DE1597431B2

DE1597431B2 - Process for the production of micro structures on a substrate

Info

Publication number: DE1597431B2
Application number: DE19671597431
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Phys Dr 7100Heilbronn Hennings
Original assignee: Telefunken Patentverwertungsge Seilschaft mbH, 790OUIm
Priority date: 1967-09-30
Filing date: 1967-09-30
Publication date: 1971-01-07
Also published as: DE1597431A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- schrägliegende und zudem noch teilverspiegelte, plan-The invention relates to a method for manufacturing inclined and also partially mirrored, flat

lung von Mikrostrukturen auf einem Substrat, bei parallele Platte 5 gestört wird, was zu starkemdevelopment of microstructures on a substrate, with parallel plate 5 is disturbed, resulting in strong

dem die in einer Maske enthaltenen Strukturen mit Astigmatismus und zu starkem Helligkeitsverlustthe structures contained in a mask with astigmatism and excessive loss of brightness

einem Objektiv auf das mit einer lichtempfindlichen führt. Die Abbildungsfehler werden dabei bereitsa lens on which with a light-sensitive leads. The aberrations are already

Schicht bedeckte Substrat abgebildet werden. 5 von einer exakt planparallelen und ebenen Platte her-Layer covered substrate can be imaged. 5 from an exactly plane-parallel and flat plate

Zur Maskierung von Halbleiterscheiben durch vorgerufen. Jeder Fehler in der Planparallelität und Projektion eines Maskenbildes auf das Halbleiter- Ebenheit der Platte 5 erzeugt weitere Abbildungssubstrat sind bereits zwei Anordnungen vorgeschla- fehler. Für die Anordnung nach F i g. 1 gilt der gen worden, die im folgenden an Hand der F i g. 1 gleiche Nachteil zwar nur für den projizierenden und 2 kurz erläutert werden. Bei der in F i g. 1 dar- io Teil 7 des Strahlenganges, dafür kommen zwei weigestellten Anordnung wird die Struktur 9 einer licht- tere Nachteile hinzu. Bei der Beobachtung der gegendurchlässigen Maske 1 auf das Substrate, das mit seitigen Justierung von Maske und Halbleiterscheibe einer lichtempfindlichen Schicht bedeckt ist, durch wird bei der Anordnung nach Fig. 1 das auf die Projektion mittels des Objektivs 16 abgebildet. Hier- Halbleiteroberfläche projizierte Bild der Maske bezu wird über der Maske 1 eine Lichtquelle 2 angeord- 15 obachtet. Dabei trifft durch die stark reflektierende net und in den Strahlengang zwischen Lichtquelle Oberfläche des Substrats 6 ein starker Kontrastver- und Maske ein Kondensor 3 und ein Filter 4 einge- lust ein, der noch dadurch verstärkt wird, daß in den fügt. Zwischen der zu projizierenden Maske und dem auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Oxyd- und Substrat befindet sich eine planparallele, teilverspie- Lackschichten Interferenzerscheinungen auftreten, gelte Platte 5 unter einem Winkel von 45° zur Pro- 20 Weiterhin müssen die das Maskenmuster abbildenjektionsrichtung, die vom Projektionslichtbündel 7 den Strahlen bei der Beobachtung zweimal durch das durchdrungen wird. Das Lichtbündel 7 wird an der Objektiv 16 hindurch, so daß dessen Abbildungsfeh-Substratoberfläche reflektiert und am Spiegel 5 um ler doppelt in das zur Beobachtung gelangende Bild 90° umgelenkt. In diesen umgelenkten Lichtbündel, eingehen.For masking semiconductor wafers called by. Any error in plane parallelism and Projection of a mask image onto the semiconductor flatness of the plate 5 generates further imaging substrates, two arrangements are already proposed. For the arrangement according to FIG. 1 applies to gen, which are shown below with reference to FIGS. 1 same disadvantage only for the projecting person and 2 are briefly explained. In the case of the in FIG. 1 is part 7 of the beam path, but there are two refused Arrangement will add less disadvantage to the structure 9. When observing the opaque Mask 1 on the substrate with side adjustment of mask and semiconductor wafer a photosensitive layer is covered by is in the arrangement of FIG. 1 that on the Imaged projection by means of the lens 16. Projected image of the mask on the semiconductor surface a light source 2 is arranged above the mask 1. It hits through the highly reflective net and in the beam path between the light source surface of the substrate 6 a strong contrast and mask, a condenser 3 and a filter 4 inserted, which is reinforced by the fact that in the adds. Between the mask to be projected and the oxide and oxide located on the semiconductor surface The substrate is a plane-parallel, partially mirrored lacquer layer, interference phenomena occur, Apply plate 5 at an angle of 45 ° to the projection direction, the rays from the projection light bundle 7 when observed twice through the is penetrated. The light bundle 7 passes through the objective 16, so that its imaging faulty substrate surface reflected and doubled at the mirror 5 in the image to be observed 90 ° deflected. Enter into this deflected light beam.

das zur Beobachtung und zur gegenseitigen Justie- 25 Da für die Projektionsmaskierung zur Herstellungthat for observation and for mutual adjustment- 25 Da for the projection masking for production

rung von Maskenstruktur 9 und Substratstruktur 8 von Halbleiteranordnungen die Abbildungsqualitättion of mask structure 9 and substrate structure 8 of semiconductor arrangements the imaging quality

herangezogen wird, wird ein Mikroskop 10 eingefügt. jedoch von entscheidender Bedeutung ist, wird zuris used, a microscope 10 is inserted. However, what is crucial is being used

In F i g. 2 entspricht die Anordnung der Maske 1, Vermeidung der genannten Nachteile erfindungsge-In Fig. 2 corresponds to the arrangement of the mask 1, avoiding the disadvantages mentioned according to the invention

des Spiegels 5, des Objektivs 16 und des Substrates 6 maß ein Verfahren zur Herstellung von Mikrostruk-of the mirror 5, the objective 16 and the substrate 6 measured a method for the production of microstructure

dler in Fig. 1. Die Lichtquelle 2 über dar Maske 3° türen auf einem Substrat vorgeschlagen, das vorsieht,dler in Fig. 1. The light source 2 on the mask 3 ° doors proposed on a substrate that provides

liefert hier jedoch allein das Projektionslichtbündel 7, daß der Abbildungsstrahlengang zwischen der MaskeHere, however, only the projection light bundle 7 provides that the imaging beam path between the mask

das wiederum den teildurchlässigen Spiegel 5 durch- und dem Substrat mit einem teildurchlässigen Spiegelthat in turn through the partially transparent mirror 5 and the substrate with a partially transparent mirror

dringt und die Maskenstruktur 7 auf das Halbleiter- umgelenkt wird. Der Spiegel ist vorzugsweise um 45°penetrates and the mask structure 7 is deflected onto the semiconductor. The mirror is preferably at 45 °

substrat 6 abbildet, während zur Beobachtung und gegen die Projektionsrichtunng geneigt, so daß dersubstrate 6 images while inclined for observation and against the projection direction, so that the

gegenseitigen Justierung von Maskenstruktur zur 35 Strahlengang zwischen der Maske und dem Objektivmutual adjustment of the mask structure to the beam path between the mask and the lens

Substratstruktur eine weitere Lichtquelle 11 vor- mit dem teildurchlässigen Spiegel um 90° gegenüberSubstrate structure a further light source 11 in front of the partially transparent mirror by 90 ° opposite

gesehen ist. Diese Lichtquelle 11 liefert über einen dem von der Lichtquelle ausgehenden Strahl umge-is seen. This light source 11 supplies via a beam surrounding the beam emanating from the light source

Kondensor 12 und ein Filter 13 ein Lichtbündel 14, lenkt wird.Condenser 12 and a filter 13, a light beam 14, is deflected.

das senkrecht zur Projektionsrichtung verläuft, am Das erfmdungsgemäße Verfahren soll an Hand derwhich runs perpendicular to the direction of projection, on the

Spiegel 5 um 90° umgelenkt und auf der Substrat- 40 in F i g. 3 dargestellten Anordnung näher erläutertMirror 5 deflected by 90 ° and on the substrate 40 in FIG. 3 illustrated arrangement explained in more detail

Oberfläche reflektiert wird. Das reflektierte Beob- werden.Surface is reflected. The reflected observation.

achtungslichtbündel durchdringt den Spiegel 5 ent- Von einer Lichtquelle 2, die austauschbar mit gegengesetzt zur Projektionsrichtung und bildet so einem Splitfield-Mikroskop 15 über einer Maske 1 die Substratstruktur 8 in die Ebene der Maskenstruk- angeordnet ist, gelangt ein Projektionslichtbündel 7 tür 9 ab. Auf diese Weise läßt sich die Maskenstruk- 45 durch den Kondensor 3 und das Filter 4 auf die tür auf die Substratstruktur einjustieren, wobei zur Maske 1 und bildet die Maskenstruktur 9 auf die Beobachtung die Lichtquelle 2 einschließlich Kon- Oberfläche der Halbleiterscheibe 6 ab. Dabei wird densor 3 und Filter 4 vorzugsweise gegen ein Split- der Projektionsstrahlengang 7 an der der Maske 1 field-Beobachtungsmikroskop 15 ausgetauscht wird. und dem Objektiv 16 zugewandten Oberflächenseite Bei beiden beschriebenen Abbildungsanordnungen 50 der planparallelen Platte 5, die hier eine teilweise wird die Maskenstruktur vorzugsweise verkleinert auf Verspiegelung 17 aufweist, umgelenkt und trifft das Substrat abgebildet. Hierzu wird ein entsprechen- durch das Objektiv 16 auf die Oberfläche des HaIbdes Objektiv 16 verwendet, das in die Projektions-und leitersubstrates 6 auf. Da die Umlenkung vorzugs-Beobachtungsstrahlengänge zwischen Spiegel 5 und weise 90° beträgt, verläuft die optische Achse des Substrat 6 eingefügt wird. Während beide Anördnun- 55 Objektivs 16 parallel zur Maskenebene. Ferner ist gen hinsichtlich des Projektionsstrahlenganges gleich eine weitere Lichtquelle 11 vorgesehen, die durch sind, unterscheiden sie sich im Beobachtungsstrah- den Kondensor 12 und das Filter 13 einen parallel lengang, mit dessen Hilfe ein bereits auf dem Sub- zur optischen Achse des Objektivs 16 verlaufenden strat 6 befindliches Muster 8 zu dem Muster 9 der Lichtstrahl 14 liefert, der den Spiegel 5 ohne UmMaske 1 oder umgekehrt ausgerichtet wird. Der Pro- 60 lenkung passiert und an der Substratoberfläche rejektionsstrahl 7 durchdringt bei beiden Anordnungen flektiert wird und zur Beobachtunng und gegenseitiden teildurchlässigen Spiegel 5, während dieser Spie- gen Justierung der Substratstruktur 8 auf die Maskengel bei der Anordnung nach F i g. 2 auch vom Be- struktur 9 dient. Durch den reflektierten Strahl, der obachtungsstrahl 14 durchdrungen wird. Die Anord- an der verspiegelten Oberfläche 17 der planparallelen nung der F i g. 2 hat daher den Nachteil, daß sowohl 65 Platte 5 wiederum um 90° umgelenkt wird, bildet die Projektion des Maskenmusters 9 auf die Substrat- sich die Substratstruktur 8 in die Maskenebene ab, bzw. Halbleiterscheibe 6 als auch die Rückabbildung wo die Strukturen mit Hilfe des Mikroskopes 15 bedes Substratmusters 8 in die Maskenebene durch die obachtet und aufeinander einjustiert werden. DasCaution light beam penetrates the mirror 5 from a light source 2, which is interchangeable with opposite to the direction of projection and thus forms a split-field microscope 15 over a mask 1 the substrate structure 8 is arranged in the plane of the mask structure, a projection light beam 7 arrives door 9 off. In this way, the mask structure 45 through the condenser 3 and the filter 4 can be on the Adjust door to the substrate structure, with the mask 1 and forms the mask structure 9 on the Observe the light source 2 including the Kon surface of the semiconductor wafer 6. It will Sensor 3 and filter 4, preferably against a split, the projection beam path 7 on the mask 1 field observation microscope 15 is exchanged. and the surface side facing the objective 16 In both of the imaging arrangements 50 of the plane-parallel plate 5 described, which are here a partially If the mask structure is preferably reduced in size on the reflective coating 17, it is deflected and hits the substrate mapped. For this purpose, a corresponding lens 16 is applied to the surface of the half Lens 16 used, which is in the projection and conductor substrate 6 on. Since the deflection preferred observation beam paths between mirror 5 and 90 °, the optical axis of the substrate 6 is inserted. While both connections are 55 objective 16 parallel to the mask plane. Furthermore is In terms of the projection beam path, a further light source 11 is provided which is passed through are, they differ in the observation beam condenser 12 and the filter 13 a parallel lengang, with the help of which an already running on the sub-axis to the optical axis of the lens 16 Strat 6 located pattern 8 to the pattern 9 the light beam 14 delivers, which the mirror 5 without UmMask 1 or vice versa. The guide 60 passes and a reflection beam on the substrate surface 7 penetrates in both arrangements is inflected and for observation and mutuality partially transparent mirror 5, during this mirroring adjustment of the substrate structure 8 to the mask gel in the arrangement according to FIG. 2 is also used by the structure 9. By the reflected beam that observation beam 14 is penetrated. The arrangement on the mirrored surface 17 of the plane-parallel tion of the fig. 2 therefore has the disadvantage that both plate 5 is again deflected by 90 °, forms the projection of the mask pattern 9 onto the substrate, the substrate structure 8 into the mask plane, or semiconductor wafer 6 as well as the rear image where the structures with the aid of the microscope 15 bedes Substrate pattern 8 in the mask plane through which they are observed and adjusted to one another. That

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Einjustieren der Muster zueinander geschieht bei- eine Veränderung dieser Einstellung ausgeschlossen spielsweise durch den drehbaren Kreuztisch 30, auf ist. Bei der Objektivfertigung treten jedoch unverdem die Maske befestigt ist. Dieser Strahlengang hat meidliche Streuungen auf, von denen besonders die den Vorteil, daß sich weder im projizierenden von Objektiv zu Objektiv unterschiedliche Verzeich-Strahlengang 7 zwischen der Maske 1 und dem Sub- 5 nung kritisch ist. Sie hat zur Folge, daß selbst bei stratö noch in dem zur Beobachtung verwendeten absolut gleichem Abbildungsmaßstab in der opti-Strahlengang 14 vom Substrat 6 zur Maske 1 ein die sehen Achse an beliebiger Stelle im Bildfeld Dek-Abbildung störendes Glied befindet, da die genann- kungsfehler bis zu etwa 10 μΐη auftreten können. Zur ten Strahlengänge die teildurchlässige, planparallele Vermeidung derartiger Deckungsfehler wird zur vor-Platte 5 nicht durchdringen, sondern an deren Spie- io teilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vergeloberfiäche 17 um 90° umgelenkt werden. Nur die fahrens vorgeschlagen, den Abbildungsmaßstab unter für die Abbildungseigenschaften unkritische Beleuch- Einschluß der Verzeichnung bei einem mittleren tung der Halbleiteroberfläche erfolgt noch durch die Bildfelddurchmesser (ζ. B. die Hälfte oder zwei Drit-Platte 5 hindurch« Die Abbildungsfehler des erfin- tel des gesamten Bildfeldes) auf einen bestimmten dungsgemäßen Verfahrens sind extrem klein, da der 15 Sollwert einzustellen, indem zwei Eichlängen in der Oberflächenspiegel 17 der Platte 5 mit außerordent- Maske und auf dem Substrat mit Hilfe des Beoblicher Ebenheit (1^20) hergestellt werden kann. Da achtungsstrahlenganges gleichzeitig fokussiert und weiterhin der Reflektionsfaktor des Spiegels bis zu deckungsgleich aufeinander abgebildet werden. Die 90% gewählt werden kann, ist auch der Intensitäts- eine Eichstrecke der Länge L₁ auf der als Substrat verlust bei der Abbildung vernachlässigbar. Der 20 verwendeten Halbleiterscheibe befindet sich vorzugs-Strahlengang enthält auch keine Glasgrenzflächen weise auf einem Durchmesser der Halbleiterscheibe mehr, die für die optische Abbildung nicht benötigt symmetrisch zu ihrem Zentrum, das in die optische werden, wie dies noch bei den Anordnungen nach Achse gelegt wird; wobei dann die Eichlänge in der F i g. 1 und 2 durch die beiden Oberflächen der plan- Maske eine Länge von L₀ = 11 β · L₁ aufweist, β beparallelen Platte 5 gegeben war. Damit wird auch die 25 zeichnet hierbei den Abbildungsmaßstab. Die beiden Streureflexion auf dem im Objektiv entstehenden An- Eichlängen werden durch Verändern der Bild- und teil herabgesetzt. Der Streureflexionsanteil des Objek- Gegenstandsweite aufeinander einjustiert, wobei die tivs wird durch an die Wellenlänge entsprechend an- Maske und das Substrat in ihrer Lage in Richtung gepaßte Antireflexbeläge klein gehalten und kann für der optischen Achse festgehalten werden, während den Beobachtungsstrahlengang durch eine Blende bei 30 der Fokus und der Abbildungsmaßstab durch Verder Kondensorlinse 12, die nur die tatsächlich beob- schieben des Objektivs und des Spiegels eingestellt achteten Stellen beleuchtet, weiter vermindert werden. wird. Die Maske wird dabei in ihrer Ebene mittels Es sei noch darauf hingewiesen, daß sich zwischen des Kreuztisches 30 der Spiegelbewegung nachgeder Maske 1 und dem Substrat 6 außer dem Objektiv führt. Die Eichlängen in der Maske und auf dem 16 und dem teildurchlässigen Spiegel 5 keine weite- 35 Substrat betragen vorteilhafterweise die Hälfte bis ren optischen Mittel befinden. zwei Drittel des maximalen Bildfelddurchmessers. Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Bevor die Fokussierung und der Abbildungsmaßstab Abbildungsanordnung wird vorzugsweise zur Her- der Vorrichtung eingestellt werden, müssen zunächst stellung von Halbleiteranordnungen wie Dioden, die Bildebene und die Objektivebene optisch gesehen Transistoren und integrierten Halbleiterschaltungen 4° senkrecht zur optischen Achse des Objektivs bzw. verwendet. Hierbei handelt es sich im wesentlichen parallel zur Anschraubfläche der Objektivhalterung um Bauelemente, die durch Diffusions-, Epitaxie- eingestellt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines und Aufdampfprozesse hergestellt werden. Zur Autokollimationsfernrohres im Fall der Bildebene Durchführung dieser Prozesse muß im allgemeinen durch Taumeln der Scheibenauflagefläche24 (Fig. 4) eine auf der Halbleiteroberfläche befindliche Schicht 45 und im Fall der Objektivebene durch Taumeln des aus einem Isolierstoff, einem■ Halbleiteroxyd oder Spiegels 5 (Fig. 3) mit Hilfe der Schrauben 33 einem Metall strukturiert -werden: Hierzu wird die (F i g. 3) in beiden Fällen gegen das gemeinsame Gezu strukturierende Schicht auf der Halbleiterscheibe häuse32 (Fig. 3). Die Einstellung von Fokussierung mit einem Photolack bedeckt, auf den mit Hilfe des und Abbilduhgsmaßstab wird daher vorteilhafteroben beschriebenen Verfahrens eine Maskenstruktur 50 weise bei der Montage der Projektionsvorrichtung aufbelichtet wird. Durch nachfolgendes Entwickeln vorgenommen und fixiert. Während des Betriebes des Lackes und Ausätzen der Strukturen ergibt sich der Vorrichtung zur Fertigung von Halbleiterbaudas gewünschte Profil der Halbleiteroberfläche. elementen bleiben diese Größen dann unverändert. Da bei der Herstellung einer Halbleiteranordnung Der Abbildungsmaßstab muß für die Objektivnun jeweils drei bis sieben Projektionen verschiede- 55 berechnung vorgegeben werden und wird zweckner Maskenstrukturen auf eine Substratoberfläche mäßig zwischen β — 0,5 und β = 1 gewählt, so daß erforderlich sind, muß zur Fertigungserleichterung die Maskenstruktur auf der Halbleiterscheibe in gleigefordert werden, daß verschiedene Strukturen einer eher Größe oder verkleinert abgebildet wird. Stärkere Halbleiteranordnung auch mit verschiedenen Projek- Verkleinerungen als β = 0,5 sind unzweckmäßig, da tionsvorrichtungen, d. h. mit verschiedenen Objekti- 60 das geforderte Bildfeld von etwa 50 mm Durchmesven hergestellt werden können. Das bedeutet, daß ser eine Brennweite von mindestens 100 mm versieh nicht nur das projizierte und das rückabgebildete langt, so daß man zu Bild-Objekt-Abständen von Muster eines Objektivs, sondern aller Objektive einer über einem halben Meter käme, deren mechanische Serie von Projektionsvorrichtungen decken müssen. Stabilität nur noch mit großem Aufwand auf 1 μΐη Das setzt zunächst voraus, daß die Fokussierung und 65 beherrscht werden kann. Außerdem sind bei stärkeder Abbildungsmaßstab aller Projektionsvorrichtun- rer Verkleinerung größere Masken notwendig, deren gen einmal auf einen festen Wert eingestellt werden Herstellung und gleichmäßige Ausleuchtung auf und daß der mechanische Aufbau so stabil ist, daß Schwierigkeiten stößt.Adjustment of the patterns to one another takes place in the case of a change in this setting, for example, by the rotatable cross table 30, which is open. However, when the lens is manufactured, the mask is always attached. This beam path has avoidable scattering, of which the particular advantage is that neither in the projecting directory beam path 7, which differs from objective to objective, between the mask 1 and the sub- 5 is critical. It has the consequence that even with stratö in the absolutely same image scale used for observation in the opti-beam path 14 from the substrate 6 to the mask 1 there is a link which interferes with the axis at any point in the image field Dek-image, since the mentioned- error of up to about 10 μΐη can occur. For the th beam path, the partially transparent, plane-parallel avoidance of such misregistration will not penetrate to the front plate 5, but will be deflected by 90 ° in its partial further development of the bonding surface 17 according to the invention. Only the proposed method, the imaging scale under lighting, which is uncritical for the imaging properties, inclusion of the distortion in the case of an average direction of the semiconductor surface still occurs through the image field diameter (e.g. half or two third plate 5 through the image errors of the invention entire image field) on a certain method according to the invention are extremely small, since the 15 target value can be set by two calibration lengths in the surface mirror 17 of the plate 5 with extraordinary mask and on the substrate with the help of the observer flatness (1 ^ 20). Since the attention beam path is focused at the same time and the reflection factor of the mirror continues to be mapped to one another up to congruent. The 90% that can be selected is also the intensity - a calibration path of length L ₁ on which as substrate loss in the image is negligible. The 20 semiconductor wafer used is the preferred beam path also does not contain any glass interfaces on a diameter of the semiconductor wafer that is not required for optical imaging symmetrically to its center, which is in the optical, as is still placed in the arrangements by axis; where then the calibration length in FIG. 1 and 2 has a length of L ₀ = 11 β · L ₁ through the two surfaces of the plane mask, β was given at the parallel plate 5. This means that the 25 also draws the image scale. The two scattered reflections on the calibration lengths arising in the lens are reduced by changing the image and part. The scatter reflection component of the object distance is adjusted to one another, whereby the tivs are kept small by anti-reflective coverings that are matched to the wavelength and the substrate in their position in the direction of the direction and can be held for the optical axis, while the observation beam path through a diaphragm at 30 the focus and the image scale can be further reduced by means of the condenser lens 12, which only illuminates the places that are actually set to observe the objective and the mirror. will. The mask is in its plane by means of It should also be pointed out that between the cross table 30 of the mirror movement according to the mask 1 and the substrate 6, apart from the objective. The calibration lengths in the mask and on the 16 and the partially transparent mirror 5 are no wide substrate, advantageously half to one half of the optical means. two thirds of the maximum image field diameter. The method described and the associated Before the focusing and the imaging scale imaging arrangement is preferably set for the manufacture of the device, the first position of semiconductor arrangements such as diodes, the image plane and the lens plane, seen optically, transistors and integrated semiconductor circuits 4 ° perpendicular to the optical axis of the lens or used. These are components that are essentially parallel to the screw-on surface of the lens holder and are set by diffusion or epitaxy. This is done with the help of a vapor deposition process. To carry out these processes in the case of the autocollimation telescope in the case of the image plane, a layer 45 on the semiconductor surface must generally be created by wobbling the disk support surface 24 (Fig. 4) and, in the case of the objective plane, by wobbling the layer 45 made of an insulating material, a semiconductor oxide or mirror 5 (Fig. 3 ) With the help of the screws 33 a metal -be structured: For this purpose, the (Fig. 3) in both cases against the common layer to be structured on the semiconductor wafer housing32 (Fig. 3). The setting of the focus is covered with a photoresist, onto which a mask structure 50 is exposed during assembly of the projection device with the aid of the method described above. Made and fixed by subsequent development. During the operation of the lacquer and the etching of the structures, the device for the production of semiconductor components results in the desired profile of the semiconductor surface. elements then remain unchanged. Since in the manufacture of a semiconductor arrangement, three to seven different projections must be specified for each objective and mask structures on a substrate surface between β - 0.5 and β = 1 are more appropriate Simultaneously, the mask structure on the semiconductor wafer is required to simplify the production process, so that different structures of a larger or smaller size are imaged. Thicker semiconductor arrangements, even with different project reductions than β = 0.5, are inexpedient, since the required image field of about 50 mm in diameter can be produced with different objects. This means that it has a focal length of at least 100 mm not only for the projected and the rearranged, so that one would arrive at the image-object distances of the pattern of an objective, but of all objectives of more than half a meter, their mechanical series of projection devices have to cover. Stability only with great effort to 1 μΐη First of all, this requires that the focus and 65 can be mastered. In addition, if the image scale of all projection devices is reduced in size, larger masks are necessary, the conditions of which are once set to a fixed value, production and uniform illumination, and the mechanical structure is so stable that difficulties arise.

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Eine starke Verkleinerung hat andererseits den und von dort über den Spiegel 37 und durch die Vorteil, daß Staubkörner und Inhomogenitäten in Kondensorlinse 35 in die Eintrittspupille des Projekder Maske teilweise unter der Auflösungsgrenze ver- tionsobjektivs. Die Feldlinse bildet ihrerseits die Konschwinden und bei vorgegebener Genauigkeit der densoröffnung 3 in die Maske 1 ab. Auf diese Weise Struktur auf der Halbleiterscheibe die Maske hin- 5 wird eine einwandfreie gleichmäßige Ausleuchtung sichtlich Konturenschärfe und absoluter Registrier- der Maske 1 und der Eintrittspupille erreicht. Das genauigkeit weniger genau zu sein braucht. Außer- Filter 4 ist hier zwischen den beiden Teilen des Kondem wird bei Annäherung an den Fall ß=l die densors 3 in einem annähernd parallelen Strahleneffektive Öffnung des Objektivs stark reduziert, womit gang angeordnet. Für das Einschwenken des Mikroder Einfluß der Beugung entsprechend zunimmt. io skops wird jetzt nur das Gehäuse 36 mit Kondensor-Diese Überlegungen führen zu einem optimalen Ab- linse 35, Feldlinse 34 und Spiegel 37 ausgeschwenkt, bildungsmaßstab von ß — 0,5. während die Lage der Quecksilberdampflampe 2, Die Fig. 4 zeigt noch eine sehr vorteilhafte Halte- des Kondensors 3 und des Filters 4 unverändert rung für das Substrat bzw. die Halbleiterscheibe, bei bleibt. ·
deren Verwendung die Vorteile des erfindungsgemä- 15 Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bei ßen Verfahrens voll erhalten bleiben und eine ver- der Verwendung der beschriebenen Anordnungsteile kantete oder unebene Lage des Substrates, die zu Ab- extrem genaue und unverfälschte Abbildungen einer bildungsfehlern führen würde, verhindert wird. Eine Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Schicht für die Befestigung der Halbleiterscheibe vorgesehene einer Halbleiterscheibe. Durch die Umlenkung des Halteplatte 18 wird gegen Federn oder Gummi- 20 Projektions- und des Beobachtungslichtstrahls an pfropfen 19 beweglich in einer Führung 20 gehaltert. einem teildurchlässigen Spiegel wurden wesentliche Die plan geschliffene Oberfläche 21 der Halteplatte, Fehlerquellen bisher bekannter Abbildungsanordan der die Halbleiterscheibe 6 befestigt werden soll, nungen ausgemerzt. Durch die Verwendung von weist Kanäle 22 auf, die zur Ansaugung der Halb- Eichlängen auf der Maske und auf dem Halbleiterleiterscheibe 6 an die Halteplatte über einen An- 25 substrat zur Einstellung des Abbildungsmaßstabes schlußstutzen 23 mit einer Vakuumpumpe verbunden besteht die Möglichkeit, eine Halbleiterscheibe im sind. Die Kanäle 22 sind vorzugsweise ringförmig Verlaufe der verschiedenen notwendigen Maskieausgebildet und ineinandergeschachtelt. In der Fo- rungsprozesse in verschiedenen Projektionsvorrichkussierungsebene des Objektivs ist ein Referenzring tungen auch mit nicht exakt gleichen Objektiven 24 angeordnet, gegen den die an dem beschriebenen 30 fehlerfrei zu bearbeiten. Die beschriebene Haltevor-Haltemechanismus befestigte Halbleiterscheibe ge- richtung für die Halbleiterscheibe gewährleistet, daß preßt wird. Hierbei sorgen die Federn 19 für einen die Oberfläche der Halbleiterscheibe in stets vollgleichmäßigen und definierten Anpreßdruck der kommen ebener Form mit der Fokussierungsebene Halbleiterscheibe an den Referenzring. Wenn sich des Objektivs zusammenfällt.On the other hand, a strong reduction in size has the advantage that dust grains and inhomogeneities in the condenser lens 35 into the entrance pupil of the projector mask are partially below the resolution limit of the lens. The field lens, for its part, images the convolutions and, with a given accuracy, the sensor opening 3 in the mask 1. In this way, structure on the semiconductor wafer towards the mask, perfect, uniform illumination is achieved with visible contour sharpness and absolute registration of the mask 1 and the entrance pupil. That accuracy needs to be less precise. Except filter 4 is here between the two parts of the condenser, when approaching the case β = 1, the condenser 3 is greatly reduced in an approximately parallel radiation-effective opening of the lens, which means that aisle is arranged. For the swiveling in of the micro or the influence of the diffraction increases accordingly. Now only the housing 36 with the condenser is used in the scope of the ioscope. These considerations lead to an optimal lens 35, field lens 34 and mirror 37 swiveled out, educational scale of β - 0.5. while the position of the mercury vapor lamp 2, FIG. 4 still shows a very advantageous holding of the condenser 3 and the filter 4 unchanged for the substrate or the semiconductor wafer. ·
the use of which allows the advantages of the inventive method to be retained in full and prevents the use of the described arrangement parts with an edged or uneven position of the substrate, which would lead to extremely accurate and unadulterated images of educational errors . A mask structure on the photosensitive layer for the attachment of the semiconductor wafer provided a semiconductor wafer. By deflecting the retaining plate 18, 20 projection and the observation light beam of the plug 19 is movably supported in a guide 20 against springs or rubber. The planar ground surface 21 of the holding plate, sources of error in previously known imaging arrangements to which the semiconductor wafer 6 is to be attached, have been eliminated from a partially transparent mirror. Through the use of has channels 22 which are connected to a vacuum pump for suction of the half-calibration lengths on the mask and on the semiconductor disk 6 to the holding plate via a connecting piece 23 for setting the image scale are. The channels 22 are preferably formed in the shape of a ring for the various necessary masks and are nested in one another. In the forging process in different projection device focusing planes of the objective, a reference ring is also arranged with objectives 24 that are not exactly the same, against which the 30 described can be processed without errors. The described holding pre-holding mechanism attached semiconductor wafer ge direction for the semiconductor wafer ensures that it is pressed. In this case, the springs 19 ensure that the surface of the semiconductor wafer is always fully uniform and defined contact pressure that comes flat form with the focusing plane of the semiconductor wafer on the reference ring. When the lens collapses.

die Halbleiterscheiben während der Oxydations-, 35 Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, das Ab-Diffusions- oder Epitaxieprozesse durchbiegen, wer- bildungsobjektiv für zwei Wellenlängen optimal so den sie durch die beschriebene Halterung stets wie- zu korrigieren, daß keine Quer- und Längsabweider mit einer ebenen Oberfläche in die Fokussie- chungen der einen Wellenlänge gegenüber der anderungsebene, die mit der Stirnfläche 25 des Referenz- ren Wellenlänge auftritt. Die eine der beiden Wellenringes zusammenfällt, gebracht. Dies gilt auch dann, 40 längen soll hierbei zur Projektion des Maskenbildes wenn die Halbleiterscheiben einen Keilfehler be- auf das Halbleitersubstrat und die andere Wellensitzen. Bedingung ist lediglich, daß die Rückseite der länge zur Beobachtung und gegenseitigen Justierung Halbleiterscheibe ebenso plan ist wie die zu maskie- von Maske und Substrat verwendet werden,
rende Vorderseite. Mit dieser Halterung können auch Zur Projektion eignen sich besonders die Queckzerbrochene Scheiben noch verwendet werden, wenn 45 silberspektrallinien 365, 405 oder 436 nm, während die "Abstandsschrauben 26 im Referenzring auf die zur Beobachtung und Justierung vorteilhafterweise zuvor bestimmte Dicke der zerbrochenen Halbleiter- die Spektrallinien 546 und/oder 578 nm herangezoscheiben eingestellt werden. gen werden.The semiconductor wafers during the oxidation process, 35 It has also proven to be advantageous to bend the diffusion or epitaxial processes, are ideally formed for two wavelengths so that they are always corrected again by the holder described so that no transverse and Longitudinal deflector with a flat surface in the focussing of one wavelength opposite the other plane that occurs with the end face 25 of the reference wavelength. One of the two shaft rings coincides, brought. This also applies when the length of the mask image is to be projected if the semiconductor wafers have a wedge error on the semiconductor substrate and the other shaft. The only condition is that the back of the length for observation and mutual adjustment of the semiconductor wafer is just as flat as that used to be masked by the mask and substrate,
rende front. With this holder, the broken mercury disks are particularly suitable for projection, if 45 silver spectral lines 365, 405 or 436 nm, while the "spacer screws 26 in the reference ring are advantageous for the previously determined thickness of the broken semiconductor spectral lines for observation and adjustment 546 and / or 578 nm can be adjusted.

Da es eine Reihe von Photolacken gibt, die gegen Die Korrektur des Objektivs kann in einer vorteil-Since there are a number of photoresists that can

Sauerstoff empfindlich sind und dabei bei Belichtung 50 haften Ausführung auch so gewählt werden, daß derOxygen are sensitive and adhere to exposure to 50 execution can also be chosen so that the

in Luft eine wesentlich längere Belichtungszeit erfor- zur Projektionswellenlänge bezogene Punkt ver-A significantly longer exposure time is required in air.

dern, wird vorgeschlagen, vorteilhafterweise den schwindender Quer- und Längsabweichungen zwi-It is proposed that the decreasing transverse and longitudinal deviations between

Raum zwischen dem bildseitigen Ende des Objektivs sehen die beiden für die Beobachtung und JustierungThe two see space between the image-side end of the lens for observation and adjustment

16 und dem Referenzring 24 z.B. durch eine Gummi- gewählten Wellenlängen fällt. Dies hat den Vorteil,16 and the reference ring 24 e.g. by a rubber selected wavelength. This has the advantage

dichtung 27 zu verschließen. Durch eine Einlaßöff- 55 daß zwischen den beiden Beobachtungswellenlängenseal 27 to close. Through an inlet opening between the two observation wavelengths

nung 28 kann dieser Raum z. B. mit Stickstoff (N₂) gewählt werden kann, ohne daß sich Querabweichun-tion 28 this space can be, for. B. with nitrogen (N ₂ ) can be selected without transverse deviation

gespült werden, der an der Austrittsöffnung 29 wie- gen bei beiden Wellenlängen über dem zulässigenbe rinsed, which weigh at the outlet opening 29 at both wavelengths above the permissible

der entweicht. Maß ergeben. Durch die Auswahlmöglichkeit bei derthat escapes. Measure. With the option of choosing the

F i g. 5 zeigt schließlich noch eine vorteilhafte An- Beobachtungswellenlänge ist gewährleistet, daß die Ordnung für die Projektionsbeleuchtungseinrichtung, 60 Strukturen auf der Halbleiterscheibe mit stets optidie eine bessere Ausleuchtung gestattet als die ein- malem Kontrast beobachtet werden können,
fächeren Anordnungen in den F i g. 1 bis 3 und bei Zur Erzeugung des Projektionsstrahles eignen sich der vermieden wird, daß zum Einschwenken des insbesondere Interferenzlinienfilter, Interferenzband-Splitfieldmikroskops für die Beobachtung die gesamte filter oder Tiefpässe. Die Beleuchtung des Halbleiter-Quecksilberdampflampe auf die Seite geschoben 65 substrates erfolgt vorteilhafterweise durch ein Interwerden muß. Gleichzeitig ermöglicht die Anordnung ferenzfilter, das so gewählt wird, daß aus den für nach F i g. 5 eine Zwischenabbildung der Licht- die Beobachtung vorgesehenen Wellenlängen (546, quelle 2 durch den Kondensor 3 in die Feldlinse 34 578 nm) die ausgefiltert wird, bei der sich bei derF i g. 5 finally shows an advantageous observation wavelength, it ensures that the order for the projection illumination device, 60 structures on the semiconductor wafer always allows better illumination than the one-off contrast can be observed,
fan arrangements in FIGS. 1 to 3 and for the generation of the projection beam, the avoidance of the entire filter or low-pass filter in particular for the interference line filter, interference band split field microscope for observation, is suitable. The lighting of the semiconductor mercury vapor lamp, pushed to the side of the substrate, is advantageously carried out by means of an interrupter. At the same time, the arrangement enables a reference filter that is selected so that from the for according to FIG. 5 an intermediate image of the wavelengths provided for the observation (546, source 2 through the condenser 3 into the field lens 34 578 nm) which is filtered out at which the

Abbildung der Struktur auf dem Halbleitersubstrat in die Maskenebene ein maximaler Kontrast ergibt.Imaging of the structure on the semiconductor substrate in the mask plane results in maximum contrast.

Claims

Patent claims:

1. A method for the production of microstructures on a substrate, in which the in a Mask contained structures with a lens on top of that with a light-sensitive layer covered substrate are imaged, thereby characterized in that the imaging beam path between the mask and the substrate is deflected with a partially transparent mirror.

2. The method according to claim 1, characterized in that the beam path between the Mask and the lens with the partially transparent mirror is deflected by 90 °.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the with a photosensitive Layer covered substrate for observation and adjustment of structures the substrate opposite structures on the mask illuminated through the partially transparent mirror is and that the beam reflected on the substrate so through the partially transparent Mirror is deflected so that the image of the substrate is imaged in the plane of the mask and can be observed at this point together with the mask using suitable means.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the The mask and the substrate are held in their position in the direction of the optical axis, while the focus and the image scale by moving the lens and the mirror is set.

5. The method according to claim 4, characterized in that the focus and the imaging scale by simultaneous focusing and congruent mapping of two calibration lengths is set in the mask and on the substrate with the aid of the observation light beam.

6. The method according to claim 5, characterized in that the adjustment of focusing and imaging scale performed during assembly of the projection device and fixed and during the operation of the device for the production of semiconductor components is no longer changed.

7. The method according to claim 5, characterized in that the image scale between β = 0.5 and / 3 = 1 is selected.

8. The method according to claim 5, characterized in that the calibration lengths in the mask and be approximately one-half to two-thirds of the maximum image field diameter on the substrate.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that as Substrate plate a semiconductor wafer provided with an oxide layer and a photoresist layer is used.

10. The method according to claim 9, characterized in that the rear side of the semiconductor wafer is machined just as flat as the one provided with an oxide and photoresist layer Surface side of the semiconductor wafer.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized by its use for the production of semiconductor arrangements.

12. Device for performing the method according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the objective is arranged so that its optical axis is parallel to the mask plane.

13. The device according to claim 1, characterized in that the glass plate serving as a mirror partially mirrored on its surface side facing the lens and the mask is.

14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the mask and the substrate, apart from the objective and the mirror, no further optical means are located.

15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that as Holder for the substrate a plate is provided which has a flat adhesive surface for the substrate with channels for sucking the substrate on the holding plate with a vacuum pump are connected.

16. The device according to claim 15, characterized in that the channels are annular and are nested inside each other.

17. Device according to claims 15 and 16, characterized in that the holding plate is arranged movable against springs or rubber buffers in a guide and that in the focusing plane a reference ring is arranged so that the substrate plate located on the holding plate is pressed against this reference ring by the spring pressure acting on the holding plate.

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the space between the Reference ring or the substrate plate and the image-side end of the projection lens through Sealing means closed and via inlet and outlet openings with protective gas, preferably with Nitrogen can be flushed.

1 sheet of drawings