DE1933487A1

DE1933487A1 - Light point recorder

Info

Publication number: DE1933487A1
Application number: DE19691933487
Authority: DE
Inventors: Max Dipl-Phys Dr Erhard; Kurt Kosanke; Kulcke Dipl-Phys Dr Werner
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1969-07-02
Filing date: 1969-07-02
Publication date: 1971-01-14
Also published as: GB1308030A; FR2056222A5

Description

Die Erfindung betrifft einen Lichtpunkt schreib er mit einem relativ zu dem die Aufzeichnung bewirkenden Lichtstrahl bewegten Kreuzsupport.The invention relates to a point of light he writes with a relative to the light beam causing the recording moved cross support.

Bei der Herstellung sogenannter integrierter Schaltungen werden die Anforderungen an die Lagegenauigkeit der Leitungszüge und Schaltelemente sowie an deren Maßhaltigkeit immer höher, da die integrierten Schaltungen immer kleiner und die zulässigen Toleranzen, bedingt durch die immer kürzer werdenden Schaltzeiten, immer enger werden. Da auch der Bedarf an integrierten Schaltungen schnell wächst, werden auch immer schnellere Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung derartiger Schaltungen erforderlich. In the manufacture of so-called integrated circuits, the Demands on the positional accuracy of the cable runs and switching elements as well as their dimensional accuracy are increasing because of the integrated circuits ever smaller and the permissible tolerances, due to the ever shorter switching times, are becoming ever tighter. There is also the need As the number of integrated circuits grows rapidly, faster and faster methods and devices for manufacturing such circuits are also required.

Integrierte Schaltungen werden bekanntlich in einer Vielzahl von Verfahrensechritten hergestellt, in denen jeweils andere Teilbereiche eines HaIbleiterplättchens einer Bearbeitung oder Beschichtung mit bestimmten Substanzen ausgesetzt werden. Zu diesem Zweck wird das Halbleiterplättchen vor bestimmten Verfahrensechritten mit einer photoempfindlichen Lackschicht überzogen, und in den jeweils zur Bearbeitung freizulegenden Bereichen belichtet. Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen die freizulegenden Bereiche unbelichtet bleiben, während die Bereiche, die geschütztIntegrated circuits are known to be involved in a large number of process steps produced, in each of which other sub-areas of a semiconductor plate be exposed to processing or coating with certain substances. For this purpose, the semiconductor die coated with a photosensitive lacquer layer prior to certain process steps and exposed in the areas to be exposed for processing. There are also known methods in which the to be exposed Areas remain unexposed while the areas that are protected

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bleiben sollen, einer Belichtung unterzogen werden. Durch eine anschließende chemische Behandlung wird die Lackschicht in den Bereichen entfernt, in denen das Halbleiterplättchen dann der für den betreffenden Verfahrens schritt vorgesehenen Behandlung ausgesetzt werden soll. Da die Anzahl der jeweils andere Bereiche einer Schaltung betreffenden Verfahrensschritte und somit die Anzahl der Belichtungen sehr groß ist, die Abmessungen der einzelnen Bereiche oft in der Größenordnung von wenigen /u. liegen und die Anzahl der auf einem Halbleiterplättchen von wenigenshould remain, be subjected to an exposure. A subsequent chemical treatment removes the lacquer layer in the areas in which the semiconductor wafer is then to be exposed to the treatment provided for the relevant process step. Since the number of process steps relating to other areas of a circuit and thus the number of exposures is very large, the dimensions of the individual areas are often of the order of a few / u. lie and the number of a few on a semiconductor die

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cm erzeugten Schaltungen oft in der Größenordnung von 1000 liegt, sind die Anforderungen an die Genauigkeit der die Belichtung bewirkenden Abbildungen der jeweils gewünschten Leitungsbereiche oder Schaltelemente außerordentlich streng. Die Belichtung wird durch verkleinerte Abbildung einer das jeweils gewünschte Element darstellenden Vorlage oder Maske auf der Lackschicht durchgeführt und im Bereich jeder Schaltung nach einer entsprechenden Verschiebung der Maske oder des Halbleiterplättchens wiederholt; Auch eine Vielfachabbildung einer einzigen Vorlage mittels einer sogenannten "Fliegenaugenlinse" ist möglich. Da diese Verfahren u. a. auch wegen der hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Vorlage und die Güte der abbildenden Linsensysteme sehr zeitraubend und störanfällig waren, ist man dazu übergegangen, die jeweils erforderlichen Linienzüge durch einen über die Photolackschicht bewegten Lichtfleck darzustellen. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Bewegung des Lichtflecks konnten allein /mechanischen Hilfsmitteln, beispielsweise mit einem steuerbar in zwei Richtungen bewegten Support, nicht in befriedigender Weise erfüllt werden. Die Bewegung des Lichtflecks mit Hilfe eines elektro-optischen Lichtablenker s ist wegen der erforderlichen großen Anzahl von Rasterpunkten mit den zur Verfügung stehenden elektrooptischen Ablenkern nicht möglich.2
cm generated circuits is often in the order of magnitude of 1000, the requirements for the accuracy of the images causing the exposure of the respective desired line areas or switching elements are extremely strict. The exposure is carried out by a reduced image of a template or mask representing the respective desired element on the lacquer layer and repeated in the area of each circuit after a corresponding shift of the mask or the semiconductor wafer; Multiple imaging of a single original using a so-called "fly's eye lens" is also possible. Since these methods were very time-consuming and prone to failure due to the high demands placed on the accuracy of the original and the quality of the imaging lens systems, one switched to depicting the required lines by means of a light spot moved over the photoresist layer. The requirements for the accuracy of the movement of the light spot could not be met in a satisfactory manner solely / mechanical aids, for example with a support that can be controlled in two directions. The movement of the light spot with the aid of an electro-optical light deflector is not possible with the available electro-optical deflectors because of the large number of grid points required.

In der deutschen Patentanmeldung P 15 47 359. 3 wird eine Anordnung zur Feinauerichtung der Abbildung einer Maske mittels eines LichtablenkersIn the German patent application P 15 47 359. 3 an arrangement for Fine adjustment of the image of a mask by means of a light deflector

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beschrieben, bei der die Abbildung mit Hilfe einer automatisch erfaßten Markierung in einer bestimmten Stellung ausgerichtet werden kann. Die Anzahl dieser Stellungen ist aber begrenzt, so daß nur ganze Gruppen von Masken nicht aber einzelne Linienelemente oder an beliebigen Stellen eines dichten Rasters liegende Punkte ausgerichtet werden können.described in which the image is automatically captured with the help of a Marking can be aligned in a certain position. The number of these positions is limited, so that only whole groups of Masks cannot be aligned but individual line elements or points located at any point in a dense grid.

Die Erfindung geht von der'Aufgabenstellung aus, eine Anordnung zum Aufzeichnen von Linienelementen mit laufender Lagekorrektur der einzelnen, diese Linienelemente bildenden Punkte oder mit einer Korrektur der Anfangs- und der Endpunkte dieser Linienelemente anzugeben.The invention is based on the task, an arrangement for recording of line elements with ongoing position correction of the individual points forming these line elements or with a correction of the initial and indicate the endpoints of these line elements.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Lichtpunktschreiber mit einem relativ zu den die Aufzeichnung bewirkenden Lichtstrahl bewegten Kreuzsupport gelöst, der gekennzeichnet ist durch eine Meßanordnung zur Bestimmung der Lage des Kreuz supports, eine Vergleichsanordnung zur Bestimmung der Differenz zwischen der jeweiligen Ist- und Sollage des Kreuz supports und einem durch die Vergleichsanordnung gesteuerten Lichtablenker zur die jeweils festgestellten Differenzen kompensierenden Verschiebung des Lichtstrahls.This object is achieved according to the invention by a light point writer solved with a cross support moved relative to the light beam causing the recording, which is characterized by a measuring arrangement to determine the position of the cross supports, a comparison arrangement to determine the difference between the respective actual and target position of the cross supports and a light deflector controlled by the comparison arrangement for the displacement of the light beam to compensate for the differences found in each case.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Angaben der Meßanordnung ggf. über eine Vergleichsanordnung mit einer Anordnung zur Steuerung des die Differenz zwischen der jeweiligen Ist- und Sollage des Kreuzsupports kompensierenden Lichtablenkers einer Anordnung zur Steuerung der Intensität des die Aufzeichnung bewirkenden Strahls als Funktion der Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen Lichtstrahl und Kreuzsupport zugeführt werden.Another advantageous embodiment of the inventive concept is characterized in that the information from the measuring arrangement is possibly via a comparison arrangement with an arrangement for controlling the difference between the respective actual and target position of the cross support compensating light deflector of an arrangement for controlling the intensity of the the jet causing the recording as a function of the speed of the Relative movement between the light beam and cross support are supplied.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtablenker aus mehreren hintereinander geschalteten, an sich bekannten elektro-optischen Ablenkstufen zur schrittweisen Ablenkung des Lichtstrahls um jeweils einen der Werte derAnother advantageous embodiment of the inventive concept is characterized in that the light deflector consists of several series-connected, known electro-optical deflection stages for gradual deflection of the light beam by one of the values of the

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Reihe 2,2 . . , 2*¹ besteht.Row 2.2. . , 2 * ¹ consists.

Eine besonders vorteilhafte Fortbildung des Erfindungsgedankens ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung aus zwei in Richtung der Verschiebekoordinaten des Kreuzsupports wirksamen Meßvorrichtungen mit numerischer Meßausgabe besteht, daß diese numerischen Meßwertangaben mit den von einer Steuereinheit, beispielsweise einem -Computer, gelieferten numerischen Angaben zur Steuerung des Kreuzsupports verglichen werden und die Differenz der Anordnung zur Steuerung des den Strahl in der betreffenden Richtung ablenkenden Teils des Lichtablenkers zugeführt wird.A particularly advantageous development of the inventive concept is further characterized in that the measuring arrangement consists of two measuring devices effective in the direction of the displacement coordinates of the cross slide with numerical measurement output is that these numerical measured value information with that of a control unit, for example a -Computer, supplied numerical data to control the cross support are compared and the difference in the arrangement for controlling that part of the light deflector which deflects the beam in the relevant direction is fed.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß die die jeweilige Istlage des Kreuzsupports feststellende Meßanordnung aus awei in Richtung der Verschiebekoordinaten des Kreuzsupports wirksamen interferometfischen Meßvorrichtungen besteht und daß die Anzahl der gezälten Interferenz streifen mit der Anzahl der zur Steuerung der Verschiebung des Kreuzsupports von einer Steuereinheit, beispielsweise einem Computer, gelieferten numerischen Angaben verglichen wird und daß die Differenz einer Anordnung zur Steuerung des jeweils den Strahl in der betreffenden Richtung ablenkenden Teils des Lichtablenkers zugeführt wird.Another advantageous embodiment of the inventive concept is characterized in that the measuring arrangement determining the respective actual position of the cross support consists of awei in the direction of the displacement coordinates of the cross support effective interferometric measuring devices and that the number of counted interference fringes with the number of to control the displacement of the cross support from a control unit, for example a computer, numerical information supplied is compared and that the difference in an arrangement for controlling the each part of the deflecting the beam in the relevant direction Light deflector is supplied.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figur erläutert, die ein Ausführungsbeispiel des Erfindungegedankens darstellt.The invention will then be explained with reference to the figure, which shows an exemplary embodiment of the invention.

Der von der Lichtquelle 1 auegehende Lichtstrahl 2 wird im Kondensor 3 parallel gemacht und gelangt zur Verschlußanordnung 4, die aus einer Blende, einem steuerbaren Verschluß und einer steuerbaren Vorrichtung zur Einstellung der jeweils erforderlichen Intensität des durchgelaseenen Strahle besteht. Der die Verschlußanordnung verlaseende Strahl tritt in den. Strahlablenker 5 ein, in dem er um eine einstellbare Anzahl vonThe light beam 2 emerging from the light source 1 is in the condenser 3 made parallel and arrives at the shutter assembly 4, which consists of a Aperture, a controllable shutter and a controllable device to set the required intensity of the transmitted beam. The jet exiting the shutter assembly enters the. Beam deflector 5 a, in which it is an adjustable number of

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Schritten in Richtung der Koordinaten. X und Y ßteuei'b-ar verschoben werden kann. Der aus dem Lichtablenker 5 austretende Strahl fällt anschließend auf das mit einer Photolackschicht bedeckte Halbleiterplättchen 11, das auf dem Kreuzsupport 12 mit nicht dargestellten Mitteln befestigt ist. Durch die Relativbewegung zwischen Kreuzsupport 12 und Lichtstrahl 2 werden die gewünschten Liniezüge auf dem. Halbleiterplättchen 11 belichtet. Zu diesem Zweck werden die Angaben für die Bewegungen des Kreuzsupports im Speicher des Computers 18 gespeichert, und betätigen über die Steuereinheit die Elektromotoren 13 und 14, die ihrerseits über die Spindeln 23 bzw. 24 eine Verschiebung des Kreuzsupports 12 in Richtung der Koordinaten X und Y bewirken. Soll beispielsweise die durch 41 Einheit s entfernung en voneinander getrennten Endpunkte 25 und 26 definierte Linie belichtet werden, so werden vom Computer 18 41 Impulse über die Leitungen 27 zur Steuereinheit 20 übertragen, die über die Leitungen 29 den Motor 13 zur Verschiebung des Kreuzsupports 12 um 41 Einheitentfernungen in Richtung der X- . Koordinate antreibt.. Eine Einheitsentfernung ist gleich einem Ablenkschritt des Lichtablenkers. Bewegt sich der Kreuzsupport 12, bedingt durch das Spiel der Spindel 23 und Ungenauigkeiten des Steuergeräts 20, beispielsweise nur um 38 Einheitsentfernungen in Richtung der X-Koordinate, so ist eine Korrektur durch den Strahlablenker 5 erforderlich. Zu diesem Zweck sind die Meßvorrichtungen 15 und 16 vorgesehen, die für jede Verschiebung derSteps in the direction of the coordinates. X and Y can be moved easily. The beam emerging from the light deflector 5 then falls on the semiconductor wafer 11 which is covered with a photoresist layer and which is fastened to the cross support 12 by means not shown. Due to the relative movement between the cross support 12 and the light beam 2, the desired lines are drawn on the. Semiconductor wafer 11 exposed. For this purpose, the information for the movements of the cross support is stored in the memory of the computer 18 and actuate the electric motors 13 and 14 via the control unit, which in turn displace the cross support 12 in the direction of the X and Y coordinates via the spindles 23 and 24, respectively cause. If, for example, the line defined by 41 units of distance s separated from each other end points 25 and 26 is to be exposed, the computer 18 transmits 41 pulses via the lines 27 to the control unit 20, which via the lines 29 the motor 13 to move the cross slide 12 41 unit distances in the direction of the X-. Coordinate drives .. A unit distance is equal to one step of deflection of the light deflector. Moving the cross slide 12, due to the play of the spindle 23 and inaccuracies of the control unit 20, for example, only by 38 unit distance in the direction of the X-coordinate, a correction by the beam deflector 5 is required. For this purpose, the measuring devices 15 and 16 are provided for each displacement of the

und 17a auf dem Kreuzsupport 12 befestigten Spiegel 17/um eine E inhe its entfernung einen Impuls erzeugen, der über die Leitungen 31 bzw. 32 zur Vergleichsanordnung 19 übertragen wird. ■ Die beiden anderen Eingänge der Vergleichsanordnung 19 sind mit den Leitungen 28 und 29 verbunden, über die die zur Verschiebung des Kreuz supports 12 dienenden Impulse zum Steuergerät 20 übertragen werden. Im vorliegenden Beispiel wurde der Kreuzsupport anstelle der durch die über die Leitungen 27 übertragenen Impulse vorgeschriebenen 41 Einheitsentiernungen nur um 38 Einheiteentfernungen verschoben, so da/1 sich eine Differenz von drei Einheiteentfernungen zwischen der Sollage und der Istlage ergibt. Am Ausgang der Meßvorrichtung 16 treten somit nur 38 Impulie auf, die in der Vergleich !anordnung 19 vonand 17 a mirror 17 attached to the cross support 12 / generate a pulse by a distance that is transmitted via the lines 31 or 32 to the comparison arrangement 19. The other two inputs of the comparison arrangement 19 are connected to the lines 28 and 29, via which the pulses used to move the cross support 12 are transmitted to the control unit 20. In the present example, the cross support was shifted only 38 unit distances instead of the 41 unit distances prescribed by the impulses transmitted via the lines 27, so that there is a difference of three unit distances between the target position and the actual position. At the output of the measuring device 16, only 38 pulses thus occur , which in the comparison arrangement 19 of FIG

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den 41 über die Leitung 27 zugeführten Impulse abgezogen werden. Die Differenz von drei Einheiteentfernungen wird über die Leitungen 42 der Lichtablenker-Steuervorrichtung 21 zugeführt, die den für eine Ablenkung in Richtung der X-Koordinate bestimmten Teil des Lichtablenkers 5 über die Leitung 35 so einstellt, daß der Strahl 2 um drei Ablenkschritte in Richtung der positiven X-Koordinate abgelenkt wird. Wäre der Kreuzsupport 12 Über die Spindel 23 anstatt der durch den Computer 18 gelieferten 41 Einheitsentfernungen beispielsweise um 46 Einheitsentfernungen in Richtung der positiven X-Koordinate verschoben worden, so wären am Ausgang der'Meßvorrichtung 16 46 Impulse aufgetreten und über die Leitungen 32 der Vergleichsanordnung 19 zugeführt worden. In diesem Fall würde der Lichtablenker 5 über die Leitungen 42, die Lichtablenker-Steueranordnung 21 und die Leitungen 35 so eingestellt werden, daß der Strahl 2 um vier Ablenkschritte in Richtung der negativen X-Koordinate verschoben wird. In beiden Fällen ist die durch die im Computer 18 gespeicherten Werte vorgeschriebene Sollage des Kreuzsupports 12 in bezug auf die Lage des Lichtstrahls 2 hergestellt worden. Die Wirkungsweise der Elektromotors 14, der Spindel 24 und der Meßvorrichtung 15 ist die gleiche wie die des Elektromotors 13 der Spindel 23 und der Meßvorrichtung 16. Selbstverständlich können auch gleichzeitige Bewegungen des Kreuzsupporte 12 in Richtung beider Koordinaten korrigiert werden; insbesondere auch die Abweichungen der Bewegung des Kreuzsupports von der Geraden bei Betätigung nur eines Motors. Die Korrektur ist nicht auf die Endpunkte einer Geraden beschränkt, sondern kann auch laufend durchgeführt werden. Die Motoren 13 und 14 können auch als Schrittschaltmotoren ausgebildet sein, die bei jedem dem Steuergerät 20 zugeführten Impuls eine genau definierte Anzahl von Umdrehungen machen. Die je Impuls erfolgende Bewegung des Kreuzsupporte entspricht einer bestimmten Anzahl von im Computer 18 gespeicherten Einheit s entfernung en. Die Geschwindigkeit der tatsächlichen Verschiebung de· Kreuzsupporte 12 wird über die Meßvorrichtung 15 und 16, die Leitungen 31 und 32, die Vergleichsvorrichtung 19 und die Leitungen 33 der Anordnung 22 zur Steuerung der Intensitätthe 41 pulses supplied via line 27 are subtracted. the The difference of three unit distances is shown via the lines 42 of the Light deflector control device 21 supplied, which is intended for a deflection in the direction of the X coordinate part of the light deflector 5 adjusts the line 35 so that the beam 2 is deflected by three deflection steps in the direction of the positive X coordinate. Would be the cross support 12 Via the spindle 23 instead of the 41 unit distances supplied by the computer 18, for example by 46 unit distances has been shifted in the direction of the positive X coordinate, then 46 pulses would have occurred at the output of the measuring device 16 and via the Lines 32 of the comparison arrangement 19 have been fed. In this In this case, the light deflector 5 would via the lines 42, the light deflector control arrangement 21 and lines 35 are set so that the Beam 2 is shifted by four deflection steps in the direction of the negative X coordinate. In both cases, the value is stored in the computer 18 by the Values prescribed nominal position of the cross support 12 with respect to the position of the light beam 2 has been produced. How the The electric motor 14, the spindle 24 and the measuring device 15 are the same as those of the electric motor 13 of the spindle 23 and the measuring device 16. Of course, simultaneous movements of the cross support 12 in the direction of both coordinates can also be corrected; especially the Deviations in the movement of the cross support from the straight line when only one motor is actuated. The correction is not on the endpoints a straight line, but can also be carried out continuously. The motors 13 and 14 can also be designed as stepping motors be, which make a precisely defined number of revolutions for each pulse supplied to the control unit 20. The one that occurs per impulse Movement of the cross supports corresponds to a certain number of im Computer 18 stored unit distance. The speed the actual displacement of the cross supports 12 is determined by the measuring device 15 and 16, the lines 31 and 32, the comparison device 19 and the lines 33 of the arrangement 22 for controlling the intensity

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des Lichtstrahls 2 definierenden Teil der Blendenanordnung 4 über die Leitungen 36 so ein, daß das Produkt aus Zeit und Intensität in allen Bereichen der durch den Strahl 2 auf der das Halbleiterplättchen 11 bedecken den Photolackschicht aufgezeichneten Linien konstant ist.of the light beam 2 defining part of the diaphragm arrangement 4 over the Lines 36 so that the product of time and intensity in all areas of the beam 2 on which the semiconductor wafer 11 cover lines recorded on the photoresist layer is constant.

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Claims

PATENT CLAIMS

(1. \ spot recorder with a relative to the recording sawn ^t ~~ ^ acting light beam moving cross support, characterized by a measuring arrangement (15, 16) for determining the position of the cross support (12), a comparing arrangement (19) for determining the difference between the respective actual and desired position of the cross support (12) and a light deflector (5) controlled by the comparison arrangement (19) to compensate for the differences found in each case - the displacement of the light beam.

2. light point writer according to claim 1, characterized in that the information from the measuring arrangement (15, 16), possibly via a comparison arrangement (19) with an arrangement (21) for controlling the die Difference between the respective actual and target position of the cross support (12) compensating light deflector (5) and an arrangement (22) for Control of the intensity of the beam (2) causing the recording as a function of the speed of the relative movement between the light beam (2) and cross support (12).

3. Light point writer according to Claims 1 and 2, characterized in that that the light deflector (5) consists of several series-connected, known electro-optical deflection stages for Gradual deflection of the light beam by one of the values

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of the series 2.2 ... 2 consists.

4. Light point writer according to claims 1 to 3, characterized in that that the measuring arrangement consists of two in the direction of the displacement coordinates of the cross slide? effective measuring devices (15, 16)

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with numerical measured value outputs that these numerical Measured value data with the numerical data for the control supplied by a control unit, for example by a computer (18) of the cross support (12) are compared and the difference of the arrangement (21) for controlling the beam in the relevant direction deflecting part of the light deflector (5) is supplied.

5. light deflector according to claim 4, characterized in that the The respective actual position of the cross support (12) is determined by a measuring arrangement consisting of two in the direction of the displacement coordinates of the cross support effective interferometric measuring devices (15, 16) and that the number of counted interference fringes with the number of to control the displacement of the cross support (12) of one Control unit, for example, numerical information supplied by a computer (18) is compared and that the difference is a Arrangement (2) for controlling each of the beam (2) in the relevant Direction deflecting part of the light deflector (5) is supplied.

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