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Dokumentenidentifikation DE102004055037A1 24.05.2006
Titel Verfahren zum Auffinden von Justiermarken in einer ersten Strukturierungsebene eines Halbleiterwafers
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Staecker, Jens, 01099 Dresden, DE;
Kiss, Andreas, 01324 Dresden, DE
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Anmeldedatum 15.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004055037
Offenlegungstag 24.05.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2006
IPC-Hauptklasse G03F 9/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G03F 7/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zum Auffinden von Justiermarken in einer ersten Strukturierungsebene eines eine Markierung aufweisenden Halbleiterwafers (2) zur Verfügung gestellt. Bei dem Verfahren wird ein Justierschritt, nachdem sowohl die Strukturen als auch die Justiermarken in den Fotolack der ersten Strukturierungsebene abgebildet wurden, in der Abbildungseinrichtung (1) durchgeführt. Bei dem Justierschritt wird die jeweilige Position der Justiermarken auf dem Halbleiterwafer (2) ermittelt und abgespeichert. Mit den abgespeicherten Positionen können die Justiermarken von der die zweite Strukturierungsebene belichtenden Abbildungseinrichtung (1) mit hundertprozentiger Sicherheit gefunden werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auffinden von Justiermarken in einer ersten Strukturierungsebene eines eine Markierung aufweisenden Halbleiterwafers, wobei das Auffinden der Justiermarken eine Voraussetzung ist für ein aufeinander Abbilden von Strukturen einer zweiten Strukturierungsebene bezüglich Strukturen der ersten Strukturierungsebene.

Die Herstellung von mikroelektronischen Bausteinen, wie zum Beispiel DRAM (Dynamic Random Access Memory)-Speicherbausteinen, erfordert eine Strukturierung von auf einem Halbleiterwafer vorgesehenen Schichten, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Um eine Schicht, auch Ebene genannt, im Mikro- bzw. Nanometerbereich zu strukturieren werden im Allgemeinen ein Lithographie- und ein Ätzschritt durchgeführt.

Zur Durchführung des Lithographieschrittes wird auf die zu strukturierende Schicht eine lichtempfindliche Fotolackschicht aufgebracht, die mittels einer fotolithographischen Abbildungseinrichtung und einer das Muster der abzubildenden Strukturen aufweisenden Fotomaske gemäß dem Muster abschnittsweise belichtet wird. An den belichteten Stellen wird ein Positivlack löslich bzw. ein Negativlack unlöslich bezüglich einer Entwicklerflüssigkeit. Nach einem Entwicklungsschritt sind die Strukturen als Öffnungen im Fotolack enthalten. In den Öffnungen ist das Material der darunter liegenden Schicht freigelegt, so dass die Strukturen mittels eines Trocken- oder Nassätzschrittes in die Schicht übertragen werden können.

Nachdem eine Strukturierungsebene abgeschlossen wurde, also die Schicht strukturiert ist, wird eine weitere Schicht aufgebracht und strukturiert. Damit der zu prozessierende mikroelektronische Baustein funktionsfähig wird, ist es im Allgemeinen notwendig, die Strukturen der weiteren Schicht genau auf die Strukturen der vorhergehenden Schicht zu justieren. Um die weitere Schicht auf die vorhergehende Schicht justieren zu können, werden in der vorhergehenden Schicht Justiermarken vorgesehen. In der Abbildungseinrichtung mit der der Fotolack der weiteren Strukturierungsebene belichtet wird, wird sowohl eine Justierung als auch ein dynamisches Fokussieren, auch leveling genannt, des Halbleiterwafers vorgenommen. Beim dynamischen Fokussieren wird für jeden zu belichtenden Halbleiterwaferausschnitt eine optimale Fokusstellung ermittelt und der Halbleiterwafer bei der Belichtung in die jeweils optimale Fokusstellung gebracht.

Beim Justieren des Halbleiterwafers werden von der Abbildungseinrichtung die Justiermarken gesucht und wenn sie gefunden wurden, der Halbleiterwafer für die Belichtung des Fotolackes der weiteren Strukturierungsebene in die durch die Justiermarke festgelegte Position gebracht.

Bei der Herstellung eines mikroelektronischen Bausteins werden in der beschriebenen Weise mehrere Ebenen strukturiert, wobei eine Gesamtprozessierungsdauer bis zur Fertigstellung mehrere Monate dauern kann. Zwischen den Lithographieschritten von aufeinander folgenden Strukturierungsebenen können Zeitspannen bis zu vierzehn Tagen liegen, wobei die jeweils abzubildenden Strukturen einer Strukturierungsebene mit einer Genauigkeit von wenigen Nanometern auf die Strukturen der vorhergehenden Schicht justiert werden sollen.

Insbesondere kommt es bei der Justierung einer zweiten Strukturierungsebene auf eine erste Strukturierungsebene zu Schwierigkeiten beim Auffinden von in der ersten Strukturierungsebene vorgesehenen Justiermarken. In den Fotolack der ersten Strukturierungsebene werden die Strukturen und gleichzeitig die Justiermarken für die Justierung der folgenden Strukturierungsebenen abgebildet.

Bevor der Fotolack der ersten Strukturierungsebene belichtet wird, wird der Halbleiterwafer bezüglich einer Markierung auch Notch genannt, von der Abbildungseinrichtung ausgerichtet und dynamisch fokussiert. Die Ausrichtung ist jedoch toleranzbehaftet. Aus dem Grund kann es möglich sein, dass die Justiermarken nicht genau auf die Sollpositionen im Halbleiterwafer abgebildet werden, auf denen sie vorgesehen sind, sondern verschoben oder verdreht zu den vorgesehenen Sollpositionen abgebildet werden, so dass die jeweils reale Position einer Justiermarke von ihrer Sollposition abweicht.

Die Abweichung kann so groß sein, dass die Abbildungseinrichtung mit der die Belichtung des Fotolacks der zweiten Strukturierungsebene vorgenommen werden soll, die Justiermarken nicht mehr auffinden kann, da sie außerhalb eines Fangbereiches liegen, innerhalb dessen die Abbildungseinrichtung die Justiermarken sucht.

Ein herkömmlicher Prozessablauf zur Belichtung des Fotolackes einer ersten und einer zweiten Strukturierungsebene wird gemäß der 1 anhand einer Abbildungseinrichtung mit räumlich voneinander getrennter Justier- und Belichtungseinheit erläutert.

In der 1A ist eine Abbildungseinrichtung 1 mit räumlich voneinander getrennter Justiereinheit 11 und Belichtungseinheit 12 dargestellt. Auf dem angedeuteten Tisch 14 befinden sich bewegliche Bühnen 13a, 13b. Mit dem gezeigten Halbleiterwaferhantierer 3 wird ein erster Halbleiterwafer 21 auf die Bühne 13a gelegt.

Nachdem die Bühne 13a unter die Justiereinheit 11 gefahren wurde, wird der erste Halbleiterwafer 21 gemäß einer Markierung im ersten Halbleiterwafer 21 in der Justiereinheit 11 ausgerichtet. In der Justiereinheit 11 werden auch die Daten für eine dynamische Fokussierung ermittelt.

Die 1B unterscheidet sich von der 1A in Bezug auf die Position der Bühne 13a. Die Bühne 13a mit dem ersten Halbleiterwafer 21 befindet sich hier in der Justiereinheit 11.

Nachdem in der Justiereinheit 11 die Daten ermittelt wurden, tauschen die Bühnen 13a und 13b die Plätze. Die Bühne 13a mit dem ersten Halbleiterwafer 21 wandert unter die Belichtungseinheit 12, während die Bühne 13b zum Halbleiterwaferhantierer 3 wandert. Der Halbleiterwaferhantierer 3 legt einen zweiten Halbleiterwafer 22 auf die Bühne 13b.

In der 1C ist die Bühne 13a mit dem ersten Halbleiterwafer 21 in der Belichtungseinheit 12 dargestellt. Auf die Bühne 13b wird der zweite Halbleiterwafer 22 mit dem Halbleiterwaferhantierer 3 geladen. Anschließend wird die Bühne 13b unter die Justiereinheit 11 gefahren.

In der 1D ist die Bühne 13b mit dem zweiten Halbleiterwafer 22 in der Justiereinheit 11 dargestellt.

Während der Fotolack der ersten Strukturierungsebene des ersten Halbleiterwafers 21 in der Belichtungseinheit 12 belichtet wird, wird der zweite Halbleiterwafer 22 in der Justiereinheit 11 gemäß seiner Markierung ausgerichtet und die Daten für eine dynamische Fokussierung des zweiten Halbleiterwafers 22 werden in der Justiereinheit 11 ermittelt.

Nachdem der Halbleiterwafer 21 fertig belichtet ist, tauschen die Bühnen 13a und 13b wieder ihre Plätze.

Wie es in der 1E gezeigt ist, wandert die Bühne 13a wieder zurück zum Halbleiterwaferhantierer 3 und der erste Halbleiterwafer 21 wird aus der Abbildungseinrichtung 1 genommen. Wie der 1E zu entnehmen ist, ist die Bühne 13b mit dem zweiten Halbleiterwafer 22 nun in die Belichtungseinheit 12 gewandert, wo jetzt der zweite Halbleiterwafer 22 belichtet wird, während ein dritter Halbleiterwafer in die Justiereinheit 11 geladen wird und sich der Prozess wiederholt.

In der Weise werden nach und nach alle Halbleiterwafer belichtet. Für die zweite Strukturierungsebene verläuft der Prozess analog wie zu dem in der 1 dargestellten Verlauf für die erste Strukturierungsebene. Allerdings mit dem Unterschied, dass der Halbleiterwafer für die zweite Strukturierungsebene in der Justiereinheit nicht ausgerichtet, sondern gemäß der in der ersten Strukturierungsebene vorgesehenen Justiermarken justiert wird.

Aufgrund von Fehlern, die bei der Ausrichtung des Halbleiterwafers für die Belichtung der ersten Strukturierungsebene auftreten können, kann es vorkommen, dass die Justiermarken nicht mehr im Fangbereich der Abbildungseinrichtung für die Belichtung der zweiten Strukturierungsebene liegen und somit von der Abbildungseinrichtung nicht mehr gefunden werden können. Strukturen der zweiten Strukturierungsebene können dann nicht mehr auf die Strukturen der ersten Strukturierungsebene justiert werden. Der betreffende Halbleiterwafer kann deshalb nicht weiter prozessiert werden und gehört zu den Ausschusswafern. Die Produktion von Ausschusswafern treibt die Kosten für einen mikroelektronischen Baustein in die Höhe.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem Justiermarken in einer ersten Strukturierungsebene für eine Justierung einer zweiten Strukturierungsebene bezüglich der ersten Strukturierungsebene sicher aufgefunden werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Es wird ein Verfahren zum Auffinden von Justiermarken in einer ersten Strukturierungsebene eines eine Markierung aufweisenden Halbleiterwafers zur Verfügung gestellt. Das Auffinden der Justiermarken ist dabei eine Vorraussetzung für ein gezieltes Abbilden von Strukturen einer zweiten Strukturierungsebene bezüglich Strukturen der ersten Strukturierungsebene. Bei dem Verfahren wird der Halbleiterwafer mit einer ersten zu strukturierenden Schicht auf der ein Fotolack vorgesehen ist zur Verfügung gestellt und in eine Abbildungseinrichtung geladen. In der Abbildungseinrichtung wird der Halbleiterwafer bezüglich der Markierung ausgerichtet und dynamisch fokussiert, das bedeutet, dass für jedes Belichtungsfeld auf dem Halbleiterwafer eine optimale Fokusstellung ermittelt wird. Dann erfolgt ein erstes strukturierendes Belichten des Halbleiterwafers, wobei sowohl die Justiermarken als auch die Strukturen in den Fotolack der ersten Strukturierungsebene abgebildet werden.

Erfindungsgemäß wird nach der Belichtung jeweils eine Position auf dem Halbleiterwafer von den in den Fotolack abgebildeten Justiermarken bestimmt. Dabei werden die Justiermarken von der Abbildungseinrichtung detektiert, beispielsweise mittels eines optischen Mikroskops, und die jeweilige Position der Justiermarken auf dem Halbleiterwafer bezüglich eines in der Abbildungseinrichtung vorgesehenen Referenzsystems gemessen und gespeichert. Die gespeicherten Positionen können an eine die Strukturen der zweiten Strukturierungsebene abbildenden Abbildungseinrichtung übergeben werden. Die Justiermarken werden dann von der Abbildungseinrichtung mit der die zweite Strukturierungsebene belichtet wird, mittels der gespeicherten Positionen vor einer Belichtung des Fotolackes der zweiten Strukturierungsebene sicher aufgefunden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach der Belichtung der ersten Strukturierungsebene noch ein Justierschritt in derselben Abbildungseinrichtung durchgeführt. In dem Justierschritt werden die Justiermarken detektiert und die reale Position der Justiermarken bezogen auf das Referenzsystem bestimmt. Die Positionsdaten können beispielsweise als eine Abweichung von einer vorgegebenen Sollposition der Justiermarken abgespeichert werden. Eine weitere, oder auch dieselbe, Abbildungseinrichtung mit der die zweite Strukturierungsebene belichtet wird, ist dann mit Hilfe der genauen Positionsdaten der Justiermarken auf dem Halbleiterwafer in der Lage, die Justiermarken mit hundertprozentiger Sicherheit auch aufzufinden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich das Produzieren von Ausschusshalbleiterwafern aufgrund von nicht aufgefundenen Justiermarken vermeiden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine deutlich höhere Ausbeute an mikroelektronischen Bausteinen erzielt werden, ohne dass sich die Kosten bei der Produktion erhöhen. Das Verfahren trägt dadurch zur Senkung der Kosten für einen einzelnen Halbleiterbaustein bei.

Vorzugsweise wird zur Bestimmung der Position der jeweiligen Justiermarke ein latentes Bild der Justiermarke im Fotolack von der die Justiermarke in den Fotolack abbildenden Abbildungseinrichtung detektiert. Der Fotolack ist an den belichteten Stellen dünner als an den unbelichteten Stellen. Das latente Bild ist das Bild im Fotolack, dass aufgrund von durch die Belichtung erzeugten Dickenunterschieden im Fotolack zustande kommt. Die Justiermarken sind also als Vertiefungen im Fotolack nach der Belichtung erkennbar.

In vorteilhafter Weise wird die Abbildungseinrichtung mit einer Justiereinheit und einer Belichtungseinheit vorgesehen. In der Justiereinheit findet das dynamische Fokussieren und Justieren des Halbleiterwafers statt, während in der Belichtungseinheit die Strukturen und die Justiermarken der jeweiligen Strukturierungsebene in den Fotolack abgebildet werden. Die Abbildungseinrichtung mit einer räumlich von der Belichtungseinheit getrennten Justiereinheit ermöglicht einen höheren Durchsatz an Halbleiterwafern. Während der eine Halbleiterwafer noch in der Belichtungseinheit belichtet wird, kann ein zweiter Halbleiterwafer bereits in der Justiereinheit justiert und dynamisch fokussiert werden.

Vorzugsweise werden sowohl die Justiereinheit als auch die Belichtungseinheit mit einer beweglichen den Halbleiterwafer aufnehmenden Bühne vorgesehen.

In vorteilhafter Weise werden in der Abbildungseinrichtung gleichzeitig zwei Halbleiterwafer prozessiert. Während sich ein erster Halbleiterwafer auf der Bühne in der Belichtungseinheit befindet und die erste Strukturierungsebene des ersten Halbleiterwafers belichtet wird, wird ein zweiter Halbleiterwafer auf die Bühne in die Justiereinheit geladen, von der Justiereinheit bezüglich seiner Markierung ausgerichtet und dynamisch fokussiert. Vorteilhaft an dieser Vorgehensweise ist, dass der Durchsatz gesteigert wird.

Vorzugsweise werden nachdem die dynamische Fokussierung des zweiten Halbleiterwafers und eine strukturierende Belichtung des ersten Halbleiterwafers abgeschlossen sind, die Bühnen mit dem jeweils ersten und dem jeweils zweiten Halbleiterwafer bezüglich ihrer Positionen in der Abbildungseinrichtung vertauscht, so dass der zweite Halbleiterwafer in die Belichtungseinheit und der erste Halbleiterwafer wieder zurück in die Justiereinheit gelangt.

Vorzugsweise wird, nachdem der erste Halbleiterwafer in der Belichtungseinheit strukturiert belichtet wurde und in die Justiereinheit zurückgelangt ist, in der Justiereinheit die Ermittlung der Positionen der Justiermarken durchgeführt. Gleichzeitig wird in der Belichtungseinheit der zweite Halbleiterwafer strukturiert belichtet. Nach der Ermittlung der Positionen der Justiermarken wird der erste Halbleiterwafer aus der Abbildungseinrichtung entfernt und ein dritter Halbleiterwafer in die Justiereinheit geladen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft bei Abbildungseinrichtungen mit räumlich voneinander getrennter Justier- und Belichtungseinheit einsetzbar, da der Vorgang des Belichtens mehr Zeit in Anspruch nimmt, als das erfindungsgemäße Ermitteln der jeweiligen Position der Justiermarken nach der Belichtung der ersten Strukturierungsebene. In der Zeit der Belichtung können die Positionen der Justiermarken des ersten Halbleiterwafers ermittelt, der erste Halbleiterwafer aus der Abbildungseinrichtung genommen und ein nächster in die Abbildungseinrichtung geladen, ausgerichtet und dynamisch fokussiert werden, ohne dass es zu Durchsatzeinbußen kommt.

Vorzugsweise wird die jeweilige Positionen auf dem Halbleiterwafer von vier Justiermarkenpaaren ermittelt. Die Bestimmung der Position von vier Justiermarkenpaaren ist ausreichend, um alle Justiermarken auf dem Halbleiterwafer vor der Belichtung der zweiten Strukturierungsebene mit großer Sicherheit aufzufinden. Bei der Detektierung von vier Justiermarkenpaaren werden außerdem keine Durchsatzeinbußen mit der beschriebenen Abbildungseinrichtung erzielt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1A–E Verfahrensschritte zum Belichten des Fotolacks einer ersten Strukturierungsebene gemäß dem Stand der Technik,

2A–D Verfahrensschritte zum Belichten der ersten Strukturierungsebene und zum Auffinden der Justiermarken in der ersten Strukturierungsebene gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

3 graphische Darstellung des Durchsatzes an Halbleiterwafern in Abhängigkeit von der Anzahl der Justiermarken in einer Abbildungseinrichtung mit räumlich voneinander getrennter Justier- und Belichtungseinheit.

Die 1 wurde in der Beschreibungseinleitung bereits näher erläutert.

Gemäß der 2 wird in einer Abbildungseinrichtung 1, die eine Justiereinheit 11 und eine Belichtungseinheit 12 aufweist, ein erster Halbleiterwafer 21, der sich auf einer Bühne 13a befindet, in der Belichtungseinheit 12 strukturiert belichtet. Dabei werden in einen Fotolack der ersten Strukturierungsebene sowohl die Strukturen als auch Justiermarken abgebildet. Gleichzeitig wird ein zweiter Halbleiterwafer 22 mit Hilfe des Halbleiterwaferhantierers 3 auf die Bühne 13b, die sich in der Justiereinheit 11 befindet, geladen.

Bevor der erste Halbleiterwafer 21 in die Belichtungseinheit 12 gelangt, wird er wie es in der 1A und 1B gezeigt ist, zunächst in der Justiereinheit 11 gemäß einer Markierung im Halbleiterwafer ausgerichtet und dynamisch fokussiert. Diese Schritte sind in der 2 nicht noch einmal dargestellt.

Die 2A zeigt die Abbildungseinrichtung 1, die Justiereinheit 11 und die Belichtungseinheit 12 sowie auf dem Tisch 14 die Bühnen 13a und 13b, die sich gemäß der 2A jeweils in der Belichtungseinheit 12 bzw. in der Justiereinheit 11 befinden. Die Bühnen 13a und b sind beweglich auf dem Tisch 14 angeordnet. In der 2A ist der Halbleiterwaferhantierer 3 mit dem zweiten Halbleiterwafer 22 zu sehen. Der erste Halbleiterwafer 21 befindet sich gemäß der 2A auf der Bühne 13a in der Belichtungseinheit 12.

Während der erste Halbleiterwafer 21 in der Belichtungseinheit 12 belichtet wird, wird der zweite Halbleiterwafer 22 in der Justiereinheit 11 dynamisch fokussiert und gemäß seiner Markierung ausgerichtet.

Die 2B unterscheidet sich von der 2A darin, dass sich der zweite Halbleiterwafer 22 auf der Bühne 13b in der Justiereinheit 11 befindet.

Nachdem der erste Halbleiterwafer 21 fertig belichtet wurde, tauschen die Bühnen 13a und 13b ihre Plätze. Der erste Halbleiterwafer 21 auf der Bühne 13a gelangt jetzt in die Justiereinheit 11, während der zweite Halbleiterwafer 22 auf der Bühne 13b in die Belichtungseinheit 12 wandert. In der Justiereinheit 11 wird nun die Bestimmung der Positionen auf dem ersten Halbleiterwafer 21 der bei der Belichtung der ersten Strukturierungsebene mit abgebildeten Justiermarken vorgenommen.

Die Positionen der Justiermarken werden in der Abbildungseinrichtung 1 abgespeichert und können an eine zweite Abbildungseinrichtung mit der die Belichtung einer zweiten Strukturierungsebene vorgenommen wird, übergeben werden. Mit Hilfe der genauen Positionsdaten lassen sich dann die Justiermarken mit hundertprozentiger Sicherheit von der zweiten Abbildungseinrichtung ermitteln. Die zweite Strukturierungsebene kann auch mit derselben Abbildungseinrichtung 1 abgebildet werden wie die erste Strukturierungsebene.

In der 2C ist die Abbildungseinrichtung 1, nachdem die Bühnen 13a und 13b ihre Plätze getauscht haben, dargestellt. Zu sehen ist der erste Halbleiterwafer 21 auf der Bühne 13a in der Justiereinheit 11 und der zweite Halbleiterwafer 22 auf der Bühne 13b in der Belichtungseinheit 12.

Nachdem die Bestimmung der Positionen der Justiermarken auf dem ersten Halbleiterwafer 21 abgeschlossen ist, wird der erste Halbleiterwafer 21 mit dem Halbleiterwaferhantierer 3 aus der Abbildungseinrichtung 1 entfernt.

Wie es der 2D zu entnehmen ist, befindet sich der zweite Halbleiterwafer 22 auf der Bühne 13b noch immer in der Belichtungseinheit 12, während der erste Halbleiterwafer 21 von dem Halbleiterwaferhantierer 3 aus der Abbildungseinrichtung 1 entfernt wird. Nach der Entfernung des ersten Halbleiterwafers 21 kann ein dritter Halbleiterwafer auf die Bühne 13a in die Justiereinheit 11 geladen werden. Dann wiederholt sich das Verfahren gemäß der 2.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Auffinden von Justiermarken, bei dem nach der Belichtung des Fotolackes der ersten Strukturierungsebene mit Hilfe der Justiereinheit 11 die genauen Positionen auf dem Halbleiterwafer 2 der in den Fotolack abgebildeten Justiermarken ermittelt werden, ist besonders vorteilhaft bei Abbildungseinrichtungen 1 mit räumlich voneinander getrennter Justier- und Belichtungseinheit 11, 12 einsetzbar. Bei solchen Abbildungseinrichtungen 1 wird der Durchsatz an Halbleiterwafern 2 nicht im Vergleich zum herkömmlichen Prozess, gemäß der 1, verringert. Das heißt, es können pro Zeiteinheit genau so viele Halbleiterwafer 2 prozessiert werden, wie bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem der zusätzliche Justierschritt zum Bestimmen der Positionen der Justiermarken nicht erfolgt.

In der 3 ist noch einmal der Durchsatz an Halbleiterwafern 2 in Abhängigkeit von der in der Justiereinheit 11 zu detektierenden Anzahl an Justiermarken auf dem Halbleiterwafer 2 in einer Abbildungseinrichtung 1 mit räumlich voneinander getrennter Belichtungs- und Justiereinheit 11, 12 graphisch dargestellt.

An der Ordinate ist der Durchsatz an Halbleiterwafern 2 und an der Abszisse die Anzahl der Justiermarken aufgetragen.

Die Pfeile an der Kurve mit den Nummern 1, 2 und 3 deuten unterschiedliche Bereiche an. Für unkritische Strukturierungsebenen wird eine minimale Anzahl an Justiermarken gewählt mit der es noch zu keiner Durchsatzeinbuße kommt. Auf diesen Bereich deutet der Pfeil mit der Nummer 1 hin. Bei kritischen Strukturierungsebenen kann es sein, dass so viele Justiermarken benötigt werden, dass es zu Durchsatzeinbußen kommt. Der mit 2 gekennzeichnete Pfeil zeigt auf die Stelle der Kurve, wo die Anzahl an Justiermarken so hoch ist, dass es zu deutlichen Durchsatzeinbußen kommt.

Für das erfindungsgemäße Verfahren werden aber nur wenige Justiermarken benötigt, die von der Abbildungseinrichtung 1 detektiert werden sollten, damit die Justiermarken von der die zweite Strukturierungsebene belichtenden Abbildungseinrichtung mit hundertprozentiger Sicherheit gefunden werden können. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Anzahl an Justiermarken ausreichend, die durch den Pfeil an der Stelle 3 gekennzeichnet ist und mit der es, wie es der 3 zu entnehmen ist, noch zu keinerlei Durchsatzeinbußen kommt.

1Abbildungseinrichtung 11Justiereinheit 12Belichtungseinheit 13aBühne 13bBühne 14Tisch 2Halbleiterwafer 21erster Halbleiterwafer 22zweiter Halbleiterwafer 3Halbleiterwaferhantierer

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Auffinden von Justiermarken in einer ersten Strukturierungsebene eines eine Markierung aufweisenden Halbleiterwafers (2), wobei das Auffinden der Justiermarken eine Voraussetzung ist für ein gezieltes Abbilden von Strukturen einer zweiten Strukturierungsebene bezüglich Strukturen der ersten Strukturierungsebene, mit den Schritten:

    – zur Verfügung stellen des Halbleiterwafers (2) mit einer ersten zu strukturierenden Schicht auf der ein Fotolack vorgesehen ist,

    – Laden des Halbleiterwafers (2) in eine Abbildungseinrichtung (1) und Ausrichten des Halbleiterwafers (2) bezüglich der Markierung,

    – dynamisches Fokussieren des Halbleiterwafers (2),

    – erstes strukturierendes Belichten, wobei sowohl die Justiermarken als auch die Strukturen in den Fotolack der ersten Strukturierungsebene abgebildet werden,

    – Bestimmen jeweils einer Position auf dem Halbleiterwafer (2) von den in den Fotolack abgebildeten Justiermarken, wobei die jeweilige Position der Justiermarken auf dem Halbleiterwafer (2) bezüglich eines in der Abbildungseinrichtung (1) vorgesehenen Referenzsystems gemessen und gespeichert wird und mit den gespeicherten Positionen die Justiermarken von der die zweite Strukturierungsebene belichtenden Abbildungseinrichtung (1) sicher aufgefunden werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Position der jeweiligen Justiermarke ein latentes Bild der Justiermarke im Fotolack von der die Justiermarke in den Fotolack abbildenden Abbildungseinrichtung (1) detektiert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungseinrichtung (1) mit einer Justiereinheit (11) und einer Belichtungseinheit (12) vorgesehen wird, wobei in der Justiereinheit (11) das dynamische Fokussieren und Justieren des Halbleiterwafers (2) durchgeführt wird und in der Belichtungseinheit (12) die Strukturen und die Justiermarken der jeweiligen Strukturierungsebene in den Fotolack abgebildet werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Justiereinheit (11) als auch die Belichtungseinheit (12) mit einer beweglichen, den Halbleiterwafer (2) aufnehmenden Bühne (13) vorgesehen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abbildungseinrichtung () gleichzeitig zwei Halbleiterwafer (2) prozessiert werden, wobei während sich ein erster Halbleiterwafer (21) auf der Bühne (13a) in der Belichtungseinheit (12) befindet und die erste Strukturierungsebene des ersten Halbleiterwafers (21) belichtet wird, ein zweiter Halbleiterwafer (22) auf die Bühne (13b) in die Justiereinheit (11) geladen, gemäß seiner Markierung ausgerichtet und dynamisch fokussiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem der zweite Halbleiterwafer (22) dynamisch fokussiert wurde und eine strukturierende Belichtung des ersten Halbleiterwafers (21) abgeschlossen ist, die Bühnen (13a, 13b) mit dem jeweils ersten und dem jeweils zweiten Halbleiterwafer (21,22) bezüglich ihrer Positionen in der Abbildungseinrichtung (1) vertauscht werden, so dass der zweite Halbleiterwafer (22) in die Belichtungseinheit (12) und der erste Halbleiterwafer (21) wieder zurück in die Justiereinheit (11) gelangt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,

    dadurch gekennzeichnet,

    – nachdem der erste Halbleiterwafer (21) in der Belichtungseinheit (12) strukturiert belichtet wurde und in die Justiereinheit (11) zurückgelangt ist, mittels der Justiereinheit (11) die Bestimmung der Positionen der Justiermarken durchgeführt wird, während in der Belichtungseinheit (12) der zweite Halbleiterwafer (22) strukturiert belichtet wird und

    – nach der Ermittlung der Positionen der erste Halbleiterwafer (21) aus der Abbildungseinrichtung (1) entfernt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen auf dem Halbleiterwafer (2) von vier Justiermarkenpaaren ermittelt werden.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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