DE2948646A1 - Automatisch arbeitende vorrichtung zum ausrichten einer photomaske - Google Patents

Description

-A-

Die Erfindung betrifft eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Ausrichten einer vorzugsweise auf einer Montagebühne anzuordnenden Photomaske in bezug auf eine mehrere Indexiermuster bzw. Kennmuster aufweisende Halbleiterscheibe für eine Projektions-Kopiervorrichtung, unter Verwendung

a) einer monochromatisches Licht auf ein ausgewähltes Indexiermuster und einer auf der Photomaske befindliche Richtmarke strahlenden Lichtquelle, wobei das Bild der Richtmarke bei Betrieb mit dem Bild des ausgewählten Indexiermusters zusammenwirkt;

b) einer Detektoranordnung zum Empfang von an dem ausgewählten Indexiermuster reflektierten Licht der Lichtquelle;

c) eines schrittweise von einer Stellung zu einer anderen Stellung zu bewegenden Repetier-Objekttisches (34) für die Halbleiterscheibe (32); und

d) einer Rückkopplung zum Ausrichten der Photomaske auf einen ausgewählten Bereich der Halbleiterscheibe durch Relativbewegung von Photomaske und Halbleiterscheibe in Abhängigkeit des von der Detektoranordnung empfangenden Lichts.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient dazu, bestimmte Formen von oder für Halbleiterbauelemente auf zu diesem Zweck vorbereitete Halbleiterscheiben aufzubringen. Unter dem Ausdruc'c "Halbleiterbauelement" werden hier sowohl einzelne Bauelemente als auch integrierte Schaltkreise verstanden.

Zum Herstellen von Halbleiterbauelementen werden in der Regel eine Reihe photolithographischer Verfahrensschritte

030025/0660

benötigt. Hierbei wurde bisher für Jedes einzelne Bauelement bzw. jede Stufe eine Kontaktdruckkopie der Photomaske auf dem Halbleitermaterial angefertigt.

Eine höhere Ausbeute an Halbleiterbauelementen und eine häufigere Anwendbarkeit der Photomasken wird jedoch seit einiger Zeit unter Anwendung der sogenannten Projektions-Druck- bzw. Kopierverfahren erreicht. In zum Durchführen dieser Verfahren geeigneten Systemen wird eine einzelne Photomaske in Verbindung mit einem sogenannten Repetier-Kopiermechanismus verwendet, mit dessen Hilfe eine gewisse Zahl von dasselbe Muster aufweisenden Bereichen auf jedem Halbleitersubstrat zu erzeugen bzw. zu belichten ist.

Da beim Projektionskopieren keine Berührung zwischen Photomaske und Halbleiterkörper bzw. -substrat stattfindet, kann die Photomaske auch nicht wie früher beim Kontaktkopieren durch Berührung mit dem Substrat beschädigt werden. Außerdem kann die Photomaske mehrfach größer als das Bild auf dem Substrat sein, wodurch das Herstellen der Photomaske vereinfacht wird. Die jeweilige Zahl von auf einem speziellen Substrat hergestellten Halbleiterbauelementen hängt von deren jeweils vorgesehener Größe, dem Vergrößerungsbzw. Verkleinerungsmaßstab beim Projizieren und der Größe des Substrats ab. Es ist daher einfacher, eine fehlerfreie Photomaske für das Projektions-Kopierverfahren herzustellen, als eine zuvor übliche Kontaktkopier-Maske, die häufig in jedem Einzelstück ein eine große Zahl von je ein Halbleiterbauelement oder Teil desselben darstellendes Muster umfassen mußte. Natürlich ist das Projektionskopier-Verfahren auch deshalb günstig, weil die verwendeten Masken beim Kopieren nicht beschädigt werden.

Bei dem Projektionskopieren muß jedoch jede Photomaske vor jedem Abbildungsvorgang extrem genau auf die bereits

erfolgten Abbildungen ausgerichtet bzw. eingefluchtet werden. Die Zahl dieser Ausrichtvorgänge entspricht dabei der Zahl der auf dem Substrat zu erzeugenden Abbildungen bzw. Belichtungen der Photomaske, beispielsweise können 100 oder mehr Abbildungen auf einem einzigen Halbleitersubstrat herzustellen sein.

Bei dem Projektionskopieren von Photomasken wird also eine einzelne Photomaske häufig 100 mal oder öfter wiederholt kopiert, wobei jedes der einzelnen Bilder in bezug auf die vorher auf dem Bauelement hergestellten Bilder auszurichten ist. Obwohl die Zahl der durch das Projektionskopierverfahren auf einem Substrat herzustellenden Einzelbaue lemerfc-Bilder gleich der Zahl der Photomasken-Abbildungen mal der Zahl der Bauelemente pro Photomaske - und nicht aur gleich der Zahl der Abbildungen - ist, würde es einen unvertretbaren Aufwand bedeuten, wenn das für jede Abbildung erforderliche hochpräzise Ausrichten der Photomaske von Hand zu erfolgen hätte. Es sind daher bereits Vorrichtungen zum automatischen Ausrichten von Photomasken für Projektionskopierapparate vorgeschlagen worden. Beispielsweise wird in der Zeitschrift "Electronics", 12. Mai 1977, Seiten 32/33 ein Photomasken-Projektionssystem mit einer Ausrichte-Genauigkeit von 0,1 Mikrometern beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Vorrichtung zum Ausrichten von Photomasken für Projektionskopier-Vorrichtungen zu schaffen, mit deren Hilfe ein ge- naueres und schnelleres Ausrichten sowohl hinsichtlich seitlicher Versetzungen als auch hinsichtlich Verdrehungen zu erzielen ist als mit bekannten Photomasken-Projektionssystemen. Für die eingangs genannte automatische Vorrichtung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch

030025/0660

e) ein als Beugungsmuster ausgebildetes Indexiermuster für jede Stellung des Repetier-Objektträgers;

f) eine Teile des ausgewählten Beugungsmusters gegenüber den von der monochromatischen Lichtquelle kommenden Strahlen abschirmende Richtmarke;

g) ein aus wenigstens vier in dem jeweiligen Strahlengang von bestimmten an den Beugungsmustern gebeugten Lichtstrahlen angeordneten Photoelementen bestehende Detektorano rdnung; und

h) eine durch die Intensität der gebeugten Strahlen gesteuerte Rückkopplung.

Verbesserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Zu dem erfindungsgemäßen automatischen Photomasken-Ausrichfc· system für eine Projektions-Kopiervorrichtung gehören somit unter anderem eine monochromatische Lichtquelle, z.B. ein Laser, eine Reihe von Beugungsmustern auf den für das ausgerichtete Abbilden der Photomaske vorgesehenen Bereichen einer Halbleiterscheibe, wenigstens eine in einer Photomaske angeordnete Richtmarke zum Ausrichten der Halbleiterscheibe und ein Projektions-Linsensystem. Bei Anwendung wird ein Lichtstrahl der monochromatischen Lichtquelle durch die Richtmarke der Photomaske und das Projektions-Linsensystem auf eines der Beugungsmuster des Substrats gerichtet. Dadurch wird ein Muster von Lichtpunkten erzeugt. Die Intensität einzelner dieser Lichtpunkte wird bestimmt und in einer Rückkopplungsschaltung durch Relativbewegung und Ausrichtung von Richtmarke und Beugungsgitter abgeglichen. Zum Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem auf die Halbleiterscheibe projizierten Bild der Photomaske und der Halbleiterscheibe selbst wird ein die Halbleiter-

scheibe tragender Repetier-Objekttisch benutzt. In der Rückkopplung werden vorzugsweise Photozellen und Servomotoren zum Ausrichten der Photomaske auf die Stellen verwendet, an denen Bauelemente auf dem Substrat herzustellen sind. Mit Hilfe der Rückkopplung kann das Bild der Photomaske in jedem Falle automatisch auf die richtige Stelle des Halbleiterkörpers ausgerichtet werden. Nach dem automatischen Ausrichten der Photomaske bzw. deren Bild auf der Halbleiterscheibe kann die gewünschte Projektionskopie - eventuell durch gesonderte Belichtung hergestellt werden.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Photomaske auf eine Halbleiterscheibe;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß zu verwendendes Beugungsmuster;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Richtmarke einer Photomaske;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Halbleiterscheibe mit Beugungsgitter und Beugungsstrahlensystem;

Fig. 5 die Abbildung des Beugungsmusters der an einem Gitter gemäß Fig. 2 gebeugten Strahlen eines Lasers; und

Fig. 6 A - E Draufsichten auf die Halbleiterscheibe beim Ausrichten in bezug auf Verdrehungen.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht bzw. einen Längsschnitt parallel zum Hauptstrahlengang einer insgesamt mit 10 bezeichneten automatischen Vorrichtung zum Ausrichten der

030025/0660

29486Λ6

Abbildungen von Photomasken auf Halbleiterscheiben. Zu der Vorrichtung 10 gehört eine monochromatische Lichtquelle, z.B. ein Laser 12. Es kann ein Helium-Neon-Laser verwendet werden, z.B. das Spektra-Physics-Modell 120 mit einer Ausgangsleistung von 5 mW und einer Wellenlänge von 0,6328 Mikrometern. Diese Wellenlänge ist besonders günstig, weil die derzeit in der Halbleiterherstellungstechnik verwendeten Photolacke bei dieser Wellenlänge nicht empfindlich sind; der Jeweils verwendete Photolack wird also beim Ausrichten noch nicht im eigentlichen Sinne belichtet. Zu der Vorrichtung 10 gehört weiterhin ein Lichtzerhacker 14, z.B. das Princeton Applied Research Modell 125 A, welches mit Hilfe eines 48-Lückenrades eine Zerhackerfrequenz von 1600 Hz liefert. An den Lichtzerhacker grenzt ein Schirm 16 mit einer Durchgangsöffnung 18 für den Laserstrahl an. Vorzugsweise besitzt die Öffnung 18 einen Durchmesser von etwa 5 Millimetern.

Weiterhin gehört zu der Vorrichtung 10 ein Richt-Linsensystem, das dazu dient, den Strahl des Lasers 12 auf eine Richtmarke einer Photomaske zu fokussieren, wie weiter unten eingehend erläutert wird. Das Linsensystem wird auch dazu benutzt, das an dem ausgewählten Beugungsmuster der Halbleiterscheibe beim Einfluchten gebeugte Licht des Laserstrahls zu fokussieren; auch hierzu werden die Einzelheiten weiter unten beschrieben. Vorzugsweise enthält das Linsensystem eine erste Linse 20 und eine zweite Linse 22. Bei der ersten Linse kann es sich beispielsweise um ein "Olympus 10X"-Mikroskopobjektiv mit einer Brennweite von etwa 16 Millimetern und einer Apertur von f/2 handeln, während die zweite Linse ein "EL-Nikkor"-Objektiv mit einer Brennweite von 150 mm und einer Apertur von f/5,6 sein kann.

Die automatisch arbeitende Vorrichtung 10 besitzt ferner

Mittel zum Ausrichten eines Belichtungsstrahls oder eines Laserstrahls auf eine Photomaske. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Interferenzspiegel 24, der den Laserstrahl und dessen Beugungsbild durchläßt und zugleich zum Projizieren eines Belichtungsstrahls, Z.B. eines Ultraviolettstrahls, auf eine Photomaske 26 geeignet ist. Wenn ein Interferenzspiegel 24 benutzt wird, muß dieser für die zum Entwickeln des Photolacks vorgesehene Wellenlänge als Spiegel wirken und gegenüber der Wellenlänge des zum Ausrichten der Photomaske benutzten Lasers 12 wenigstens teilweise transparent sein. Der Interferenzspiegel 24 kann auch entweder durch einen massiven Spiegel mit Löchern für den Durchtritt des Laserstrahls oder durch einen mechanisch betätigten Spiegel ersetzt werden; letzterer ist entweder in die Position zum Ausrichten oder zum Belichten zu schwenken. Im Zusammenhang mit der Erfindung dürfte ein mechanisch zu bewegender großer Spiegel aber nicht immer zulängliche Ergebnisse liefern.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Photomaske 26 auf einer beweglichen Photomasken-Montagebühne 28 befestigt, welche mit Servomotoren zum Bewegen der Photomaske 26 in der x- und y-Richtung ausgestattet ist.

Zum Herstellen eines Bildes einer Halbleiterscheibe 32 wird schließlich vorzugsweise ein Projektionslinsensystem 30 verwendet, beispielsweise ein "EL-Nikkor"-Objektiv mit einer Brennweite von 63 mm und einer Blende von f/3,5. Der Vergrößerungsgrad des Projektionslinsensystems 30 bestimmt das Verhältnis zwischen der Bildgröße der Photomaske 26 und der Größe des projizierten Bildes auf der Halbleiterscheibe 32. Vorzugsweise wird ein Projektionslinsensystem mit einer 10 : 1 Verkleinerung verwendet. - Schließlich wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung

030025/0660

die Halbleiterscheibe 32 auf einem Repetier-Objekttisch 34 befestigt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden vier photoempfindliche Bauelemente, z.B. Photodioden 36 (nur zwei der Dioden erscheinen in der Ebene von Fig. 1) auf der dem Zerhacker 14 abgewandten Fläche des Schirms 16 befestigt. Bei den Photodioden 36 kann es sich um den Typ "DT 40" der Firma EG & G nämlich um PIN-Siliziumdioden mit

einer aktiven Zone von etwa 13 Millimeter handeln. Korrektursignale bzw. Fehlersignale der Dioden 36 werden dazu benutzt, die Servomotoren der Photomasken-Montagebühne 28 anzutreiben und die Photomaske 26 relativ zur Halbleiterscheibe 32 in einer dem Fachmann bekannten Art so zu bewegen, daß das Fehlersignal abgeschwächt wird. Die gesamte beschriebene Apparatur soll in der Regel auf einem festen Träger, z.B. auf einem nicht gezeichneten optischen Tisch aufgebaut sein, um die Apparatur vor Erschütterungen, die das Ausrichten ungünstig beeinflussen können, zu schützen.

In Fig. 2 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Brechungsmusters 42 dargestellt, das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwenden ist. An sich ist die Art des Musters 42 im Rahmen der Erfindung nicht wesentlich, jedoch muß das Muster 42 eine x- und y-Information in Form von Beugungsgittern liefern; diese Forderung wird von dem Muster 42 gemäß Fig. 2 erfüllt. Das Muster 42 besteht aus einem Quadrat mit einer Kantenlänge von etwa 0,50 mm, welches durch die Diagonalen des Quadrats in vier Segmente 44, 46, 48 und 50 unterteilt wird. Jedes Segment 44, 46, 48 und 50 besitzt ein Beugungsgitter, dessen Linien in einer bestimmten Winkelrichtung orientiert sind, so daß das Muster sowohl eine x-Achsen- als auch eine y-Achsen-Information liefern kann. Die Dichte bzw. der Abstand der Beugungslinien

eines bevorzugten Beugungsmusters 42 beträgt etwa 10 Mikrometer.

Das Beugungsmuster 42 kann auf einer Halbleiterscheibe, z.B. der Scheibe 32, auf verschiedene Weise hergestellt werden. Unter anderem können die Beugungslinien in einem Verfahrensschritt beim Herstellen der Halbleiterbauelemente in einer Photolackschicht begrenzt bzw. definiert und in anderen Schritten des Verfahrens in einer Oxidschicht, in einer Halbleiterschicht oder in einer Metallschicht begrenzt bzw. definiert werden. Es ist also erfindungsgemäß nur wesentlich, daß das Beugungsmuster 42 auf oder in der Halbleiterscheibe insoweit ausgebildet vorhanden ist, daß es bei Beleuchtung mit Hilfe des Lasers 12 Beugungspunkte an jeweils gewünschten Stellen liefert. Abgesehen von der Anordnung der Beugungsgitterlinien in den Segmenten 44, 46, 48 und 50 ist der spezifische Aufbau des Beugungsgitters 42 unwesentlich.

Figur 3 zeigt in gesprenkelter Darstellung eine undurchsichtige Richtmarke 52 in der Draufsicht als Teil der Photomaske 26. Die Richtmarke 52 wird zum Ausrichten der Photomaske 26 in bezug auf das Beugungsgitter 42 von Fig. 2 gebraucht. Vorzugsweise besteht die Richtmarke 52 aus einem undurchsichtigen Quadrat mit einer Kantenlänge von etwa 4,5 mm, um zu erreichen, daß ihr produziertes Bild eine Kantenlänge von etwa 0,45 mm hat. Wenn ein Projektionslinsensystem 30 mit einem von 10 : 1 abweichenden Verkleinerungsverhältnis benutzt wird, ist natürlich die Kantenlänge der Richtmarke 52 entsprechend anzupassen. Die genaue Form von Beugungsmuster 42 oder Richtmarke 52 ist im Rahmen der Erfindung unwesentlich ,wenn die beiden Formen nur im vorstehenden Sinne vereinbar miteinander sind. Durch Änderung der Größe oder Form der Richtmarke 52 relativ zur Größe und Form des Beugungsmusters 42 wird bei Beeinträch-

030025/0660

tigung der Empfindlichkeit der Vorrichtung 10 das Verhältnis der Ausgangssignale der Dioden 36 zur Verschiebung der Richtmarke 52 mit Beziehung auf das Muster 42 bestimmt.

In Fig. 4 wird ein Querschnitt durch einen Teil der Halbleiterscheibe 32 gezeigt. Gleichzeitig stellt diese Figur eine Seitenansicht des Musters der Lichtstrahlen dar, das durch einen das Beugungsgitter 42 beleuchtenden Laserstrahl erzeugt wird. Fig. 4 zeigt dabei auf der einen Hauptfläche, der oberen Fläche 54 der Halbleiterscheibe 32 einen Teil eines Beugungsmusters, das aus dem dargestellten Beugungsgitter 55 besteht. Das Beugungsgitter 55 kann beispielsweise als aus auf der Oberfläche 54 der Scheibe 32 definierten Photolacklinien 56 bestehend angesehen werden. Die Scheibe 32 kann aus Silizium bestehen. Gemäß Fig. 4 ist ferner angenommen worden, daß ein durch einen nach unten gerichteten Pfeil 58 schematisch angedeuterer Laserstrahl die Oberfläche 54 der Scheibe 32 einschließlich des aus den Photolacklinien 56 bestehenden Beugungsmusters 55 beleuchtet.

Durch Reflexion des Laserstrahls 58 an der Oberfläche 54 der Halbleiterscheibe 32 gemäß Fig. 4 entstehe als Funktion der Dichte bzw. Periode der Gitterlinien 54 ein Muster von verschiedenen "Ordnungen" gebeugter Strahlen. Insbesondere erscheint ein Strahl 53 nullter Ordnung. Der Strahl 53 nullter Ordnung verläuft als Normale zur Oberfläche 54. Ferner erscheinen je ein Strahl 57 und 59 positiver bzw. negativer erster Ordnung, die also um einen ersten Winkel gegenüber dem Strahl nullter Ordnung geneigt sind. Um einen zweiten Winkel gegenüber dem Strahl nullter Ordnung usw. sind je ein Strahl 61 und 63 positiver bzw. negativer zweiter Ordnung zu beobachten. Die Lage jedes dieser Strahlen hängt von der Periodizität des Beugungsgitter 55 ab.

Wegen der vorherbestimmbaren Lage der gebeugten Strahlen erster, zweiter oder höherer Ordnung ist es möglich, eine die Intensität dieser Strahlen messende Photodiode 60 an einer Stelle anzuordnen, die von dem Strahl 57 erster Ordnung beleuchtet wird, weil die Intensität der Strahlen höherer Ordnung aus der Intensität des Strahls erster Ordnung abzuleiten ist. Im Rahmen der Erfindung genügt es also, nur die Intensität der Strahlen erster, oder zweiter oder höherer Ordnung zu messen. Im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist daher vorgesehen, die Intensität des gebeugten Lichtes durch Messen der Intensität des Strahls 57 zu bestimmen. Der Fachmann weiß dann, daß aus den Meßergebnissen die Intensitälfcavon Strahlen höherer Ordnung oder negativer Ordnung abzuleiten sind und diese: Strahlen verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Fig. 5 zeigt die optische Abbildung von von einem Beugungsmuster nach Fig. 2 herrührenden Strahlen erster Ordnung in einer parallel zu dem Beugungsmuster verlaufenden Ebene. In der Abbildung erscheinen zwei Lichtpunkte 68, 70, die den an dem Gittersegment 46 des Beugungsmusters 42 von Fig. 2 gebeugten Strahlen erster Ordnung entsprechen. In ähnlicher Weise gehen die Lichtpunkte 72, 74 auf die am Gittersegment 50 gebeugten Strahlen erster Ordnung, die Lichtpunkte 76, 78 auf die am Gittersegment 48 gebeugten Strahlen erster Ordnung und die Lichtpunkte 80, 82 auf die am Gittersegment 44 gebeugten Strahlen erster Ordnung zurück. Die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 68, 70 wird jederzeit gleich der Beleuchtungsstärke irgendeines anderen Punktepaars sein, die an einem gegebenen Gitter 50, 44, 46 und 48 gebeugt werden. Wenn also die Richtmarke 52 gemäß Fig.

030025/0660

zentral über dem Beugungsgitter 42 von Fig. 2 angeordnet ist, wird die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 68, 70 gleich derjenigen jedes der Punkte 72, 74 sein. Ebenso wird die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 76, 78 gleich derjenigen jedes der Punkte 80, 82 sein. Weiterhin wird die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 68, 70 abnehmen, wenn die Richtmarke 52 in +x-Richtung über das Beugungsmuster 42 bewegt wird. Die fraglichen Punkte 68, 70 werden daher auch als "+x"-Punkte bezeichnet. Aus demselben Grunde werden die Punkte 72, 54 als "-x"-Punkte, die Punkte 76, 78 als "+y"-Punkte und die Punkte 80,82 als "-y"-Punkte bezeichnet. Die Beleuchtungsstärke jedes der +x-Punkte 68, 70 kann daher mit der Beleuchtungsstärke jedes der -x-Punkte 72, 74 verglichen werden, um festzustellen, ob die Richtmarke 52 längs der x-Achse der Bewegung ordnungsgemäß auf das Beugungsmuster 42 ausgerichtet ist.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Erfindung wird der Vergleich der Beleuchtungsstärken dadurch ausgeführt, daß Photodioden 36 an die Orte des Schirms 16 gesetzt werden, auf die die Punkte 68 und 72 bzw. +x und -x (umkreist in Fig. 5) projiziert werden. Ebenso werden Photodioden 36 an die Orte des Schirms 16 gesetzt, auf die die Punkte 78 und 80 bzw. +y und -y fokussiert werden, um die relativen Intensitäten bzw. Stärken zu messen und damit die Genauigkeit der Ausrichtung der Richtmarke 52 mit Bezug auf die y-Achse des Beugungsmusters 42 zu bestimmen. Es ist hierbei lediglich beispielhaft eine Gruppe von vier Punkten zum Erhalten der x- und y-Information herausgegriffen worden, wobei für den Fachmann klar ist, daß jede andere Auswahl mit wenigstens je einem Punkt +x, -x, +y und -y zu einer gleichwertigen Information führt.

Ein einziges Beugungsmuster 42 und eine einzige Richtmarke 52 sind zwar ausreichend zum Feststellen, ob die Richtmarke 52 zentral über dem Beugungsmuster 42 angeordnet ist, ein einziges Muster 42 und eine einzige Richtmarke 52 reichen aber nicht aus festzustellen, ob die Photomaske 26 mit Bezug auf die Halbleiterscheibe 32 verdreht ist oder nicht. Da eine Information über eine relative Verdrehung für ein ordentliches Ausrichten der Photomaske 26 auf die Halbleiterscheibe 32 ebenso wichtig ist wie die Information über translatorische Verschiebungen müssen entsprechende Informationen zum die Verdrehung betreffenden Ausrichten (Drehrichten) ebenfalls zu liefern sein.

Die Fig. 6A bis 6E zeigen Draufsichten zur Illustration des Drehrichtens jeder Fotomaske 26 (außer der ersten) mit Bezug auf die Halbleiterscheibe 32. Um gemäß Fig. 6 ein Drehrichten jeder Maske nach dem Aufbringen der ersten Photomaske zu erreichen, wird der Repetier-Objekttisch 34 (Schwenkschlitten, Repetierkopier-Bühne) zusammen mit der aufgebrachten Halbleiterscheibe 32 in die extrem linke Stellung (Fig. 6A) verschoben, worauf die automatisch arbeitende Vorrichtung (Fig. 4 und 5) eingeschaltet wird. Wenn dann die automatisch arbeitende Vorrichtung die Photomasken-Richtmarke genau auf das auf der extrem linken Seite befindliche Beugungsmuster eingestellt hat (Fig. 6B), wird die Ausrichtvorrichtung abgeschaltet und der Repetier-Objekttisch auf die extrem rechte Seite (Fig. 6C) verschoben. Der Objekttisch wird dann solange geschwenkt bzw, gedreht, bis die Richtmarke der Photomaske gemäß Fig. 6D ordnungsgemäß wenigstens in der y-Richtung mit Bezug auf die Halbleiterscheibe ausgerichtet ist. Der SchwenkwinkelOt, der erforderlich ist, um das Drehrichten zu erzielen, wird gemessen und die Halbleiterscheibe dann in die entgegengesetzte Richtung um den halben Betrag des Winkels ^-/2, zurückgeschwenkt,

030025/0660

womit das Drehrichten der Halbleiterscheibe (Fig. 6E) vollendet ist.

Der Repetier-Objekttisch wird dann in seine erste Stellung
bewegt und die automatisch arbeitende Vorrichtung eingeschaltet. Nachdem jede Repetierkopier-rStellung in x- und y-Richtung ausgerichtet ist, wird die Einfluchtvorrichtuiig
abgeschaltet und die Halbleiterscheibe belichtet, woraufhin der Objekttisch in die nächste Repetierkopier-Stellung gebracht und die automatisch arbeitende Ausrichtvorrichtung
wieder eingeschaltet wird. Die vorbeschriebene Schrittfolge wird dabei für jede verwendete Photomaske wiederholt außer
bei der ersten Photomaske. Diese wird dazu benutzt, daß ursprüngliche Beugungsmuster für jede Repetier-Kopierstellung auf die Halbleiterscheibe aufzubringen und erfordert natürlich keine die Verdrehung betreffende Information.

Leerseite

Claims (6)

1. Dr.-Ing. Reimar König ■ Dipl.-Ing. Klaus Bergen
2. Cecilienallee 76 Λ Düsseldorf 3O Telefon 452ΟΟ8 Patentanwälte
3. 3. Dezember 1979 33 199 B

   RCA Corporation, 30 Rockeleller Plaza, New York. N.Y. 10020 (V.St.A.)

   "Automatisch arbeitende Vorrichtung zum Ausrichten einer

   Photomaske"

   Patentansprüche;

   1. Automatisch arbeitende Vorrichtung zum Ausrichten einer Photomaske in bezug auf eine mehrere Indexiermuster aufweisende Halbleitersctebe für eine Projektion-Kopiervorrichtung, unter Verwendung

   a) einer monochromatisches Licht auf ein ausgewähltes Indexiermuster und eine auf der Photomaske befindliche Richtmarke strahlenden Lichtquelle, wobei das Bild der Richtmarke bei Betrieb mit dem Bild des ausgewählten Indexiermusters zusammenwirkt;

   b) einer Detektoranordnung zum Empfang von an dem ausgewählten Indexiermuster reflektierenden Licht der Lichtquelle ;

   c) eines schrittweise von einer Stellung zu einer anderen Stellung zu bewegenden Repetier-Objekttisches für die Halbleiterscheibe; und

   d) einer Rückkopplung zum Ausrichten der Photomaske auf einen ausgewählten Bereich der Halbleiterscheibe durch Relativbewegung von Photomaske und Halbleiterscheibe in Abhängigkeit des von der Detektoranordnung empfangenen Lichts,

   ORIGINAL INSPECTED

   gekennzeichnet durch

   e) ein als BeugungsmiBter (42) ausgebildetes Indexiermuster für jede Stellung des Repetier-Objekttisches (34);

   f) eine Teile des ausgewählten Beugungsmusters (42) gegenüber den von der monochromatischen Lichtquelle (12) kommenden Strahlen abschirmende Richtmarke (52);

   g) eine aus wenigstens vier in dem jeweiligen Strahlengang von bestimmten an den Beugungsmustern (42) gebeugten Lichtstrahlen (57, 59) angeordneten Photoelementen (36, 60) bestehende Detektoranordnung; und

   h) eine durch die Intensität der gebeugten Strahlen (57, 59) gesteuerte Rückkopplung.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der Halbleiterscheibe (32) gebildete Photolackmuster als Beugungsmuster (42).

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei aus Silizium bestehender Halbleiterscheibe, gekennzeichnet durch auf der Halbleiterscheibe (32) gebildete Siliziumdioxidmuster als Beugungsmuster (42).
4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsmuster (42) eine Reihe von Beugungsgittern mit die x- und y-Richtung der Ausrichtbewegung von Photomaske (26) und Halbleiterscheibe (32) unterscheidenden Merkmalen enthalten.
5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet , daß die Richtmarke (52) ein in den Strahlengang der

   030025/06SO

   monochromatischen Lichtquelle (12) vor einen Bereich des ausgewählten Indexiermusters (42) der Halbleiterscheibe (32) zu setzendes, undurchsichtiges Muster enthält,
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet ,

   daß die Richtmarke (52) undurchsichtig ist.