DE1958663A1

DE1958663A1 - Verfahren und Vorrichtung zur photooptischen Herstellung von Halbleitererzeugnissen

Info

Publication number: DE1958663A1
Application number: DE19691958663
Authority: DE
Inventors: Wright Melvin Duane; Lewis Robert Edward; Chandler Philip Edwin
Original assignee: Teledyne Inc
Current assignee: Teledyne Inc
Priority date: 1968-11-25
Filing date: 1969-11-22
Publication date: 1970-06-11
Also published as: US3610750A; CA931800A; GB1292827A

Description

Teledyne, Incorporated, Hawthorne, Kalif. (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zur photooptischen Herstellung

von Halbleitererzeugnissen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur photooptischen Hersteilung von Halbleitererzeugnissen wie z.B. Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen aus Halbleitern, und insbesondere auf die Herstellung der endgültigen Meisterphotomasken oder der auf photograpHische Weise erzeugten Schaltungsverbindungen auf Platten, die unmittelbar auf einer großflächigen Vorlage mit den gewünschten Mustern oder Schaltungsanordnungen hergestellt werden.

Bei der Herstellung von Halbleitererzeugnissen und Schaltungselementen wie z.B. Transistoren, Feldeffekttransistoren, integrierten Schaltungen und dgl. wird üblicherweise eine Reihe von Photomasken, die geometrische Reihenanordnungen geeigneter Größe tragen, dazu verwendet, die gewünschten photographischen Ätzmuster unmittelbar auf die Oberfläche einer Halbleiterplatte zu drucken. Zur Entwicklung der Schaltung wird eine Reihe derartiger Muster

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in Verbindung mit Verfahren der selektiven Diffusion und anderen Verfahren verwendet. Typischerweise werden die Schaltungselemente zunächst in der Form von Entwurfszeichnungen aufgezeichnet und diese Zeichnungen werden dann zur Herstellung einer photographisch opaken und normalerweise rot gefärbten Kunststoffolie oder einer Kunststoffbesehichtung sehr hoher Genauigkeit verwendet, welche das gewünschte Muster trägt. Das Muster kann aus der Beschichtung ausgeschnitten, vermittels geeigneter Geräte in roter Farbe auf diese aufgetragen oder durch Anbringen schwarzer oder roter Klebestreifen auf dieser ausgebildet werden. Wenn das Muster in einer Beschichtung ausgeschnitten wird, lassen sich unerwünschte Abschnitte an ausgewählten Flächen abziehen, wodurch blanke Zonen entstehen, die mit den übrigen, scharf definierten und photographisch opaken (roten) Zonen das gewünschte Muster darstellen. Das Ausschneiden, Einfärben oder Kaschieren dieser Muster erfolgt manchmal von Hand, wird jedoch in den meisten Fällen durch Präzisionsgeräte' ausgeführt. Die auf diese Weise hergestellte Vorlage wird dann photo graphisch in mehreren Schritten auf die Größe einer endgültigen Muster- oder Originalphotomaske verkleinert, die zur Herstellung von Kontaktkopien verwendet wird, die zum Bedrucken der Platten mit diesen in Berührung gebracht werden. Das photographische Verkleinerungsverfahren erfolgt im allgemeinen in zwei Schritten, in denen die Mustervorlage stufenweise verkleinert wird, da die prak-

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tische Ausführung einer Verkleinerung in einem einzigen Schritt bis jetzt bestimmten Beschränkungen unterworfen war. Daher mußte die typische Verkleinerung von 200:1 in zwei optischen Verkleinerungsschritten ausgeführt werden. Die Beschränkungen ergaben sich aus der lämge eines für derartig starke Verkleinerungen benötigten Kamerabettes und der Schwierigkeit, über die große Fläche der Vorlage eine gleichmäßige und sehr hohe Beleuchtungsstärke zu erhalten. Jede auf diese Weise hergestellte Photomaske muß schließlich ausreichend genau sein, damit sie sich in genauer Übereinstimmung mit den Mustern anderer Photomasken befindet, um die Ausbildung genauer, scharf begrenzter und mehrschichtiger Schaltungsanordnungen auf der Platte zu ermöglichen. Wenn die Photomasken nicht genau übereinstimmen, wird dadurch die Qualität des Erzeugnisses herabgesetzt.

Gebräuchlicherweise werden zwei Systeme zur Herstellung endgültiger Photomasken für die Halbleiterbearbeitung verwendet. Bei dem einen System wird eine Maske mit einem Zwischenmaßstab schrittweise mit Wiederholung (step and repeat) erzeugt, um eine ganze Reihe von Schaltungsmustern zu erhalten, die ausreichend oft wiederholt sind, um die Platte nach der endgültigen Verkleinerung zu bedecken. Diese Zwischenmaske wird dann auf optischem Wege auf die Größe der endgültigen Photomaske verkleinert. Bei dem anderen System wird eine Zwischenmaske mit einem einzigen

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Muster verwendet, das während der endgültigen Verkleinerung schrittweise mit Wiederholung "belichtet wird, um in der endgültigen Photomaske die ganze Reihe von Mustern zu erzeugen. Bei dem erstgenannten Belichtungsverkleinerungsverfahren wird eine große Anordnung hergestellt, die vermittels eines einzigen Objektivs in einem oder mehreren Verkleinerungsschritten auf die Große der endgültigen Halbleiterplatte verkleinert wird. In diesem System treten oft Schwierigkeiten infolge von Objektivfehlern wie z.B. Abbildungsfehlern und Beschränkungen der erzielbaren Abbildungsgröße auf. Bei Verkleinerungssystemen mit stufenweiser Verkleinerung wird die endgültige, verkleinerte Belichtung zur Ausbildung der Reihenanordnung wiederholt und daher muß das Gesichtsfeld der Optik in keinem Fall gleich sein dem Gesichtsfeld für die einstufige Verkleinerung. Dagegen muß jedoch die zur Erzeugung dieses Schrittes der schrittweisen Bewegung mit Wiederholung erforderliche mechanische Bewegung mit sehr engen Toleranzen erfolgen, die in der Tat so eng sind, daß sie durch die Verlagerung von Lichtwellenlängen gemessen werden müssen. In jedem Fall lassen sich die endgültigen Photomaskenmuster mit außerordentlich hoher Präzision decken, was wiederum noch engere Toleranzen für die zur Herstellung dieser Muster verwendeten maschinellen und optischen Einrichtungen bedingt und im allgemeinen die Herstellung jedes einzelnen Musters . im ganzen Bearbeitungsvorgang mit absolut präzisen Abmessun-

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gen erforderlich, macixt, um zu gewährleisten, daß sich, die Huster im Enderzeugnis decken.

Neuere Entwicklungen machen es wünschenswert, die Verdrahtung mittlerer oder größerer integrierter Schaltungen vermittels ähnlicher Verfahren herzustellen. Die Muster für die Verdrahtung derartiger integrierter Schaltungen beziehen sich auf die Verbindung verschiedener Sauelemente auf einer einzigen Platte und sind daher unmittelbar verwandt mit den auf der Platte bereits bestehenden Hustern und lassen sich daher durch die vorstehend genannten schritt· weisen Verfahren mit Wiederholung herstellen. Das bedeutet, daß die gegenseitige Verbindung der Bauelemente oder Vorrichtungen, d.h. die Ausbildung der integrierten Schaltungen notwendigerweise innerhalb des gleichen Schritt-und-Wiederholung-Koordinatensystems wie die früher verwendeten Photomasken ausgeführt werden muß, die zur Herstellung der Schaltungen selbst verwendet worden sind. Bei Verbindungsmasken (Verdrahtung), die durch eine Belichtungsverkleinerung erzeugt worden sind, muß das normalerweise durch Schneidetechniken hergestellte großformatige Meister- oder Originalintegrationsmuster oder die Vorlage nach der Verkleinerung sich mit den Komponenten auf der ganzen Platte oder auf einem großen Teil der Platte decken. Wenn die stufenweise Verkleinerung angewandt wird, kann das Huster in der Endgrdße von einer Zwischengröße durch aufeinander-

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folgende, sich überlappende Belichtungen eines Punktes oder eines Quadrats erfolgen, wodurch eine Linie gebildet wird, die dem Ausschreiben einer Schaltungsverbindung entspricht. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, eine Kreuzung der beiden Verfahren zu verwenden, indem vorbereitete Muster eine kleinere Anzahl integrierter Schaltungen entsprechend bestimmter Prüfdaten verbinden, während größere Gruppen vermittels eines Zeilenschreibverfahrens miteinander verbunden werden. In jedem Fall ist die Nützlichkeit herkömmlicher Systeme zur Herstellung derartiger integrierter Schaltungsanordnungen begrenzt, da die z.Zt. verwendeten stufenweisen Verkleinerungssysteme einen Grad absoluter Reproduzierbarkeit erforderlich machen, der sich in der Praxis nur unter sehr großen Schwierigkeiten verwirklichen läßt. Außerdem werden bei der Verwendung derartig kleiner Masken mechanische Hilfsmittel hoher Präzision benötigt, um eine Deckung mit dem Muster des Plättchens zu erhalten. Diese Anforderung trägt zu den Kosten und dem komplizierten Aufbau des Systems bei.

Eine weitere Beschränkung wird durch die Herstellung der Halbleitererzeugnisse selbst bedingt und ergibt sich aus der statistischen Tatsache, daß eine bestimmte Anzahl der auf einer vorgegebenen Platte vorhandenen Bauelemente infolge des Vorhandenseins von über die ganze Platte willkürlich verteilten Uhregelmäßigkeiten fehlerhaft sind. Für individuelle Schaltkreise auf einzelnen Plättchen hat diese

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Eigenschaft lediglich, einen unmittelbaren Verlust an Ausbeute zur Folge. Wenn jedoch größere Abschnitte oder Stücke der Platte verwendet werden, verhindern diese willkürlich verteilten Unregelmäßigkeiten die wirtschaftliche Ausnutzung vorgefertigter Photomasken zur Herstellung von Verbindungsmustern, da die Verbindungsmuster einzig und allein dafür verantwortlich sind, wenn Elemente als unbrauchbar aussortiert werden müssen.

Aus diesen Gründen ergibt sich ein Bedarf für ein

neues und verbessertes Verfahren, sowie eine neuartige Vorrichtung zur photooptischen Herstellung von Halbleitererzeugnissen.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher ganz allgemein darin zu sehen, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur photooptischen Herstellung von Halbleitererzeugnissen zu schaffen, durch welche die vorstehend genannten Beschränkungen und Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen beseitigt werden-. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen die benötigte photographische Zwischenverkleinerung der Vorlage in Fortfall bringen und zur Erzielung absoluter Abmessungstoleranzen eine äußerst genaue Herstellung der endgültigen Photomasken ohne Verwendung von Präzisionsmaschinen ermöglichen. Insbesondere sollen sie sich zur Herstellung von integrierten Schaltungsmustern großen oder mittleren Maßstabs unter Verwendung kodierter Informationen eignen,

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die in vorhergehenden Prüfversuchen gewonnen worden sind und die Eigenschaften von auf einer vorgegebenen Halbleiterplatte bereits hergestellten Vorrichtungen angeben. Eine mechanische Berührung der Platte soll nicht erforderlich sein, so daß die Platte beschädigungsfrei voll und ganz verwendungBfähig ist im Vergleich zu mechanischen Verfahren für integrierte Schaltungen, bei denen Lücken ausgefüllt werden, eine Trimmimg durch Abkratzen (scratchthrough trimming) und dgl. ausgeführt wird. Weiterhin soll es möglich sein, integrierte Schaltungen vermittels Photoätzverfahren in beliebiger Weise zu verdrahten, wobei die Verbindungen in der Art von Drahtverbindungen andere Verbindungen überbrücken können und sich weiterhin ein Erzeugnis erhalten läßt, das mit anderen Schaltungen eng gepackt oder gestapelt werden kann. In den herzustellenden Verbindungsmustern für integrierte Schaltungen soll das früher auf der Plattenoberfläche erzeugte Bild zur Projektion eines Musters verwendet werden können, welches die Basis des herzustellenden Verbindungsmusters bildet. Schließlich sollen das Verfahren und die Vorrichtung zu einer spürbaren Verbesserung der Bildqualitat führen und die Herstellung beliebiger Verdrahtungen auf photographischem Wege ermöglichen, wobei die Gesamtbetriebskosten herabgesetzt sind.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein System angegeben, in welchem die von den Entwurfezeichnungen des zu

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reproduzierenden Musters in vollem Maßstab und großformatig hergestellte Vorlage in einem einzigen optischen Verkleinerungsschritt auf die endgültige Bildgröße verkleinert wird. Somit ist die Erfindung gekennzeichnet durch den Fortfall aller Zwischenverkleinerungen, Photozwischenmasken und aller anderer, bei der Herstellung von Halbleiterschaltungen auftretenden Fehlerquellen und Qualitätsminderungen. Bei der Herstellung von Photomasken steht die Vorlage in optischer und unmittelbarer Beziehung mit der in einem einzigen Arbeitsgang hergestellten Photomaske. Gleicherweise werden bei der Herstellung der Vorlage für Verbindungen die Platte und ihre einzelnen Komponenten unmittelbar auf die Oberfläche der Vorlage optisch abgebildet. Dazu sind Vorrichtungen zum Halten und Beleuchten der Vorlagenoberfläche und zur Abbildung derselben auf einen sensibilisierten Photomaskenrohling vorgesehen, die schrittweise mit Wiederholung bewegt werden können, so daß eine ganze Reihenanordnung von Mustern entsteht. Eine Reihe dieser Masken wird dann in einer bestimmten Reihenfolge optisch auf die Platte gedruckt und die Platte wird in einer Weise behandelt, daß die einzelnen Schaltungselemente entstehen, die dann vermittels bekannter Verfahren wie z.B. mit Berührungssonden-Prüfeinrichtungen geprüft werden. Die Prüfergebnisse können in beliebiger Weise aufgezeichnet werden, beispielsweise indem Farbpunkte auf der Platte angebracht werden oder ein magnetisch sensibilisiertes Material auf bestimmte Ab-

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schnitte der Platte aufgelegt oder ein unabhängiges Speichersystem verwendet wird. Ggf. lassen sich die Eigenschaften der auf den Platten befindlichen Schaltungselemente durch Trimmungsverfahren berichtigen, die vermittels einer entsprechend der Erfindung ausgeführten Dreiebenenkamera (triplane camera) ausgeführt werden. Ein Bild der zu integrierenden Platte wird dann auf die Vorlagenoberfläche zurückprojiziert und das Bild der Platte selbst wird als Maßgabe zur Herstellung beliebiger Vorlagen verwendet, welche sich zur Verbindung der Schaltungselemente derselben eignen. Nach Beendigung der Herstellung einer geeigneten Vorlage wird die Platte durch das die endgültige Verdrahtung darstellende Vorlagenmuster hindurch mit direktem Licht belichtet. Die Verdrahtung der integrierten Schaltungen auf der Platte wird anschließend nach bekannten Verfahren entwickelt und weiter behandelt. Dieses System eignet sich besonders gut für die Herstellung beliebiger Verdrahtungen und die Trimmung für das Integrieren vieler Komponenten in einem großen oder mittleren Maßstab auf einer einzigen Platte.

Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage auf das Muster abgebildet und nichtaktnisch.es Licht von der lichtempfindlichen Oberfläche reflektiert und auf die Oberfläche der Vorlage abgebildet wird, die lichtempfindliche Ober-

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fläche und die Voriagenoberflache mit nichtaktinischem Licht zueinander ausgerichtet und scharf eingestellt werden, die Torlagenoberfläche mit durchscheinendem, direktem, aktiriischem Licht beleuchtet und dadurch wenigstens ein Teil der lichtempfindlichen Oberfläche belichtet, dann das aktinische Licht abgeschaltet und die lichtempfindliche Oberfläche in einen vorbestimmten Abstand gebracht und die Vorlage erneut mit dem aktinischen Licht beleuchtet wird, um 'die lichtempfindliche Oberfläche zu belichten, und daß die Bewegungs- und Belichtungsschritte der lichtempfindlichen Oberfläche zur Erzeugung eines mikrophotographischen Mosaiks des Vorlagenmusters in einem Präzisionsmuster wiederholt werden.

Die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Vorrichtungen zur Befestigung einer lichtempfindlichen Oberfläche, auf welcher ein Muster aufgebracht werden soll, eine das zu reproduzierende Muster tragende Meistervorlagenfläche, Vorrichtungen zur Abbildung der Vorlage und zur Verkleinerung derselben auf die lichtempfindliche Oberfläche, eine Beleuchtungseinrichtung zur wahlweisen Blitzbeleuchtung der Vorlage von der der lichtempfindlichen Oberfläche abgewandten Seite her, eine auf der anderen Seite der Vorlage befindliche und zum Sammeln des durch diese durchfal- !enden Lichts und zur Abbildung der Vorlage in der Ebene der lichtempfindlichen Oberfläche dienende optische Vor-

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richtung, welche eine Verkleinerungsoptik enthält, die so bemessen ist, um die Abbildung der Vorlage auf die zum Drucken auf die lichtempfindlichen Halbleiteroberflächen erforderliche endgültige Größe zu verkleinern, und durch eine schrittweise mit Wiederholung arbeitende Vorrichtung, die dazu dient, die lichtempfindliche Oberfläche zu verlagern und die Beleuchtungseinrichtung so zu steuern, daß die Oberfläche bei ihrer Verlagerung nur in vorbestimmten, in gegenseitigen Abständen befindlichen Intervallen belichtet wird.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten photooptischen Vorrichtung, wobei einige Teile weggelassen sind.

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch einen Teil der Vorrichtung der Fig. 1.

Fig. > ist eine teilweise in schematischer Form gehaltene isometrische Darstellung einer abgeänderten Ausfuhrungsform einer zur Ausführung der Erfindung dienenden photooptischen Vorrichtung in Verbindung mit einer Dreiebenenkamera.

In Fig. 1 ist eine zur Durchführung der Erfindung geeignete Vorrichtung dargestellt, die ganz allgemein aus einer ,Beleuchtungseinrichtung 10 für direktes Licht, die dazu

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dient, eine großformatige Vorlage oder ein Original 12 zu beleuchten, einer Schritt- und Wiederholungskamera Η, einer Steuerschaltung 16 und einem Projektionsmikroskop 18 besteht. Die Vorlage 12 kann durch eine Glasplatte 20 gehalten werden, welche eine herkömmliche, transparente Unterlage aus Kunststoff trägt, die mit einer Beschichtung versehen ist. Die Beschichtung ist in einer solchen Weise ausgeschnitten, daß das zu reproduzierende und zum Drucken auf eine Photomaske oder eine Platte bestimmte Muster gebildet wird. Die Vorlage stellt daher die praktische Verwirklichung der ursprünglichen, mit den Entwurfsanweisungen des Konstrukteurs der Schaltung versehenen genauen Netzteilung dar und bilden das Original des gewünschten Musters. Die Vorlage wird von einer geeigneten Halterung gehalten, die in beliebiger Weise ausgeführt sein kann und beispielsweise aus den hier dargestellten aufrechten Stützen 22 und 24 bestehen kann.

Zur dtekten, d.h. nichtdiffusen Beleuchtung der Vorlage mit durchscheinendem Licht ist eine pulsierende Lichtquelle 26 vorgesehen, die in einem Gehäuse.28 in geeigneter Weise gehalten wird und aus einer Lampe 30 besteht, welche beispielsweise eine Xenon- oder Quecksilberlampe sein kann. Hinter der Lampe befindet sich ein Heflektor 22, um die Lichtabgabe in einer Richtung zu erhöhen. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "direktes Licht" ist nicht gestreutes Licht zu verstehen, dessen Strahlung entsprechend einer vorbestimmten Strahlungsverteilung abgegeben wird, so daß das

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Licht im Gegensatz zu Streulicht nur in bestimmten, gewünschten Richtungen abgegeben wird. Aus Gründen der Raumersparnis kann die von der Lampe abgegebene Lichtstrahlung durch ein System von Umlenkspiegeln 34 und 36 umgelenkt werden, welche in einem geeigneten Gestell 33 angeordnet sind und das Licht in eine Kondensorlinse 40 ablenken, so daß es durch die Vorlage 12 hindurchfällt.

Die Kondensorlinse 40 ist vorzugsweise eine Flüssigkeitslinse des in einer weiteren Patentanmeldung, der U.S. Patentanmeldung Serial No. 762 279 mit dem Titel "Linse großer Apertur für eine Präzisionsvorlagenkamera", Anmeldedatum 16. September 1968 beschriebenen Typs. Die Kondensorlinse besteht allgemein aus einem Hohlrahmen 42 mit großer Öffnung, der an beiden Enden von peripheren Halteflächen umgeben ist, welche einfach gewölbten Formen entsprechen. Eine erste und eine zweite transparente, biegsame und ebene Platte 44 bzw. 46 werden jeweils auf den Formen in abgedichteter Beziehung mit dem Gehäuse gehalten und'bilden ein gegenüber Flüssigkeit abgedichtetes Gefäß zur Aufnahme einer geeigneten Brechungsflüssigkeit. Für die hier zur Rede stehende Erfindung wird dieser Linsentyp infolge seiner hohen optischen Qualität und seiner verhältnismäßig niedrigen Kosten bevorzugt, es lassen sich jedoch auch andere Linsentypen für die Erfindung anpassen. Beispielsweise könnte eine Linse aus solidem Glas verwendet werden, für welche jedoch die Herstellungs- und

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Temperungskosten unter den heutigen Bedingungen zu hoch wären. In entsprechender Weise Hessen sich auch große Fresnellinsen verwenden, wobei jedoch infolge der Diskontinuität zwischen den Segmenten derartiger Linsen eine Qualitäts vermind erung in der Form von Schatten und ungleichmäßiger Beleuchtung auftreten würde. Weitere konstruktive Einzelheiten der hier dargestellten Flüssigkeitslinse 40 sind aus der vorgenannten Patentanmeldung zu entnehmen, in'welcher die Konstruktion der Linse ausführlich dargestellt und beschrieben ist. Durch Verwendung einer Flüssigkeitslinse dieses Typs läßt sich über die ganze Oberfläche der Vorlage eine sehr gleichmäßige Beleuchtung mit verhältnismäßig niedrigen Kosten erzielen.

Die Verwendung des Projektionsmikroskops 1ö erfolgt unmittelbar nach der Herstellung der ursprünglichen Photomasken für die Herstellung der Komponenten. Zu diesem Zweck wird ein innerhalb des Mikroskops befindlicher Strahlenteiler 48 für den nunmehr beschriebenen Arbeitsgang entfernt, so daß das von der Vorlage abgegebene Licht unmittelbar auf eine innerhalb der Schritt- und Wiederholungskamera I4 befindliche reflektierende Spiegelfläche 50 auffallen, von dieser nach oben durch ein Objektiv 52 hindurch reflektiert und vermittels des Objektivs zu einem Bild auf der unteren Oberfläche einer lichtempfindlichen Platte 54 fokussiert werden kann. Für die Herstellung von Photomasken, die sich

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wiederholende, ähnliche Muster aufweisen, wie sie z.B. bei der Herstellung von Halbleitererzeugnissen im allgemeinen anzutreffen sind, wird die Vergrößerung des Objektivs so bemessen, daß es die Vorlage vollständig auf ihre endgültigen Abmessungen verkleinern kann. Diese Vergrößerung ist typischerweise angenähert 200-fach. Somit entspricht das auf der Platte 54 erzeugte Bild dem zur Verwendung bestimmten endgültigen Bild, das in späteren Verfahrensschritten auf eine Halbleiterplatte übertragen wird.

Der zur Ausführung von Schritten und Wiederholungen dienende Teil der Kamera besteht allgemein aus einem geeigneten _ Tragerge-ste.il 56, das zusammen mit der Halterung für die Vorlage und die Beleuchtungseinrichtung starr auf einer (nicht dargestellten) feststehenden Bodenfläche montiert ist, so daß die gegenseitige Lage dieser Vorrichtungen unverändert bleibt. Das Gestell trägt eine Grundplatte 5ö, welche ihrerseits einen Unterschlitten 60 trägt, der auf entsprechenden Führungen 62 in einer einzigen Richtung verschiebbar gelagert ist. Auf diesen Unterschlitten ist ein weiterer Schlitten 64 aufgesetzt, der quer zu dem ersten Schlitten auf einem zweiten Paar von Führungen 66 verschiebbar ist. Eine erste und eine zweite, jeweils von einem Elektromotor angetriebene Spindel 6b und 70 dienen dazu, den Unterschlitten 60 und den Schlitten 64 unabhängig voneinander anzutreiben, so daß diese jeweils in einer von zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen zueinander

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und in bezug auf die Grundplatte verlagert werden können. Diese Eichtungen können als Bezugsrahmen mit einer X-Achse und einer Y-Achse bezeichnet werden.

In jedem Schlitten ist eine (nicht dargestellte) Öffnung vorgesehen, welche den Durchtritt von Licht von dem Objektiv zu einer innerhalb des Schlittens 64 befindlichen Stelle ermöglicht. An dem Schlitten befindet sich eine Vorrichtung zum Halten der lichtempfindlichen Platte oder der Photoplatte 54 und eines Präzisionsgitters 72 in zueinander parallelen, in einem gegenseitigen Abstand befindlichen Ebenen, so daß die lichtempfindliche Oberfläche der Photoplatte in der Einstellebene des durch das Objektiv entworfenen Bildes nach unten weist, während das Präzisionsgitter nach oben zeigt und vermittels des Schlittenkörpers in einer festen und genau definierten Lage in bezug auf die lichtempfindliche Platte gehalten wird. Außerdem ist eine geeignete Translationsvorrichtung wie z.B. ein Mikroskoptisch vorgesehen und dient dazu, die gegenseitigen Lagen von Platte und Gitter auszurichten, und um die lichtempfindliche Platte in bezug auf die Scharfstellebene, eine Verlagerung senkrecht zur optischen Achse oder eine Drehung in bezug auf die optische Achse einzustellen, sowie in bezug auf die Bewegung der Schlitten auszurichten. Die Betrachtung der Ebene der Photoplatte zum Zwecke der Einstellung und des Scharfetellens erfolgt mit nichtaktinischem, sichtbarem Licht, so daß die in ihrer Lage befindliche Platte

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unbelichtet bleibt. Die Optik ist sowohl für nichtaktinische als auch aktinische Wellenlängen korrigiert. Das Gestell 56 trägt oberhalb des Präzisionsgitters außerdem ein Mikroskop 74» weiches ein lichtempfindliches Element 76 und eine (nicht dargestellte) Beleuchtungseinrichtung enthält, welche dazu dienen, den Durchgang einer Gitterlinie durch das Gesichtsfeld des Mikroskops anzuzeigen.

Die lichtempfindliche Platte 54 kann unterschiedlich ausgebildet sein und beispielsweise aus einer mit einem lichtempfindlichen Mittel, einem lichtempfindlichen Resist, beschichteten Platte, einer mit einer Silberhalogenemulsion beschichteten Glasplatte (manchmal als Platte hohen Auflösungsvermögens bezeichnet) oder einer Glasplatte mit einer Oberflächenbeschichtung eines Photoresist bestehen. Das Gitter kann von beliebiger Ausführung sein und beispielsweise aus einer Anordnung eines reflektierenden Stoffes bestehen, der in der Form von Linien jeweils alle 25 Ai aufgetragen ist, die durch die Steuerschaltung 16 abgetastet und gezählt werden. Die lichtempfindliche Zelle des Mikroskops ist so eingestellt, daß sie die Lichtquelle 26 bei jeder nt en Zählung der Gitterlinien zum Aufleuchten bringt. Torzugsweise weist jedoch das Gitter genaue Mittelpunkte auf, so daß die Lampe jedesmal dann gesteuert wird, wenn ein Gitterstrich abgetastet wird. Dadurch werden der Zählschritt und die durch Zählfehler bedingten fehler eliminiert· Wenn eine längere Belichtung erforderlich ist, wird der Schlitten

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antrieb während der Belichtung vorzugsweise abgeschaltet.

Zur Herstellung von Photomaskenplatten werden geeignete Vorlagen 12 durch Zeichenmaschinen oder auf andere Weise hergestellt, so daß ein vollständiges Muster ausgebildet wird, das schrittweise mit Wiederholung gedruckt werden soll, während es gleichzeitig auf eine Größe verkleinert wird, die sich zum Drucken auf Platten eignet. Wenn Abziehverfahren eingesetzt werden, weist die Vorlage nach Entfernung der roten Schicht vorzugsweise unter der Schicht von (roter) Kontrastfarbe eine photographisch opake weißliche Oberf-Lächenbeschichtung auf, welche die Betrachtung der auf die Vorlage projizierten Bilder erleichtert. Eine derartige Beschichtung kann beispielsweise aus Kontaktpapier bestehen, das glatt auf die Unterlage aufgelegt ist. Eine auf diese Weise ausgebildete Vorlage eignet sich besonders gut für viele Anwendungen, in denen die Ebene der Vorlage zugleich als Bildschirm zur Betrachtung eines vergrößerten Bildes der Ebene der lichtempfindlichen Platte verwendet werden soll. Das Vorlagenmuster ist an den Stützen 22 und 24 befestigt, und für die Kamera wird ein Objektiv 52 geeigneter Vergrößerung (angenähert 200-fach) ausgewählt. Die Scharfeinstellung wird im allgemeinen durch Verwendung eines getrennten Einstellschiebers nachgeprüft, der nach Entfernung des Gitters in die Kamera eingesetzt werden kann und gestattet, vermittels des Mikroskops 74 die gegenseitige Lage von

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lichtempfindlicher Platte und Objektiv einzustellen, wonach, ein Schieber mit dem Gitter und der zu belichtenden Photoplatte in den Schlitten eingesetzt wird, wobei sich, die Photoplatte in dem gleichen Abstand von dem Objektiv befindet, automatisch scharf eingestellt ist und in einer festen Lage in bezug auf das Gitter gehalten wird. Das Gitter wird als Präzisionsauslösevorrichtung zur Zündung der Lampe 30 verwendet, durch welche während der durch den Motorantrieb erfolgenden Translation des Schlittens auf dem Unterschlitten eine Belichtung der lichtempfindlichen Platte mit einem verkleinerten Bild der Vorlage erfolgt. Der eine Antriebsmotor, beispielsweise der Motor für die X-Achse wird so erregt, daß er den Schlitten kontinuierlich in dieser Richtung antreibt. Während der Schlitten das Gitter 72 unterhalb des lichtempfindlichen Elementes 76 vorbeibewegt, wird eine vorbestimmte Anzahl von Gitterlinien überquert und gezählt, bis der vorbestimmte Wiederholungsabstand summiert worden ist. Die Lage einer einzelnen Gitterlinie des Gitters läßt sich vermittels eines Verfahrens mit durchfallendem oder reflektierten Licht feststellen. Die Zählschaltung triggert dann eine geeignete Stromquelle, welche die Lampe 30 zündet, wodurch eine Belichtung auf der Platte erfolgt. Dieser Vorgang wird wiederholt, so daß eine Reihe von Belichtungen erfolgt. Die Antriebsvorrichtung arbeitet ausreichend langsam, damit eine genaue Reproduktion der Vorlage ausge-

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bildet werden kann, wenn der Schlitten kontinuierlich angetrieben wird. Nach Überquerung jeder Linie wird der Antriebsmotor für die Y-Achse während einer ausreichend bemessenen Zeit erregt» um den Schlitten auf die nächste Linie einzustellen. Dann wird der Motor für die X-Achse für die nächste Reihenfolge von Belichtungen kontinuierlich angetrieben. Auf diese Weise wird eine rasterförmige Entwicklung der lichtempfindlichen Platte erhalten. Nachdem die Belichtung der erforderlichen Anzahl von Linien auf der lichtempfindlichen Platte erfolgt ist, wird die Platte herausgenommen und entwickelt, um das Bild zu erhalten. Die Torlage kann dann gegen eine andere Vorlage mit einem anderen Muster ausgetauscht und eine neue lichtempfindliche Platte kann eingesetzt werden, wonach der Arbeitsablauf wiederholt wird. Typischerweise werden für ein und denselben Vorrichtungstyp mindestens fünf oder sechs Photomasken hergestellt. Dabei sol besonders darauf hingewiesen werden, daß sich zur Durchführung der Erfindung auch andere Belichtungstechniken verwenden lassen. Beispielsweise kann die Steuerschaltung so eingestellt sein, daß sie den Motor der X-Achse während jedes Iriggerimpulses für die Lampe anhält, so daß die lichtempfindliche Platte im Stillstand belichtet wird. Das kann dann notwendig sein, wenn längere Belichtungszeiten erforderlich sind.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die vermittele des vorstehend beschriebenen Arbeitsablaufes

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hergestellten Photomasken ganz genau ausgebildet sind und sich gegenseitig identisch decken, ohne daß absolute Toleranzen erforderlich sind. Bei der Herstellung jeder Maske erfolgt eine genaue Nachführung entsprechend der auf dem Präzisionsgitter 72 oder der Triggerplatte befindlichen Markierungen, wodurch in Verbindung mit einer einwandfreien Scharfstellung eine genaue Übereinstimmung erzielt wird. Bei der nacheinander eräugenden Herstellung mehrerer Masken findet die Belichtung automatisch jeweils an der gleichen Stelle wie bei den vorhergehenden Platten statt, so daß das System von Haus aus eine gegenseitige Deckung verschiedener Photomasken liefert. Durch die unmittelbare Herstellung der Photomasken ausgehend von der Vorlage werden nicht nur viele kostspielige und zeitraubende Verfahrensschritte, sondern auch die früher zur Herstellung von photographischen Verkleinerungen Xn Zwischengrößen benötigten Vorrichtungen eingespart. Die fertig hergestellten Photomasken dienen zur Herstellung von Halbleiterplatten, wozu typischerweise ein optisches System verwendet wird, in welchem die Masken nacheinander unmittelbar auf die Halbleiterplatte abgebildet werden. Ggf. können die Masken auch kopiert werden, wodurch Glasplatten-Photomasken erhalten werden, die zum unmittelbaren Kopierdrücken auf Platten dienen. In jedem Fall wird die ganze Reihe von Masken nacheinander zur Herstellung von Platten verwendet, die Schaltungselemente tra-

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gen, welche den unmittelbar von großformatigen Vorlagen übertragenen Mustern entsprechen.

Es ist üblich, derartige Platten mit Berührungssonden zu prüfen, welche einen Berührungskontakt mit jeder Vorrichtung oder jedem auf der Platte befindlichen Bauelement machen, um dessen elektrische Eigenschaften festzusteilen. Derartige Berührungssonden sind im Handel erhältlich und beispielsweise durch die Firma Transistor Automation Corporation in Woburn, Massachusetts (V.St.A.) erhältlich. Die auf diese Weise festgestellten Eigenschaften werden mit Bezugswerten verglichen und jedes Bauelement oder jede Vorrichtung, welche den Sollwerten nicht entspricht, wird mit einer Markierung versehen, indem sie beispielsweise zur Sichterkennung mit einer Farbmarkierung oder zur magnetischen Erkennung mit einer magnetischen Markierung versehen wird, so daß sich diese Elemente oder Vorrichtungen aus dem Enderzeugnis aussortieren lassen.

Für das Integrieren der Vorrichtungen oder Bauelemente in großem oder mittlerem Maßstab auf der Platte, die mit BerührungsBonden geprüft und mit Informationen kodiert worden ist, kann die Platte unterhalb des Gitters in die zuvor von der lichtempfindlichen Platte eingenommene Stellung eingelegt werden. An der Stelle der Vorlage befinden sich dann Verbindungsnetzwerke oder Sammelschienen, die auf die Platte aufgedruckt werden sollen. Es kann beispielsweise wünschens-

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wert sein, jedes nicht verwendete Bauelement mit einem Kurzschlußbügel zu umgeben, und zu diesem Zweck kann eine geeignete Maske hergestellt und wahlweise in den Zonen belichtet werden, welche die kurzzuschließenden Bauelemente enthalten. Eine typische Steuerschaltung für diesen Zweck enthält vorzugsweise einen geeigneten Speicher, der in Verbindung mit der Berührungssonde eingesetzt wird, um die von der Sonde als fehlerhaft festgestellten Lagen aufzuzeichnen. Die Speichervorrichtung wird in diesem Pail unmittelbar mit der Steuervorrichtung 16 gekoppelt, welche dann selbsttätig eine wahlweise Belichtung derjenigen Plattenflächen hervorruft, die verändert werden sollen.

Es ist auch möglich, Zeilenschreibverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen unmittelbaren Druckverfahrens einzusetzen. Wenn daher eine Linie auf einen vorgegebenen Abschnitt der Platte gedruckt werden soll, wird eine Vorlage geeigneter Größe hergestellt und mit dem Überschrei ten jeder Gitterlinie nacheinander ausgedruckt, während der Kameraschlitten bewegt wird. Andererseits kann die Xenonlampe 30 auch durch eine Lampe ersetzt werden, welche eine kontinuierliche Beleuchtung liefert und vermittels eines Verschlusses gesteuert wird. In den beiden, vorstehend beschriebenen Verfahrensbeispielen wird keine Zwischenverkleinerung der Vorlage verwendet und es sind keine Abmessungstoleranzen erforderlich. Daher ist das ganze Verfahren wesentlich vereinfacht, wobei die

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Genauigkeit und, die Qualität der dadurch erhaltenen Bauelemente und Schaltungen erheblich verbessert sind.

Anhand der Figuren 1 und 2 ist auch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die sich besonders gut zur Ausbildung von Großverbindungsmustern auf Platten eignet, die beispielsweise zur Ausbildung von integrierten Schaltungen großen oder mittleren Maßstabs benötigt werden. Zu diesem Zweck ist eine Hellfeldbeleuchtungseinrichtung vorgesehen, die den Strahlenteiler 48 einschließt und wahlweise eingesetzt werden kann, um ein von der beleuchteten Vorlage abgegebenes Strahlenbündel aufzufangen. Sie Konstruktion der Vorrichtung ist in Fig. 2 in Einzelheiten dargestellt und besteht aus einer Vorrichtung zum Einstellen und zur Halterung einer Platte 80 in einer genauen Lage an ihrem unteren Ende. Diese Vorrichtung weist einen Mikrometerantrieb 82 auf, in welchem sich die Platte befindet und durch Schwerkraft oder durch Saugwirkung gehalten wird. Die obere Oberfläche der Platte dient als Objektfläche zum Aufdrucken oder Aufzeichnen von Informationen in der richtigen Größe der auf der Platte anzubringenden Verbindungen, wie im nachstehenden nooh erläutert wird. Pie optische Vorrichtung zur Beleuchtung und Abbildung der ganzen Gegenstandsoberfläche der Platte von vorn auf die Vorlage weist den Strahlenteiler 48, der so angeordnet ist, daß er einen optischen Weg zu der Oberfläche der Vor-

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lage bildet, und eine Lichtquelle auf, welche die Gegenstands oberfläche der Platte durch den Strahlenteiler hindurch beleuchtet. Die Lichtquelle kann aus einer Lampe 86, einer Kondensor linse 88 und einem passenden Filter 90 bestehen, welches eine wahlweise visuelle Beleuchtung der Platte ohne Belichtung einer ggf. auf dieser befindlichen spektralempfindlichen Photoresistbeschichtung ermöglicht. Ein Objektiv 92 ist so angeordnet, daß es das von der Vorlage kommende Licht auf die Platte, bzw. die Platte auf die Vorlage abbilden kann, und verkleinert die Vorlage typischerweise etwa 20-fach. Die Ausbildung integrierter Schaltungen im großen Maßstab wird durch die beschriebene Vorrichtung wesentlich vereinfacht.

Die Verfahrensweise geht davon aus, daß die Plattenoberfläche mit Hellfeldbeleuchtung durch die Lampe 86 abgebildet wird, indem der Abbildungsstrahlengang durch den Strahlenteiler 48 und das Objektiv 92 hindurch verläuft, von der Plattenoberfläche zur reflektierenden Seite des Strahlenteilers 48 reflektiert und wieder auf die Vorlagenfläche gerichtet wird. Die Vorlagenoberfläche 12 kann beispielsweise aus einer geeigneten transparenten Unterlage mit einer auf dieser befindlichen weißen, opaken, abziehbaren Beschichtung bestehen, z.B. aus Zellophan-Klebeband oder Mylarband. Das Muster der Platte wird auf das Band scharf abgebildet und unmittelbar als Gerippe verwendet, mit welchem spätere Huster zur Deckung gebracht

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werden müssen. Pie Ausbildung des gewünschten Musters erfolgt wie bei Pauspapier. D.h.., die auf der Platte befindliche Information wird zusammen mit dem aus Bauteilen und Mustern bestehenden Gerippe auf die Torlagenoberfläche abgebildet, und die Vorlage wird lediglich ausgeschnitten, um dem gewünschten Verbindungs- oder Irennmuster zu entsprechen, das zur Verbindung der verschiedenen Bauteile auf der Platte zu geeigneten Schaltungen erforderlich ist. Das hervorstehende Merkmal dieses Systems besteht darin, daß eine Mikrobearbeitung von Mustern oder die Anfertigung von Mikrοzeichnungen nicht erforderlich ist und stattdessen unmittelbar ausgehend von dem Bild der Platte selbst eine Großbearbeitung von Stücken von Hand zur Entwicklung beliebiger Verbindungsmuster angewandt wird. Mehrfachmueter oder Mustersätze für eine vorgegebene Platte decken sich automatisch und haben genaue Toleranzen, da alle Zwischenschritte in Fortfall gekommen sind.

Nach der Ausbildung der beliebigen Vorlage für die Verdrahtung wird die Lampe 86 abgeschaltet und die Platte durch Anschalten der Lampe 30 vermittels der Kondensor optik 40 großer Öffnung belichtet. Zur Verkürzung der erforderlichen Belichtungszeit kann anstelle der zuvor bei 30 verwendeten Xenonlampe eine Quecksilberdampflampe verwendet werden. Vorzugsweise werden das Filter 90 und die Lampentypen 86, 30 so gewählt, daß das zur Betrachtung und das zur Belich-

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tung verwendete licht verschiedene Wellenlänge haben, wobei das Betraehtungslicht niehtaktinisch und das zur Belichtung verwendete Licht aktinisch ist. Daher kann die Platte mit einer Photoresistbeschichtung versehen und auf der Vorlagenoberflache betrachtet werden, ohne daß dadurch die Beschichtung 'belichtet wird. Damit ist es nicht erforderlich, die Platte nach Fertigstellung der Vorlage zu entfernen, zu beschichten und erneut einzustellen. Außerdem wird das Objektiv 92 vorzugsweise für die beiden ausgewählten Wellenlängen achromatisch gemacht, um durch Abbildungsfehler bedingte Vergrößerungsänderungen zu vermeiden. Achromatische Objektive dieses Typs sind bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen werden muß. Durch Verwendung eines derartigen Objektivs wird die bei der Projektion des Bildes der Plattenoberflache auf die Vorlagenoberfläche erhaltene Deckung trotz Verwendung unterschiedlichen Lichts für die Betrachtung und die Belichtung der Platte mit sehr hoher Präzision aufrechterhalten.

In Pig. 5 ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Dreiebenenkamera 100 dargestellt, die dazu dient, in einer einstufigen Verkleinerung einer großformatigen Vorlage eine genaue und wahlweise Schritt- und Wiederholungsbelichtung von lichtempfindlichen Oberflächen durchzuführen. Die Kamera ist außerdem deshalb besonders nützlich, da die schrittweise mit Wiederholung erfolgende Erzeugung von Mustern

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während der Ablesung einer Informationsquelle erfolgen kann, welche die zuvor mit einer vorgegebenen Platte erhaltenen Ergebnisse angibt. Das bedeutet, daß es mit der in Pig* 3 dargestellten Kamera möglich ist, unmittelbar auf der Platte kodierte Prüf informationen zur Entwicklung geeigneter Verbind ungsmuster für die Verbindung der auf der Platte befindlichen verschiedenen Bauelemente zu verwenden. Ganz allgemein ersetzt diese Vorrichtung die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Schritt- und Wiederholungskamera. Pig. zeigt die Vorrichtung in Ausrichtung mit dem von der Vorlage entlang der optischen Achse P einfallenden Lichtstrahl. Die bereits beschriebene Beleuchtungseinrichtung für direktes Licht, wie auch die Vorlage sind in dieser Pig. weggelassen worden, dar: ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise den bereits beschriebenen entsprechen.

Die Dreiebenenkamera weist eine auf geeignete Weise gelagerte Halterung 102 mit einem waagerechten Tisch 104 auf, der Führungen 106 für einen Unterschlitten 108 trägt. Der Unterschlitten wird vermittels einer durch einen Elektromotor angetriebenen Spindel 110 in Y-Richtung vor und zurück angetrieben. Der Unterschlitten weist eine quer zur ersten Führung 106 angeordnete Führung 112 auf, welche zur Lagerung eines Schlittens 114 dient, der vermittels einer durch einen Elektromotor angetriebenen Spindel 116 in der dargestellten Weiäe entlang der Führungen in X-Richtung hin und her bewegt wird.

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Der Schlitten 114 weist erste, zweite und dritte parallele Stufenebenen 121, 122 und 123 auf, von denen die erste und die zweite Ebene mit (der Übersichtlichkeit halber weggelassenen) X, Y-Vorrichtungen und Vorrichtungen zur Drehung und Translation versehen sind, welche eine genaue Einstellung der auf diesen befindlichen Gegenstände gestatten. Andererseits können auch Einstell- und Ausrichtvorrichtungen vorgesehen sein, welche gewährleisten, daß jedes Element genau und reproduzierbar eingestellt werden kann. Die untere Stufe 121 ist mit einer photographisch sensibilisierten Maskenplatte 121a versehen, während die zweite Stufe 122 eine Gitterteilung 122a trägt, welche dem vorstehend beschriebenen Präzisionsgitter 72 ähnlich ist. Die dritte Stufe kann eine Platte oder eine ebene Oberfläche 123a aufnehmen, auf der Informationen kodiert sind, welche den Zustand bestimmter Bauteile, anzeigen. Derartige Informationen sind in der Regel in der form farbiger Punkte oder anderer Zeichen, welche das Verhalten bestimmter Schaltungselemente auf der Platte gegenüber den Prüfungen mit der Beruhrungssonde anzeigen.

Ein geeignetes Mikroskop 126 und eine Abtastvorrichtung 127 sind an der Halterung gelagert, überlagern das Gitter 122a auf der zweiten Stufe und gestatten eine visuelle Deckung und einwandfreie Ausrichtung des Gitters in Verbindung mit der Abtastvorrichtung, welche die Bewe-

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gung des ganzen Schlittensysteais anzeigt, wenn eine Gitterlinie oder eine Schnittstelle passiert wird. Ein zusätzliches Mikroskop 128 und eine weitere Abtastvorrichtung 129 sind an der Halterung so gelagert, daß sie die dritte Stufe überlagern und die Betrachtung und das Ablesen der auf der kodierten Platte enthaltenen Informationen gestatten. Die Mikroskope 126, 128 sind mit geeigneten Höhenverstellschrauben 130, 132 für die Scharfeinstellung versehen.

Die zur Steuerung der Belichtung der lichtempfindlichen Oberfläche in der ersten Stufe 121 dienende Vorrichtung besteht aus einer entsprechenden Schalteinrichtung 134, die auf der Basis eines Ein-Aus-Betriebs die Lampe 30 immer dann zum Aufleuchten bringt, wenn eine Übereinstimmung von Gitterlinien (oder einer vorbestimmten, gezählten Anzahl von Gitterlinien) und einer entsprechenden kodierten Stellung auf der Platte vorkommt. Andererseits kann auch ein Verschluß 135 vorgesehen sein, der dazu dient, das von der Lampe 30 kommende Licht immer dann durchzulassen, wenn eine Belichtung erwünscht ist. Bei Verwendung eines Verschlusses läßt sich die gewünschte Belichtungszeit auf einfache Weise einstellen.

Eine Hellfeldbeleuchtungseinrichtung 126 besteht aus einem lichtdicht abgedichteten Gehäuse mit einer geeigneten Lampe 138, einem Reflektor HO, sowie einer Kondensorlinse 142 und einem Filter H4, welche so angeordnet sind, daß

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das licht durch den Strahlenteiler 146 und das 1-4Ö- hihdurchgeht. Das von der lampe 138 kommende licht durchläuft den Kondensor 142, das Filter 144, den Strahlenteiler 146 und das Objektiv 148, wird reflektiert und durch den Strahlenteiler entlang der Achse P auf die Vorlage gerichtet. Das von der lichtempfindlichen Oberfläche reflektierte licht wird (wie in !ig. 1) in der Ebene der Vorlagenoberfläche fokussiert, wodurch die genaue Ausrichtung der lichtempfindlichen Vorrichtung mit der Vorlage festgestellt oder hergestellt werden kann. Dabei findet kein Austausch von optischen Informationen zwischen den drei Ebenen 121, 122 und 123 der Kamera statt. Die Ebenen stehen in mechanischer Beziehung zueinander und sind dadurch verbunden, daß sie gemeinsam auf einem sehr präzise geführten Schlitten gelagert sind, der durch den Spindelantrieb in der X-Riehtung und der Y-Richtung bewegt wird. Die optische Information wird zwischen der unteren Oberfläche der ersten Stufe 121 des Schlittens und der Vorlage entweder vermittels der Hellfeld-Beleuchtungseinrichtung 136 oder durch Umkehr des Beleuchtungsstrahlenganges und die Verwendung von durch die Vorlage durchgelassenem direktem licht ausgetauscht.

Im allgemeinen stellt die vorstehend beschriebene Vorrichtung mikrophotographische Muster von einer großformatigen Vorlage auf einer lichtempfindlichen Oberfläche

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her, indem die Vorlage und das Muster zusammen durch das Objektiv abgebildet werden. Das nichtaktinische licht wird dann von der lichtempfindlichen Oberfläche reflektiert und zwecks Erleichterung der Scharfeinstellung und der Ausrichtung auf die Oberfläche der Vorlage projiziert. Die Vorlagenoberfläche wird dann mit durchfallendem, direktem aktinischem Licht beleuchtet, um wenigstens einen Abschnitt der lichtempfindlichen Oberfläche zu belichten. Dann wird die lichtempfindliche Oberfläche um eine vorbestimmte Strecke bewegt und erneut belichtet. Diese Schritte werden an jedem Schnittpunkt des Gitters wiederholt, um auf der lichtempfindlichen Oberfläche ein mikrophotographisch.es Präzisionsmosaik des Vorlagenmusters zu erzielen. In vielen Pällen kann mehr als eine Belichtung der gleichen lichtempfindlichen Oberfläche verwendet werden, um ein Muster mit der in einem anderen enthaltenen Information zu überlappen. Andererseits kann auch das ganze Photomuster entwickelt und bearbeitet werden, bevor ein anderer Vorlagensatz zur Verwendung kommt.

Die Arbeitsweise der Dreiebenenkamera ist wie folgt. Eine Platte 123a mit kodierter Information betreffs der elektrischen Eigenschaften ihrer einzelnen Schaltungselemente wird in die obere oder dritte Stufe eingelegt. Diese Platte wird zu Ende mit einem durch die Schritt- und Wiederholungsbelichtung einer Photomaske in der ersten Stufe erzeugten Schaltungemueter integriert mit den auf einer

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oder mehreren, in der Vorlagenebene befindlichen Vorlage enthaltenen Informationen. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß auf der Platte drei verschiedene Typen von Informationen aufgezeichnet sind, von denen eine in rot, eine in blau und eine ohne jede Markierung ist, wird eine entsprechende Abtastvorrichtung 129 in dem Mikroskop der dritten Stufe vorgesehen, durch welche das Vorhandensein einer dieser Markierungen festgestellt waäen kann. Eine Vorlage, die sich für einen bestimmten !"arbkode zum. Drucken auf die Platte eignet, ist in der Ebene der Vorlage vorgesehen und in dieser ausgerichtet. Die Earnera wird dann so eingestellt, daß sie in XY-Richtung abtastet, indem sie den Schlitten kontinuierlich bewegt, so daß das Gitter über einen durch die Gitterabtastvorrichtung festgelegten Punkt hinweg geführt wird. Eine Zählung der Gitterlinien stellt den korrekten Abstand für die potentielle Auslösung der Blitzlampe 30 durch die Schalteinrichtung 134 ein (der eine notwendige Voraussetzung darstellt), welcher abgefühlt wird. Wenn gleichzeitig eine Information von der anderen Abtastvorrichtung vorliegt, löst die Abtsetvorrichtung 129 eine Blitzentladung der Belichtungelampe durch die Vorlage aus. Auf diese Weise werden alle Schaltungselementenbereiohe der Platte, welche den Kode für diese Vorlage aufweisen, während der schrittweisen Ab.tastung mit Wiederholung des Gitters und der Platte belichtet·

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Bei dem vorstehend beschriebenen System werden eine Blatte mit geeigneter Kodierung auf der Oberseite der dritten Stufe der Drei«benenkamera und eine lichtempfindliche ,phötographieche Platte auf der unteren oder der ersten Stufe verwendet. Dazu wird ein herkömmliches System zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen verwendet. D.h., daß die Platte nach Belichtung und Entwicklung zu einer mit «inem Photoresist beschichteten Platte auf herkömmliche Ifeise bearbeitet wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, die Platte mit einem Photoresist oder einer lichtempfindlichen Beschichtung nach unten in eine Lage 121a zu bringen, und gegen die Platte in der ersten Stufe auszutauschen. Zuvor kann während der Zeit, in welcher die Platte durch eine Berührungssonde geprüft wird, eine Plattenattrappe hergestellt, mit geeigneten Kodeinformationen versehen und in eine Lage 123a gebracht werden, die zuvor von der Platte in der dritten Stufe eingenommen worden war. Wiederum wird die zur Betrachtung dienende Beleuchtungseinrichtung 136 dazu verwendet, um die Platte in bezug auf die Triggerplatte auszurichten, so daß eine entsprechende Übereinstimmung von Platte zu Platte und von Punkt zu Punkt erreicht wird. Die Attrappe kann aus einer beliebigen Vorrichtung zur Aufzeichnung von Informationen für die Bearbeitung der Platte entsprechend der Prüfung durch die Berührungesonde bestehen und beispielsweise eine

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ütEtd insbesondere bei BsrstelltÄgBYarglngen öime phötograpiiiscbe ZwiBomenverkleinerungeii der Vorlage. Infolge der unmittelbar in einem einzigen Schritt erfolgenden Verkleinerung und schrittweisen Erzeugung mit. Wiederholung von Bildern in der endgültigen Größe werden die früher auftretenden Probleme der photographischen Qualität und Genauigkeit überwunden. Die Erfindung läßt sich vielseitig verwenden, "beispielsWeise zum Herstellen unmittelbarer Muster auf Platten, für die Herstellung von Photoplatten für Photodruok im Verhältnis 1:1 oder für das Kopieren auf Platten.

Pur den Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung dürften viele Abänderungen, sowie in den Rahmen der Erfindung fallen-

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de weitere Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung naheliegend sein. So kann beispielsweise anstelle der hier dargestellten optischen Reflexionsanordnung zum Abtasten der Gitterlinien ohne weiteres und unmittelbar auch eine optische Anordnung mit durchfallendem Licht verwendet werden. Obwohl das mechanisch-optische System der hier dargestellten Dreiebenenkamera infolge der gegenseitigen mechanischen Beziehungen zu einer Kolinearität zwischen entsprechenden Punkten in den drei Ebenen führt, handelt es sich dabei um keine notwendige Vorbedingung, und es lassen sich auch nicht kolineare Anordnungen verwenden.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zur photooptischen Herstellung von HalbleitererZeugnissen, insbesondere zur Wiedergabe mikrophotographischer Muster auf einer lichtempfindlichen Oberfläche, ausgehend von einer in einem großen Maßstab gehaltenen Vorlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Torlage auf das Muster abgebildet und niehtaktinisch.es Licht von der lichtempfindlichen Oberfläche reflektiert und auf die Oberfläche der Vorlage abgebildet wird, die lichtempfindliche Oberfläche und die Vorlagenoberfläche mit nichtaktinischem Licht zueinander ausgerichtet und scharf eingestellt werden, die Vorlagenoberfläche mit durchscheinendem, direktem aktinisehern Licht beleuchtet und dadurch wenigstens ein Teil der lichtempfindlichen Oberfläche belichtet, dann das aktinische Licht abgeschaltet und die lichtempfindliche Oberfläche in einen vorbestimmten Abstand gebracht und die Vorlage erneut mit dem aktinischen Licht beleuchtet wird, um die lichtempfindliche Obeflache zu belichten, und daß die Bewegungs- und Belichtungsschritte der lichtempfindlichen Oberfläche zur Erzeugung eines mikrophotographischen Mosaiks des Vorlagenmusters in einem präzisen Muster wiederholt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage ausgetauscht und die lichtempfindliche Oberfläche entsprechend einer neuen Torlage belichtet wird.

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3. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurell daß die Eigenschaften einzelner Platten an jeder zu laeliciiteni©n Stelle geprüft werden und die lichtempfindliche e.be Ml Je&ea Schnitt- und WiederhQlmng#&fesehaa,itt efeieu^ iejr ©rfealteaen Prüfinforaatiöm seleJrtlv wirä.

4. g

der imsprüclie 1 bis 5» inslae&oiiäere Ecäaisioas sys tem* gekennzeichnet äureh TorriclitTingein (64) zur Befestigung einer lichtempfindiiclien Oberflach.«» auf we leiter ein Muster aufgebracht werden soll, eine Sas asu reproduzierende lauster enthaltende Meisterrorlagenfläehe (12), eine Vorrichtung (52) zur Abbildung der Vorlage und zur Verkleinerung derselben auf die lichtempfindliehe Oberfläche, eine Beleuchtungseinrichtung (10) zur wahlweisen Blitzbeleuehtung der Vorlage von der der lichtempfindlichen Oberfläche abgewandten Seite her, eine auf der anderen Seite der Vorlage befindliche und zum Sammeln des durch diese durchfallenden Lichts und zur Abbildung der Vorlage in der Ebene der lichtempfindlichen Oberfläche dienende optische Vorrichtung (14), welche eine Verkleinerungsoptik aufweist, die so bemessen ist, um die Abbildung der Vorlage auf die zum Brücken auf die lichtempfindlichen Halbleiterflächen erforderliche endgültige Größe zu verkleinern, und durch eine schrittweise mit Wiederholung arbeitende Vorrichtung, die dazu dient, die lichtempfind-

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liehe oberfläche zu verlagern und die tong so zu steuern, daß die Oberfläche tei ihrer Verlagerung nur in vortjestiiaai-ben, in gegenseitigen Abständen befindlichen Intervallen belichtet wird.

^:.j>. Vorrichtung nach Amprueh 4, dadurch gekennzesielinet, däö die sahrittweise Mit iifieäerliolung arbeitende Vorrichtung aas vainer örundiiilatte C5S), einer auf 4&r Grund— jilatte angebraciitten füitrung (62), einem auf der Führung -rerscliiebiaaren toter schlitten --(-6O), einer auf dem üüterßciilitten angeordneten aweiten !Führung (66) und einem auf der zweiten Jührung rerschiebbaren Schlitten (6<0 besteht, wobei erste und zweite führung unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind und der Schlitten eine erste Stufe zur Aufnahme der lichtempfindlichen Platte und eine zweite Stufe zur Aufnahme des Präzisionsgitters (72) aufweist und beide Stufen so angeordnet sind, daß sie innerhalb des Schlittens gemeinsam bewegt werden können, und eine optische Abtastvorrichtung (74, 76) auf das Gritter gerichtet ist und zum Abtasten der Bewegung des vorbeigeführten Gitters dient, sowie eine auf das Ausgangssignal der optischen Abtastvorrichtung ansprechbare Vorrichtung (16) vorgeehen ist, welche zur Auslösung der Blitzbeleuchtung dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (86, 88, 90) vorgesehen ist,

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die dazu dient, vermittels reflektierten, nichtaktinischen sichtbaren Lichts ein Bild der lichtempfindlichen Oberfläche auf die Vorlage zu projizieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlage (12) aus einer opaken,, weißlichen Oberfläche besteht, die auf einer ebenen, transparenten Unterlage (44, 46) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4-, insbesondere Kamera für die schrittweise mit Wiederholung erfolgende Herstellung mikrophotographischer Muster, gekennzeichnet durch eine großformatige Vorlage (12) mit einem von einer transparenten Unterlage (44» 46) getragenen opaken Muster, eine Lichtquelle (26), eine Vorrichtung (16) zur Steuerung der Lichtabgabe der Lichtquelle und zur selektiven Belichtung der Vorlage mit durchscheinendem Licht, eine Vorrichtung (80), die eine lichtempfindliche Oberfläche aufweist, ein Objektiv (52) hohen Auflösungsvermögens, das dazu dient, das durch die Vorlage durchfallende Licht aufzufangen und ein verkleinertes ,Mikroschaltungsbild der Vorlage auf der lichtempfindlichen Oberfläche auszubilden, ein Präzisionsgitter (72) mit in Abständen angeordneten Schnittpunkten, welche den gewünschten Abständen der einzelnen Mikroschaltungsbild er entsprechen, eine Vorrichtung (74) zur Lagerung der lichtempfindlichen Oberfläche und des Gitters in zueinander parallelen Ebenen mit gegenseitigem Abstand, so daß sich diese vermittele ein und derselben Bewegung in

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der Ebene in zwei Richtungen bewegen lassen, um auf diesen die Belichtungsstellen in bezug auf die Vorlage einzustellen, und durch Vorrichtungen (74, 76) zum Abtasten des DurehV-ganges eines Gitterschnittpunktes und zur Betätigung einer Steuervorrichtung (16) für die Lichtabgabe.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (122, 123) zur Halterung einer eine kodierte Information tragenden ebenen Oberfläche parallel zu dem Präzisionsgitter und der lichtempfindlichen Oberfläche, welche in punktgenauer Übereinstimmung mit diesen und zusammen mit diesen eine Bewegung ausführen können, Abtastvorrichtungen (127» 129) zur Ablesung der auf der ebenen Oberfläche gespeicherten kodierten Information, und durch eine auf die Abtastvorrichtungen ansprechbare Vorrichtung (16) zur Betätigung der Steuervorrichtung für die Liehtabgabe.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der lichtquelle und der Kondensorlinse (40) eine Umlenkvorrichtung (34, 36) für die optische Achse vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die opaken Abschnitte der Vorlage für sichtbares Licht reflektierende Eigenschaften aufweisen.

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12. Verrichtung nach Anspruch 8, dadurch net, daß «Ise Lichtquelle (86) für sichtbares sches Sieht für die Beleuchtung der lichtempfindlichen Oierf J-äatoe«, und zwischen 4er -Lichtquelle und 4er ein Sstaeälilenteiler (48, 50) vorgesehen ist, 4er elsenen, pa^aloyeJ.en Spiegel and einem «weiten, ebenen gel ffiit einer den Objektiv hohen AuflöemigsveiaÖgenB wa^dt«n Oberfläche besteht, so daß das νοη 4er liehen Oberfläche reflektierte Licht darch den Spiegel jziu der Vorlage reflektiert wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lichtquelle aus einem lichtdichten Gehäuse, einer Lichtquelle (86) für sichtbares Licht, einer Eondensorlinse (88) und einem Filter (90) besteht, die innerhalb des Gehäuses hintereinander angeordnet sind, wobei das Filter so ausgelegt ist, daß das photographisch wirksame Licht vor dem Verlassen des Gehäuses aus der Lichtquellenstrahlung, ausgefiltert wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 4-, insbesondere Dreiebenenkamera für genaue und wahlweise schrittweise Belichtung mit Wiederholung einer lichtempfindlichen Oberfläche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (64) zum Halten der lichtempfindlichen Oberfläche, eine große Vorlagenoberfläche mit dem zu reproduzierenden Muster, eine optische Vorrichtung (148,), welche dazu dient, die Vorlagenoberfläche auf die lichtempfindliche Oberfläche zu projizieren, eine

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Beleuchtungseinrichtung (10) zur Blitzbeleuchtung der Torlagenoberfläche mit zur lichtempfindlichen Oberfläche durchfallendem Licht, eine schrittweise mit Wiederholung arbeitende Torrichtung zum Halten der lichtempfindlichen Oberfläche, zur präzisen Terlagerung derselben um vorbestimmte, kleine Strecken und zur Steuerung der Beleuchtungseinrichtung in einer Weise, daß die Oberfläche nur an vorbestimmten, in einem gegenseitigen Abstand liegenden Stellen belichtet wird, wobei die schrittweise mit Wiederholung arbeitende Torrichtung aus einer Grundplatte, einer auf der Grundplatte angeordneten ersten Führung, einem auf der Führung verschiebbaren Unterschlitten, einer auf dem Unterschlitten angeordneten zweiten Führung und einem auf der zweiten Führung verschiebbaren Schlitten besteht, erste und zweite Führung unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, eine erste und eine zweite, durch einen Motor angetriebene Spindel (68, 70) jeweils mit dem Unterschlitten bzw. dem Schlitten verbunden ist, der Schlitten eine erste, zweite und dritte Stufe (121, 122, 123) in gegenseitigen Abständen in parallelen Ebenen trägt, die erste Stufe die Torrichtung (121a) mit der lichtempfindlichen Torrichtungsoberfläche, die zweite Stufe ein Präzisionsgitter (122a) und die dritte Stufe eine Informationsquelle zur Anzeige der Ein- und Ausschaltung der Belichtung für die lichtempfindliche Oberfläche in der ersten Stufe trägt, sowie durch Torrichtungen in wenigstens zwei Stufen, die dazu dienen, die in diesen Stufen befindlichen Gegenstände in bezug auf die dritte Stufe auszurichten, so daß

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die in der ersten, zweiten und dritten Stufe befindlichen Gegenstände genau zueinander ausgerichtet werden können, eine optische Abtastvorrichtung (127) zum Abtasten der bei der Bewegung des Gitters in bezug auf die Abtastvorrichtung erfolgenden Terschiebung, eine zweite optische Abtastvorrichtung (129) zum Abtasten der auf der Oberfläche des von der dritten Stufe gehaltenen Gegenstandes befindlichen Information, und durch eine Vorrichtung (154)» weiche dazu dient, die Ausgänge der optischen Abtastvorrichtungen in Reihe zu verbinden und die lichtquelle so zu steuern, daß dadurch die durch die Beleuchtungseinrichtung erfolgende Blitzbelichtung der lichtempfindlichen Oberfläche gesteuert wird.

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