DE2605940B2 - Maskenjustier- und -belichtungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Maskenjustier- und -belichtungsgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei bekannten Geräten der erwähnten Art sind der Maskenträger und das Einstellmikroskop ortsfest angeordnet, während die den Keilfehlerkoorekturkopf enthaltende Feinjustierstation auf einem Kreuzschlitten in der x-y-Ebene verfahrbar und zusätzlich um eine z-Drehachse einstellbar ist Der Grund für diese Anordnung liegt darin, daß auf diese Weise eine starre ortsfeste Lagerung des Maskenträgers nebst dem Einstellmikroskop erzielt werden kann, was deshalb vorteilhaft ist, weil sonst sowohl der Maskenträger als auch das Einstellmikroskop entsprechend der jeweiligen Lage der Substratplatte zumindest in der x-y-Ebene nachgeführt werden müßten. Eine solche Ausbildung des Gerätes, d. h. also mit beweglichem Maskenträger hat man indessen bisher als nicht praktikabel angesehen, weil das Nachführen des Maskenträgers auf die jeweilige Lage der Substratplatte auf dem Keilfehlerkorrektorkopf unter Beachtung der Forderung durch- t>n geführt werden müßte, daß auf der Maske abgebildete Justiermarken, insbesondere Kreuze, nicht aus dem Gesichtsfeld des Einstellmikroskops verloren werden dürfen, da sonst allein schon das Wiederauffinden der Justiermarken im Gesichtsfeld des Einstellmikroskops h^r> zu zeitaufwendig wäre. Außerdem ginge bei jeglichen auf das Einstellmikroskop übertragenen Erschütterungen die Zentrierung zu dem Maskenträger verloren.

Nachdem man bisher in praktisch ausgeführten Geräten, also bei starrem Einbau des Maskenträgers nebst Einstelhnikroskop, die Feinjustierstation beweglich angeordnet hat (vgL auch DE-OS 16 14 041), war es jedoch zwingend erforderlich, die Bewegungsgrade der Feinjustierstation starr mit der Vorjustierstation 3u koppeln, da sonst, wenn die Feinjustierstation nicht nach jedem Belichtungsvorgang wieder in eine Grundstellung zurückgebracht würde, die von der Vorjustierstation auf die Feinjustierstation übergebene Substratplatte in einer bezüglich der jeweiligen Stellung der Feinjustierstation mehr oder minder dejustierten Stellung übergeben würde, was den Sinn der Vorjustierstation hinfällig machen würde. Das jeweilige Zurückführen der beweglich gelagerten Feinjustierstation auf eine genaue fixierte Grundstellung jeweils nach Beendigung eines Beljchtungsvorganges wäre fast ebenso zeitaufwendig wie das gemeinsame Nachführen eines beweglich gelagerten Maskenträgers nebst Einstellmikroskop auf die Markierungen einer in der Feinjustierstation befindlichen Substratplatte.

Es hat sich indessen gezeigt, daß es bei einem Gerät mit beweglicher Feinjustierstation und starr angeordnetem Maskenträger sowie Einstellmikroskop nicht genügt, die Vorjustierstation mit der Feinjustierstation zu koppeln, sondern es müßten in diesem Fall auch das Magazin sowie eine Aufgabeeinrichtung zum Obergeben der Siibstratplatten von dem Magazin auf die Vorjustierstation mit der Bewegung der Feinjustierstation starr gekoppelt sein, da sonst bereits die Übergabe vom Magazin auf die Vorjustierstation zu große Toleranzen hinsichtlich der Ausrichtung der einzelnen Substratplatten mit sich brächte.

Bei unmittelbar von Hand mit Substratplatten zu beschickenden einfachen Feinjustierstationen ohne Keilfehlerausgleich nach der DE-OS 24 21 047 wird die Substratplatte auf einen mit Anschlägen versehenen ortsfesten Drehtisch gelegt, welcher einem ortsfesten Mikroskop zugeordnet ist Gegenüber dem Drehtisch sowie dem Mikroskop ist ein Maskenträger so verschiebbar, daß auf der Maske vorgesehene Justiermarken mit solchen der Substratplatte ausgerichtet werden können. Eine solche Feinjustierstation ist indessen nicht in Verbindung mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Entnehmen von Substratplatten aus einem Magazin nebst einer Übergabe-Fördereinrichtung anwendbar, weil hier größere Streuungen in der örtlichen Lage der Substratplatte auftreten, was erhebliche Nachführbewegungen des Maskenträgers erfordern würde, wobei die Gefahr bestände, die Justiermarken der Maske aus dem Gesichtsfeld des Mikroskops zu verlieren, das wiederum den Lagestreuungen der Substratplatte in x- und y-Richtung nicht folgen kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Gerätes der eingangs an erster Stelle erwähnten Art ohne aufwendige starre Kopplung zwischen der den Keilfehlerkorrekturkopf enthaltenden Feinjustierstation, der Vorjustierstation, dem Magazin und der Aufgabeeinrichtung zur Förderung der Substratplatte von dem Magazin auf die Vorjustierstation, wobei jedoch gleichwohl eine einfache Ausrichtung der Substratplatte gegenüber der Maske unter Kontrolle des Einstellmikroskops möglich sein soll.

Erreicht wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch diese Ausbildung des Maskenjustier- und -belichtungsgerätes wird erreicht, daß wegen der Antriebskoppelung zwischen dem Maskenträger und

dem Einstellmikroskop die Justiermarken der Maske unter laufender Kontrolle durch das Einstellmikroskop auf die entsprechenden Justiermarken der Substratplatte eingestellt werden können, ohne daß die Justiermarken der Maske aus dem Gesichtsfeld des Einstellmikroskops laufen. Durch den Freilaufairtrieb wird aber andererseits erreicht, daß sich irgendwelche auf das Einstellmikroskop vom Betrachter übertragene Erschütterungen nicht auf den Maskenträger übertragen, so daß also die relative Einstellung zwischen M askenträger bzw. Maske und Feinjustierstation bzw. Substratplatte durch auf das Einstellmikroskop übertragene Erschütterungen nicht gestört werden kann. Da die Feinjustierstation ortsfest angeordnet ist, ergibt sich ein zusätzlicher, nichtsdestoweniger aber sehr wesentlicher weiterer Vorteil insofern, als bei einem systematischen Lagefehler der von der Vorjustierstation auf die Feinjustierstation übergebenen Substratplatte die Feinjustierstation bzw. deren Keilfehlerkorrekturkopf ein für allemal im Sinne einer Kompensation dieses Lagefehlers justiert werden kann. Dies spielt besonders dann eine Rolle, wenn die Substratplatten mehreren Belichtungsvorgängen unterworfen und demzufolge in mehreren Geräten justiert und belichtet werden müssen. Wenn die Substratplatte nach der Erstbelichtung nämlich auf ihrer Oberfläche ein bestimmtes Belichtungsmuster aufweist, so wäre es rein zufällig, wenn in einem folgenden Gerät diese das Muster aufweisende Substratplatte nach der Ausrichtung in der Vorjustierstation dieses zweiten Gerätes eine solche jo z-Drehausrichtung hätte, daß diese Ausrichtung ger.au der Ausrichtung der Feinjustierstation des zweiten Gerätes entspricht Durch die ortsfeste Anordnung der Feinjustierstation in allen bei der aufeinanderfolgenden Belichtung der Substratplatten beteiligten Geräten wird vermieden, daß bei der jeweiligen Lageeinstellung des Maskenträgers dieser dem systematischen Lagefehler der Substratplatten entsprechend nachgeführt werden muß, sondern es ist eine Nachführung des Maskenträgers lediglich entsprechend den zufallsbedingten Lagefehlern der Substratplatten erforderlich.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes im Horizontalschnitt sowie in Drauf- 4> sieht in stark schematisierter Darstellung,

F i g. 2 eine einen Bestandteil des Gerätes nach F i g. 1 bildende Feinjustierstation nebst einem zugeordneten Maskenträger und einem Einstellmikroskop in Vorderbzw. Seitenansicht, ebenfalls in stark schematisierter > <> Darstellung,

F i g. 3 und 4 das Gesichtsfeld eines einen Bestandteil des Gerätes bildenden Spaltfeld-Einstellmikroskops für zwei verschiedene relative Stellungen von EinsteHmikroskop, Maskenträger und Feinjustierstation. >^r>

Das in F i g. 1 veranschaulichte Gerät umfaßt eine (nicht dargestellte) Halterung für ein Magazin 1, das zur Aufnahme einer Vielzahl von (im vorliegenden Fall kreisförmigen) Substratplatten 2 bestimmt ist Die Substratplatten können, wie dies in der Halbleitertech- «> nik üblich ist, entweder aus keramischem Material, Glas oder auch aus Halbleitermaterial bestehen. Das Magazin 1 selbst ist in Form und Größe beim vorliegenden Beispiel etwa entsprechend dem Magazin eines Diaprojektors ausgebildet Das Material des n; Magazins kann aus Metall oder Kunststoff sein. Mit dem Magazin 1 wirkt eine Aufgabeeinrichtung 3 nebst einem Schieber 4 zusammen, welcher sich gemäß dem Doppelpfeil PX vor- und zurückbewegen kann und zum Obergeben einer in dem Magazin 1 enthaltenen Substratplatte 2 zu einer Vorjustierstation 7 gemäß dem Pfeil P2 dient Da bei dem Gerät von Fig. 1 das Magazin 1 senkrecht steht und damit die Substratplatten vertikal untereinander angeordnet sind, ist mit dem Magazin 1 bzw. mit dessen Halterung eine Hubeinrichtung 5 gekoppelt, welche jeweils nach der Übergabe einer Substratplatte 2 in Richtung des Pfeiles P2 auf die Vorjustierstation 7 des Magazins 1 um ein bestimmtes Höhenintervall anhebt, damit bei einem nachfolgenden Arbeitstakt der Aufgabeeinrichtung 3 eine darunter befindliche Substratplatte 2 zu der Vorjustierstation 7 übergeben werden kann.

Üblicherweise ist bei jeder Substratplatte 2 ein Segment abgeschnitten, so daß dort eine Abflachung, ein sogenanntes »Fiat« 6 entsteht Dieses Fiat ermöglicht eine im wesentlichen reproduzierbare z-Drehausrichtung der Substratplatte 2 in der Vorjustierstation 7. In der Vorjustierstation 7 wird zusätzlich zu der z-Drehausrichtung die Substratplatte 2 einer x- und .K-Lageausrichtung unterworfen. Obgleich eine in F i g. 1 in Verbindung mit der Vorjustierstation 7 dargestellte Substratplatte gleich der in Verbindung mit dem Magazin 1 dargestellten Substratplatte 2 ist, sind in Fig. 1, da sich in dem Gerät gleichzeitig stets fünf Substratplatten befinden, die einzelnen Substratplatten der Reihenfolge nach mit 2,2', 2", 2'", 2"" bezeichnet.

Von der Vorjustierstation 7 wird die Substratplatte 2 in Richtung des Pfeiles P 3 lagenkonstant zu einem Keilfehlerkorrekturkopf KFK mit einer Substratplattenauflage 8 übergeben, welcher einen Bestandteil einer Feinjustierstation 9 bildet Die Übergabe erfolgt mittels eines gabelartigen Bauelementes 10, welches sich taktweise gemäß dem Doppelpfeil P 4 bewegt.

Der Keilfehlerkorrekturkopf KFK ist auf einer ortsfesten Grundplatte 10a angeordnet, sonst aber in üblicher Weise ausgebildet (vgl. z. B. DE-PS 20 32 027). Er umfaßt beispielsweise ein Kugelgelenk 11, was eine Kippbeweglichkeit entsprechend den gekrümmten Doppelpfeilen PS (F i g. 2) ermöglicht, und ferner eine Hubeinrichtung 12, mit welcher die Auflage 8 gemäß einem Doppelpfeil P% bis zur Anlage der Substratplatte 2" gegen eine auf einem Maskenträger 13 befindliche Maske 14 bewegt werden kann, wobei — wenn das Kugelgelenk 11 freigegeben ist — der Keilfehlerkorrekturkopf KFK eine keilfehlerfreie planparallele Anlage der Substratplatte 2" gegen die Maske 14 ermöglicht. Nach Herstellung der Planparallelität kann das Kugelgelenk 11 mittels einer (nicht dargestellten) Einrichtung arretiert und darauf die Auflage 8 mit der Substratplatte 2 geringfügig abgesenkt und damit außer Berührung mit der Maske 4 gebracht werden, so daß eine Lage-Feinjustierung nebst nachfolgender Belichtung durchführbar ist (eine entsprechende Belichtungseinrichtung ist der Einfachheit halber nicht veranschaulicht). Keilfehlerkorrekturköpfe gibt es in zahlreichen Ausführungen, und der vorliegend in Verbindung mit F i g. 2 beschriebene Keilfehlerkorrekturkopf KFK bildet keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung.

Um eine Lage-Feinjustierung zwischen der Maske 14 und der Substratplatte 2" herbeizuführen, weist üblicherweise jede Substratplatte 2 zumindest zwei Justiermarken in Form von Strichkreuzen Ki (vgl. Fig.4) auf. Die Maske 14 ist mit zumindest zwei entsprechenden Umrandungskreuzen K 2 versehen. Durch entsprechende x-, ^-Lagejustierung und z-Drehjustierung muß nun durch entsprechende Bewegung des

Maskenträgers 13 nebst Maske 14 erreicht werden, daß die Kreuze K1, K 2 so zur Deckung gelangen, daß sich in einem Einstellmikroskop 15 in Form eines Spaltfeldmikroskops ein Gesichtsfeld entsprechend Fig.4 ergibt. Ist die Lagefeinjustierung beendet, was dem Gesichtsfeld von F i g. 4 entspricht, so kann mittels der (nicht dargestellten) Belichtungseinrichtung ein Bild der Maske 14 auf die Substratplatte 2" übertragen werden.

Nach erfolgter Belichtung wird die Substratplatte 2" auf einen Einschub 16 übergeben, welcher seinerseits die belichtete Substratplatte 2'" in ein weiteres Magazin Γ speichert, das dem Magazin 1 völlig entspricht. Ahnlich der Hubeinrichtung 5 ist dem Magazin Γ eine Hubeinrichtung 5' zugeordnet, welche das Magazin Γ intermittierend jeweils bei der Übergabe einer Substratplatte 2 anhebt oder absenkt, um die Substratplatten übereinander in dem Magazin 1' zu speichern.

Das gesamte Gerät, soweit es vorangehend in Verbindung mit F i g. 1 und 2 beschrieben wurde, ist Stand der Technik, mit der einen Ausnahme, daß bei dem erfindungsgemäßen Gerät der Keilfehlerkorrekturkopf KFK ortsfest angeordnet ist, was einer ortsfesten Anordnung der Grundplatte 10a entspricht. Bei bekannten Geräten der beschriebenen Art ist diese Platte oder ein äquivalentes Bauelement lagejustierbar angeordnet, was in F i g. 2 gestrichelt durch die x- und y-Achse sowie die z-Drehachse angedeutet ist

Nachdem bei dem erfindungsgemäßen Gerät der Keilfehlerkorrekturkopf KFK ortsfest angeordnet ist und nach Herstellung der Planparallelität zwischen einer Substratplatte 2" und der Maske 14 keinen Bewegungsfreiheitsgrad mehr hat, muß also der Maskenträger 13, um die Justiermarken ATl der Substratplatte 2" mit den Justiermarken K 2 der Maske 14 gemäß Fig.4 in Deckung zu bringen, einer Lageeinstellung in der x- und y-Achse sowie in der z-Drehachse unterworfen werden. Gleichzeitig muß jedoch dafür gesorgt werden, daß die Justiermarken K 2 der Maske 14 bei diesem Justiervorgang nicht aus dem Gesichtsfeld des Einstellmikroskops 15 verloren werden. Diese Forderung könnte am einfachsten durch eine starke mechanische Verbindung zwischen dem Einstellmikroskop 15 und dem Maskenträger 13 herbeigeführt werden, jedoch würden dann die beim Beobachten auf das Einstellmikroskop 15 übertragenen Erschütterungen zwangsläufig auch auf den Maskenträger 13 weitergeleitet, was völlig unannehmbar ist Daher sind sowohl dem Maskenträger 13 als auch dem Einstellmikroskop 15 jeweils drei Stellmotoren S13 bzw. S15 zugeordnet, wobei innerhalb der beiden Gruppen vor Stellmotoren 513 und 515 jeder Stellmotor einer bestimmten Koordinate, nämlich x, y und z-Drehachse zugeordnet ist. In F i g. 2 ist der Einfachheit halber jede Gruppe von drei Stellmotoren lediglich durch einer einzigen Stellmotor 513 bzw. 515 veranschaulicht Sämtliche Stellmotoren 513, 515 sind als Schrittmoto

ίο ren ausgebildet und werden über einen Schalter 17 mi Einzelimpulsen PU betrieben, wobei jeder Einzelimpuh eine Drehung um etwa 1° bewirkt Damit ist einerseit! eine exakte Mitbewegung des Einstellmikroskops 1! gegenüber dem Maskenträger 13 gewährleistet, wäh

is rend andererseits eventuelle Erschütterungen de! Einstellmikroskops 15 nicht auf den Maskenträger M übertragen werden können. Es ist also die jeweilig< Lageeinstellung des Maskenträgers 13 über einer Freilaufantrieb umfassend die Stellmotoren 513, 5 Ii auf das Einstellmikroskop 15 übertragbar.

Wird auf das Einstellmikroskop 15 unbeabsichtig eine Erschütterung übertragen, so verschieben sich zwar im Gesichtsfeld des Mikroskops die Justiermarker Kl der Maske 14, wie dies in Fig.3 für eine Dejustierung zwischen dem Einstellmikroskop 15 sowie der Maske 14 in bezug auf die z-Drehachse dargestell ist, jedoch wird dadurch die Einstellung zwischen dei Maske 14 und der auf dem Keilfehlerkorrekturkopl KFK gelagerten Substratplatte 2" nicht beeinflußt Wenn also beispielsweise bereits vor der Übertraguni der Erschütterung auf das Mikroskop 15 die Lagefeinju stierung vorgenommen war und das Gesichtsfeld da; Bild gemäß Fig.4 zeigte, so während auch nach dei geringfügigen Dejustierung des Einstellmikroskops Ii

!5 die lediglich in F i g. 4 veranschaulichten Justiermarker

K1 der Substratplatte 2" gegenüber den Justiermarker K 2 zentriert, obwohl die Justiermarken K 2 selbst wie

in F i g. 3 veranschaulicht dezentriert erscheinen.

Obgleich sich bei auf das Einstellmikroskop Ii

■»ο einwirkenden Erschütterungen selten so extreme Verschiebungen ergeben, wie dies in F i g. 3 veranschau licht ist besteht nach einer besonderen Ausgestaltung die Möglichkeit das Einstellmikroskop 15 mittel; Bedienungshandhaben 18, von denen in F i g. 2 analog den Stellmotoren 513, 515 ebenfalls nur ein« veranschaulicht ist in einer Lage gegenüber den Maskenträger 13 zu justieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Maskenjustier- und -belichtungsgerät mit einer Einrichtung zum selbsttätigen Entnehmen von Substratplatten aus einem Magazin sowie zum Aufgeben auf eine Vorjustierstation, mit einer Feinjustierstation und mit einer Fördereinrichtung zum lagenkonstanten Übergeben der Substratplatte von der Vor- zur Feinjustierstation, wobei die Feinjustierstation einen Keilfehlerkorrekturkopf umfaßt und etwa auf einer Achse in benachbarter Anordnung einem Maskenträger sowie einem Einstellmikroskop zugeordnet ist und wobei zwischen der Feinjustierstation einerseits und dem Maskenträger nebst Einstellmikroskop andererseits eine Stelleinrichtung zur Relativbewegung vqrgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilfehlerkorrekturkopf (KFK) ortsfest angeordnet ist und die Stelleinrichtung mit dem Maskenträger (13) gekoppelt ist und daß die jeweilige Lageeinstellung des Maskenträgers über einen Freilaufantrieb (17, 513, 515) auf das Einstellmikroskop (15) übertragbar ist

2. Maskenjustier- und -belichtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Stellmotor (SXi, 515) pro Koordinate für den Maskenträger (13) und das Einstellmikroskop (15) vorgesehen ist

3. Maskenjustier- und -belichtungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellmikroskop (15) zusätzlich gegenüber dem Maskenträger (13) in einer oder mehreren Koordinaten mittels Bedienungshandhaben (18) justierbar ist