DE2256759C3 - Verfahren und Vorrichtung zur zweiseitigen Belichtung einer Halbleiter- oder Substratplatte, Insbesondere eines Wafers - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweiseitigen Belichtung einer Halbleiter- oder Substratplatte, insbesondere eines Wafers, durch planparallele Parallel- und Drehausrichtung gegenüber je einer jeder Seite der Halbleiterplatte zugeordneten Belichtungsmaske. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Parallel- und Drehausrichtung einer Halbleiter- oder Substratplatte, insbesondere eines Wafers, gegenüber zwei auf je eine der beiden Flächen der Halbleiter- oder Substratplatte wirksamen Belichtungsma?ken zum Zwecke einer zweiseitigen Belichtung gemäß dem der Erfindung zugrunde liegenden Verfahren mit einem die Halbleiter- oder Substratplatte aufnehmenden fixierbaren Keilfehlerkorrekturkopf zur planparallelen Einstellung der einen, vorzugsweise oberen, Fläche der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der ersten, vorzugsweise oberen, Belichtungsmaske, einer Einrichtung zum planparallelen lnberührungbringen der anderen, vorzugsweise unteren, Fläche der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der zweiten, vorzugsweise unteren, Belichtungsmaske, einem der ersten Belichtungsmaske zugeordneten, eine Maskenhalterung für dieselbe aufweisenden Dreh-Kreuztisch zur planparallelen Lagejustierung der ersten Belichtungsmaske gegenüber der Halbleiter- oder Substratplatte und einer mikroskopischen Betrachtungseinrichtung.

Es ist bereits seit langem bekannt, Halbleiter- oder Substratplatten, insbesondere Wafer, auf einer Seite mit verhältnismäßig sehr großer Genauigkeit mehrfach *>5 zu belichten, um mehrere Halbleiterschichten übereinander aufzubauen, von denen jede eine besondere Geometrie aufweist, die in genau festgelegter Anordnung zu den Flächenelementen der jeweils anderen Schichten vorliegen muß.

Im Zuge einer intensivierten Entwicklung integrierter Schaltkreise ist man bestrebt, Halbleiter- oder Substratplatten, insbesondere Wafer, doppelseitig mehrfach zu belichten. Diese Problemstellung wurde indessen nach dem gegenwärtig vorliegenden Stand der Technik noch nicht gelöst Vieln.ehr konnte bisher lediglich eine doppelseitige Erstbelichtung einer Halbleiter- oder Substratplatte durchgeführt werden, d. h. einer Platte, welche auf keiner Seite auf Grund vorangehender Belichtungen schon irgendeine Geometrie aufweist. Eine derartige Erstbelichtung nach dem Stand der Technik wird so durchgeführt, daß vorab eine obere und eine untere Belichtungsmaske mit horizontal verlaufenden Ebenen planparallel zueinander eingestellt und danach die Halbleiter- oder Substratplatte nach Einbringen in den Zwischenraum zwischen beiden Belichtungsmasken auf die unter Belichtungsmaske gelegt wird. Mittels dünner Stäbchen wird darauf die Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der unteren Belichtungsmaske einer groben Parallel- und Drehausrichtung unterworfen, wonach die abschließende beidseitige Belichtung über beide Belichtungsmasken erfolgt. Es versteht sich, daß eine derartige grobe Justierung der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der unteren Belichtungsmaske nicht genügt, um eine einwandfreie Deckung der geometrischen Strukturen zu erzielen, die sich bereits auf der Halbleiter- oder Substratplatte befinden, d. h., um eine Mehrfachbelichtung durchzuführen.

Aufgabe Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, welches eine gleichzeitige Mehrfachbelichtung von Halbleiter- oder Substratplatten, insbesondere Wafern, von beiden Seiten her bei einer ausreichenden Kongruenz der geometrischen Strukturen ermöglicht.

Erreicht wird dies durch die Maßnahmen gemäß dem Anspruch 1.

Im vorliegenden Zusammenhang ist klarzustellen, daß das planparallele lnberührungbringen einer Halbleiter- oder Substratplatte mit einer Belichtungsmaske das Abheben der Halbleiter- oder Substratplatte von der Belichtungsmaske unter Beibehaltung der planparallelen Einstellung und eine Parallel- und Drehausrichtung der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der Belichtungsmaske auch bei der einseitigen Belichtung von Halbleiter- oder Substratplatten angewendet wird und daher bekannt ist. Neu ist beim erfindungsgemäßen Verfahren die vorbereitende gegenseitige Einteilung zweier Belichtungsmasken und deren beidseitige Annäherung an die Halbleiter- oder Substralplatte nach deren Einstellung gegenüber einer der beiden Belichtungsmasken.

Eine besonders günstige und rationelle Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich durch eine Vorrichtung der bereits eingangs erwähnten Art erreichen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß ein zusätzlicher Dreh-Kreuztisch nebest einer Maskenhalterung zur Aufnahme der zweiten Belichtungsmaske vorgesehen ist, daß der Abtriebssehlitten des einen Dreh-Kreuztisches, vorzugsweise derjenige des der ersten Belichtungsmaske zugeordneten Drch-Kreuztischcs, mit dem Antriebsschlitten des anderen Dreh-Kreuztisches, vorzugsweise demjenigen des der zweiten Belichtungsmaske zugeordneten zusätzlichen Dreh-Kreuztisches, gekoppelt ist, daß die Maskenhalterung des einen Dreh-Kreuztisches, vorzugsweise diejenige des den anderen Dreh-Kreuztisch antreibenden Dreh-

Kreuztisches, mit ihrem zugehörigen Dreh-Kreuztisch über eine senkrecht zu der Verfahrebene beider Dreh-Kreuztische verlaufende Halterungsannäherungsführung verbunden ist, daß die Maskenhalterung in einem der beiden Dreh-Krcuztische als fixierbarer Keilfehlcrjustierrahmen ausgebildet ist, daß der zur Aufnahme der Halbleiter- oder Substratplatte bestimmte Keilfehlerkorrekturkopf auf einem Schwenkarm gelagert ist, welcher bei auseinanderbewegten Maskenhallcrungen in einer parallel zu sowie zwischen den Verfahrebenen beider Dreh-Kreuztische gelegenen Schwenkebene in den Zwischenraum zwischen beiden Verfahrebenen einschwenkbar, in Einschwenkstellung senkrecht zu den Verfahrebenen gegen die der Halbleiterodcr Substratplatte zugewendete Maskenhalterung bis zur Berührung der Halbleiter- oder Substratplatte mit der dieser Maskenhalterung zugeordneten Belichtungsmaske bewegbar und nach Anbringung der Halbleiler- oder Substratplatte an der zugewendeten Belichtungsmaske wieder ausschwenkbar ist, und daß zumindest an dem Keilfehlerkorrekturkopf eine steuerbare Halterung zum Freigeben der Halbleiter- oder Substratplatte beim Inberührungbringen mit der zugewendeten Belichtungsmaske sowie zum Aufnehmen nach erfolgter Belichtung vorgesehen ist.

Bei einer weitgehend eine kinematische Umkehrung dieser bevorzugten Vorrichtung darstellenden abgewandelten Vorrichtung sind beide Maskenhaherungcn mit ihren zugehörigen Dreh-Kreuztischen starr verbunden, und der Abtriebsschlitten des einen Dreh-Kreuztisches ist mit dem Antriebsschlittcn des anderen Dreh-Kreuztischcs über eine Tischannäherungsführung verbunden, welche senkrecht zu den Verfahrebenen beider Dreh-Kreuztische verläuft. Die Tischannäherungsführung dieses abgewandelten Ausführungsbeispicls entspricht hierbei der Halterungsannäherungsführung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Durch die vorangehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung, und zwar sowohl nach dem bevorzugten als auch nach dem abgewandelten Ausführungsbeispicl. ist es möglich, die beiden Belichlungsmasken zuerst in einwandfreier Parallel- und Drehausrichtung, die mittels der beiden Dreh-Kreuztische bewirkt wird, durch den der einen Belichtungsmaske zugeordneten Keilfehlerjustierrahmen planparallel aufeinander einzustellen und danach die beiden Belichtungsmasken unte.· Beibehaltung dieser Einstellung mittels der Halterungsannäherungsführung beim bevorzugten Ausführungsbeispiel bzw. mittels der Tischannäherungsführung voneinander wegzubewegen, so daß ein ausreichender Zwischenraum zwischen beiden Belichtungsmasken zum Einbringen der Halbleiter- oder Substratplatte gebildet wird, die von dem an dem Schwenkarm angeordneten Keüfehlerkorrekturkopf gehalten wird. Bei in den Zwischenraun beider Belichtungsmasken eingeschwenktem Keilfehlerkorrekturkopf kann nunmehr die Halbleiter- oder Substratplatte gegen eine der beiden Belichtungsmasken, vorzugsweise die untere Beüchtungsmaske durch Absenken des Keilfehlerkorrekturkopfes, zur planparallelen Berührung gebracht werden, wodurch jegliches Luftpolster zwischen der Halbleiter- oder Substratplatte und der dagegen anliegenden Belichtungsmaske zum Entweichen gebracht wird. Nach Fixierung der planparaüeien Einstellung der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der zugewendeten Belichtungsmaske und damit gegenüber beiden Belichtungsmasken in dem Keilfehlerkorrekturkopf kann dieser die Halbleiter- oder Substratplatte um einen geringen Abstand von der zugewendeten Beliehtungsmaskc abheben, wonach es nunmehr möglich ist, mittels des einen der beiden Drch-Kreuztische, dessen Abtriebsschlitten den Antriebsschlitlen des anderen Dreh-Kreuztischcs lagert, beide Belichtungsmasken j.usammen einer Parallel- und Drehausrichtung gegenüber der zu den beiden Belichtungsinaskcn plannarallcl eingestellten Halbleiter- oder Substratplatlc zu unter werfen. Schließlich kann die Halbleiter- oder Subsiratplatte an der zugewendeten Belichtungsmaske angebracht werden, im Falle einer vertikalen Übereinanderanordnung beider Belichtungsmasken durch Auflegen der Halbleiter- oder Subslralplatte auf die untere Belichtungsmaske. Der Kcilfchlerkorrekturkopf ist danach mittels des Schwenkarmes aus dem Zwischenraum beider Belichtungsmasken ausschwenkbar, worauf die von der Halbleiter- oder Substratplatte entfernte Belichtungsmaske soweit abgesenkt werden kiinn, daß eine beidseitige Belichtung der in exakter Parallel· und Drehausrichtung zu den beiden Belichlungsmasken befindlichen Halbleiter- oder Substratplatte von beiden Seiten her erfolgen kann. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß mit einem einzigen Mikroskop durch Betrachtung senkrecht zu der Ebene einer der beiden Belichtungsmaskcn sowohl beide Belichtungsmasken zueinander als auch die Geometrie der einen Seite der Halbleiterplatte zu der mikroskopisch betrachteten Belichtungsmaske justiert werden können, wodurch dann automatisch auch die richtige Justierung der anderen Seite der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der anderen Belichtungsmaske sichergestellt ist. Durch die exakte planparallele Einstellung der beiden Belichtungsmasken zueinander sowie der Halbleiter- oder Substratplatte

gegenüber den beiden Belichtungsmasken lassen sich die mikroskopisch zu beobachtenden Flächen auf sehr geringe Abstände annähern, welche im Tiefenschärfenbereich des verwendeten Mikroskops liegen.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in halbschematischer und teilweise aufgebrochener Ansicht von vorn, F i g. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 in Draufsicht so-

wie in teilweise aufgebrochener bzw. abgebrochener Darstellung,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 111-111 von Fig. 1.
Die in der Zeichnung veranschaulichte Vorrichtung

ist für Halbleiterplatten, insbesondere Wafer, und aus Isolatormaterial bestehende Substratplatten anwendbar. Voraussetzung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie für die Anwendung der in den Zeichnungen veranschaulichten Vorrichtung

ist es, daß die zu belichtende Halbleiter- oder Substratplatte zumindest für das zur Belichtung verwendete Licht undurchlässig ist Um zu einer rationellen Erläuterung der in den Zeichnungen veranschaulichten Vorrichtung zu gelangen, ist in der folgenden Beschreibung

stets auf einen Wafer als Spezialfall einer Halbleiterplatte Bezug genommen, obgleich die Vorrichtung selbstverständlich auch auf eine Substratplatte anwendbar ist

Auf einer Grundplatte 2 ist ein unteres Lampcngehause 2 angebracht, das an seiner Oberseite über einen zwischengeordneten Lüfter 3 ein oberes Lampengehause 4 aufnimmt Mit dem unteren Lampengehäuse 2 ist eine untere Belichtungsoptik 5 starr verbunden, wel-

ehe den (strichpunktiert dargestellten) Strahlengang einer unteren UV-Lampe 6 kollimiert und über einen um 135' zur Horizontalen geneigten Umlenkspiegel 7 vertikal nach oben umlenkt. In ähnlicher Weise ist mit dem oberen Lampengehäuse 4 eine obere Bciichliingsoptik 8 stair verbunden, welche den (strichpunktiert dargestellten) Strahlengang einer oberen UV-Lampe 9 mittels eines in einem Winkel von 45 zur Horizontalen geneigten Umlenkspiegels 10 vertikal nach unten richtet. Die optischen Achsen des vertikalen Teils des tinteren und oberen Strahlenganges sind hierbei zusammenfallend justiert.

Aul der Grundplatte I ist ein (schematisch dargestellter) unterer Kreuztisch 11 mit seinem Antriebsschlitten 12 senkrecht zur Papierebene von I- i g. 1 bzw. in Richtung des Doppelpfeiles Pl von F i g. 3 mittels einer Mikrometerschraube 13 in y-Richtung verfahrbar. Der Antriebsschlitten 14 des unteren Kreuztisches 11 ist mittels einer Mikrometerschraube 15 in Richtung des Doppelpfeiles 11 von F i g. I bzw. senkrecht zur Zeichnungsebene von F i g. 3 in x-Richtung verfahrbar.

Mittels zweier vertikal aufragender Distanzplattcn I6.7, Ifi/j. welche an ihren oberen Schmalflächen jeweils eine senkrecht zu der Zeichnungsebenc von F i g. 1 verlaufende gerade Führung aufweisen, ist der Antriebsschlitten 17 eines oberen Kreuztisches 18 gelagert, welcher senkrecht zu der Papierebene von I-" i g. 1 sowie in Richtung des Doppelpfeiles P3 von F i g. 3 mittels einer Mikrometerschraube 19 in y-Richtung verfahrbar ist. Der Abtriebsschlitten 20 des Kreuztisches 18, welcher in Richtung de·-- Doppelpfeiles 1*1 bzw. senkrecht zu der Zeichnungscbcne von F i g. 3 mittels einer Mikrometerschraube 21 in ^-Richtung verfahrbar ist. nimmt an seiner Oberseite einen lediglich schematisch veranschaulichten Keilfchlerjusticrrahmen 22 für eine untere Belichtungsmaske 23 auf. Der zur Keilfehlerkorrektur dienende Mechanismus des Kcilfehlerjuslicrrahmens 22 ist Stand der Technik und kann beispielsweise ähnlich dem Mechanismus des Keillehlerkorrekturkopfes nach der DT-OS 20 32 027 ausgebildet sein. Wie sich insbesonderc aus F i g. 1 und 3 ergibt, muß der lichte Abstand zwischen den beiden Kreuztischen 11. 18 etwas größer als die Höhe der unteren Belichtungsoptik 5 sein, damit eine freie Verfahrbarkeit beider Kreuztische möglich ist. ohne an der unteren Belichtungsoptik zu streifen.

Bei beiden Kreuztischen 11 und 18 kann jeweils der Abtriebsschlitten 14 bzw. 20 gegenüber dem Antriebsschlitten 12 bzw. 17 mittels einer Rändelschraube 24 bzw. 25 verdreht werden (der Drehmechanismus ist. da Stand der Technik, nicht in Einzelheiten dargestellt), so daß die beiden Kreuztische 11. 18 in der weiteren Beschreibung als Dreh-Kreuztische bezeichnet werden.

Mit dem Abtriebsschlitten 14 des unteren Dreh-Kreuztisches 11 ist ein kurzer horizontal verlaufender Ansatz 26 starr verbunden, welcher eine einen Rechteckquerschnitt aufweisende vertikale Säule 27 trägt Auf der Säule 27 ist eine einen rechteckigen Innenquerschnitt aufweisende Hülse 28 mittels eines (nicht veranschaulichten) Stellgliedes in Vertikalrichtung längs des Doppelpfeiles P5 auf und ab beweglich. Die Bauelemente 27, 28 bilden zusammen eine Halterungsannäherungsführung 29. von welcher ein horizontaler starrer Arm 30 ausgeht dessen frei auskragendes Ende an seiner Unterseite eine iviaskenhaiterung für eine obere Belichtungsmaske 31 aufweist die sich bei Betrachtung in Draufsicht in angenäherter Deckung zu der unteren Belichtungsmaske 23 befindet Durch Betätigung des in der Halterungsannäherungsführung 29 vorhandenen Stellgliedes ist es möglich, die Belichtungsmaske 31 auf die Belichtungsmaske 23 bis zur Berührung mit derselben abzusenken, wobei sich bei nicht fixiertem Justierrahmen 22 die Belichlungsmaske 23 planparallel zu der Belichtungsmaske 31 einzustellen vermag und diese planparallele Einstellung mittels des )ustierrahmens 22 fixiert werden kann.

In Blickrichtung von F i g. 1, 2 rechts neben den Lampengehäusen 2, 4 sowie den Dreh-Kreuztischen 11, 18 ist auf der Grundplatte 1 eine in Richtung des Doppelpfeiles /15 verschiebbare Vertikalführung 32 angeordnet, welche ähnlich der Halterungsannäherungsführung 29 ausgebildet ist und an ihrem oberen Ende einen Bügel 33 aufweist, dessen frei auskragendes Ende einen Lagerzapfen 34 für einen Schwenkarm 35 aufnimmt. Der Schwenkarm 35 weist an seinem frei auskragenden Ende einen zylindrischen Keilfehlerkorrekturkopf 36 auf, welcher, wie sich am besten aus F i g. 3 ergibt, an seiner unteren Stirnfläche eine ebene Halteplatte 37 mit einer Gruppe von gleichmäßig über deren Fläche verteilten Luftsaugdüsen 38 aufweist. Über eine Leitung 39 sowie eine Saugkammer 40 kann den Luftsaugdüsen 38 wahlweise Saug- oder Druckluft zugeführt werden. Der Keilfehlerkorrekturkopf selbst ist nicht besonders dargestellt, da er Stand der Technik ist, und kann beispielsweise gemäß der DT-OS 20 32 027 ausgebildet sein. Bei nicht fixiertem Keilfehlerkorrekturkopf ist es möglich, einen von der Halteplatte 37 angesaugten (nicht dargestellten) Wafer mit der unteren Belichtungsmaske 23 in Berührung zu bringen, wobei sich der Wafer frei planparallel zu der unteren Belichtungsmaske 23 einzustellen vermag, wonach der Keilfehler korrekturkopf in dieser planparallelen Einstellung des Wafers fixiert werden kann. Wenn sich die beiden Belichtungsmasken 23. 31, wie dies in Fig. 1, 3 veranschaulicht ist, in einem wesentlichen Abstand voneinander befinden, kann der Schwenkarm 35 mit dem Keilfehlerkorrekturkopf 36 in den Zwischenraum zwischen beiden Belichtungsmasken 23. 31 eingeschwenkt werden, sofern sich die Verlikalführung 32 in der Einstellung gemäß F i g. 1 befindet. Nachfolgend kann die Vertikalführung 32 nach unten abgesenkt werden, bis der von der Halteplatte 37 durch Saugluft festgehaltene Wafer die untere Belichtungsmaske 23 berührt und sich bei der Berührung planparallel zu derselben einstellt. Nach Fixierung der planparallelen Einstellung des Wafers in dem Keilfehlerkorrekturkopf 36 kann die Vertikalführung 32 um einen vorgegebenen Abstand vertikal nach oben bewegt werden, um entweder die Belichtungsmaske 23 gegenüber dem Wafer zu justieren oder um den Schwenkarm 35 aus dem Zwischenraum zwischen den Belichtungsmasken 23, 31 wieder auszuschwenken, wie dies nachfolgend noch ausführlich erläutert wird.

In Blickrichtung von F i g. 1 rechts neben der unteren Belichtungsmaske 23 ist ein kreisförmiger Drehtisch 41 auf einer vertikalen Säule 42 drehbar gelagert die mit der Grundplatte 1 fest verbunden ist Auf dem Drehtisch 41 sind zwei kreisförmige Waferauflagen 43a, 43f angeordnet auf weichen je ein Wafer von bis zu etwa 50 mm Durchmesser abgelegt werden kann. Wie sich insbesondere aus F i g. 2 ergibt ist der Drehtisch 41 mittels (nicht gezeigter) Einrastungen um jeweils 180° so drehbar, daß stets die in Blickrichtung von F i g. 2 linke Waferauflage 436 im Schwenkbereich de« Schwenkarmes 35 liegt und die Achse des Keilfehler korrekturkopfes 36 beim Ausschwenken des Schwenk armes 35 gemäß dem gekrümmten Pfeil PJ von F i g. J

609627/218

ίο

eine planparallele Einstellung der unteren Beliehtungsmaske 23 auf die obere Belichtungsmaskc .31 ermöglicht. In dieser planparallelen Einstellung wird die Beliehtungsmaske 2.3 durch den Keilfehlcrjusticrrahnien

s 22 fixiert. Darauf wird die Halterungsannäherungsführung 29 um eine vorgegebene Distanz von etwa 5 χ H)""² mm bis 2 mm angehoben, welche an dem Separationsanzeiger 57 vor Inbetriebnahme eingestellt wurde. Diese Distanz muß im Tiefcnsehärfebereich des

ίο Mikroskops 45 liegen.

In der nunmehr erreichten Separalionsstcllung wird mittels der Mikrometerschrauben 19, 21 sowie der Rändelschraube 25 eine Parallel- und Drehausrichtung der unteren Beliehtungsmaske 23 gegenüber der oberen Beliehtungsmaske 31 durch entsprechende Einstellung des Dreh-Kreuztisches 18 vorgenommen, bis die Geometrien beider Belichtungsmasken 23, 31 voll zur Dckkung gelangt sind. Da die Bclichtungsmasken 23, 31 planparallel eingestellt sind, läßt sich eine justierung in

mit der durch den Mittelpunkt der Waferauflage 436 verlaufenden Vertikalachse zur Deckung zu bringen ist. Durch Absenken der Vertikalführung 32 bei in Ausschwenkstellung befindlichem Schwenkarm 35 kann daher von der Waferauflage 436 ein darauf befindlicher Wafer durch den Keilfelilcrkorrektmkopf 36 bzw. dessen llalteplatte 37 aufgenommen oder aber ein von dem Keilfehlerkorrekluikopf 36 bzw. dessen Malluplatte 37 festgehaltener Wafer auf der Waferauflage 436 abgelegt werden.

Wie sich insbesondere aus F i g. 1 und i ergibt, lsi der lustierrahmen 22 für die untere Beliehtungsmaske 2.3 so ausgebildet, daß zwischen den Abtriebsschliücn 20 des oberen Dreh-Kreu/.iischcs 18 sowie die Unterseite der unteren Beliehtungsmaske 23 ein Objektivtubus 44 eines Mikroskops 45 in einer horizontalen Bewegungsebene einschiebbar ist. Der Objektivtubus 44 umfaßt ein Objektiv 46 sowie einen in einem Winkel von 45'

zur Horizontalen geneigten Umlenkspiegel 47, wobei . _w

das Objektiv 46 angenähert auf die vertikale optische 20 weiten Bereichen vornehmen, ohne daß die Schärfeein-Strahlengangachsc der Belichtungsoptiken 5, 8 einstell- stellung des Mikroskops 45 in irgendeiner Weise geänbar ist Im Mikroskop 45 ist ein im Winkel von 135' zur den werden muß.

Horizontalen geneigter halbdurchlässiger Umlenkspie- Nach erfolgter Parallel- und Drehausrichtung der

gel 48 sowohl im Okularstrahlcngang als auch im beiden Belichtiingsmaskcn 23, 31 wird die 1 laltcrungs-Strahlengang einer Mikroskopbeleuchtungslampe 49 25 annäherungsfülirung 28 in Vertikalrichtung nach oben

bewegt, bis die Stellung gemäß Fig. 1 und ! erreicht ist. Gleichzeitig wird von dem Keilfehlerkorrekturkopf 36 bzw. dessen Halteplatte 37 durch Saugluflbeauf-

^ ^ ^ schlagung von der Waferauflage 436 ein dort liegender,

talführung 51 innerhalb der Grundplatte 1 längs eines 30 beidseitig zu belichtender Wafer aufgenommen und der Pfeiles FK so verschiebbar ist. daß der Objektivtubus 44 Schwenkarm 35 nebst Keilfehlcrkorrekturkopf 36 in des Mikroskops 45 aus dem Strahlengang zwischen den die Stellung gemäß Fig. 1,2 in den Zwischenraum zwibeiden Belichtungsmasken 23, 31 gelangt. Auf diese sehen beiden Belichtungsmasken 23, 31 eingeschwenkt. Weise ist es möglich, über das Mikroskop 45 die Paral Alsdann wird die Vertikalführung 32 abgesenkt, bis der IeI- und Drehausrichtung der beiden Belichtungsnias- 35 von dem Keilfehlerkorrckturkopf 36 gehaltene Wafer ken 23, 31 gegeneinander und die Parallel- und Dreh- mit der unteren Belichtungsmaskc 23 in Berührung geausrichtung der Beliehtungsmaske 23 (in Kopplung mit langt und sich planparallcl zu dieser unteren Belich· der Beliehtungsmaske 31) gegenüber der Unterseite tungsmaske 23 einstellt. Die auf diese Weise gewonnedcs von dem Keilfchlerkorrekturkopf 36 gehaltenen ne planparallclc Einstellung des Wafers gegenüber der Wafers zu kontrollieren und nach fixierter Einstellung 40 unteren Beliehtungsmaske 23 wird in dem Keilfehlcr

korrckturkopf 36 fixiert, worauf durch ein geringes Hochfahren der Vertikalführung 32 eine Separation zwischen der unteren Fläche des Wafers sowie der oberen Fläche der unteren Beliehtungsmaske in einem Der untere- hintere Bereich der Vorrichtung ist von 45 Bereich von vorzugsweise IO bis 900 Mikron herbeigeeinem Gehäuse 55 umgeben, welches an seiner Front- führt wird. Nunmehr können bei starr festgehaltenem seite ein Bedienungspult mit einer Gruppe von Bedie- Schwenkarm 35 beide Belichtungsmasken 23, 31, ohne nungstasten 56 (Fig. 1, 2), mit einem auf die Tiefen- deren bereits erfolgte gegenseitige justierung in irschärfe des Mikroskops 45 einzustellenden Separa- gendeiner Weise zu beeinflussen, gegenüber dem Wationsanzeiger 57 und mit Zeituhren 58 zur Einstellung 50 fer einer Parallel- und Drehausrichtung unterworfen der Anpreßzeii des Wafers gegen die untere Belich- werden, indem unter Beibehaltung der Einstellung des

angeordnet. Der Strahlengang des Mikroskops 45 ist hierbei strichpunktiert dargestellt. Das Mikroskop 45 ist auf einer vertikalen Säule 50 montiert, welche in einer (in F i g. 3 gestrichelt veranschaulichten) Horizon-

das Mikroskop 45 mit seinem Objektivtubus 44 aus dem Strahlengang herauszubewegen, um den Wafer beidseitig über die Belichtungsoptiken 5, 8 belichten zu können.

tungsmaske 23 aufweist. Die Drucktasten 56 sind ein Bestandteil einer in der Vorrichtung enthaltenen (nicht veranschaulichten) Programmsteuerung, um die nachoberen Dreh-Kreuztisches 18 mittels der Mikrometer schrauben 13.15 sowie der Rändelschraube 24 der untere Dreh-Kreuztisch 11 so betätigt wird, daß unter dei

folgend im einzelnen erläuterten Betriebsvorgänge ent- 55 Überwachung durch das Objektiv 46 des Mikroskop! weder halbautomatisch oder vollautomatisch ablaufen 45 die untere Beliehtungsmaske 23 gegenüber der Geo zu lassen. metrie der unteren Fläche des Wafers einer Parallel

Zu Beginn eines Betriebszyklus befindet sich der und Drehausrichtung unterworfen wird. Ist diese Aus Schwenkarm 35 entgegen der Darstellung von F i g. 1, richtung durchgeführt so ist damit automatisch auct 2 in einer Ausschwenksteliung, wobei die Achse des 60 die obere Beliehtungsmaske 31 gegenüber der Geome Keilfehlerkorrekturkopfes 36 mit der Mittelpunktachse trie der oberen Fläche des Wafers (die durch da: der Waferauflage 436 zusammenfällt Der Objektivtu- Mikroskop 45 nicht beobachtet werden kann) genat bus 44 bzw. das Objektiv 46 des Mikroskops 45 befin ausgerichtet

det sich in der Einschubstellung, wie sie ir. F i g. 3 ver Alsdann wird die Vertikaiführung 32 wieder nach »n

anschaulicht ist Nunmehr wird die Halterungsannähe- 65 ten bewegt, bis die untere Fläche des Wafers die oben längsführung 29 abgesenkt bis die obere Belichtungs- Räche der unteren Belichtungsiisaske 23 berührt Dies maske 31 mit der unteren Beliehtungsmaske 23 in Be- Berührungsstellung wird bei einer Kraft von etwa W rührung gelangt und der Keilfehlerjustierrahmen 22 Pond über 0.1 bis 0.5 see aufrechterhalten, wobei sicher

gestellt wird, dall das zwischen den Wafer sowie der unteren Belichtungsmaske 23 vorhandene Luftpolster vollständig entweichen kann. Alsdann wird der KeH-lehlerkorrekturkopf 36 über die Leitung 39 mit Druckluft von etwa I atü beaufschlagt, wonach die Vertikalfülining 32 nebst dem Keilfehlerkorreklurkopf 36 in die Stellung gemäß (■' i g. I, J angehoben wird. Von größter Wichtigkeit bei diesem Vorgang ist es, daß sich einerseits der Wafer ohne die geringste Verdrehung oder Verschiebung von der llalteplatte 37 des Keilfehlerkorrekturkopfcs 36 ablöst, andererseits mich nach der Ablösimg ohne jegliche Verdrehung oder Verschiebung auf der unleren Belichtungsmaske 23 liegenbleibt, d. h. also nicht auf einem Luftpolster »schwimmt«, /.um Abschluß dieses Arbeitsganges wird der Schwenkarm 35 gemäß dem Pfeil I⁷J von l^; i g. 2 ausgeschwenkt.

Außerdem wird nunmehr das Mikroskop 45 mit seinem Objektivtubus 44 längs der Horizontalführung 51 aus dem vertikalen Strahlengang der Belichtungsoptiken 5, 8 herausbewegt.

Darauf wird die Halteriingsannäherungsführung 29 mit der oberen Belichtungsmaske 31 vertikal nach unten bewegt, bis die untere I lache der Belichtungsmaske 31 nur noch einen sehr geringen Abstand (üblicherweise kleiner als 500μ, in Abhängigkeit von den jeweils noch nlerierbarcn Beugungsfiguren) von der oberen Hache des Wafers aufweist. Danach werden die UV-Lampen 6, 9 eingeschaltet und der Wafer sowohl über die untere Belichtungsmaske 23 als auch über die obere Belichtungsmaske 31 belichtet.

Nach durchgeführter Belichtung wird die llalterungsannähcrungsführung 29 mit der oberen Belichtungsmaske 31 wiederum nach oben bewegt, bis die s Stellung gemäß I- i g. 1, 3 erreicht ist. Danach wird der Schwenkarm 35 mit dem Keilfehlerkorrekturkopf 36 /wischen die Belichtungsmasken 23, 31 eingeschwenkt und durch die Vertikalführung 32 auf den Wafer abgesenkt. Der Kcilfehlerkorrckturkopf wird darauf mit

ίο Saiiglufl beaufschlagt und nimmt den belichteten Wafer auf. Die Vcrtikalführung 32 nebst dem Keilfchicrkorrekturkopf 36 sowie dem Schwenkarm 35 wird wiederum in die Stellung gemäß F i g. I, 3 nach oben bewegt, wonach der Schwenkarm 35 gemäß dem Pfeil /7 von F ig. 2 über die Waferauflage 4.36 des Drehtisches 41 ausgeschwenkt wird. Durch Absenken der Vcrtikalführung 32 nebst Schwenkarm 35 und Keilfchlcrkorrckturkopf 36 mit Druckluft wird der Wafer auf der Waferauflage 436 abgelegt. Abschließend wird der Drehtisch 41 um 180° gedreht, wobei ein zwischenzeitlich auf die Waferauflage 43a gelegter unbelichtetcr Wafer unter den Kcilfehlerkorrckturkopf 36 des ausgeschwenkten Schwenkarmes 35 zu liegen kommt. Danach wiederholen sich die beschriebenen Betriebsvorgänge hinsichtlieh des auf der Waferauflage 43,v befindlichen Wafers in analoger Weise. Die Bciriebszyklen der Vorrichtung können über eine Programmsteuerung auch halb- oder vollautomatisch durchgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur zweiseitigen Belichtung einer Halbleiter- oder Substratplatte, insbesondere eines Wafers, durch planparallele Parallel- und Drehausrichtung gegenüber je einer jeder Seite der HaIbleiterplatte zugeordneten Belichtungsmaske, gekennzeichnet durch planparalleles Inberührungbringen beider Belichtungsmasken nebst Fixierung von deren planparalleler Einstellung, relative Entfernung beider Belichtungsmasken voneinander in einer senkrecht zu deren Ebene verlaufenden Richtung innerhalb eines vorgegebenen Tiefenschärf ebereiches unter Beibehaltung der planparallelen Einstellung, Parallel- und Drehausrichtung beider Belichtungsmasken, weitere relative Entfernung beider Belichtungsmasken voneinander unter Beibehaltung der planparallelen Einstellung sowie der gegenseitigen Parallel- und Drehausrichtung, planparalleles Inberührungbringen der Halbleiter- oder Substratplatte mit einer der beiden Belichtungsmasken, Abheben der Halbleiter- oder Substratplatte von dieser Belichtungsmaske unter Beibehaltung ihrer planparallelen Einstellung um einen innerhalb des vorgegebenen Tiefenschärfebereiches liegenden Abstand, Parallel- und Drehausrichtung der dieser Belichtungsmaske zugewendeten Fläche der Halbleiter- oder Substratplatte und relative Annäherung beider Belichtungsmasken zur Halbleiter- oder Substratplatte innerhalb eines vorgegebenen Tie Fenschärf ebereiches in eine Belichtungsstellung unter Beibehaltung der planparallelen Einstellung sowie der gegenseitigen Parallel- and Drehausrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Annäherung der unteren Belichtungsmaske zur Halbleiter- oder Substratplatte durch unmittelbares Auflegen der Halbleiter- oder Substratplatte auf die untere Belichtungsmaske durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter- oder Substratplatte bis zum Auflegen auf die untere Belichtungsmaske mittels Saugwirkung gehalten und nach Inberührungbringen mit der unteren Belichtungsmaske mittels Druckgas abgedrückt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter- oder Substratplatte vor dem Abdrücken bei einer Kraft von etwa 100 so Pond mit der unteren Belichtungsmaske über 0,1 bis 0,5 see in Berührung gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der vorgegebenen Berührungszeit der Halbleiter- oder Substratplatte mit der unteren Belichtungsmaske das Abdrücken mittels Druckgas bei etwa 1 atü durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Parallel- und Drehausrichtung einer Halbleiter- oder Substratplatte, insbesondere eines Wafers, gegenüber zwei auf je eine der beiden fio Machen der Halbleiter- oder Substratplatte wirksamen Belichtungsmasken zum Zwecke einer zweiseitigen Belichtung gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem die Halbleitcr- oder Substratplatte aufnehmenden fixierbaren Keil- ^ft5 fehlerkorrekturkopf zur planparallelen Einstellung der einen, vorzugsweise oberen, Fläche der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der ersten, vorzugsweise oberen, Belichtungsmaske, einer Einrichtung zum planparallelen Inberührungbringen der anderen, vorzugsweise unteren, Fläche der Halbleiter- oder Substratplatte gegenüber der zweiten, vorzugsweise unteren, Belichtungsmaske, einem der ersten Belichtungsmaske zugeordneten, eine Maskenhalterung für dieselbe aufweisenden Dreh-Kreuztisch zur planparaltelen Lagejustierung der ersten Belichtungsmaske gegenüber der Halbleiteroder Substratplatte und einer mikroskopischen Betrachtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Dreh-Kreuztisch (18) nebst einer Maskenhalterung (Keilfehlerjustierrahmen 22) zur Aufnahme der zweiten Belichtungsmaske (23) vorgesehen ist, daß der Abtriebsschlitten (14) des einen Dreh-Kreuztisches (U), vorzugsweise derjenige des der ersten Belichtungsmaske (31) zugeordneten Dreh-Kreuztisches, mit dem Antriebsschlitten (17) des anderen Dreh-Kreuztisches (18), vorzugsweise demjenigen des der zweiten Belichtungsmaske (23) zugeordneten zusätzlichen Dreh-Kreuztisches, gekoppelt ist (Bauelement 16a, 166). daß die Maskenhalterung des einen Dreh-Kreuztisches (11), vorzugsweise diejenige des den anderen Dreh-Kreuztisch (18) antreibenden Dreh-Kreuztisches (U), mit ihrem zugehörigen Dreh-Kreuztisch über eine senkrecht zu der Verfahrebene beider Dreh-Kreuztische verlaufende Halterungsannäherungsführung (29) verbunden ist, daß die Maskenhalterung in einem der beiden Dreh-Kreuztische als fixierbarer Keiljustierrahmen (22) ausgebildet ist, daß der zur Aufnahme der Halbleiter- oder Substratplatte bestimmte Keilfehlerkorrekturkopf (36) auf einem Schwenkarm (35) gelagert ist, welcher bei auseinanderbewegten Maskenhalterungen mit einer parallel zu sowie zwischen den Verfahrebenen beider Dreh-Kreuztische (11, 18) gelegenen Schwenkebene in den Zwischenraum zwischen beiden Verfahrebenen einschwenkbar, in Einschwenkstellung senkrecht zu den Verfahrebenen gegen die der Halbleiter-Substratplatte zugewendete Maskenhaltung (Keilfehlerjustierrahmen 22) bis zur Berührung der Halbleiter- oder Substralplatte mit der dieser Maskenhalterung zugeordneten Belichtungsmaske (23) bewegbar und nach Anbringung der Halbleiter- oder Substratplatte an der zugewendeten Belichtungsmaske (23) wieder ausschwenkbar ist, und daß zumindest an dem Keilfehlerkorrekturkopf (36) eine steuerbare Halterung zum Freigeben der Halbleiter- oder Substratplatte bei Inberührungbringen mit der zugewendeten Belichtungsmaske (23) sowie zum Aufnehmen nach erfolgter Belichtung vorgesehen ist.

7. Abwandlung einer Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Maskenhalterungen mit ihren zugehörigen Dreh-Kreuztischen (11, 18) starr verbunden sind und daß der Abtriebsschlitten (14) des einen Dreh-Kreuztisches (11) mit dem Antriebsschlitten (17) des anderen Dreh-Krcuztisches (18) über eine Tischannäherungsführung verbunden ist, welche senkrecht zu den Verfahrebenen beider Dreh-Kreuztische verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrebenen beider Dreh-Kreuztische (H, 18) horizontal verlaufen und die Dreh-Kreuztische vertikal übereinander angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Maskenhalterung des zusätzlichen Dreh-Kreuztisches (18) für die zweite Belichtungsmaske (23) unterhalb der Maskenhalterung des Dreh-Kreuztisches (11) für die erste Belichtungsmaske (31) angeordnet ist und daß die Halbleiter- oder Substratplatte nach dem Freigeben seitens der steuerbaren Halterung (Halteplatte 37) des Keilfehlerkorrekturkopfes (36) unter Schwerkrafteinwirkung auf der zweiten Belichtungsmasko (23) ablegbuiist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Halterung des Keiliehlerkorrekturkopfes (36) eine ebene Halteplatte (37) mit einer Gruppe von gleichmäßig über die Fläche der Halbleiter- oder Substratplatte verteilten Luftsaugdüsen (38) umfaßt, die von Saugluft- auf Druckluftbeaufschlagung umschaltbar sind.

11. Vorrichtung nach einem de- Ansprüche 6 bis

10. dadurch gekennzeichnet, daß die mikroskopische Betrachtungseinrichtung unterhalb der Maskenhalterung der zweiten Belichtungsmaske (23) angeordnet und horizontal aus dem Belichtungsstrahlengang herausbewegbar ist (Objektivtubus 44).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß neben bzw. oberhalb der Maskenhalterung für die erste Belichtungsmaske (31) sowie neben bzw. unterhalb der Maskenhalterung für die zweite Belichtungsmaske (23) jeweils an deren von der Halbleiter- oder Substratplatte abgewendeten Seiten je eine fesxe Belichtungsoptik (5,8) vorgesehen ist.