DE10122843A1

DE10122843A1 - Exposure mask has alignment pattern with outer radiation transmissive area of row section and adjacent area of pattern at greater or lesser distance than adjacent areas within section

Info

Publication number: DE10122843A1
Application number: DE2001122843
Authority: DE
Inventors: Erwin Steinkirchner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-28

Abstract

The mask has at least one alignment pattern for producing an alignment structure on a semiconducting plate. The pattern has radiation transmission areas in a row in an absorbent material. Adjacent areas in a section of at least three successive areas in the row have the same separation. An outer area of the section and an adjacent area of the pattern are at greater or lesser distances from each other than adjacent areas in the section. The mask (10) has at least one alignment pattern for producing an alignment structure on a semiconducting plate (18). The alignment pattern contains several radiation transmission areas arranged in one direction in a radiation absorbent material. Adjacent areas in a section (52) of at least three successive areas in the row have the same separation distance. An outer area (46) of the section and an adjacent area (48) of the pattern are at greater or lesser distances from each other than adjacent areas (44,46) in the section. AN Independent claim is also included for the following: a semiconducting plate with an alignment structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsmaske, auf der mindes tens ein Ausrichtmuster aufgebracht ist. Mit Hilfe des Aus richtmusters lässt sich auf einer Halbleiterscheibe eine Ausrichtstruktur zum Ausrichten einer Belichtungsmaschine und der Halbleiterscheibe in einem nachfolgenden Belichtungsvor gang erzeugen. Das Ausrichtmuster enthält mehrere in einem strahlungsabsorbierenden Material angeordnete strahlungs durchlässige Bereiche, die entlang einer Aufreihrichtung aufgereiht sind, üblicherweise entlang einer Linie. In einem Abschnitt der Reihe aus mindestens drei aufeinanderfolgenden Bereichen haben benachbarte Bereiche jeweils gleiche Abstände zueinander.The invention relates to an exposure mask on which at least at least one alignment pattern is applied. With the help of the off directional pattern can be on a semiconductor wafer Alignment structure for aligning an exposure machine and the semiconductor wafer in a subsequent exposure generate gear. The alignment pattern contains several in one radiation-absorbing material arranged radiation permeable areas that run along an array are lined up, usually along a line. In one Section of the series from at least three consecutive Areas have adjacent distances equal distances to each other.

Als Belichtungsmaschinen werden beispielsweise sogenannte Stepper der Firma CANON eingesetzt. Zur Herstellung der Be lichtungsmaske werden sogenannte Blanks verwendet, die mit einer dünnen, relativ harten, für die Belichtungsstrahlung, z. B. für ultraviolettes Licht, undurchlässigen Schicht be schichtet sind, beispielsweise mit einer Chromschicht. Die Chromschicht wird mit Hilfe eines Lithografieprozesses struk turiert, wobei die Chromschicht an den später strahlungs durchlässigen Bereichen entfernt wird. Ausgehend von einer Originalmaske, einer sogenannten Muttermaske, werden mehrere sogenannte Tochtermasken hergestellt, die ihrerseits zur Herstellung einer größeren Anzahl von Arbeitsmasken verwendet werden. Eine Maske, die eine kleine Anzahl von Chipbereichen in endgültiger Größe oder vergrößert enthält, beispielsweise um einen Faktor zwischen 2 und 10, und in Belichtungsmaschi nen eingesetzt wird, nennt man auch Reticle.So-called exposure machines are, for example Stepper from CANON used. To make the Be so-called blanks are used with the a thin, relatively hard one, for exposure radiation, z. B. for ultraviolet light, opaque layer be are layered, for example with a chrome layer. The The chrome layer is structured using a lithography process turiert, the chrome layer on the later radiation permeable areas is removed. Starting from one Original mask, a so-called mother mask, become several so-called daughter masks manufactured, which in turn for Production of a larger number of work masks used become. A mask that has a small number of chip areas contains in final size or enlarged, for example by a factor between 2 and 10, and in exposure machines is also called a reticle.

Andere Hersteller von Belichtungsmaschinen setzen Ausricht muster voraus, die kreuzförmig sind. Die Ausrichtstrukturen werden üblicherweise mit einem Bildbearbeitungssystem er fasst. Ausgehend von den erfassten Daten wird dann ein die Halbleiterscheibe tragender Halterungstisch, d. h. ein soge nannter chuck, oder eine Belichtungseinheit ausgerichtet. Technische Probleme, welche auf die Ausrichtmuster bzw. auf die Ausrichtstrukturen zurückzuführen sind, sind derzeit nicht bekannt.Other exposure machine manufacturers are aligning patterns ahead that are cruciform. The alignment structures are usually with an image processing system summarizes. Based on the data collected, a Semiconductor wafer-carrying bracket table, d. H. a so-called called chuck, or an exposure unit aligned. Technical problems that relate to the alignment pattern or the alignment structures are currently due not known.

Es ist dennoch Aufgabe der Erfindung, eine Belichtungsmaske und eine Halbleiterscheibe anzugeben, mit denen eine sichere Ausrichtung von Halbleiterscheibe und Belichtungsmaschine beim Belichtungsvorgang gewährleistet werden kann.It is nevertheless an object of the invention to provide an exposure mask and specify a semiconductor wafer with which a safe Alignment of semiconductor wafer and exposure machine can be guaranteed during the exposure process.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die üblicher weise verwendeten Ausrichtmuster und die mit diesen Ausricht mustern erzeugten Ausrichtstrukturen technische Probleme mit sich bringen, die nicht ignoriert werden dürfen, wenn die Ausbeute bei der Chipherstellung sehr hoch sein soll.The invention is based on the knowledge that the more common Alignment patterns used wisely and those with this alignment pattern created with technical problems bring themselves, which must not be ignored if the Yield in chip production is said to be very high.

Ein erster Aspekt der Erfindung geht von der Überlegung aus, dass beim Ausrichten zunächst eine Grobausrichtung, dann eine Feinausrichtung und danach die Erfassung der Lage der Aus richtstruktur ausgeführt werden. Mit der Erfassung der Lage der Ausrichtstruktur ist indirekt auch die Lage der die Aus richtstruktur tragenden Halbleiterscheibe bekannt.A first aspect of the invention is based on the consideration that when aligning first a rough alignment, then one Fine alignment and then the detection of the location of the off structure to be carried out. With the detection of the situation The alignment structure is also indirectly the location of the alignment directional structure-bearing semiconductor wafer known.

Bei der Grobausrichtung wird die Ausrichtstruktur in den Strahlengang eines Mikroskops bewegt. Die Genauigkeit der Grobausrichtung ist größer als der Abstand zwischen benach barten Ausrichtstrukturen, die mit Bereichen innerhalb des Abschnitts erzeugt worden sind, in dem gleiche Abstände zwi schen benachbarten Bereichen vorliegen. Bei der Feinausrich tung wird eine Genauigkeit erreicht, die in der Größenordnung des Abstands zwischen benachbarten Ausrichtstrukturen liegt, die mit Bereichen innerhalb des Abschnitts erzeugt worden sind. Die Genauigkeit liegt beispielsweise in der Größenord nung von ±10 µm (Mikrometern). Ausgehend von der feinausgerichteten Ausrichtstruktur wird mit Hilfe eines Verfahrens der Bildbearbeitung ein Bezugspunkt mit einer Genauigkeit von ±20 nm (Nanometern) ermittelt.With the rough alignment, the alignment structure is in the Beam path of a microscope moves. The accuracy of the Coarse alignment is larger than the distance between cont bartending alignment structures with areas within the Section have been generated in the same distances between neighboring areas. At the fine alignment accuracy is achieved which is of the order of magnitude the distance between adjacent alignment structures, that have been created with areas within the section are. The accuracy, for example, is of the order of magnitude voltage of ± 10 µm (micrometers). Starting from the fine-tuned Alignment structure is using a process a reference point with an accuracy of ± 20 nm (nanometers) determined.

Durch die in der Größenordnung der Abstände liegende Genauig keit der Feinausrichtung kommt es beim Feinausrichten zu Versatzfehlern, d. h. dass genau um einen Abstand von bei spielsweise 10 µm bezüglich einer Richtung falsch ausgerich tet wird. Gleiche Abstände zwischen den Strukturen, die mit den Bereichen des Abschnitts erzeugt worden sind, sind jedoch zum Ausführen der Bildbearbeitungsverfahren zweckmäßig.Due to the accuracy in the order of the distances Fine alignment is required for fine alignment Misalignment, d. H. that exactly by a distance of for example, 10 µm misaligned in one direction is tested. Equal distances between the structures with the areas of the section have been created, however expedient to carry out the image processing procedures.

Bei der erfindungsgemäßen Belichtungsmaske wird der Abschnitt deshalb beibehalten. An den äußeren Bereich des Abschnitts schließt sich aber ein dem äußeren Bereich benachbarter zu sätzlicher Bereich an. Der Abstand zwischen dem äußeren Be reich des Abschnitts und dem sich anschließenden Bereich ist größer oder kleiner als der Abstand zwischen zwei benachbar ten Bereichen innerhalb des Abschnitts. Die Ausrichtstruktur hat so ebenfalls Strukturen, die andere Abstände zu benach barten Strukturen des Abschnitts haben, als die Strukturen, die mit Bereichen innerhalb des Abschnitts erzeugt worden sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass sich ein Ver satz bei der Ausrichtung erheblich sicherer als bisher erfas sen lässt.In the exposure mask according to the invention, the section therefore maintained. To the outside of the section but closes one that is adjacent to the outer area additional range. The distance between the outer Be of the section and the adjoining area larger or smaller than the distance between two neighboring areas within the section. The alignment structure thus also has structures that are adjacent to each other have beard structures of the section than the structures that have been created with areas within the section are. This measure ensures that a Ver alignment considerably safer than previously recorded leaves.

Die äußeren Bereiche bewirken, dass Ungleichmäßigkeiten bei der Herstellung der Bereiche des Abschnitts vermieden werden. Ebenso werden durch die mit Hilfe der äußeren Bereiche er zeugten Strukturen Ungleichmäßigkeiten bei der Herstellung von Strukturen vermieden, die zur Bestimmung des Bezugspunk tes genutzt werden. Beispielsweise werden beim Ätzprozess am Rand liegende Bereiche bzw. Strukturen anders geätzt als Bereiche, die zwischen zwei anderen Bereichen bzw. Strukturen liegen. Während bei der Grob- und bei der Feinausrichtung die Lage der gesamten Ausrichtstruktur ausgewertet werden kann, werden die mit den äußeren Bereichen erzeugten Strukturen aufgrund der Unregelmäßigkeiten bei vorzugsweise nicht zum Ermitteln des Bezugspunktes eingesetzt.The outer areas cause irregularities in the manufacture of the areas of the section can be avoided. Likewise, through the help of the outer areas he witnessed structures irregularities in manufacture avoided by structures used to determine the reference point be used. For example, in the etching process on Marginal areas or structures etched differently than Areas between two other areas or structures lie. While with the rough and fine alignment the Location of the entire alignment structure can be evaluated, the structures created with the outer areas due to the irregularities in preferably not for Determine the reference point used.

Unterschiedliche Abstände zwischen Strukturen lassen sich mit Bildbearbeitungsverfahren vergleichsweise einfach und außer dem sehr sicher erfassen. Somit kann die Feinausrichtung beim Verwenden unterschiedlicher Abstände sehr genau durchgeführt werden. Die Anzahl der dejustierten Halbleiterscheiben und der damit verbundenen Ausbeuteverluste bei der Herstellung der integrierten Schaltkreise wird erheblich verringert.Different distances between structures can be used Image editing process comparatively simple and exceptional capture that very securely. Thus, the fine alignment can Use different distances very precisely become. The number of misaligned wafers and the associated loss of yield in production of integrated circuits is significantly reduced.

Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Belichtungsmas ke sind an beiden Enden des Abschnitts jeweils Bereiche in einem Abstand angeordnet, der größer oder kleiner ist als der Abstand zwischen benachbarten Bereichen innerhalb des Ab schnitts. Die beiden an den Abschnitt angrenzenden Bereiche haben untereinander gleiche Abstände zu dem jeweils benach barten Bereich des Abschnitts. Durch diese Maßnahme lässt sich ein Versatz sowohl zu dem einen Ende des Abschnitts hin als auch zu dem anderen Ende des Abschnitts hin erfassen. Außerdem ist die Ausrichtstruktur symmetrisch. Durch die Symmetrie wird das Erfassen der Ausrichtstruktur vereinfacht.In a further development of the exposure mask according to the invention ke are areas in at both ends of the section a distance larger or smaller than that Distance between neighboring areas within the Ab -section. The two areas adjacent to the section have equal distances from each other to the neighboring beard area of the section. This measure leaves there is an offset both to one end of the section as well as towards the other end of the section. The alignment structure is also symmetrical. Through the Symmetry makes it easier to grasp the alignment structure.

Bei Ausgestaltungen sind sechs bzw. acht Bereiche in dem Abschnitt enthalten. Durch diese Maßnahme lassen sich die Bilderkennungsverfahren zum Erfassen der mit den Bereichen erzeugten Strukturen mit größerer Genauigkeit und Sicherheit ausführen als bei nur vier Bereichen. Auch dies hat einen wesentlichen Einfluss auf die Verringerung von Justagefeh lern.In configurations there are six or eight areas in the Section included. With this measure, the Image recognition method for capturing the areas generated structures with greater accuracy and security execute than with only four areas. This also has one significant influence on the reduction of adjustment errors learning.

Bei einer nächsten Weiterbildung der Belichtungsmaske ist der Abstand zwischen benachbarten Bereichen innerhalb des Ab schnitts so bemessen, dass der Abstand der mit diesen Berei chen auf einer Halbleiterscheibe erzeugten Strukturen etwa 10 µm beträgt. bei einer fünffachen Verkleinerung beim Struktu rieren muss der Abstand auf der Maske also etwa 50 µm betragen. Der Abstand außerhalb des Abschnitts ist so bemessen, dass Strukturen entstehen deren Abstand zu der angrenzenden äußeren Struktur, die mit einem Bereich des Abschnitts er zeugt worden ist, um einige µm größer bzw. kleiner ist als derjenige Abstand von Strukturen, die mit innerhalb des Ab schnitts liegenden Bereichen erzeugt worden sind, beispiels weise um 2 µm größer oder kleiner. Die Gesamtlänge der Aus richtstruktur lässt sich bei geringeren Abständen zwischen den Bereichen auch bei mehr als vier Bereichen begrenzen.The next time the exposure mask is developed, the Distance between neighboring areas within the Ab cut so dimensioned that the distance of these areas Chen structures produced on a semiconductor wafer about 10 microns is. with a five-fold reduction in the structure The distance on the mask must be about 50 µm. The distance outside the section is dimensioned that structures arise their distance from the adjacent outer structure with an area of the section he has been produced to be a few µm larger or smaller than the distance from structures that are within the Ab intersecting areas have been generated, for example as 2 µm larger or smaller. The total length of the off straightening structure can be used with smaller distances between limit the areas even in more than four areas.

Bei einer anderen Weiterbildung der Belichtungsmaske haben die Bereiche quer zur Aufreihrichtung ihre größte Ausdehnung. Bei einer Ausgestaltung sind die Bereiche rechteckförmig. Die Länge der Rechtecke beträgt bei einer nächsten Ausgestaltung ein Mehrfaches der Breite. Die dadurch entstehende streifen förmige Ausrichtstruktur lässt sich mit Hilfe von Bildbear beitungsverfahren gut erfassen. Außerdem ist die Herstellung der Bereiche selbst und die Herstellung der zu den Bereichen gehörenden Strukturen vergleichsweise einfach.In another development of the exposure mask the areas transversely to the direction of alignment their greatest extent. In one configuration, the areas are rectangular. The The length of the rectangles in the next configuration is a multiple of the width. The resulting stripe shaped alignment structure can be done with the help of image bears Record the processing method well. In addition, the manufacture of the areas themselves and the making of the areas structures are comparatively simple.

Bei einer alternativen Weiterbildung der Belichtungsmaske haben die Bereiche etwa die gleiche Breite und die gleich Länge. Jedoch sind zur Verbesserung der Erfassungsleistung bei der Bildbearbeitung mehrere einander gleiche Reihen aus Bereichen in einer quer zur Aufreihrichtung liegenden Rich tung angeordnet, z. B. im Winkel von 90° zur Aufreihrichtung. Die Bereiche sind untereinander in der quer zur Aufreihrich tung liegenden Richtung ausgerichtet. Durch diese Maßnahme entstehen quer zur Aufreihrichtung liegende unterbrochene streifenförmige Gebiete. Die mit den unterbrochenen Gebieten eines Streifens hergestellten unterbrochenen Strukturen las sen sich mit einem Bildbearbeitungsverfahren gut erfassen. Durch die Strukturierung dieser Bereiche wird ein Abrieb der mit dem Ausrichtmuster erzeugten Ausrichtstruktur bei einem Poliervorgang erheblich verringert. Dadurch bleibt die Aus richtstruktur auch nach mehreren Poliervorgängen noch gut erfassbar. Auch dies führt zu einer Verringerung der Anzahl von Justagefehlern und damit zu einer erhöhten Ausbeute.In an alternative development of the exposure mask the areas have approximately the same width and the same Length. However, to improve detection performance when editing the image, select several rows that are identical to each other Areas in a direction that is transverse to the alignment device arranged, for. B. at an angle of 90 ° to the alignment. The areas are among each other in the transverse to the lining up direction aligned. By this measure interrupted lines are created which are transverse to the direction of the line striped areas. The one with the broken areas of a strip of broken structures can be captured well with an image processing method. The structuring of these areas will cause abrasion with an alignment structure generated at a Polishing process significantly reduced. This keeps the end straightening structure is still good even after several polishing processes detectable. This also leads to a reduction in the number of adjustment errors and thus to an increased yield.

Bei einer anderen Weiterbildung der Belichtungsmaske mit Bereichen, die etwa gleiche Breite und gleiche Länge haben, sind diese Bereiche so bemessen, dass sich auf der Halblei terscheibe zugehörige Strukturen herstellen lassen, die etwa 2 µm breit und etwa 2 µm lang sind. Üblich sind bisher Mas ken, deren Muster um den Faktor fünf größer sind als die zu erzeugenden Strukturen. Dieser Faktor wird jedoch in Zukunft immer kleiner gewählt werden. Die Bereiche haben eine quadra tische Form oder eine annähernd kreisrunde Form. Die gewähl ten Abmessungen und Formen gewährleisten, dass die Ausricht struktur durch einen Poliervorgang weniger stark angegriffen wird. Auch wenn die Ausrichtstruktur in einem Graben vertieft angeordnet ist, sind Einwirkungen der Poliervorgänge nämlich nicht auszuschließen.In another development of the exposure mask with Areas that are about the same width and length, these areas are dimensioned so that they are on the half lead have associated structures manufactured, such as 2 µm wide and about 2 µm long. So far, mas have been common The pattern of which is five times larger than that of generating structures. However, this factor will in the future be chosen smaller and smaller. The areas have a quadra table shape or an approximately circular shape. The chosen Dimensions and shapes ensure that the alignment structure less attacked by a polishing process becomes. Even if the alignment structure is deepened in a trench is arranged, effects of the polishing processes namely not be ruled out.

Bei einer anderen Weiterbildung der Belichtungsmaske hat das Ausrichtmuster senkrecht zur Aufreihrichtung eine Breite, die auf der Halbleiterscheibe zu Ausrichtstrukturen führt, die senkrecht zur Aufreihrichtung wesentlich kleiner als 50 µm oder sogar wesentlich kleiner als 30 µm sind. Durch diese Maßnahme lässt sich die Breite des Grabens verringern, in dem die Ausrichtstruktur auf der Halbleiterscheibe angeordnet ist. Ein schmalerer Graben verringert die Einwirkungen von Poliervorgängen auf die Ausrichtstrukturen beträchtlich. Die Halbleiterscheibe lässt sich deshalb auch nach dem Polieren für weitere Belichtungsvorgänge genau ausrichten.In another development of the exposure mask, this has Alignment pattern perpendicular to the direction of alignment a width that leads to alignment structures on the semiconductor wafer, which perpendicular to the direction of alignment significantly smaller than 50 µm or even significantly smaller than 30 µm. Through this Measure can reduce the width of the trench in which the alignment structure is arranged on the semiconductor wafer is. A narrower trench reduces the effects of Polishing operations on the alignment structures considerably. The Semiconductor wafer can therefore also be used after polishing align precisely for further exposure processes.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung beruht auf der Überlegung, dass bisher verwendete Ausrichtstrukturen durch Polierprozes se, beispielsweise zum Abtragen einer Metallisierung, beschä digt werden, obwohl die Ausrichtstruktur vertieft in einem Graben angeordnet ist. Insbesondere bei einer Wolfram haltigen Legierung treten verstärkt Beschädigungen der Aus richtstruktur auf. Die Folge einer Beschädigung der Ausrichtstruktur ist jedoch mit einer Zunahme von Justagefehlern verbunden und somit mit Ausbeuteverlusten.A second aspect of the invention is based on the consideration that previously used alignment structures through polishing processes se, for example to remove a metallization, dam , although the alignment structure is deepened in one Trench is arranged. Especially with a tungsten Alloy contains increased damage to the Aus structure on. The result of damage to the alignment structure is, however, with an increase in adjustment errors connected and thus with losses in yield.

Deshalb wird bei dem zweiten Aspekt der Erfindung eine Be lichtungsmaske eingesetzt, deren Ausrichtmuster mehrere in einem strahlungsabsorbierenden Material angeordnete strah lungsdurchlässige Bereiche enthält, die entlang einer Auf reihrichtung aufgereiht sind. In einem Abschnitt der Reihe haben zueinander benachbarte Bereiche jeweils gleiche Abstän de zueinander. Das Ausrichtmuster hat senkrecht zur Aufreih richtung eine Breite, die auf der Halbleiterscheibe die Her stellung von Ausrichtstrukturen mit einer Breite wesentlich kleiner als 50 µm oder wesentlich kleiner als 30 µm ermög licht. Durch diese Maßnahme lässt sich die Breite des Grabens zum Aufnehmen der Ausrichtstrukturen verringern. Aufgrund der verringerten Grabenbreite werden die Ausrichtstrukturen ins besondere bei einem Poliervorgang nicht mehr so stark ange griffen wie bisher. Die Folge ist wiederum ein sicheres Er fassen der Ausrichtstrukturen und die damit verbundene hohe Ausbeute.Therefore, in the second aspect of the invention, Be clearing mask used, the alignment pattern of several in a beam arranged in a radiation-absorbing material contains permeable areas along an up direction are lined up. In a section of the series adjacent areas have the same distances de to each other. The alignment pattern is perpendicular to the alignment direction a width that the Her on the semiconductor wafer Position of alignment structures with a width essential less than 50 microns or much smaller than 30 microns possible light. This measure allows the width of the trench decrease to accommodate the alignment structures. Due to the the alignment structures are reduced especially less so when polishing attacked as before. The result is again a sure he summarize the alignment structures and the associated high Yield.

Bei Weiterbildungen hat die Belichtungsmaske gemäß zweitem Aspekt die Merkmale der erfindungsgemäßen Belichtungsmaske gemäß erstem Aspekt bzw. gemäß dessen Weiterbildungen.For further training, the exposure mask according to the second Aspect the features of the exposure mask according to the invention according to the first aspect or according to its further developments.

Die dem zweiten Aspekt der Erfindung zugrundeliegenden Über legungen gelten auch für einen dritten Aspekt. Gemäß drittem Aspekt wird eine Belichtungsmaske eingesetzt, auf der ein Ausrichtmuster aufgebracht ist. Das Ausrichtmuster enthält mehrere in einem strahlungsabsorbierenden Material angeordne te strahlungsdurchlässige Bereiche. Die Bereiche haben etwa die gleiche Breite und Länge. Außerdem sind die Bereiche in mindestens einer Richtung aufgereiht, so dass sie sich leicht erfassen lassen. Beispielsweise sind die Bereiche auf mehre ren nebeneinander liegenden Linien angeordnet oder auf zwei sich kreuzenden Linien. The basis of the second aspect of the invention A third aspect also applies. According to the third An exposure mask is used on the aspect Alignment pattern is applied. The alignment pattern contains several arranged in a radiation absorbing material radiated areas. The areas have about the same width and length. The areas are also in lined up in at least one direction so that it is easy get recorded. For example, the areas are on several lines arranged side by side or on two crossing lines.

Bei einer Weiterbildung der Belichtungsmaske gemäß drittem Aspekt ist die Größe der Bereiche so bemessen, dass die mit diesen Bereichen hergestellten Strukturen etwa 2 µm breit und 2 µm lang sind. Solche Bereiche lassen sich mit vertretbarem Aufwand in der Maske und auf der Halbleiterscheibe herstel len. Durch mechanisches Polieren sind die mit diesen Berei chen erzeugten Strukturen aufgrund ihrer Größe und Form je doch kaum angreifbar, insbesondere dann nicht, wenn die Aus richtstruktur in einem Graben angeordnet ist.In a further development of the exposure mask according to the third Aspect is the size of the areas so dimensioned that the structures produced in these areas are approximately 2 µm wide and Are 2 µm long. Such areas can be justified Manufacture effort in the mask and on the semiconductor wafer len. By mechanical polishing they are with these areas Chen structures depending on their size and shape but hardly vulnerable, especially not when the end straightening structure is arranged in a trench.

Bei Weiterbildungen der Belichtungsmaske gemäß drittem Aspekt hat die Belichtungsmaske Merkmale der Belichtungsmaske gemäß erstem Aspekt oder gemäß dessen Weiterbildungen. Auch werden Belichtungsmasken eingesetzt, die Merkmale der Belichtungs maske gemäß zweitem Aspekt und drittem Aspekt kombinieren.With further developments of the exposure mask according to the third aspect the exposure mask has characteristics of the exposure mask first aspect or according to its further training. Be too Exposure masks used, the characteristics of the exposure Combine mask according to second aspect and third aspect.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Halbleiter scheibe mit einer Ausrichtstruktur, die mit Hilfe einer der erfindungsgemäßen Belichtungsmasken bzw. einer deren Weiter bildungen erzeugt worden ist. Die oben genannten technischen Wirkungen und die dort genannten Abmessungen gelten auch für die Halbleiterscheibe.Another aspect of the invention relates to a semiconductor disc with an alignment structure, which can be achieved using one of the exposure masks according to the invention or one of their further education has been generated. The above technical Effects and the dimensions mentioned there also apply to the semiconductor wafer.

Bei einer Weiterbildung der Halbleiterscheibe ist die Aus richtstruktur in einem Graben angeordnet, um Einwirkungen von Poliervorgängen auf die Ausrichtstruktur zu verringern.In a further development of the semiconductor wafer is off structure arranged in a trench to withstand the effects of Reduce polishing on the alignment structure.

Die Erfindung betrifft außerdem einen integrierten Schalt kreis, der eine Ausrichtstruktur enthält, die mit einer er findungsgemäßen Belichtungsmaske ausgeführt worden ist. Auch für den integrierten Schaltkreis gelten die oben genannten technischen Wirkungen.The invention also relates to an integrated circuit circle that contains an alignment structure that matches an er exposure mask according to the invention has been carried out. Also the above applies to the integrated circuit technical effects.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Figuren erläutert. Darin zeigen: The following are exemplary embodiments of the invention Hand of the figures explained. In it show:

Fig. 1 eine Ausrichtmarke mit zueinander parallelen Loch streifen, und Fig. 1 strip an alignment mark with mutually parallel hole, and

Fig. 2 eine Ausrichtmarke mit zueinander parallelen Grä ben. Fig. 2 ben an alignment mark with parallel trenches.

Fig. 1 zeigt eine Ausrichtmarke 10, die in einem durch zwei Ränder 12 und 14 begrenzten Graben 16 angeordnet ist. Der Graben 16 befindet sich auf einem Wafer 18. Die Ausrichtmarke 10 hat in eine x-Richtung 20 eine Breite B1. Im Ausführungs beispiel hat die Ausrichtmarke 10 die Breite B1 gleich 26 µm breit. In einer zur x-Richtung 20 im rechten Winkel liegenden y-Richtung 22 hat die Ausrichtmarke 10 eine Länge L1. Im Ausführungsbeispiel ist die Länge L1 gleich 110 µm. Fig. 1 shows an alignment mark 10 disposed in a limited by two edges 12 and 14, trench sixteenth The trench 16 is located on a wafer 18 . The alignment mark 10 has a width B1 in an x direction 20 . In the embodiment example, the alignment mark 10 has the width B1 equal to 26 microns. In a y direction 22 lying at right angles to the x direction 20 , the alignment mark 10 has a length L1. In the exemplary embodiment, the length L1 is 110 μm.

Die Ausrichtmarke 10 enthält zehn Lochstreifen 30 bis 48, die in x-Richtung 20 verlaufen und in y-Richtung in der genannten Reihenfolge aufgereiht sind. Jeder Lochstreifen 30 bis 48 enthält sieben untereinander gleiche Gruben bzw. Löcher, siehe z. B. Loch 50. Auch die Löcher 50 verschiedener Loch streifen 30 bis 48 haben gleiche Abmessungen. Die Löcher 50 haben einen quadratischen Öffnungsquerschnitt mit einer Brei te B2 in x-Richtung von 2 µm und einer Breite B13 in y- Richtung von ebenfalls 2 µm. Zwischen benachbarten Löchern 50 eines Lochstreifens 48 gibt es jeweils den konstanten Abstand A0. Im Ausführungsbeispiel ist der Abstand A0 gleich 1 µm, wobei der Abstand A0 der Stegbreite zwischen benachbarten Löchern entspricht. Die Löcher 50 haben beispielsweise eine Tiefe von 1 µm.The alignment mark 10 contains ten perforated strips 30 to 48 which run in the x direction 20 and are lined up in the y direction in the order mentioned. Each paper tape 30 to 48 contains seven mutually identical pits or holes, see e.g. B. Hole 50 . The holes 50 of different hole strips 30 to 48 have the same dimensions. The holes 50 have a square opening cross section with a width B2 in the x direction of 2 μm and a width B13 in the y direction of likewise 2 μm. There is a constant distance A0 between adjacent holes 50 of a punched tape 48 . In the exemplary embodiment, the distance A0 is 1 μm, the distance A0 corresponding to the web width between adjacent holes. The holes 50 have a depth of 1 μm, for example.

Die mittleren Lochstreifen 32 bis 46 bilden einen Abschnitt 52, in dem benachbarte Lochstreifen jeweils gleiche Abstände A1 zueinander haben. Im Ausführungsbeispiel ist der Abstand A1 gleich 10 µm. Die Lochstreifen 32 bis 46 werden zur Be stimmung eines Bezugspunktes im Mittelpunkt der Ausrichtmarke 10 mit Hilfe eines Bildbearbeitungsverfahrens genutzt. Der Mittelpunkt liegt im Schnittpunkt der gestrichelten Linien zum Verdeutlichen der x-Richtung 20 und der y-Richtung 22.The middle perforated strips 32 to 46 form a section 52 , in which adjacent perforated strips are each at equal distances A1 from one another. In the exemplary embodiment, the distance A1 is 10 μm. The punched strips 32 to 46 are used to determine a reference point in the center of the alignment mark 10 with the aid of an image processing method. The center lies at the intersection of the dashed lines to clarify the x-direction 20 and the y-direction 22 .

Ein Abstand A2 zwischen dem an den Abschnitt 52 angrenzenden Lochstreifen 30 und dem benachbarten und bereits zum Ab schnitt 52 gehörenden Lochstreifen 32 ist kleiner als der Abstand A1. Im Ausführungsbeispiel ist der Abstand A1 gleich 8 µm. Zwischen dem letzten Lochstreifen 46 des Abschnitts 52 und dem sich anschließenden außerhalb des Abschnitts 52 lie genden Lochstreifen 48 gibt es einen Abstand A3, der eben falls 8 µm ist. Die Abstände A1 bis A3 sind auf Mittellinien der Löcher 50 bezogen, bleiben aber unverändert, wenn bei spielsweise die in Fig. 1 unten liegenden Kanten der Löcher 50 als Bezugspunkt gewählt wird.A distance A2 between the adjacent to the hole portion 52 of strip 30 and the adjacent and already cut to from 52 belonging paper tape 32 is smaller than the distance A1. In the exemplary embodiment, the distance A1 is 8 μm. There is a distance A3 between the last punched tape 46 of section 52 and the adjoining punched tape 48 lying outside section 52 , which is just if 8 microns. The distances A1 to A3 are related to center lines of the holes 50 , but remain unchanged if, for example, the edges of the holes 50 lying at the bottom in FIG. 1 are selected as the reference point.

Fig. 2 zeigt eine Ausrichtmarke 100, die innerhalb der Rän der 102 und 104 eines Grabens 106 angeordnet ist. Der Graben 106 hat beispielsweise eine Tiefe von 1 µm und befindet sich in einem Wafer 108. Fig. 2 shows an alignment mark 100 , which is arranged within the edges of 102 and 104 of a trench 106 . The trench 106 has a depth of 1 μm, for example, and is located in a wafer 108 .

Die Ausrichtmarke 100 hat in eine x-Richtung 110 eine Breite B4 von 26 µm und in eine y-Richtung 112 eine Länge L2 von 110 µm.The alignment mark 100 has a width B4 of 26 μm in an x-direction 110 and a length L2 of 110 μm in a y-direction 112 .

Die Ausrichtmarke 100 enthält zehn Gräben 120 bis 138, die parallel zueinander in x-Richtung 110 verlaufen und in y- Richtung 112 aufgereiht sind. Die Gräben 120 bis 138 haben jeweils eine Länge L3 von 20 µm und eine Breite B5 von 2 µm. Die Gräben 120 bis 138 sind jeweils 1 µm tief.The alignment mark 100 contains ten trenches 120 to 138 which run parallel to one another in the x direction 110 and are lined up in the y direction 112 . The trenches 120 to 138 each have a length L3 of 20 μm and a width B5 of 2 μm. The trenches 120 to 138 are each 1 µm deep.

Die inneren Gräben 122 bis 136 bilden einen Abschnitt 140, in welchem benachbarte Gräben gleiche Abstände zueinander haben, siehe beispielsweise den Abstand A12 zwischen dem Graben 134 und dem Graben 136. Im Ausführungsbeispiel ist der Abstand A12 gleich 10 µm. The inner trenches 122 to 136 form a section 140 , in which adjacent trenches have the same distances from one another, see for example the distance A12 between the trench 134 and the trench 136 . In the exemplary embodiment, the distance A12 is 10 μm.

Der an den Abschnitt 140 angrenzende Graben 120 hat einen Abstand A10 von nur 8 µm zu dem benachbarten Graben 122 des Abschnitts 140. Am anderen Ende des Abschnitts 140 beträgt ein Abstand All zwischen dem Graben 136 des Abschnitts 140 und dem angrenzenden Graben 138, der außerhalb des Abschnitts 140 liegt, ebenfalls 8 µm.The trench 120 adjoining the section 140 has a distance A10 of only 8 μm from the adjacent trench 122 of the section 140 . At the other end of section 140 , a distance All between trench 136 of section 140 and adjacent trench 138 , which lies outside section 140, is also 8 μm.

Auf einer Belichtungsmaske zum Herstellen der Ausrichtmarke 10 bzw. 100 wurde ein Muster aufgebracht, das in x-Richtung 20 bzw. 110 und in y-Richtung 22 bzw. 112 gleiche Größenver hältnisse hat, wie die in der Fig. 1 bzw. 2 gezeigte Aus richtmarke 10 bzw. 100 und dessen Abmessungen bei einer fünf fachen Verkleinerung beim Belichten den fünffachen Wert der in den Fig. 1 bzw. 2 angegebenen Abmessungen hat. Eine Fläche, die der in den Fig. 1 und 2 hell dargestellten Fläche zwischen den Umrissen der Löcher 50 bzw. der Gräben 120 bis 138 und dem Rand der Ausrichtmarke 10 bzw. 100 ent spricht, ist bei der Belichtungsmaske durch eine absorbieren de Schicht bedeckt, beispielsweise durch eine Chromschicht.On an exposure mask for producing the alignment mark 10 or 100 , a pattern was applied which has the same size ratios in the x-direction 20 or 110 and in the y-direction 22 or 112 as that shown in FIGS . 1 and 2 From alignment mark 10 or 100 and its dimensions with a five-fold reduction in exposure has five times the value of the dimensions indicated in FIGS. 1 and 2. An area corresponding to the area shown brightly in FIGS. 1 and 2 between the outlines of the holes 50 or the trenches 120 to 138 and the edge of the alignment mark 10 or 100 is covered in the exposure mask by an absorbing layer , for example through a chrome layer.

Bei anderen Ausführungsbeispielen werden Masken mit anderen Breiten und Längen eingesetzt. Auch die Anzahl der innerhalb des Abschnitts 52 bzw. 140 liegenden Lochstreifen bzw. Gräben wird bei anderen Ausführungsbeispielen größer oder kleiner als acht gewählt. In other embodiments, masks with different widths and lengths are used. The number of perforated strips or trenches lying within the section 52 or 140 is also selected to be greater or less than eight in other exemplary embodiments.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Ausrichtmarke
alignment

1212

, .

1414

Rand
edge

1616

Graben
dig

1818

Wafer
wafer

2020

x-Richtung
B1 bis B5 Breite
x-direction
B1 to B5 width

2222

y-Richtung
L1 bis L3 Länge
y-direction
L1 to L3 length

3030

bis to

4848

Lochstreifen
ticker tape

5050

Loch
A0 bis A12 Abstand
hole
A0 to A12 distance

5252

Abschnitt
section

100100

Ausrichtmarke
alignment

102102

, .

104104

Rand
edge

106106

Graben
dig

108108

Wafer
wafer

110110

x-Richtung
x-direction

112112

y-Richtung
y-direction

120120

bis to

138138

Graben
dig

140140

Abschnitt
section

Claims

1. exposure mask ( 10 , 100 ),
on which at least one alignment pattern is applied, with the aid of which an alignment structure for aligning an exposure machine and the semiconductor disk ( 18 , 108 ) can be produced in one exposure process on a semiconductor wafer ( 18 , 108 ),
the alignment pattern contains a plurality of radiation-transmissive areas ( 50 ) which are arranged in a radiation-absorbing material and are lined up along a direction of alignment ( 22 , 112 ),
in a section ( 52 ) of the row consisting of at least three successive areas, adjacent areas ( 44 , 46 ) each have the same distances (A1) from one another,
characterized in that an outer region ( 46 ) of the section ( 52 ) and a region ( 48 ) of the alignment pattern which is adjacent to the outer region ( 46 ) are at a greater or a smaller distance (A2) from one another than regions ( 44 , 46 ) within the section.

2. Exposure mask according to claim 1, characterized in that at both ends of the section ( 52 ) a section ( 52 ) adjacent region ( 30 , 48 ) of the alignment pattern is arranged at a distance (A2, A3) which is larger or is smaller than the distance (A1) between adjacent areas ( 44 , 46 ) within the section ( 52 ), and that the distance (A2) between the outer area ( 32 ) at one end of the section ( 52 ) and the the region ( 30 ) adjacent to this end outside the section ( 52 ) is equal to the distance (A3) between the outer region ( 46 ) at the other end of the section ( 52 ) and the region ( 48 ) adjacent to the other end outside the section ( 52 ) is.

3. Exposure mask according to claim 1 or 2, characterized in that the section ( 52 ) contains more than four areas.

4. Exposure mask according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (A1) between adjacent regions within the section ( 52 ) is dimensioned such that the distance between the structures produced with these regions on the semiconductor wafer ( 18 , 108 ) is approximately 10 µm, and that the distance (A2, A3) outside the section ( 52 ) is a few µm larger or smaller than a distance lying within the section between adjacent structures.

5. Exposure mask according to one of the preceding claims, characterized in that the areas ( 120 to 138 ) transversely to the direction of alignment ( 112 ) have their greatest extent (L3).

6. Exposure mask according to claim 5, characterized in that the areas ( 120 to 138 ) are quite angular.

7. Exposure mask according to one of claims 1 to 4, characterized in that the regions ( 50 ) each have approximately the same width (B2) and length (B3),
that a plurality of rows of areas ( 50 ) which are identical to one another are arranged in a direction ( 20 ) lying transversely to the line of arrangement ( 22 ),
and that the regions ( 50 ) are aligned in the direction ( 20 ) lying transversely to the line of arrangement ( 22 ).

8. Exposure mask according to claim 7, characterized in that the regions ( 50 ) each have a width and length that enables the production of structural regions on the semiconductor wafer ( 18 , 108 ) that are approximately 2 µm wide and approximately 2 µm long ,

9. Exposure mask according to one of claims 5 to 8, characterized in that the alignment pattern perpendicular to the direction of alignment ( 22 , 112 ) has a width (B1, B4) which is the production of an alignment structure with a width substantially smaller than 50 µm or substantially allows less than 30 microns.

10. exposure mask, in particular according to one of claims 1 to 8,
on which at least one alignment pattern is applied, with the aid of which an alignment structure for aligning an exposure machine and the semiconductor disk ( 18 , 108 ) can be produced in one exposure process on a semiconductor wafer ( 18 , 108 ),
the alignment pattern contains a plurality of radiation-transmissive areas ( 50 ) which are arranged in a radiation-absorbing material and are lined up along a direction of alignment ( 22 , 112 ),
in a section ( 52 ) of the row consisting of at least three successive areas, adjacent areas ( 44 , 46 ) each have the same distances (A1) from one another,
characterized in that the alignment pattern perpendicular to the direction of alignment ( 22 , 112 ) has a width (B1, B4) which on the semiconductor wafer ( 18 , 108 ) produces an alignment structure ( 10 , 100 ) with a width perpendicular to the direction of alignment ( 22 , 112 ) smaller than 50 µm or smaller than 30 µm.

11. exposure mask, in particular according to one of claims 1 to 6,
on which at least one alignment pattern is applied, with the aid of which an alignment structure ( 10 , 100 ) for aligning an exposure machine and the semiconductor wafer ( 18 , 108 ) can be produced in an exposure process on a semiconductor wafer ( 18 , 108 ),
the alignment pattern contains a plurality of radiation-permeable areas arranged in a radiation-absorbing material,
characterized in that the regions ( 50 ) each have approximately the same width and the same length,
and that the areas ( 50 ) are lined up in at least one ( 20 ) direction.

12. Exposure mask according to claim 11, characterized in that the areas ( 50 ) each have a width (B2) and length (B3), which is dimensioned such that the structures produced with these areas on the semiconductor wafer ( 18 , 108th ) are about 2 µm long and about 2 µm wide.

13. Semiconductor wafer ( 18 , 108 ) with an alignment structure which has been produced with the aid of an exposure mask according to one of the preceding claims.

14. The semiconductor wafer ( 18 , 108 ) according to claim 13, characterized in that the alignment structure ( 10 , 100 ) is arranged in a trench ( 16 , 106 ).

15. The semiconductor wafer ( 18 , 108 ) according to claim 13 or 14, characterized in that at least one metallization layer, which preferably contains tungsten, has been applied to the semiconductor wafer ( 18 , 108 ),
and that the metallization layer has been processed using a polishing process,
and that after the polishing, further structuring steps have been carried out using the alignment structure.

16. Integrated circuit, labeled through an alignment structure that with an exposure Mask according to one of claims 1 to 12 has been produced is.