DE2260229C3 - - Google Patents
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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Description
Die Erfindung betrifft eine Maske mit mindestens einer Bezugsmarke und mit einem Muster zur
Reproduktion auf einem photoempfindlichen Medium, welches mit Abstand von der Maske angeordnet und mit
durch die Maske hindurchgegangenem Licht bestrahlbar ist
Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen hat sich die sogenannten Planartechnik bewährt. Zum
Herstellen der Planarbauelemente werden in einen Halbleiterkörper nacheinander verschiedene Verunreinigungs
oder Störstoffe eingeführt, und zwar in Mustern, die jedesmal durch die Gestalt von Ausnehmungen
in einer auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildeten Maskierungsschicht bestimmt sind. Die
Gestalt der bei der jeweiligen Verfahrensstufe in der Maskierungsschicht zu bildenden Ausnehmungen wird
üblicherweise durch ein photolithographisches Verfahren auf die Maskierungsschicht übertragen, wobei diese
mit einem Photolack bedeckt wird, der mit einem Lichtmuster belichtet wird, das in seiner Form durch
eine Maske bestimmt ist. Anschließend wird der Photolack entwickelt, worauf die unbelichteten Bereiche
weggewaschen werden und die zu entfernenden Teile der Maskierungsschicht entblößt werden. Diese
werden einem Ätzmittel ausgesetzt, das den Photolack und das Halbleitermaterial nicht angreift. Wenn das
Muster durch die Maskierungsschicht durchgeätzt worden ist, wird der restliche Photolack entfernt, so daß
nur die Maskierungsschicht auf dem Halbleiterkörper verbleibt. Dann werden die gewünschten Dotierstoffe
beispielsweise mittels eines thermischen Diffusionsprozesses bei hoher Temperatur in den Halbleiterkörper
eindiffundiert. Anschließend wird über der Halbleiteroberfläche eine neue Maskierungsschicht gebildet oder
die ursprüngliche Schicht an den weggeätzten Stellen erneuert, und auf die Maskierungsschicht wird eine neue
Photolackschicht aufgebracht. Beim Einführen weiterer
Störstoffe in das Halbleitermaterial zum Zusammenwirken mit den schon vorhandenen ist es notwendig, daß
das folgende Muster in seiner Lage äußerst genau in Bezug auf das erste Muster ausgerichtet wird. Der
Grund für die erforderliche hohe Genauigkeit liegt, darin, daß die einzelnen Ausbildungen der Halbleiterelemente
oder »Systeme« sehr klein (2 bis 3 μ) sein können. Wegen der geringen Größe jedes Systems ist es üblich,
zugleich eine beträchtliche Anzahl von ihnen in Zeilen und Spaltrn auf einer Halbleiterscheibe zu bilden. Jedes
der aufeinanderfolgenden Muster wird jedoch individuell automatisch oder von Hand in einem Schritt-Wiederholungsverfahren
gebildet Zur Erleichterung der Ausrichtung von Masken und Mustern können mehrere
Bezugsmarken auf oder in dem Halbleiterkörper dienen, die ausgebildet oder aufgebracht werden.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer in einem Abstand von einem
Halbleiterkörper angeordneten Maske mit Bezugsmarken auf dem Halbleiterkörper während eines Herstellungsverfahrens
der oben beschriebenen Art ist aus der GB-PS 12 48 564 bekannt Aus praktischen Gründen
wird bevorzugt, zur Herstellung der aufeinanderfolgenden Muster auf dem Photolack nur eine einzige genau
geformte Hauptmaske zu verwenden, damit man nicht bei jedem Vorgang eine andere Maske ausrichten muß.
Die genau mit all den aufeinanderfolgend auf dem Photolack zu bildenden Mustern versehene Hauptmaske
wird in Verbindung mit einem Satz von Hilfsmasken verwendet, welche die bei einem gegebenen Vorhang
nicht benutzten Muster abblenden. Die Hilfsmasken müssen also nicht mit den gleichen kritischen Toleranzen
hergestellt und angeordnet werden, wie die Hauptmaske (weshalb man sie als »unkritische Masken«
bezeichnet). Die Hauptmaske muß jedoch bei jedem der aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte genau ausgerichtet
werden. Zu diesem Zweck sind in den Masken des zur Ausbildung der aufeinanderfolgenden Muster
verwendeten Satzes Bezugsmarken vorgesehen. Mit ihnen zusammenwirkende Bezugsmarken befinden sich
auf der Maskierungsschicht auf dem zu behandelnden Halbleitermaterial. Da der Photolack am empfindlichsten
auf Licht kürzerer Wellenlängen anspricht, ist es zweckmäßig, das zu ätzende Muster mit ultraviolettem
Licht zu belichten, die Ausrichtung der Masken mittels der Bezugsmarken dagegen unter Verwendung von
infrarotem Licht in Verbindung mit einem geeigneten Detektorsyst^m zu prüfen. Das in der genannten GB-PS
12 48 564 beschriebene Detektorsystem ist in der Lage, völlig selbsttätig die Bezugsmarken auf der Maske mit zuvor
auf d^trn Photolack auf dem Halbleiterkörper
gebildeten Btezugsmarken auszurichten. Hierzu dienen
Mikroskope, die mit photoelektrischen Detektoren verbunden Mnd, die ihrerseits mit Steuergliedern
versehen sinti, welche als Ergebnis einer Fehlausrich- ■·
tung zwischen den Bezugsmarken erzeugte Signale aufnehmen und eine Montageeinrichtung entweder der
Maske oder des Halbleiterkörpers in Abhängigkeit von Signalen des Mikroskopes und der Detektoren so
bewegen, daß die beiden Gruppen von Bezugsmarken in e Deckung gebracht werd°r. Wie in der genannten
GB-PS 12 48 564 beschrieben ist, haben die Bezugsmarken
auf der Maske und auf dem Halbleiterkörper jeweils die Form von zwei kreuzförmig aufeinander senkrecht
stehenden Linien, obwohl es an sich nicht wesentlich ist, ι daß die beiden Linien jeder Bezugsmarken einander
schneiden. Die Markierungen werden mittels eines optischen Systems betrachtet, das einen Schirm mit
einem entsprechenden Schlitz unmittelbar vor jedem von zwei Photodetektoren hat Des Licht von jeder
Bezugsmarke wird so aufgespalten, daß der eine Detektor Licht von der einen Linie und der andere
Detektor Licht von der anderen Linie der Bezugsmarken empfängt Die Schlitze in den Schirmen haben eine
solche Größe und sind so angeordnet, daß das Bild auf der Detektoroberfläche eine Beugungsfigur mit zwei
relativ hellen Linien ist Eine Fehlausrichtung zwischen den Bezugsmarken auf der Maske und dem Halbleiterkörper
werden dadurch festgestellt, daß die die Schlitze enthaltenden Schirme in Schwingungen versetzt werden
und zwar mit einer Frequenz und Phase, die durch eine an einen phasenempFindlichen Demodulatorgleichrichter
angelegte Referenzspannung bestimmt werden. Wenn Licht von dem zu den Schlitzen im Schirm
parallelen Bezugsmarkenelement auf die Schlitze fällt, wird ein oszillierendes Lichtsignal zum entsprechenden
Photodetektor übertragen. Das sich ergebende elektrische Ausgangssignal wird durch einen Vorverstärker
einer Phasenänderungseinheit zugeführt die eine bestimmte konstante Korrekturgröße zur Kompensation
einer dem System eigenen Phasenverzögerung einführt. Die Frequenz und Phase des Ausgangssignals
des Photodetektors werden sich in Abhängigkeit von der gegebenenfalls vorhandenen Fehlausrichtung zwischen
der mittleren Position der Schlitze auf dem Schirm und dem auf den Schirm projizierten Beleuchtungsmuster
ändern. Sie werden im phasenempfindlichen Gleichrichter mit der Frequenz und Phase der
Referenzspannung verglichen, und mit einem sich ergebenden Fehlersignal wird dann ein System zum
Bewegen der Montageeinrichtungen entweder der Maske oder des Halbleiterkörpers gesteuert.
Es wurde nun aber festgestellt, daß dieses System nicht ganz zufriedenstellend arbeitet, weil die Beleuchtung
der Schlitzschirme vor den photoelektrischen Detektoren keinen Kontrast ergibt, der für die
eindeutige Bestimmung der genauen Ausrichtungsposition ausreichend ist. Dies liegt teilweise an den
Randbeugungseffekten des Schlitzes und der Bezugsmarke auf der Maske. Damit die Ausrichtungsposition
genau bestimmt werden kann, muß die Gesamtgröße der Bezugsmarke hinreichend klein sein, wie oben
erwähnt wurde, und zwar so klein, daß Randbeugungseffekte eine wesentliche Rolle spielen. Dies hat jedoch
eine zu geringe Empfindlichkeit des oben beschriebenen Positionsdetektorsystems zur Folge.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maske der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der trotz
äußerst fein ausgebildeter Bezugsmarken keine störende Beugung auftritt, und eine Vorrichtung mit einer
solchen Maske zur Verwendung bei der Herstellung eines Planar-Halbleiterbauelementes anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bezugsmarke aus mehreren Elementen gebildet
ist, die derart angeordnet sind, daß bei ihrer Beleuchtung die Beugungsbilder der Elemente ein
durchgehendes Bild ergeben.
Unter dem Ausdruck »durchgehendes Bild« ist im folgenden sowohl ein helles Bild auf dunklem Hintergrund
zu verstehen, in welchem die umgebenden Beugungsfiguren keine Streifen vergleichbarer Helligkeit
oder Intensität wie der einzelne zentrale Teil des Bildes enthalten, als auch ein dunkles Bild auf hellem
Hintergrund, wobei die umgebenden Beugungsfiguren keine dunklen Streifen vergleichbaren Ausmaßes oder
Kontrastes bezüglich der Umgebungsbeleuchtung um-
fassen.
Vorzugsweise sind die Elemente der Bezugsmarke Linien, die parallel Seite an Seite in wenigstens einer
sich quer zur Richtung der die Elemente bildenden Linien erstreckenden Reihe angeordnet sind. Ferner ■->
wird bevorzugt, daß die Linien als opake Streifen in einem Material ausgebildet sind, das transparent für die
Strahlung ist, mit der das photoempfindliche Material belichtet werden soll. Falls es wünschenswert ist, daß die
Bezugsmarken in der Maske als transparente Teile einer ■. ι
im übrigen opaken Maske ausgebildet sind, wird der Abstand der Linien so gewählt, daß die Beugungsfiguren
benachbarter Linien einander überlappen und verstärken, um ein einzelnes helles Bild zu ergeben.
In jedem Fall wird bevorzugt, daß die Linien gegen i ■->
die Achse der die Bezugsmarke bildenden Reihe geneigt sind, und zwar bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
um 45°.
Bei praktischen Ausführungsformen können die Bezugsmarken wenigstens zwei solche Reihen von jo
Linien umfassen und die Achsen der beiden Reihen etwa senkrecht aufeinander stehen. Bei einer solchen
Ausführungsform liegen vorzugsweise die Linien jeder Reihe etwa parallel zu den Linien der anderen Reihe.
Falls die Bezugsmaske zwei aufeinander senkrecht y, stehende Reihen von Linien aufweist, können die beiden
Reihen einander schneiden, und wenn dies der Fall ist, kann es zweckmäßig sein, daß am Schnittpunkt keine
Linien vorhanden sind.
Wie schon erwähnt wurde, findet eine Maske nach in
Erfindung insbesondere Anwendung bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen nach der Planartechnik,
bei der in verschiedenen Verfahrensschritten unterschiedliche Muster auf einen Halbleiterkörper zu
reproduzieren sind. Diese Muster müssen sehr genau r.
bezüglich zuvor gebildeter liegen, die jedoch z. Zt. der Ausbildung der nachfolgenden Muster unsichtbar sein
können. Wegen der geringen Größe jedes Halbleiterbauelementes oder Systems ist es zweckmäßig, eine
große Anzahl von ihnen aus eineir. einzigen Halbleiter- v<
körper herzustellen, was aber, wie oben erwähnt wurde, Probleme hinsichtlich der Ausrichtung aufwirft, wenn
jedes System individuell im sogenannten Schritt-Wiederholungsverfahren behandelt wird. Es können
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ange- «
geben werden, bei denen Bezugsmarken in Gestalt eines Rahmens jedes System auf einem Halbleiterkörper
umgeben. In diesem Fall ist zu bevorzugen, daß die Seiten jedes Rahmens an die Seiten benachbarter
Rahmen anstoßen oder diese Seiten teilweise bilden, so daß ein Gitter- oder Netzwerk gebildet wird, daß den
gesamten Halbleiterkörper bedeckt Vorzugsweise sollte das zu reproduzierende Muster die Linien des
Gittermusters der Bezugsmarken nicht überlappen, so daß, mit anderen Worten, das zu reproduzierende
Muster allein in den Zwischenräumen des Gittermusters (Zwischengitterplätzen) der Bezugsmarken gebildet ist
Bei einer Vorrichtung, zur Herstellung eines Planar-Halbleiterbauelementes,
bei der die hier beschriebene Maske verwendet wird und bei der die Maske in einem e>o
Abstand in vorbestimmter Relativlage bezüglich eines auf einer Montageeinrichtung befindlichen Halbleiterkörpers,
der eine Schicht aus einem photoempfindlichen Material trägt, angeordnet ist und bei der eine
Einrichtung zur Beleuchtung der Maske mit Strahlung, gegen welche die photoempfindliche Schicht unempfindlich
ist, vorgesehen ist und von der Maske durchgelassenes Licht auf die photoempfindliche
Schicht des Halbleiterkörpers fällt, wobei eine auf die relativen Lagen der Bezugsmarke auf der Maske unc
einer Bezugsmarke auf dem Halbleiterkörper ansprechende Einstelleinrichtung vorgesehen ist, durch die
beide Bezugsmarken miteinander ausrichtbar sind wobei diese Einstelleinrichtung wenigstens einen
photoelektrischen Detektor enthält, vor welchem sich ein Schirm mit in ihrer Form den Bezugsmarken auf der
Maske entsprechenden öffnungen befindet, wobei der photoelektrische Detektor mit von dem Halbleiterkörper
reflektierten und durch die Maske und den Schirm hindurch gehenden Licht beaufschlagbar ist, wird die
Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Lichtweg vom Halbleiterkörper zum photoelektrischen Detektor vor
uern Senil in ein prismatischer i\eiraKtor angeorunet ist
der durch eine Einrichtung drehbar ist, welche ein Referenzsignal erzeugt, dessen Frequenz und Phase ir
Beziehung zur Winkelgeschwindigkeit und Winkelposition des Refraktors stehen, und daß die Bezugsmarke
auf der Maske ein Gittermuster aus opaken Elementer ist und der Schirm ein entsprechendes Gittermuster au:
transparenten öffnungen aufweist.
Ein Vorteil bei dieser Vorrichtung besteht darin, daC die Gesamtheit der Maske für die Ausrichtung be
jedem Verfahrensschritt benutzt wird, so daß siel· dadurch eine Mittelwertbildung über die gesamte
Maske ergibt Das der Mittelwertbildung entsprechende Signal wird an dem photoelektrischen Detektor
abgenommen. Infolgedessen können kumulative Fehler bei der Bildung der individuellen Marken, die kumulative
Fehler beim Schritt-Wiederholungsverfahren der Musterübertragung zur Folge haben, vermieden werden,
da nicht nur eine einzelne Bezugsmarke benutzt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand vor Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles einer Maske gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der
Erfindung.
Fig. la eine aus zwei aufeinander senkrecht stehenden,
geraden Bezugsmarken gebildete kreuzförmige Bezugsmarke, wobei die senkrechte Bezugsmarke
gemäß der Erfindung ausgebildet ist
Fig. Ib eine aus zwei aufeinander senkrecht stehenden,
geraden Bezugsmarken gebildete kreuzförmige Bezugsmarke, wobei die waagrechte Bezugsmarke
gemäß der Erfindung ausgebildet ist
Fig. Ic eine aus zwei aufeinander senkrecht stehenden,
geraden Bezugsmarken gebildete kreuzförmige Bezugsmarke, wobei die beiden geraden Bezugsmarken
gemäß der Erfindung ausgebildet sind,
Fig.2 eine vergrößerte Teilansicht einer Maske
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig.3 die vergrößerte Ansicht eines für das
Ausführungsbeispiel nach Fig.2 verwendbaren komplementären
Schirmes,
Fig.4 und 4a eine vergrößerte Teilansicht einer
Maske gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, für die die Masken nach F i g. 1,2 oder 4 verwendet
werden können, und
Fig.6 die schematische Darstellung einer anderen
Vorrichtung, für die die Masken nach Fig. 1, 2 oder 4
ebenfalls verwendet werden können.
Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß F i g. 1 hat eine Maske 11 eine Bezugsmarke 10 in
Gestalt einer einzelnen Linie oder Reihe. Die Reihe besteht aus Elementen 10a, die jeweils um ungefähr 45°
gegen die Reihe selbst geneigt sind und jeweils einen Abstand voneinander haben, der etwa gleich der Dicke
jedes einzelnen Elementes 10a ist Die Bezugsmarke ist in Fig. 1 in ungefähr 1000-facher Vergrößerung ihrer
natürlichen Abmessung dargestellt. Die Querdimension der Elemente der Bezugsmarke liegt demgemäß im
Bereich von 4 μ.
In Fig. la ist eine kreuzförmige Bezugsmarke
dargestellt, die aus zwei aufeinander senkrecht stehenden geraden Bezugsmarken 1 und 3 gebildet ist Beide
Bezugsmarken werden durch feine Linien la und 10a gebildet, welche jeweils voneinander den gleichen
Abstand haben und sich in X-Richtung erstrecken. Jede Linie la der waagerechten Bezugsmarke 1 erstreckt
sich in XRichtung so daß Beugungsstreifen 2 durch Beugung auf beiden Seiten der Bezugsmarke 1 gebildet
werden, mit der Folge, daß das Bild dieser Bezugsmarke nicht scharf ist Jedoch Überlagern sich die in
X-Richtung neben einem jeden Linienelement 10a der senkrecht verlaufenden Bezugsmarke 3 erzeugten
Beugungsstreifen zwischen aufeinanderfolgenden Elementen, wenn der Abstand zwischen diesen Elementen
richtig ausgewählt wird, beispielsweise ungefähr 4 μ
beträgt
Die zwischen den Linienelementen 10a erzeugten Beugungsstreifen verstärken den Kontrast zwischen
dem Bild der Bezugsmarke und der Maske und werden gleichzeitig so erzeugt, daß sie aneinander anschließen,
so daß ein durchgehendes, dichtes Bild der Bezugsmarke gebildet wird. Die in F i g. la dargestellte Markierung
ist zur Lageausrichtung in Bezug auf die X-Richtung, jedoch nicht zur Ausrichtung in der Y-Richtung
geeignet
Die in F i g. Ib dargestellte kreuzförmige Bezugsmarke besteht aus einzelnen Bezugsmarken Γ und 3',
welche durch eine in V-Richtung verlaufende Linien I'a
bzw. 3'a gebildet werden. Der Abstand zwischen den Linien ist gleich groß. Wegen der Beugungsbilder 4 ist
die in V-Richtung verlaufende Bezugsmarke nicht scharf. Die waagerechte, in ^-Richtung verlaufende
Bezugsmarke ist jedoch scharf.
In Fig. Ic ist eine kreuzförmige Bezugsmarke
dargestellt weiche aus zwei senkrecht aufeinander stehenden Bezugsmarken 4 und 5 gebildet wird. Die in
dieser Figur dargestellte Bezugsmarke stellt eine Kombination der in den Fig. la und Ib dargestellten
Bezugsmarken dar. Bei dieser Bezugsmarke ist sowohl das Bild der Bezugsmarke 4 als auch das der
Bezugsmarke 5 scharf. Wegen der Überlagerung der Beugungsbilder erhält man für jede dieser Bezugsmarken ein einzelnes und durchgehendes Bild.
In Fig.2 ist eine Maske dargestellt, deren Bezugsinarke durch einen ersten Satz von wenigstens
annähernd parallelen, sich über die Maske erstreckenden Linien und einen zweiten Satz von etwa parallelen
Linien gebildet wird, welche senkrecht zum ersten Satz
von Linien verlaufen, mit diesen also ein Gitter bilden.
Auch hier wird jede Linie der Bezugsmarken ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 durch eine
Vielzahl von quer oder diagonal angeordneten Elementen gebildet
Fig.3 zeigt einen komplementären Schirm, der in
Verbindung mit der in Fig.2 dargestellten Maske
verwendet wird. Seine Betriebsweise wird noch genauer
erläutert werden. Kurz gesagt, enthält der komplementäre Schirm ein Gittermuster aus transparenten Linien,
welche dem Gittermuster aus opaken Linien der Maske nach F i g. 2 entsprechen.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispie! der Erfindung gemäß Fig.4 hat die Bezugsmarke 10 die Form von
zwei begrenzten senkrechten Linien oder Reihen aus quer liegenden Elementen 10a. Jede Reihe hat genau die
to gleiche Form wie die Reihe aus Elementen 10a in F i g. 1.
Die Vergrößerung beträgt in Fig.4 ungefähr das 50-fache der natürlichen Abmessungen. Die querliegenden Elemente 10a der Reihen können, wie dies in
F i g. 4a dargestellt ist so angeordnet werden, daß sie
über die gesamte Länge jeder der senkrechten Reihen
vorhanden sind. Stattdessen kann aber auch der Mittelbereich, wo die beiden Reihen einander schneiden, von Elementen 10a entblößt sein.
In F i g. 5 ist eine Anordnung dargestellt für die sich
eine Maske gemäß F i g. 1,2 oder 4 eignet Die Maske 11
ist über einem auf einer Montageeinrichtung 12a liegenden scheibenförmigen Halbleiterkörper 12 mit
einer photoempfindlichen Schicht 12b angeordnet und zwar mit einem kleinen Abstand von diesem derart daß
die Maske und der Halbleiterkörper mit von einer Lampeneinrichtung 13 kommenden Licht über einen
geneigten teildurchlässigen Reflektor 14 beleuchtet werden können. Von der Anordnung aus Maske und
Halbleiterkörper reflektiertes Licht wird vom Reflektor
14 über einen Refraktorblock 15 zu einer Linse 16
reflektiert und fällt auf einen Schirm 17, der einen in Form und Lageorientierung der Bezugsmarken auf der
Maske U entsprechenden Schlitz hat Das Licht von der Bezugsmarke auf der Maske U und von der
entsprechenden Markierung auf dem Halbleiterkörper 12 gelangt durch den Schlitz im Schirm 17 hindurch zu
einem Photodetektor 18. Der Schirm 17 wird in Schwingungen versetzt und zwar von einer Einrichtung
22, die auch ein Referenzsignal erzeugt das in Frequenz
und Phase in Beziehung zu den Vibrationen des Schirmes 17 steht Der Photodetektor 18 erzeugt also
ein variierendes Signal, dessen Amplitude von der gegenseitigen Ausrichtung der Bezugsmarken auf der
Maske 11 und dem Halbleiterkörper 12 abhängig ist
Dieses Signal wird nun in einer Vergleichsstufe 23 mit
dem Referenzsignal von der Einrichtung 22 verglichen. Die Vergleichsstufe 23 erzeugt eine Fehlerspannung, die
dazu verwendet wird, die Positionen der Maske und des Halbleiterkörpers zu justieren, bis die Bezugsmarken
so genau miteinander fluchten.
Das in Fig.6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist
ähnlich demjenigen nach Fig.5, und entsprechende Bezugszahlen bezeichnen entsprechende Teile. Der
Schirm 17 gemäß Fig.5 ist jedoch durch eine
rotierende Refraktorplatte 19 und eine Hilfsmaske 20 ersetzt Wenn die Maske 11 beispielsweise ein
Gittermuster aus opaken Bezugsmarken aufweist, wie sie in Fi g. 3 dargestellt sind, muß die Hilfsmaske 20 ein
Gittermuster aus transparenten Linien gemäß der
Darstellung in Fig.4 haben. Die Refraktorplatte wird
so gedreht, daß das auf die Hilfsmaske 20 fallende Licht
in vorbestimmter Weise oszilliert Die Winkelgeschwindigkeit, mit der die Refraktorplatte 19 gedreht wird,
wird durch eine Einrichtung 24 gesteuert, die als
es Ausgangssignal eine Referenzspannung erzeugt, welche
ein MaB für die Winkelgeschwindigkeit und die Phase der Refraktorplatte 19 ist Eine hinter der Hilfsmaske 20
befindliche Relaislinse 21 fokussiert das gesamte auf die
Hilfsmaske 20 fallende Licht zum Photodetektor 18. Das Ausgangssignal des Photodetektors 18 wird einer
Vergleichsstufe 23 zugeführt, die auch das Ausgangssignal der Einrichtung 24 empfängt und ein variierendes
Fehlersignal erzeugt, mit dem die Relativpositionen der Maske 11 und des Halbleiterkörpers 12 so justiert
werden, daß die beiden darauf befindlichen Bezugsmarken in Deckung gebracht werden. Dieses System hat vor
allem bei Verwendung von Bezugsmarken in Form eines Gittermusters den besonderen Vorteil, daß es
beim Photodetektor 18 eine Mittelwertbildung über die gesamte Maske erlaubt Wenn früher zur Bestimmung
der Ortspositionen der Maske 11 und des Halbleiterkörpers 12 eine einzelne Bezugsmarkierung benutzt wurde,
konnten kumulative Fehler bei der Bildung der individuellen Markierungen kumulative Fehler beim
Schritt-Wiederholungsverfahren der Musterübertragung zur Folge haben. Im hier beschriebenen Fall wird
dagegen die Gesamtheit der Maske für die Ausrichtung bei jedem Verfahrensschritt benutzt
Wie weiter oben schon erwähnt wurde, wird bevorzugt, daß die Maske 11 eine Standard- oder
Hauptmaske ist die alle Muster aufweist die in aufeinanderfolgenden Operationen auf den Halbleiterkörper
übertragen werden sollen, wobei eine Anzahl von »unkritischen« Ausblendmasken vorgesehen sind,
mit denen das jeweils zu übertragende Muster eingestellt wird. Gleichzeitig mit der Herstellung der
Hauptmaske und der unkritischen Masken kann die
s Hilfsmaske 20 gebildet werden, so daß sie genau mit den Bezugsmarken auf der Maske 11 übereinstimmt.
Auf diese Weise können Fehler infolge der Einführung spezieller Bezugsmarken vermieden werden. Ein
weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung in einem photolithographischen Verfahren der oben
beschriebenen Art, bei dem ein belichtetes Muster zum Entblößen einer Markierungsschicht weggewaschen
wird. Die Bezugsmarken auf einem solchen Halbleiterbauelement werden die Form eines Gittermusters aus
■ 5 Oxid haben, das von der Halbleiteroberfläche nach dem Ätzen entfernt wird. Dies erleichtert den anschließenden
Vorgang des Anreißens und Zerbrechens des scheibenförmigen Halbleiterkörpers 12, wenn dieser
fertig ist und in einzelne Bauelemente zerteilt wird. Ein weiterer Vorteil der Bezugsmarken in Form eines
Gittermusters besteht darin, daß die zu übertragenden Bildmuster durch die Bezugsmarken nicht gestört
werden, weil letztere sich nicht über die Bildmuster erstrecken, sondern diese umgeben.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Maske mit mindestens einer Bezugsmarke und mit einem Muster zur Reproduktion auf einem
photoempfindlichen Medium, welches mit Abstand von der Maske angeordnet und mit durch die Maske
hindurchgegangenem Licht bestrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarke
(10) aus mehreren Elementen (iOa) gebildet ist, die derart angeordnet sind, daß bei ihrer Beleuchtung
die Beugungsbilder der Elemente (Wa) ein durchgehendes Bild ergeben.
2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (iOa) der Bezugsmarke (10)
Linie sind, die parallel Seite an Seite in wenigstens einer Reihe angeordnet sind, die sich quer zur
Richtung der die Elemente (1Oa^ bildenden Linien erstreckt
3. Maske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (10a) gegen die Achse der die
Bezugsmarke (10) bildenden Reihe geneigt sind.
4. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (10a) alle um etwa 45° gegen
die Achse der die Bezugsmarke (10) bildenden Reihe geneigt sind.
5. Maske nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarke (10)
wenigstens zwei Reihen länglicher Elemente (10a) umfaßt, und die Achsen der beiden Reihen etwa
senkrecht aufeinander stehen.
6. Maske nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Elemente (IOa) jeder Reihe
etwa parallel zu den länglichen Elementen der anderen Reihe der Bezugsmarke (10) liegen.
7. Maske nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Reihen länglicher
Elemente (10a,) einander schneiden.
8. Maske nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß am Schnittpunkt der beiden die Bezugsmarke
(10) bildenden Reihen keine länglichen Elemente (lOa^vorhanden sind.
9. Maske nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zueinander
senkrecht liegende Reihen länglicher Elemente (10a,)
vorhanden sind und eine Bezugsmarke in Form eines Gitters bilden.
10. Maske nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Maske zu reproduzierende
Muster allein in den Zwischenräumen des Gittermusters der Bezugsmarke (10) gebildet ist.
11. Maske nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das von der Maske zu reproduzierende Muster sich in jedem der Zwischenräume des
Gittermusters der Bezugsmarke (10) wiederholt.
12. Vorrichtung mit einer Maske nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Verwendung bei der
Herstellung eines Planar-Halbleiterbauelements, bei der die Maske in einem Abstand in vorbestimmter
Relativlage bezüglicn eines auf einer Montageeinrichtung befindlichen Halbleiterkörpers, der eine
Schicht aus einem photoempfindlichen Material trägt, angeordnet ist und bei der eine Einrichtung zur
Beleuchtung der Maske mit Strahlung, gegen welche die photoempfindliche Schicht unempfindlich ist,
vorgesehen ist und von der Maske durchgelassenes Licht auf die photoempfindliche Schicht des
Halbleiterkörpers fällt, wobei eine auf die relativen Lagen der Bezugsmarke auf der Maske und einer
Bezugsmarke auf dem Halbleiterkörper ansprechende Einstelleinrichtung vorgesehen ist, durch die
beide Bezugsmarken miteinander ausrichtbar sind, wobei diese Einstelleinrichtung wenigstens einen
photoelektrischen Detektor enthält, vor welchem sich ein Schirm mit in ihrer Form den Bezugsmarken
auf der Maske entsprechenden öffnungen befindet, wobei der photoelektrische Detektor mit von dem
Halbleiterkörper reflektierten und durch die Maske und den Schirm hindurchgehenden Licht beaufschlagbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lichtweg vom Halbleiterkörper (12) zum photoelektrischen
Detektor (18) vor dem Schirm (20) ein prismatischer Refraktor (19) angeordnet ist, der
durch eine Einrichtung (24) drehbar ist, welche ein Referenzsignal erzeugt, dessen Frequenz und Phase
in Beziehung zur Winkelgeschwindigkeit und Winkelposition de» Refraktors (19) stehen, und daß die
Bezugsmarke auf der Maske (11) ein Gittermuster aus opaken Elementen ist und der Schirm (20) ein
entsprechendes Gittermuster aus transparenten öffnungen aufweist
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der prismatische Refraktor (19)
die Form einer Platte mit parallelen Seiten hat, die in Bezug auf die Richtung des vom Helbleiterkörper
(12) auf treffenden Lichtes geneigt ist.
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DE2260229B2 DE2260229B2 (de) | 1979-07-12 |
DE2260229C3 true DE2260229C3 (de) | 1980-03-20 |
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Family Applications (1)
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