DE1919991A1

DE1919991A1 - Venfahren zur automatischen Ausrichtung von zwei aufeinander einzujustierenden Objekten

Info

Publication number: DE1919991A1
Application number: DE19691919991
Authority: DE
Inventors: Hennings Dipl-Phys Dr Klaus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-04-19
Filing date: 1969-04-19
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1919991C3; DE1919991B2; US3712740A

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH 6 Frankfurt/Main 7o, Theodor-Stern-Kai 1

Heilbronn, den 9.4.1969 PT-Ma/n! HN 69/3

"Verfahren zur automatischen Ausrichtung von zwei aufeinander einzujustierenden Objekten"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Ausrichtung von zwei aufeinander einzujustierenden Objekten mit Hilfe von lichtelektrischen Meßvorrichtungen. Derartige Objekte sind beispielsweise mit Strukturen versehene Platten.

Xn der Halbleitertechnologie und in vielen anderen Anwendungsfällen, z.B. bei der Herstellung von strukturierten Platten für Skalen, steht man vor der Aufgabe, zwei strukturierte Platten mit hoher Genauigkeit zueinander auszurichten. Hierbei handelt es sich beispielsweise um zwei Substratplatten, von denen wenigstens eine transparent ist und die beide an einer Oberflächenseite ein Muster tragen. Beide Substratplatten werden mit oder ohne Luftspalt derart aufeinandergelegt, daS die Muster einander zugekehrt sind. Die Muster werden bei bekannten Anordnungen und Justierverfahren durch da* oder die transparenten Substratplatten hindurch im Durchlicht oder Auflicht mit einen Mikroskop beobachtet und in einer Ebene senk-

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recht zur Mikroskopachse zueinander ausgerichtet. Diese Ausrichtung geschieht beispielsweise bei bekannten Vorrichtungen mit Hilfe eines Mikromanipulators_o Bei einem anderen bekannten Justierverfahren sind die beiden mit Strukturen versehenen Platten räumlich voneinander getrennt und werden mittels eines optischen Systems aufeinander abgebildet» Dabei kann entweder das eine Muster auf das andere oder beide Muster in eine dritte Ebene abgebildet werden, wobei die Abbildung und Beobachtung sowohl, in einer Auflicht- oder Durchlichtbeleuchtung geschehen kann. Im allgemeinsten Falle befinden sich die. beiden räumlich voneinander getrennten strukturierten Platten auf Teilen, die in eine definierte Lage zueinander gebracht werden müssen» Hierbei dienen die beiden strukturierten Platten nur als Hilfsmittel zur Ausrichtung der sie tragenden Teile. Diese Methode wird beispielsweise bei interferometriechen Anordnungen eingesetztο

In der Halbleitertechnologie muß in allgemeinen auf eine Halblei terscheibe, dl· an ihrer Oberflache bereits ein erst·« Muster trlft und dort mit ein·» lichtempfindlichen Lack beschichtet ist, •in zweites in «iner Mask« enthalten·* Muster in einer zum ersten Must«r genau justierten Lag· abgebildet werden» Im einfachsten Fall wird 1»·! einem bekannten Verfahren das Mask«nmust«r durch Kontaktkopie auf dl· Halbleiterscheibe übertragen. Zur Ausrich tung der Muster zueinander wird »wischen Halbleiterscheibe und

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Maske, deren jeweilige Muster einander zugekehrt sind, ein Luftspalt von einigen /tun eingestellt. Die Strukturen beider Platten werden in einer Auflichtbeleuchtung durch das transparente Substrat der Maske hindurch mit einem Mikroskop beobachtet und durch Bewegung von Maske oder Halbleiterscheibe zueinander ausgerichtet» Zweckmäßigerweise wird dabei die Tiefenschärfe größer gewählt als der Luftspalt zwischen Maske und Halbleiterscheibe, damit beide Muster gleichzeitig scharf erscheinen. Bei sehr kleinen Strukturen und der dabei erforderlichen starken Mikroskopvergrößerung kann die Tiefenschärfe aber auch kleiner werden als der kleinste noch einstellbare Luftspalt. In diesem Fall ist es auch möglich, erst auf die Halbleiterscheibe zu fokussieren und diese relativ zu einem Fadenkreuz oder einem äquivalenten optischen Gebilde im Mikroskop auszurichten und dann das gleiche mit der Maske durchzuführen. Auch damit werden Maske und Halbleiterscheibe relativ zueinander ausgerichtet«

Das Maskenmuster kann bei einem anderen bekannten Verfahren jedoch auch durch Projektion mit einem hochauflösenden Objekt auf die Halbleiterscheibe übertragen werden. Zur Musterübertragung wird dabei das Maskenmuster auf die Halbleiterscheibe projiziert. Zur Ausrichtung der Muster zueinander kann man dieses auf die Halbleiterscheibe projizierte Muster und das Muster auf der Halbleiterscheibe direkt beobachten oder auch

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indirekt nach einer Abbildung durch das Projektionsobjektiv in eine ausgespiegelte Bildebene. Da dieser Weg mit Nachteilen verbunden ist, wird zweckmäßigerweise das Muster der Halbleiterscheibe in die Ebene der Maske im umgekehrten Projektionsstrahlengang zurückgebildet und die beiden Muster in der Maskenebene beobachtet.

Normalerweise werden zur gegenseitigen Ausrichtung der Muster Striche beider Muster übereinander, oder z.B. ein Kreis in ein Quadrat, oder ein kleineres in ein größeres Quadrat justiert, Es ist jedoch auch möglich, zwei bei exakter Ausrichtung in Maske und Halbleiterscheibe in definiertem Abstand nebeneinander liegende Justiermarken zu zwei mit entsprechendem Abstand nebeneinander liegenden Marken im Justiermikroskop auszurichten oder mit zwei getrennten Mikroskopen zu arbeiten, die 3· eine eingebaute Marke und einen definierten Abstand zueinander

besitzen.

Bisher ist die beschriebene Ausrichtung von Platten zueinander stets durch visuelle Beobachtung und manuelle Bewegung durchgeführt worden. Mit Hilfe der in neuerer Zeit entwickelten sogenannten lichtelektrischen oder photoelektrischea Meßmikroskope ist jedoch eine vollautomatische Ausrichtung der Muster möglich. Das Grundprinzip des photo-oder lichtelektrischen Meßmikroekops besteht darin, daß eine im Einfangbereich des Mikroskops be-

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befindliche Harke einer Platte ein vorzeichenrichtiges Signal erzeugt, das der linearen Entfernung von der optischen Achse des Meßsystems proportional oder zumindest zugeordnet istο Mittels einer Regeleinrichtung ist es möglich, die Platte in eine durch die optische Achse des Meßsystems gegebene definierte Lage zu bringen.

Dies geschieht beispielsweise dadurch, daß das Bildfeld des Meßsystems auf eine Ebene vergrößert abgebildet wird, in der sich die brechende Kante eines vorspiegelten Prismas befindet. Das Prisma teilt den gesamten Liehtfloß in je einen Teil iu beiden Seiten der brechenden Kante und leitet beide Anteil· auf je einen Sensor. Bei gleichmäßiger Atssleuehtiiag ν ar« einfindet die Differenz beider Lichtströme, w®sä» die Mark® der Platte symmetrisch auf die brechende Kante Abgebildet wird. Bei Auslenkung der Mark· bildet die Differenz der Licht β trosse das gewünschte Signal, das die Position der Strichplatte in Bezug auf die Lag· bei verschwindendem Signal angibt und zu ihrer Steuerung benutzt wird. Es ist auch möglich, das Prisma in der Bildeben· senkrecht zur brechenden Kant« zn beweg·», und mit einer Nachfüllvorrichtung der Lage der Strichmarke nachzuführen. In diesem Pull wird das gewünschte Signal sur Steuerung der zu justierenden Platte der ftaehführregelung des Prismas entnommen. Das Priem« kann In der bezeichneten Sichtung auch eine oszillierende Bewegung Ausführen, wodurch Wecnsellichtaigmale anstelle

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von Gleichlichtsignalen entstehen« Die Prismennachführtmg kann dieser oszillierenden Bewegung überlagert werden«

Das Prisma wurde hier als Beispiel für eine einfache Erläuterung gewählt. Es kann durch andere Anordnungen wie z.B. feste oder oszillierende Blenden ersetzt werden»

Allen beschriebenen Systemen ist gemeinsam, daß das Signal einer linearen Auslenkung in vorgegebener Richtung zugeordnet ist. Um eine Strichplatte in einer Ebene festzulegen bzw. auszurichten ,braucht man drei Größen, nämlich x, y und <g und demnach drei lineare Meßsysteme Mx, My ,M <£ .Um eine zweite Strichplatte zur ersten auszurichten, braucht man drei weitere Meßsysteme Sx, Sy, S^ , die in einer festen Ortbezlehung &x, Ay, Λ<£ zu den ersten drei Systeme*, stehen. Insgesamt' wird also bei bekannten Verfahren eine Kombination rcn sechs linearen Maßsystemen benötigt·

Es wird also aunächst die erst« Platte relativ zum Maßsystem bzw. zur Meß Systemkombinat ion und dann die zweite Strichplatte ebenfalls relativ zum Maßsystem ausgerichtet, wodurch sich ein· Ausrichtung der Platten relativ zueinander ergibt.

Auf «all)· der Erfindung seil es sein, ein Verfahren anzugeben, •ei dm· dl· Ausrichtung von sw·! ait Strukturen versehenen Platten zueinander mit nur drei oder sogar nur sw·! M«Aeyet«aen

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BAD ORSGIIMAL

- 7 anstelle von sechs Systemen, möglich ist. Diese Aufgabe

wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß die einander zugeordneten Justiermarken beider Objekte durch das selbe optische Heßsystem erfaßt und zueinander ausgerichtet werden.

Mit diesem Verfahren kann die Zahl der Meßsysteme zunächst auf je eine für die drei Justierkoordinaten x, y, (ζ reduziert werden, wenn sichergestellt ist, daß sich die Justiervorgänge der beiden Strichplatten jeweils zum Meßsystem nicht oder nur unwesentlich gegenseitig beeinflussen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auf die Eingangsebene eines Bezugssystems einer lichtelektrischen Meßvorrichtung, das aus Spiegel- oder Blendenanordnungen besteht, Justiermarken der aufeinander einzujustierenden Platten abgebildet. Hierbei wird ein Signal erzeugt, daß der relativen Lage der Justiermarken zur Bezugsachse oder zur Bezugsebene des Bezugssysteme entspricht. Dieses Signal steuert seinerseits eine Regelvorrichtung. Die aufeinander einzujustierenden Platten werden vorzugsweise in Richtung der definierten kartesischen Koordinaten χ und y und des Drehwinkels ff aufeinander ausgerichtet. Daher ist auf jeder Platte mindestens eine Justiermarke für jede der drei genannten Richtungen vorhanden.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in einer Ausführungsform zwei einander zugeordnete Justiermarken auf den beiden Platten gleichzeitig oder nacheinander auf das selbe Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung abgebildet und zu deren Bezugsachse oder -ebene ausgerichtet« Hierbei können verschiedene Methoden angewendet werden» So ist es beispielsweise möglich, daß zum Ausrichten beide Platten relativ zu einer ortsfesten lichtelektrischen Meßvorrichtung entsprechend dem vom lichtelektrischen Meßsystem gelieferten Signal bewegt werden, und daß in ausgerichteter Sollage die einander zugeordneten Justiermarken beider Platten bei eingeschalteter Beleuchtung gleichzeitig auf die Bezugsachse oder -ebene des Bezugssystems abgebildet werden.

Ferner besteht die Möglichkeit, die lichtelektrische Meßvorricbtung bzw» das Bezugssystem in der lichtelektrischen Meßvorrichtung nach dem Ausrichten der ersten Platte relativ zur Meßvorrichtung um eine definierte Streck· s zu verschieben und danach die zweite Platte relativ zur Meßvorrichtung auszurichten« Die Strecke s muß dann bei der Ortswahl der einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten no berückr sichtigt werden, daß die beiden Platten nach den beiden einzelnen Ausrichtvorgängen auch zueinander ausgerichtet sind»

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In einer abgewandelten Ausführung«form besteht auch die Möglichkeit, daß von den zwei einander zugeordneten Justierbar ken auf den beiden Platten je eine auf eines von zwei optisch um die Strecke s nebeneinanderliegenden Bezugssystemen der gleichen lichtelektrischen Meßvorrichtung abgebildet und zu deren Bezugsebene oder -achsen ausgerichtet werden. Auch dann muß die Strecke s bei der Ortswahl d^r einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten so berücksichtigt werden, daß die beiden Platten nach den einzelnen Ausrichtvorgängen zueinander ausgerichtet sind. Die Strecke s wird vorzugsweise so groß gewählt, daß sich die beiden Justiermarken auf den beiden Platten bei den Auerichtvorgängen gegen seitig nicht beeinflussen. Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Justiermarken läßt sich jedoch beispielsweise auch durch abwechselndes wiederholtes Ausrichten beider Justiermarken eliminieren·

In einer vorteilhaften Weiterbildung werden für die Ausrichtung von zwei einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten zwei verschiedene Lichtwellenlängen oder Wellenlängen bereiche für die Abbildung der Justiermarken auf das oder die Bezugssysteme in der lichtelektrischen Meßvorrichtung verwendet»

Die Erfindung soll Im weiteren anhand der Figuren 1 bis 12 näher erläutert werden*

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-loin der Figur 1 ist eine vollautomatisch arbeitende Justieranordnung dargestellt. Jede der beiden aufeinander einzujustierenden Platten 1 und 2 enthält für jede der drei Koordinaten mindestens eine Justiermarke 3 und 4, die der entsprechenden Justiermarke der anderen Platte zugeordnet sind« Di© lichtelektrische Meßvorrichtung 5 - im folgenden kurz LEM genannt - enthält ein Bezugssystem 6 in Form von Spiegeloder Blendenanordnungen, auf dessen Eingangsebene 7 - beim Prismenspiegel,die Ebenein der die brechende Kante liegt -die Justiermarken der Platten abgebildet werden und damit ein Signal 9 erzeugt wird. Dieses Signal entspricht der relativen Lage der Justiermarken 3 und 4 zur Bezugsache oder Bezugsebene des Bezugssystems 6» Das Signal wird mittels einer Elektronik von dem oder den Sensoren des Bezugssystems 6 - gegebenenfalls nach geeigneter Umformung - gewonnen und kann dann direkt oder indirekt zur Steuerung der aufeinander einzujustierenden Platten in ihrer Sollage benutzt werden.

Di« einander zugeordneten Justiermarken der beiden Platten werden in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsfor« gleichzeitig oder zeitlich nacheinander auf das selbe Bezugssystem 6 einer LEM (lichtelektrischen Meßvorrichtung) abgebildet und au deren Bezugseben· β ausgerichtet. Bei gleichzeitiger Abbildung beider Mark·» auf da· Bezugssystem kann «in· Trennung beidez Informationen dadurch erfolgen und damit «in· gegenseitige Beeinflussung unterbunden oder zumindest veraachlKssigbar kloin g·-

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macht werden, daß für die Abbildung beider Marken verschiedene Lichtwellenlängen oder Wechsellicht verschiedener Frequenz verwendet wird. Bei zeitlich aufeinander folgender Abbildung der Marken auf das Bezugssystem kann eine gegenseitige Beeinflussung außerdem durch abwechelndes Einschalten der Beleuchtung der einen oder der anderen Platte 1 oder 2, durch Einschalten von Blenden zwischen den Platten, durch Auschwenken einer Platte oder ihrer Justiermarke aus dem Bildf V der LEM, durch eine spezielle Wahl der Konfigurationen der Justiermarken oder durch mehrere dieser Maßnahmen vermieden wertifc .

In allen diesen Fällen ist die LEM ortsfest angeordnet und die aufeinander auszurichtenden Platten werden relativ zu ihr verschoben. Die beiden Justiermarken werden bei eingeschalteter Beleuchtung bzw. bei ausgeschwenkter Blende aufeinander abgebildet.

Bei einem abgeänderten Verfahren liegen die beiden Justiermarken in ausgerichtetem Zustand vom den Betrag s nebeneinander. Wie die Figur 2 zeigt, kommt die Abbildung auf das gleiche Bezugssystem 6 dadurch zustande, daß z.B. die gesamte LEM 5 zwischen der Ausrichtung der ersten und der zweiten Strichplatte um den Betrag s exakt verschoben wird.

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Gemäß Figur 3 kann jedoch auch nur das Bezügesysten 6 innerhalb der LEM 5 um diesen Betrag bzvo um einen um die Apparaturkonstante reränderten analogen Betrag s¹ verschoben werden»

Schließlich ist es, trie die Figur k zeigt, auch möglich/ in einer LEM 5 mit dem Objektiv 11 zwei Bezugssysteme 6a und 6b anzuordnen, die um den Betrag s¹ versetzt sind» Im letzten Fall wird eine Justiermarke 3 beispielsweise auf das Bezugssystem 6b abgebildet, während die Justiermarke 4 auf das Bezugssystem 6a abgebildet wird. Beide Justiermarken sind dann zueinander ausgerichtet»

Gegenüber der Benutzung von zwei getrennten LEM pro Koordinate - also sechs für x, y,g> - hat das Verfahren nach Figur bis 4 den großen Vorteil, daß die beiden einander zugeordneten Justiermarken relativ dicht beeinander angebracht werden können und damit der Platzbedarf für die Ausrichtung wesentlich geringer ist» Tritt dabei eine Justiermark· bei extremer Abweichung von der Sollage in das Bildfeld der anderen Marke ein, kann der dadurch entstehende Justierfehler zumindest bei nicht oszillierenden Meßanordnungen durch eine wiederholte abwechselnde Justierung beider Strichplatten eliminiert werden. Bei der ersten Justierung werden dabei beide Marken so weit ausgerichtet, daß sie sich nicht mehr beeinflussen, die zweit· Justierung ist dann exakt.

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Im weiteren sollen die vorteilhaften Ausführungsformen mit ruhender Anordnung der LEM und gleichzeitiger oder zeitlich aufeinanderfolgender Abbildung beider Justiermarken auf das gleiche Bezug*«yβtea näher erläutert werden« Hier ist der Platzbedarf für die Justiermarken noch geringer als bei den Anordnungen nach Figur 2 bis k, da die einander zugeordneten Jus ti erstarken direkt übereinander liegen. I« Prinzip sind dabei drei Fälle zu unterscheiden:

1. Die beiden einander zugeordneten Justiermarken werden zeitlich nacheinander auf das Bezugssystem abgebildet und dabei jeweils justiert.

2. Die beiden Marken werden gleichzeitig auf das Bezugssystem abgebildetf jedoch zeitlich nacheinander justiert und

3. die beiden Marken werden gleichzeitig abgebildet und justiert.

Der 1. Fall kann dadurch realisiert werden, daß für beide Platten verschiedene Lichtquellen und BeleuchtungsStrahlengänge verwendet werden. Sind die abbildenden Strahlengänge unabhängig voneinander, genügt ein wechselweises Einschalten der Lichtquellen. Werden aber- wie bei der Kontaktkopie (Figur 5) und de« Projektionsverfahren (Figur 6) - beide Strichplatten aufeinander abgebildet; WbJ durch besondere MaAnahmem eine gegenseitige Beeinflussung ausgeschaltet werden. In beiden Fällen geschieht die

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Beobachtung und Ausrichtung normalerweise durch die eine Platte 2 hindurch, die üblicherweise als Maske bezeichnet wird»

Bei der Kontaktkopie in Figur 5 sind die Beleuchtungs- und Abbildungsstrahlengäng beider Strichplatten identisch* bei der Projektion nach Figur 6 können sie voneinander in die Strahlengänge 12 und 13 getrennt werden. Bei der Projektion ist eine alleinige Abbildung der Maske 2 auf das Bezugssystem, z.B. mit Hilfe der Dur chi i chtb el euch tung 12 möglich. Eine alleinige Abbildung der Maske 2 kann in beiden Fallen außerdem mit Auflichtbeleuchtung erfolgen, wenn die Platte 1 entfernt oder durch eine Blende abgedeckt wird. - Je nach Art der Justiermarke in der Maske ist diese Blende als schwarze oder reflektierende Fläche auszuführen. Eine alleinige Abbildung der Platte 1 ist möglich, wenn die Maske 2 ausgeschwenkt wird· Insbesondere bei Kontaktkopie, aber auch bei Projektion, kann es sehr r«rteilhaft sein, die Maske zum LEM auszurichten, beror die Halbleiterscheibe in ihr· Position unter der Maske gebracht wird oder umgekehrt die Halbleiterscheibe zur LEM auszurichten, bevor die Maske in ihre Position über der Halbleiterscheibe gebracht wird.

Da· Ausschwemke» ist jedoch mit mechanischem Aufwand rarbumden. Ia wird daher weiterführend vorgeschlagen, für die bald·» Jmetierrorgünge, wie dio Figur·» 5 und 6 a«igen, verschiedene

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Lichtwellenlängen zu benutzen. Die Maske 2 und ihre Justiermarke werden aus einem Material hergestellt, das in einem bestimmten Wellenlängenbereich Λ₁ eine hohe Transmission besitztο Die Abbildung der Strichplatte 1 erfolgt dann mit Licht aus diesem Wellenlängenbereich Λ _t durch die Maske 2 hindurch. Die Justiermarke der Strichplatte 1 wird so ausgebildet, daß sie bei dieser Wellenlänge einen möglichst hohen Kontrast liefert. Die alleinige Abbildung der Maske 2 erfolgt bei Projektion z.B. im Durchlicht 12 mit einer anderen Wellenlänge A, ο» ^{bei der} ihre Justiermarke einen hohen Kontrast liefert. Die Beleuchtung der Maske kann jedoch auch mit Auf-Iient erfolgen. Dabei wird vorgeschlagen, die Strichplatte 1 durch eine Blende abzudecken, oder die Wellenlänge X» und die Reflexion der Justiermarke der Strichplatte 1 so zu wählen, daß nur ein kontrastarmes Bild von ihr entsteht. Bei der Projektionsabbildung sind halbdurchlässige Spiegel 15 und l6 und ein Abbildungsobjektiv Ik erforderlich.

Bei der Festlegung der spektralen Transmission der Maske muß allerdings berücksichgt werden, daß die Maske bei der späteren Übertragung ihrer Muster auf die Platte 1, die beispielsweise aus einer Halbleiterscheibe besteht, einen hohen Kontrast liefern soll. Es wird daher vorgeschlagen, das Justiermuster und die übrigen Strukturen der Maske als dünnen absorbierenden Film z.B. aus ZnSe, CdS, GaP, einer photographischen Emulsion, einem Photolack, einem Metall oder einer Verbindung mit einer

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speziellen spektralen Transmission auf einem Glassubstrat anzuordnen. Diese Schicht enthält neben anderen, für die Maskierung der Halbleiteroberfläche vorgesehenen Strukturen, die Justiermarken als Positiv oder Negativ, Diese Materialien bilden einen Tiefpaß m^t Absorption kante im Gebiet von ca· 5oo, no. Für kürzere Wellenlängen entsteht also ein hoher, für größere Wellenlängen ein niedriger Kontrast« Die Muster-Übertragung und die Ausrichtung der Maske zur lichtelektrischen Meßvorrichtung erfolgt dann mit Wellenlängen, die kleiner als 5oo nm sind. Die Ausrichtung der Strichplatte 1 erfolgt mit einer Wellenlänge, die größer als 5oo nm ist. Bei der Ausrichtung der Maske ist darauf zu achten, daß der Photolack auf der Platte I₁ die beispielsweise aus einer Halbleiterscheibe besteht, nicht vorbelichtet wird.

Für die Ausrichtung beider Justiermarken bei den angegebenen Verfahren können die gleichen Sensoren verwendet werden, wobei diese Sensoren für beide verwendeten Wellenlängen empfindlich sind. Es hat sich jedoch auch als vorteilhaft erwiesen, daß für jede der beiden Justiermarken ein für ihre Wellenlänge geeignetes Filter verwendet wird, das den Sensoren vorgeschaltet wird.

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Natürlich ist es auch möglich, Maske und/oder Platte mit strukturierten Oberflächen mit weißem Licht zu beleuchten und den für die Abbildung gewünschten Wellenlängenbereich durch Einschalten entsprechender Filter vor die Sensoren auszuwählen °

Bei der beschriebenen Verwendung zweier Wellenlängen ist die zeitlich aufeinander folgende Abbildung beider Justiermarken nicht mehr ganz eingehalten, da bei der Festlegung der spektrahlen Reflexion oder Transmission der Justiermarken stets Kompromisse eingegangen werden müssen. Dem gewünschten Bild ist daher meist noch ein k©nträfftschwaches Bild der anderen Marke überlagerte Es ist jedoch möglich, Bezugssysteme zu verwenden, bei denen eine bereits ausgerichtete Justiermarke die Ausrichtung einer weiteren Justiermarke auf dem gleichen Bezugssystem nur unwesentlich beeinflußt.

Als Beispiel sei das System genannt, bei dem die Justiermark· auf die brechend· Kant· eines in der Figur 7 dargestellten verspiegelten Prismas 17 abgebildet wird. Allgemein wird davon ausgegangen, daß in der Eben·, auf di· da« Bildfeld des Maßsystem· abgebildet wird, Mittel zur Teilung des Lichtflasses vorgesehen sind, und daß ferner »wei Sensoren vorhanden sind« auf dl« j· «in Teil d·· Lichtflussvs auftrifft. Zn dem spasiellei

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Fall, der In der Figur 7 dargestellt wird, wird zur Teilung des Lichtflusses die brechende Kante eines Prismas 17 verwendet» Ist in dem in der Figur 7 dargestellten Beispiel die Harke k ausgerichtet, liegt ihr Bild 4' symmetrisch zur Prismenkante, so daß beide Sensoren l8 und 19 den gleichen Lichtstrom erhalten. In diesem Zustand ist es möglich, eine zweite Harke 3 mit dem Bild 3* mit der selben lichtelektrischen Heß vorrichtung auf dem selben Bezugssystem auszurichten, da bei der Differenzbildung der Lichtströme der Einfluß der ersten Harke herausfällt« Für den Fall, daß die Bilder der beiden Justiermarken auf dem Bezugssystem leuchtende Linien sind, ist der Stromverlauf der beiden Sensoren in der Figur aufgetragen. Hierbei gibt b die Breite der leuchtenden Justiermarke an. Der Differenzstrom ist bei der ersten und zweiten Justierung A I, die Einzelströme der ersten Justierung sind I₁Q und I₁Q^ die der zweiten Justierung I' » und I'-ja»

Dieses Verfahren kann bei Figur 5 und 6 beispielsweise derart angewendet werden, daß zunächst die Hask® 2 in alleiniger Abbildung mit der ihr .zugeordneten Wellenlänge mit hohen Kontrast ausgerichtet wird. Das Justiermueter besteht dabei aus einer Fläche von z.B. ZnSe mit einer Schlitzblende (Öffnung) der Breite b. Anschließend wird das Justiermuster der Strichplatte in Form eine« leuchtenden Streifens mit der zugeordneten Wellenlänge durch die ZnSβ-Schicht hindurch auf das Bezugssystem abgebildet und auegerichtet· Diesem Juetiervorgang ist dann ein

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kontrastarmes Bild des ZnSe-Schlitzes überlagert, wobei ein ähnlicher Stromverlauf entsteht wie in Figur 8 gezeigt.

Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn die Maske 2 nicht semitransparent ist, d„h.,wenn ihre Marke für die Wellenlänge

/L₂ (Figur 5) undurchlässig isto In diesem Fall muß allerdings statt der Dunkelfeld-Justiermarke (leuchtende Linie im dunklen Feld) eine Hellfeld-Marke (dunkle Linie im hellen Feld) benutzt werden. Figur 9 zeigt die entsprechenden Stromverläufe für diesen Fall ο ΔΙ, I.g und I.q sind die Ströme für die Justierung der ersten Marke, die allein auf das Bezugssystem abgebildet wird. In justierter Position wird durch diese Marke der zentrale Bereich in der Breite b der Justiermarke' abgedeckt. Bei. der Justierung der zweiten Marke ergeben sich damit die Ströme ΔΓ, ¹^Q ^und ^'iq' ^{Ist die} Jus tiermarke der Maske 2 außerdem semitransparent, wird die Empfindlichkeit der zweiten Justierung etwas erhöht.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß es prinzipiell auch möglich ist, die eine Strichmarke mit einer Hellfeldmarke und die andere mit einer Dunkelfeidmarke zu versehen. Es ist außerdem möglich, den beiden Marken unterschiedliche Konfiguration zu geben, z.B. also verschiedene Linienbreit·« Im Fall der Figur 9 kann z.B. eine Empfindlichkeitssteigerung der zwei-

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ten Ausrichtung erzielt werden, wenn die Ausdehnung der zuerst auszurichtenden Justiermarke in Richtung der Justierbewegung geringer gewählt wird als die der anderen Justiermarke. Vorzugsweise wird die Linienbreite der zuerst auszurichtenden Justiermarke kleiner als die der anderen Justiermarke gewählt.

Nunmehr soll der allgemeine Fall der ständigen gleichzeitigen Abbildung beider Marken auf das Bezugssystem untersucht werden. Er liegt insbesondere vor bei Figur 5» wenn keine Blende zwischen Strichplatte 1 und Maske 2 eingeschaltet wird, und bei Figur 6, wenn nur ein Beleuchtungsstrahlengang verwendet wird. Dabei muß damit gerechnet werden, daß anfänglich je eine Marke auf beiden Seiten der Sollage 23 (Figur lo) liegt und bei gleichen oder gleichartigen Justiermarken kein ausreichendes Signal zustande konat. £s wird daher vorgeschlagen, die zuerst zu justierende Marke 21 so auszubilden, daß sie ein größeres Signal liefert als die zweite 2o, z.B. durch unterschiedlichen Kontrast oder unterschiedliche Konfiguration. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Flächenausdehnung der ersten Marke größer zu machen als die der zweiten. Bei den vorzugsweise zu verwendenden langen, schmalen Linien - z.B. länger als der Bildfelddurchmesser 24 bzw. der Einfangbereich - kann z.B. die Linienbreite der ersten Linie

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breiter gemacht werden als die der zweiten* oder es kann ein Flächengewicht in Form eines kurzen Querhaikens 28 an der Linie angebracht werden. In beiden Fällen verschwindet das Signal und die erste Ausrichtung wird beendet, bevor die Linie 21 exakt zur Sollage 23 ausgerichtet ist, da das Signal der anderen Marke 22 überlagert ist (Figur 11). Es wird daher weiter vorgeschlagen, nach dem ersten Justiervorgang eine Hilfsmaske vor das Bezugssystem zu schalten, die das Bildfeld bzw. die Heßfläche auf den kleinen Bereich 26 um die Sollage 23 herum einschränkt. Jetzt wird der erste Justiervorgang wiederholt und eine exakte Ausrichtung der Marke 21 erreicht, da das Signal der Marke 22 ausgeschaltet ist. Die Ausrichtung der zweiten Marke 22 erfolgt anschließend ohne die Hilfsmaske mit vollem Gesichtsfeld»

Als bester Lösungsweg für eine gleichzeitige Abbildung beider Strichplatten auf das Bezugssysten wird schließlich vorgeschlagen, beide Platten mit verschiedenen Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlänge zu beleuchten - etwa 12, 13 nach Figur 6 - . Durch Einschalten entsprechender Filter vor das Bezugssystem bzw. vor die Sensoren, ist es dabei möglich, für die Ausrichtung einer Marke jeweils nur diese allein «uf das Bezugssystem abzubildenα Gegebenenfalls müssen die spektrale Reflexion bsw. Transmission der Marken entsprechend eingerichtet «ein« Beide AusrichtvorffMnfe sind damit roneinender unabhängig·

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Dies bietet weiterhin die Möglichkeit, beide Ausrichtvorgänge gleichzeitig auszuführen, indem hinter dem Bezugssystem Strahlenteiler eingeführt werden, die den Lichtstrom auf jeweils zwei Sensoren verteilen» Die spektrale Empfindlichkeit dieser beiden Sensoren wird - gegebenenfalls mittels Filter - so gewählt, daß jeder Sensor für je eine der beiden Marken empfindlich ist. Für je ein Sensorpaar gleicher Wellenlänge ist dann natürlich je eine Elektronik erforderliche

Die Justiermarken auf den Platten können im allgemeinen bestehen aus dünnen Filmen auf einem Substrat oder Höhenstrukturen in der Substratoberfläche. Sie können in Auflicht oder Durchlicht beleuchtet werden, aus Amplituden- (hell-dunkel) Phasen-Strukturen bestehen und Hell- oder Dunkelfeidmarken (Helligkeit im Umfeld) bildenο Spezielle Beispiele sind bei Durchlicht Strukturen aus Metall- oder anderen absorbierenden Filmen und natürlich photographische Emulsionen, oder in die Substratoberfläche geätzte und gegebenenfalls eingefärbte Strukturen auf der Substratoberflächeο Für Auflichtbeleuchtung sind im Prinzip die gleichen Strukturen geeignet, wenn man darauf achtet, daß sie einen hohen Reflexionskontrast liefern. Allgemein heißt das, die Struktur soll hoch reflektierend sein - z.B. ein Süberfilm -, wenn die Substratoberfläche schlecht reflektiert bzw. die Struktur soll einen kleinen Reflexionsfaktor besitzen, -z.B. «ine dunkle (reflexgeminderte) Chromschicht oder Graphitschicht -, wenn das Substrat einen hohen

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Reflexionsfaktor besitzt ο Insbesondere bei Justiermarken, die aus Höhen- bzw. Dickenstrukturen bestehen, kann auch die Dunkelfeldbeleuchtung vorteilhaft angewendet werden, um Dunkelfeidmarken mit hohem Kontrast zu erzeugen»

Um einen hohen Kontrast auch erzielen zu können, wenn die beschriebenen Möglichkeiten nicht anwendbar sind, wird in einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Justiermarken als Dickenstruktur dünner Schichten auszubilden, die durch Dickeninterferenzen im monochromatischen oder schmalbandigem Licht ein Interferenzkontrastbild liefernο Als Material kommen z.B. Si-Oxjäund -Nitrid, viele andere Metalloxyde und auch Photolacke in Frage« Die Schichten können sowohl im Durchlicht als auch im Auflicht auf reflektierendem. Substrat verwendet werden.,

Ein spezieller Anwendungsfall ist die Halbleiterscheibe« Sie ist im Planarprozeß im allgemeinen mit einer Si-Oxydschicht bedeckt. Die Justiermarke kann also hier dadurch erzeugt werden, daß Öffnungen oder Höhenunterschiede in dieser Deckschicht gebildet werden. Bei Öffnungen, die bis auf die hoch reflektierende Halbleiteroberfläche reichen, muß die Interferenzordnung der Schicht mittels der Schichtdicke oder der Wellenlänge so eingestellt werden, daß die Reflexion an der Schicht ein Minimum bildet. Wird die Struktur durch eine Dicken-

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stufe gebildet, muß die Stufenhöhe ein ungeradzahliges Vielfaches von λ, _/1l betragen (Λ. = Wellenlänge in der Schicht)ο

Die Interferenzordnung der Gesamtschichtdicke wird danach gewählt, ob eine Hellfeld- oder Dunkelfeldmarke gewünscht wird α

Beim Halbleiterfertigungsprözeß tritt nun die Komplikation auf, daß die Schichtdicken der Deckschicht nicht beliebig wählbar sind und sich außerdem während des Fertigungsprozesses zwischen zwei aufeinanderfolgenden Maskierungsprozessen verändern können» Das gilt sowohl für die Gesamtdicke als auch für die Stufenhöhe. Es wird deshalb weiter vorgeschlagen, das Justiermuster als sehr schmale Linie auszubilden, die*von dem optischen Meßsystem gerade noch aufgelöst wird. Mittels der Beleuchtungswellenlänge wird jetzt die Interferenzordnung der umliegenden Fläche konstanter Schichtdicke auf Reflexionsminimum eingestellt (Dunkelfeld)ο Die schmale Linie oder die Stufe an ihren Kanten muß jetzt in jedem Fall eine Aufhellung ergeben, die vom LEM eingefangen wird« Beträgt die Stufenhöhe λ-/2 oder ein Vielfaches davon, erscheint die Linie selbst dunkel und es entsteht eine helle Doppellinie vor den beiden Kanten. Die Linienbreit· der Justiermarke muß daher so schmal gemacht werden, daß das LEM di· Kanten nicht als Einsellinivn auflöst, sondern nur ihr· Intensitätssumm· registriert. Iat

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diese Intensitätssumme oder die resultierende Linienbreite zu klein« wird weiter vorgeschlagen, die Justiermarke aus mehreren parallelen schmalen Linien zusammenzusetzen, die dem LEM als eine Linie erscheinen. Ein praktisches Beispiel ist eine Justiermarke, die aus zwei bis drei Linien der Breite von etwa 2/u mit einem Abstand von 2 ,u besteht_o

Ein ähnlicher Effekt kann mit den gleichen Justiermarken erzielt werden, wenn statt der Interferenzkontrastmethode eine übliche Dunkelfeldbeleuchtung angewendet wird» Auch dabei erscheinen die beiden Kanten der schmalen Linie hell im dunklen Umfeldο Die Dunkelfeldbeleuchtung ist insbesondere dann vorzuziehen, wenn eine schmalbandige Beleuchtung zur Erzielung eines ausreichenden Interferenzkontrastes nicht angewendet werden kann oder die Einstellung der Interferenzordnung auf helles oder dunkles Umfeld zu kompliziert isto

Ale weiteres Ausführungsbeispiel einer Justiermarke auf einer Halbleiterscheibe wird schließlich vorgeschlagen, vor Beginn des Halbleiterprozesses Justiermarken als schmale Linien in Form eines dünnen Metallfilms aufzubringen. Dieser Metallfilm - z.B. aus Mo, Ta, Cr. Ti, Au oder Al - soll bei den folgenden Oxydations- und Diffusionsprozessen die Bildung einer Oxydschicht in Bereich der Justiermarke verhindern und seine eigene Reflexion Möglichst beibehalten. Auf diese Weise läßt sich er-

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reichen, daß die Justiermarke stets als helle Linie in dunklem Feld erscheint, sofern die Interferenzordnung im Umfeld, wie oben beschrieben, mittels der Wellenlänge auf Reflexionsminimum eingestellt wirdo

Zur Einstellung des Reflexionsminimum im Umfeld (Dunkelfeld) wird weiter vorgeschlagen, weißes Licht oder Licht eines ausreichend breiten Wellenlängenbereichs zur Beleuchtung zu verwenden und mittels eines Verlauffilters an geeigneter Stelle im Strahlengang die Wellenlänge so einzustellen, daß das Umfeld mit einem Helligkeitsminimum erscheint» Für diese Einstellung kann die Summe der Lichtströme der Sensoren bzw» die auf das Bezugssystem fallende integrale Helligkeit benutzt werden» Es wird daher weiter vorgeschlagen, das Verlauffilter in einer Regelschaltung mit dieser integralen Helligkeit so zu steuern, daß ein Intensitätsminimum auftritt» Diese Einstellung kann automatisch vor jed'"* Ausrichtvorgang einer Halbleiterscheibe vorgenommen werden_o Natürlich gelten die Vorschlage der Interferenaskontrast-Justxermarken und der automatischen Kontrasteinstellung sinngemäß ebenso für Hellfeld-Justiermarken (Umfeld Intensitätamaximum) °

Die bisher behandelten Juetiermarken und Bezugssysteme sind für die Ausrichtung in jeweils einer Richtung ausgelegt. Für die Ausrichtung in x, y und *£ sind also je drei dieser Justier·

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marken und Bezugssysteme erforderliche Die Anordnung der drei Marken auf den Strichplatten 1, 2 bzw» auf der Halbleiterscheibe 33 oder der Maske zeigt Figur 12„ An zwei weit auseinanderliegenden Stellen befinden sich die Marken 27 für die y- und 28 für die ''ß -Ausrichtung. Die senkrecht dazu angeordnete Strichmarke 29 für die x-Ausrichtung kann in der Nähe einer der beiden anderen Marken 27, 28 angeordnet seine Jede Marke bzw. jedes Markenpaar von Maske und Halbleiterscheibe wird von je einer LEM mit den Bildfeldern 31« 32, 3o erfaßt» Es wird also vorgeschlagen, daß die Länge der Justiermarken jeweils größer - speziell doppelt so groß als der Bildfelddurchmesser ist, um eine sichere Ausrichtung z.B. in x-Richtung auch dann zu erreichen, wenn die y-Richtung noch eine große Abweichung von ihrer Sollage besitzt.

Das Umfeld der Justiermarke muß frei von anderen Strukturen sein, um eine Beeinflussung der Ausrichtung auszuschließenα Jede Justiermarke bedeutet also Verlust an aktiver Fläche auf der Halbleiterscheibe. Es wird daher weiter vorgeschlagen die beiden Justiermarken für die x- und y-Ausrichtung als kreuzweise Linienanordnung übereinander zu legen» Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Justiermarken bzw. -paare tritt dabei nicht auf, da z.B. die Intensität der χ-Marke bei der Messung der Lichtströme für y-Ausrichtung konstant bleibt und sich heraushebt, so lange die Linien das Bildfeld an jeder

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Seite überragen. Die Ausrichtung in beiden Richtungen kann mit einer einzigen LEM erfolgen, indem die LEM oder das Bezugssystem der LEM um 9o° gedreht werden. In beiden Stellungen spricht das Bezugssystem jeweils nur auf das in dieser Richtung liegende Justiermarkenpaar an» Damit ist der Aufwand für die Ausrichtung von zwei Strichplatten zueinander auf zwei LEM reduziert..

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, statt der Drehung des Meßsystems um 9o° ein Kreuzsystem zu verwenden, das das Gesichtsfeld nicht in zwei Halbkreise, sondern in vier Quadranten mit je einem Sensor aufteilt« Die in Figur 7 als Beispiel gezeigte Prismenspiegelanordnung wird dann zu einer Pyramxdenspiegelanordnung mit der Spitze in der Eingangsebene 7· Die in der Papierebene gezeichnete Anordnung wiederholt sich also in der Ebene senkrecht zur Papierebene. Um Fehler durch die begrenzte Tiefenschärfe der Abbildung auf die Eingangsebene zu vermeiden, wird weiter vorgeschlagen, die Spitze der Pyramide stumpf zu machen und damit den Lichtstrom statt um ca. 9o° um ca 15o° umzulenken. Für den Wechsel der Justierrichtung werden jetzt nur die Sensoren paarweise umgeschaltet. Für Ausrichtung in x-Richtung mit der in y-Richtung liegenden x-Strichmarke werden also z.B. die in positiver x-Richtung liegenden Sensoren zusammengeschaltet zur Differenzbildung mit den beiden Sensoren in negativer Richtung* Durch

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eine geeignete elektrische Schaltung kann jedoch auch eine gleichzeitige Ausrichtung in beiden Richtungen erreicht werdenο

Die Signale für x- und y-=Ausrichtung werden auf Stellglieder gegeben, die eine lineare x- bzw» y-Bewegung bewirken, das ^ -Signal dagegen steuert eine Drehung der Strichplatte« Der Drehpunkt kann im Prinzip an beliebiger Stelle liegen, so lange er der y-Marke näher ist als der ·β -Marke» Zur Vereinfachung der Ausrichtung wird jedoch vorgeschlagen, ihn in die y-Marke und speziell in den Kreuzungspunkt mit der χ-Marke zu legenο

Somit hat sich gezeigt, daß für die Ausrichtung zweier Strichplatten in Richtung der drei Koordinaten x, y und <£ je eine lichtelektrische Meßvorrichtung verwendet werden kann. Ferner konnte aber nachgewiesen werden, daß außer den zwei einander zugeordneten Juatiermarken einer Koordinate auf den beiden Platten durch dae aelbe optiache Meßayatem noch zwei weitere, einander zugeordnete Justiermarken einer anderen Koordinate erfaßt und zueinander auagerichtet werden können. In letzteren Fall hat ea aich ala vorteilhaft erwieaen, für die Ausrichtung in Richtung der drei Koordinaten x_t y und # ein Zweikoordinatenayateai für χ und y und ein Einkoordinatenayatem für £ zu verwenden. Hierbei wird weiter vorgeachlagen, daa Einkoordlnatenayatem in Bezug auf das Bezugaayatem der lichtelektri-

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sehen Meßvorrichtung vorzugsweise mit einer Koordinate des Zweikoordinatensystems zusammenzulegen» Nach der Ausrichtung der x- und y-Koordinaten werden dabei die der £ Koordinate zugeordneten Justiermarken auf das Bezugssystem der x- oder y-Koordinate abgebildet und dort ausgerichtet« Damit wird es möglich, zwei Strichplatten zueinander mit nur einem einzigen Doppelkoordinaten-Meßsystem auszurichten.

Die Ausrichtung in den drei Koordinaten x, y und *g ist dabei mit einer lichtelektrischen Meßvorrichtung ausgeführt, die entsprechend den bekannten Dual-Image- bzw. Splitfieldmikroskopen aufgebaut ist» Dabei werden die Bilder von zwei nebeneinander angeordneten Objektiven einander überlagert. Entsprechend wird vorgeschlagen, ein Objektiv an die Stelle der x-, y-Marke und ein anderes an die Stelle der g -Marke zu setzen und das Bezugssystem in die Überlagerungsbildebene zu bringen· Mittels der Beleuchtung oder mittels Blenden kann dabei abwechselnd auf die beiden Meßstellen umgeschaltet werden.

Die Justiermarken auf der Halbleiterscheibe werden vorzugs weise bei einen nicht automatisch ausgerichteten Maskierung*- prozeß erzeugt»

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Da bei dem erfxndungsgemaßen Verfahren nur relativ wenige lichtelektrische Meßvorrichtungen benötigt werden, konnten die für die vollautomatische Ausrichtung erforderlichen Geräte wesentlich vereinfacht und verbilligt werden«

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Claims

Patentansprüche

j 1)!verfahren zur automatischen Ausrichtung von zwei aufeinander einzujustierenden Objekten mit Hilfe von lichtelektrischen Meßvorrxchtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugeordneten Justiermarken beider Objekte durch das selbe optische Meßsystem erfaßt und zueinander ausgerichtet werden«

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Objekt mit Strukturen versehene Platten verwendet werden.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Eingangsebene eines Bezugssystem einer lichtelektrischen Meßvorrichtung, die aus Spiegel- oder Blendönanordnungen besteht, die Justiermarken der Platten abgebildet werden, und daß hierbei ein Signal erzeugt wird, das der relativen Lage der Justiermarken zur Bezugsachse oder Bezugsebene des Bezugssystems entspricht und eine Regelvorrichtung steuert.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten bezüglich der definierten kartesischen Koordinaten χ und y und des Drehwinkels <£ aufeinander ausgerichtet werden, und daß für jede der drei Richtungen auf jeder Platte mindestens eine Justiermarke verwendet wird.

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5) Verfahren nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander zugeordnete Justiermarken auf den beiden Platten gleichzeitig oder nacheinander auf das selbe Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung abgebildet und zu deren Bezugsachse- oder ebene ausgerichtet werden.

6) Verfahren nach Anspruch 5« dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausrichten beide Platten relativ zu einer ortsfesten lichtelektrischen Meßvorrichtung entsprechend dem vom lichtelektrischen Meßsystem gelieferten Signal bewegt werden, und daß in ausgerichteter Sollage die einander zugeordneten Justiermarken beider Platten bei eingeschalteter Beleuchtung bzwο Abbildung gleichzeitig auf die Bezugsachse oder -ebene des Bezugssystems abgebildet werden.

7) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrische Meßvorrichtung bzw. das Bezugssystem in der lichtelektrischen Meßvorrichtung nach dem Ausrichten der ersten Platte relativ zur Meßvorrichtung um eine definierte Strecke s verschoben und danach.die zweite Platte relativ zur Meßvorrichtung ausgerichtet wird, und daß die Strecke s bei der Ortewahl der einander zugeordneten Justieraarken auf den beiden Platten so berücksichtigt wird, daß die beiden Platten nach den beiden einzelnen AusrichtVorgangen zueinander ausgerichtet sind·

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8) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von den zwei einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten je eine auf eines von zwei optisch um die Strecke s nebeneinander liegenden Bezugssystemen der gleichen lichtelektrischen Meßvorrichtung abgebildet und zu deren Bezugsebene oder -achsen ausgerichtet werden, und daß die Strecke s bei der Ortswahl der einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten so berücksichtigt wird, daß die beiden Platten nach den beiden einzelnen Ausrichtvorgängen zueinander ausgerichtet sind.

9) Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke s so groß gewählt wird, daß sich die beiden Justiermarken auf den beiden Platten bei den Ausrichtvorgängen gegenseitig nicht beeinflussen.

10) Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Justiermarken durch abwechselndes wiederholtes Ausrichten beider Justiermarken eliminiert wird.

11) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung von zwei einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten zwei verschiedene Lichtwellenlängen oder Wellenlängenbereiche für die Abbildung der Justier·

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- 35 -marken auf das oder die Bezugssysteme in der lichtelektri-

sehen Meß vorrichtung verwendet werdeno

12) Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander zugeordnete Justiermarken auf den beiden Platten nacheinander auf das selbe Bezugssystem der Meßvorrichtung abgebildet und ausgerichtet werden, und daß zumindest während der ersten Ausrichtung der einen Justiermarke die Abbildung der anderen Justiermarke ganz oder teilweise unterdrückt wird«,

13) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildung der anderen Justiermarke durch Abschalten ihrer Beleuchtung oder durch Einschalten einer Blende ganz oder teilweise unterdrückt wird»

Ik) Verfahren nach Anspruch 5s dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der zuerst auszurichtenden Justiermarke derart gewählt wird, daß sie bei gleichzeitiger Ausrichtung beider Justiermarken in ausgerichteter Lage die Ausrichtung der anderen Ju«tiermarke nicht oder nur unwesentlich beeinflußt.

15) Verfahren nach Anspruch l4, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsausdehnung der zuerst auszurichtenden Justiermarke in Richtung der Justierbewegung geringer gewählt wird als die der anderen Justiermarke.

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16) Verfahren nach Anspruch 159 dadurch gekennzeichnet, daß die Linienbreite der zuerst auszurichtenden Justiermarke kleiner ist als die der anderen Justiermarke ο

17) Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ausrichtung der ersten Justiermarke diese hell im dunklen Umfeld auf das Bezugssystem abgebildet wird, und daß bei der Ausrichtung der anderen Justiermarke diese als dunkles Muster im hellen Umfeld auf das Bezugssystem abgebildet wird.

18) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Platte von einer auf der Oberfläche mit Strukturen versehenen Halbleiterscheibe gebildet wird, während die andere Platte von einer Maske gebildet wirdo

19) Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarken auf der Halbleiterscheibe bei einem nicht automatisch ausgerichteten Maekierungsprozeß erzeugt werden.

20) Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiermarken aus aufgedampften Metallfilm- oder Isoliermater ialfilm-Muetern oder aus Ätzfiguren vor oder zwischen verschiedenen, aufeinanderfolgenden Bearbeitungsvorgängen des Halbleiterkörpers auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht werden.

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21) Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Abbildung der Justiermarke(n) auf dem Halbleiterkörper auf das Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung mit einer monochromatischen oder schmalbandigen Beleuchtung erfolgt.

22) Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß als Bild des Justiermusters auf dem Bezugssystem ein ,Interferenzkontrastbild verwendet wird, das durch Schichtdickeninterferenz in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Isolierschicht oder in der Maskenschicht bei monochromatischer Beleuchtung entsteht«

23) Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß in den Beleuchtungs- oder Abbildungsstrahlengang ein Verlauffilter eingeschaltet wird, mit dessen Hilfe die Wellenlänge variiert und damit eine Wellenlänge eingestellt wird, bei der sich «in optimaler Interferenzkontrast ergibt.

24) Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,daß durch Variation der Wellenlänge das Interferenzkontrastbild entsprechend der Dicke der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Isolierschicht optimale eingestellt und eine Umstellung auf Hellfeld- oder Dunkelfeldabbildung der Justierbar ken ermöglicht wird.

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25) Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Wellenlänge mit Hilfe einer von Sensoren gesteuerten Regeleinrichtung automatisch am Verlauffilter eingestellt wird, indem die auf die Sensoren fallende integrale Helligkeit auf einen maximalen oder minimalen Extremwert eingeregelt wird.

26) Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß

das Bild der Justiermarken auf dem Bezugssystem durch den Inter ferenzkontrast an den Rändern von Fenstern oder von Stufen in der Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche gebildet wird.

27)Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske auf die Halbleiterscheibe durch Kontaktkopie abgebildet wird, und daß die Maske direkt über der Halbleiterscheibe an geordnet wird und die Strukturen der Maske und der Halbleiterscheibe in einer Auflichtbeleuchtung aufeinander ausgerichtet werden.

28) Verfahren nach Anspruch 27« dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen der Maske oder der Halbleiterscheibe einzeln, zum

Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung ausgerich tet werden bevor die Halbleiterscheibe unter die Maske bzw. die Maske über die Halbleiterscheibe gebracht wird.

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29) Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske auf die Halbleiterscheibe durch Projektion mit Hilfe einer zwischengeschalteten Optik abgebildet wird, und daß bei der Ausrichtung die Halbleiteroberfläche durch diese Optik im umgekehrten Strahlengang in die Maskenebene und zusammen mit der Maskenebene auf das Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung abgebildet wird.

30) Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß;'

die Halbleiterscheibe im Auflicht direkt und die Maske im Durchlicht mittels eines halbdurchlassigen Spiegels und/oder durch die Projektionsoptik hindurch beleuchtet wird.

31) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung in Richtung der drei Koordinaten x, y und «£ je eine lichtelektrische Meßvorrichtung verwendet wird.

32) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außer den zwei einander zugeordneten Juetiermarken einer Koordinate auf den beiden Platten

(xg und Xj^j) durch das selbe optische Meßsystem noch zwei weitere, einander zugeordnete Justiermarken einer anderen Koordinate (Y_M und Y₀ oder i^_M und y?_g) erfaßt und zueinander ausgerichtet werden.

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- ko -

33) Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung in Richtung der drei Koordinaten x, y und "ß ein Zweikoordinatensystem für χ und y und ein Einkoordinatensystem für ^ verwendet wird.

34) Verfahren nach Anspruch 33« dadurch gekennzeichnet, daß das Exnkoordinatensystem in Bezug auf das Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung mit einer Koordinate des Zweikoordinatensystems zusammengelegt wird, und daß nach der Ausrichtung der x- und y-Koordinaten die der £ -Koordinate zugeordneten Justiermarken auf das Bezugssystem der x- oder y-Koordinate abgebildet und dort ausgerichtet werden.

35) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission bzw. die Reflexion wenigstens einer der beiden einander zugeordneten Justiermarken derart gewählt wird, daß die dieser Justiermarke zugeordnete Wellenlänge ein kontrastreiches Bild dieser Justiermarke auf dem Bezugssystem hervorruft, während die andere Wellenlänge von dieser Justiermarke dagegen kein oder nur ein kontrastechwaches Bild erzeugt.

36) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für die Auerichtung beider Justiermarken die gleichen Sensoren verwendet werden, die für beide Wellenlängen empfindlich sind.

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- kl -

37) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der beiden Justiermarken ein für ihre Wellenlänge geeignetes Filter verwendet wird, das den Sensoren vorgeschaltet wird.

38) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Justiermarken aus einer einzelnen Linie, zwei oder mehreren dicht zusammenliegenden, parallelen, schmalen Linien oder einer kreuzweisen Anordnung einer oder mehrerer Linien verwendet werdenο

39) Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß als Maske eine Glasplatte mit einer aufgebrachten Schicht aus einer photographischen Emulsion, einem Photolack, einem Metall oder einer Verbindung mit einer speziellen spektralen Transmission verwendet wird, wobei die Schicht neben anderen, für die Maskierung der Halbleiteroberfläche vorgesehenen Strukturen, die Justiermarken als Positiv oder Negativ enthält.

ko) Verfahren nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe die Justiermuster in Form von Stufen oder Fenstern in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Isolierschicht oder in Form von Stufen oder Bereichen unterschiedlicher Reflexion an der Halbleiteroberfläche enthält.

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41) Vorrichtung nach Anspruch 4o, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierschicht eine Schicht aus Siliziumdioxyd oder Siliziunmitrid verwendet wirdo

42) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene, auf die das Bildfeld des Meßsystems abgebildet wird, Mittel zur Teilung des Lichtflusses vorgesehen sind, und daß zwei Sensoren vorgesehen sind, auf die je ein Teil des Lichtflusses auftrifft.

43) Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß zur Teilung des Lichtflusses die brechende Kante eines Prismas vorgesehen ist.

44) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß optisch gesehen hinter dem Bezugssystem Strahlenteiler angeordnet sind, die die Lichtströme auf je einen nur für einen der beiden Wellenlängenbereiche empfindlichen Sensor leiten.

45) Vorrichtung nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Ausrichtung beider Platten zur lichtelektrischen Meßvorrichtung vexschiedene, von den spektralen Sensoren gesteuerte Regeleinrichtungen vorgesehen sind·.

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46) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweikoordinatensystem ein Bezugssystem in Form einer kreuzweisen Spiegel- oder Blendenanordnung und für jede der beiden gekreuzten Richtungen mindestens ein Sensorenpaar enthält»

47) Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das kreuzweise Spiegelsystem aus einer verspiegelten Pyramide besteht, deren Spitze in der Bezugsebene der lichtelektrischen Meßvorrichtung liegt.

48) Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzungswinkel rechtwinkelig ist»

49) Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Zweikoordinatensystems für χ und y durch das Zentrum der ^-Drehbewegung läuft.

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