herstellungsverfahren | |
| DE4447264B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbton-Phasenverschiebungsmaske | |
| DE10046911A1 (de) | Photomaske, Photomaskenpaar, Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung | |
| DE112005002263B4 (de) | Kalibrierung von optischen Linienverkürzungsmessungen | |
| DE10015698C1 (de) | Halbleitereinrichtung, Photomaske und Verfahren der Überdeckungsgenauigkeit | |
| DE10028019A1 (de) | Photomaske,Halbleitereinrichtung und Belichtungsverfahren der Photomaske | |
| DE10128269B4 (de) | Eine Chipflächen-Justierstruktur |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: STMICROELECTRONICS S.R.L., AGRATE BRIANZA, MAILAND |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |