DD125892B1 - Hochgenaue Manipuliereinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Manipuliereinrichtung zur hochgenauen Orientierung ebener Bildträger, die jeweils zv/ei Justiermarken unterschiedlichen Abstandes besitzen, bezüglich einer als Maßstabsplatte ausgebildeten festen Marke durch Verschieben in x- und y-Richtung und Drehen in der xy-Ebene unter Verwendung eines Doppelmikroskopes · mit verstellbaren optischen Achsen.

Im fotolithografischen Prozeß der Halbleiterherstellung steht häufig die Aufgabe, eine strukturierte Schablone in ihrer Bildebene in zwei karthesischen Koordinaten und azimutal auszurichten/Dabei tragt die Schablone in der Regel Justiermarken, die mit einem Doppelmikrcskop visuell oder lichtelektrisch beobachtet und mit anderen Marken, die sich auf dem Bezugsobjekt befinden, zur Deckung gebracht werden.

So ist es z. B. erforderlieh, die Bildträger der zu vervielfältigenden Strukturen (Zwischenschablonen) bei der Schablonenherstellung zur Repeatkamera zu orientieren. Auch bei der Übertragung der auf der Schablone befindlichen Mikrostrukturen auf das Halbleitersubstrat ist eine exakte Überdeckung mit Strukturen des vorangegangenen Prozesses notwendig, d. h. die Justiermarken der Schablone müssen nach denen des Substrates ausgerichtet werden. Da

Substratscheiben unterschiedlichen Durchmessers zur Anwendung kommen und die Justiermarken sich möglichst am Rand der Scheiben befinden sollen, sind die Abstände der Marken sowohl auf den Substratscheiben als auch auf Schablonen unterschiedlich.

Charakter der bekannten technischen Lösungen: Zum lagegenauen Ausrichten einer Zwischenschablone gegenüber einem als Träger dienenden Rahmen für den Einsatz in einer Repeatkamera ist bereits ein Doppelmikroskop mit Manipuliereinrichtung bekannt (Pedotow/Pohl "Fotolithografie")· Als Justiernormal dient hier eine fest in das Doppelmikroskop eingebaute, mit Querteilungen versehene Strichplatte, nachstehend als Maßstabsplatte bezeichnet, in Verbindung mit drei Anschlägen. Die Anschläge für den Rahmen im Doppelmikroskop entsprechen den Anschlägen in der Repeatkamera. Durch Verschieben der Schablone relativ zum Rahmen werden die beiden Marken der Schablone mit der Marke der Maßstabsplatte zur Deckung gebracht. Dabei beobachtet man die Orientierungsmarken gleichzeitig oder nacheinander in ein und demselben Okular eines Doppelmikroskopes mit geteiltem

Beobachtungsfeld. Die Verschiebung der Schablone in x- und y-Richtung erfolgt mit Hilfe eines Kreuztisches, auf dem sich zur azimutalen Ausrichtung ein Drehtisch befindet. Der Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß eine sukzessive Ausrichtung beider Marken durch abwechselnde Beleuchtung infolge der Abhängigkeit der einzelnen Ver-

Stellkoordinaten untereinander erst nach mehreren Beobachtungen approximativ zum Ziel führt. Die Unabhängigkeit der einzelnen Justierschritte wäre z. Б. dann gegeben, wenn die Drehachse der Azimutalversteilung diirch eine der beiden Marken verliefe. Man könnte dann zuerst diese Marke in x- und y-jRichtung justieren und anschließend durch die Winkelorientierung die andere Marke ausrichten, ohne die erste Marke zu dejustieren. Die unterschiedlichen Abstände der Justiermarken auf den Schablonen lassen mit dieser bekannten,

ΊΟ aus Kreuztisch und Drehtisch bestehenden Manipuliereinrichtung ein derartiges Justierprinzip nicht zu. Eine komplizierte Kombination von Kreuz- und Drehtischen wäre dafür notwendig.

Es ist weiterhin bekannt, die Peineinstellung eines Körpers in einer Ebene durch drei Stellglieder zu bewirken, von denen eines in der ersten Verschiebungsrichtung angeordnet ist und die beiden anderen parallel zueinander liegen und in der zweiten, orthogonalen Verschiebungsrichtung wirken bzw. den einzustellenden Körper drehen (M. Pollermann:

"Bauelemente der physikalischen' Technik", Springer-Verlag 1955, S. 128).

Mit dieser Anordnung kann die geforderte Unabhängigkeit der Justierschritte nur für eine bestimmte Lage der Justiermarken gewährleistet werden. In allen anderen Fällen wäre wieder eine Vielzahl von Ju3tierschritten zur genauen

Feineinstellung notwendig

Ziel der Erfindung:

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die notwendige Zeit zum Orientieren ebener Bildträger, insbesondere von Zwischenschablonen, auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Wesen der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Manipuliereinrichtung zur hochgenauen Orientierung ebener Bildträger mit jeweils zwei in der ersten Koordinatenrichtung (x) eines x-y-Koordinatensystems liegenden Justiermarken unterschiedlichen Abstandes bezüglich einer festen Maßstabsplatte so auszubilden, daß der Manipuliervorgang mit zv/ei orthogonalen Verschiebungen und einer Drehung des Bildträgers im wesentlichen abgeschlossen ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an einem mit dem Bildträger gekoppelten und parallel zur Ebene des Bildträgers frei verschiebbaren Grundkörper in bekannter Weise ein erstes Stellglied in der ersten Verschiebungsrichtung (x), ein zweites Stellglied in der zweiten Verschiebungsrichtung (y) und ein drittes, parallel zum ersten oder zweiten angeordnetes Stellglied angreifen, wobei die Bewegungsvektoren der ersten beiden Stellglieder und die durch eine der Justiermarken senkrecht zur Ebene des Bildträgers verlaufende optische Achse eines Mikroskopes einen gemeinsamen Schnittpunkt bilden und daß das in der zweiten Koordinatenrichtung^angeordnete Stellglied senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert ist.

Ausführungsbeispiel:

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert v/erden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1 das Prinzip eines bekannten Doppelmikroskopes

zur Vororientierung von Zwischenschablonen, Fig. 2 eine Schnittdarstellung der zum Stand der '

Technik gehörenden Manipuliereinrichtung, Fig. 3 die· Draufsicht nach Fig. 1, Fig. 4 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen

Manipuliereinrichtung, Fig. 5 die Draufsicht nach Fig. 4, Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung einer bezüglich der Maßstabsplatte ausgerichteten Justiermarke.

In Fig. 1 ist das Prinzip eines bekannten Doppelmikroskopes zur VorOrientierung der für den Einsatz in einer Repeatkamera benötigten Zwischenschablone dargestellt. Über einen binokularen Tubus 1; 2 und 3 werden die von den Objektiven 6 aufgenommenen und im Prisma 4 vereinigten Bilder der Marken 20j 21 auf der Schablone 7 und der gerätefesten Maßstabsplatte 9 beobachtet. Durch Verschieben der Schablone 7 relativ zum Rahmen 8 bringt man die Marken der Schablone mit den gerätefesten zur Deckung. Die Anschläge 5, gegen die der Rahmen 8 vor dem Aufsetzen der Schablone 7 gedrückt wird, sind bezug-

lieh der fest eingebauten Maßstabsplatte 9 ausgerichtet und entsprechend den Anschlägen in der Repeatkamera (Fig. und Fig. 3).

Von den Beleuchtungssystemen 10, bestehend aus Kondensor, Verschluß und Lichtleitkabel, werden beide Objektive б abwechselnd beleuchtet. Der Abstand der Mikroskope ist entsprechend dem unterschiedlichen Markenabstand verstellbar. Die Verschiebung der Schablone 7 erfolgt über die in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellte Manipuliereinrichtung.

Auf einem Kreuztisch 11 für die Orientierung in x- und y-Richtung befindet sich ein Drehtisch 12 zur azimutalen Ausrichtung der Schablone 7. Diese ist über zwei Vakuum-Saugnäpfe 13 mit dem Kreuz- und Drehtisch verbunden. Der Nachteil dieser Anordnung ist bereits im Abschnitt "Charakter der bekannten technischen Lösungen" beschrieben.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Orientierung der Schablonen in den Koordinaten x, у und ψ den in den Fig. 4 und 5 dargestellten einfachen Aufbau zu verwenden. Ein in der Ebene frei beweglicher, z. B. auf Kugeln 18 gelagerter. Grundkörper 14 wird durch Federn 19 oder andere Kräfte definiert gegen drei Stellglieder 15, 16, 17 (2. B. Gewindespindeln) gedrückt. Dabei sind die Stellglieder 15 "und 16 so angeordnet, daß ihre Bewegungsvektoren mit der optischen Achse eines Beobachtungsmikro- skopes, die annähernd durch eine der Justiermarken 20 verläuft, einen gemeinsamen Schnittpunkt bilden. Mit diesen

beiden Stellgliedern v/ird die Jus tiermarke 20 in x~ und y-PJLchtung justiert. Bei einer nachfolgenden Bewegung des dritten Stellgliedes 17 dreht sich die Schablone 7 um den Momentanpol, d.h. annähernd um die bereits eingestellte Justiermarke 20. Dabei erfolgt die azimutale Ausrichtung nach der zweiten Justiermarke 21. Das zweite Stellglied läßt sich entsprechend der Lage der Justiermarke 20 senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung mit Hilfe des u-förmig ausgebildeten Schlittens 22 und der Meßschraube 23 um definierte Beträge verschieben.

Pig. 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Justiermarke 20 und einen Teil der Maßstabsplatte 9. Die Qaerteilung des langen geraden Maßstabsstriches, welche zur Orientierung in x-Eichtung dient, ermöglicht die lagegenau aneinandergereihte Abbildung von Schablonen unterschiedlicher Konfiguration in einer Repeatkamera.

Claims (1)

1. Patentanspruch

   Manipuliereinrichtung zur hochgenauen Orientierung ebener Bildträger, die jeweils zwei in der ersten Koordinatenrichtung (x) eines x- y-Koordinatensystems liegende Justiermarken unterschiedlichen Abstandes besitzen, bezüglich einer als Maßstabsplatte ausgebildeten festen Marke durch Verschieben in x- und y-Richtung und Drehung in der xy-Ebene unter Verwendung eines Doppelmikroskops mit verstellbaren optischen Achsen dadurch gekennzeichnet, daß an einem mit dem Bildträger (7) gekoppelten und parallel zur Ebene des Bildträgers frei verschiebbaren Grundkörper (14) in bekannter Weise ein erstes Stellglied (15) in der ersten Verschiebungsrichtung (x), ein zweites Stellglied (16) in der zweiten Verschiebungsrichtung (y) und ein drittes, parallel zum ersten oder zweiten angeordnetes Stellglied (17) angreifen, wobei die Bewegungsvektoren der ersten beiden Stellglieder (16; 15) und die durch eine der Justiermarken (20) senkrecht zur Ebene des Bildträgers (7) verlaufende optische Achse eines Mikroskop es einen gemeinsamen Schnittpunkt bilden und daß das in der zweiten Koordinatenrichtung (y) angeordnete Stellglied (16) senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung verschiebbar gelagert ist.

   Hierzu 3 Seiten Zeichnungen