DE2702448A1

DE2702448A1 - Verfahren zur positionierung eines mit einer marke versehenen werkstueckes relativ zu einem abtastfeld bzw. zu einer maske

Info

Publication number: DE2702448A1
Application number: DE19772702448
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Ing Frosien
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1978-07-27
Also published as: NL183686C; JPS5392670A; FR2377870B1; NL183686B; US4152599A; DE2702448C2; JPS5436462B2; FR2377870A1; GB1597203A; NL7713857A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen:

Berlin und München VPA 77 P 3708 BRD

Verfahren zur Positionierung eines mit einer Marke versehenen Werkstückes relativ zu einem Abtastfeld bzw. zu einer Maske

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung eines mit mindestens einer Marke versehenen Werkstückes, insbesondere eines in einem Korpuskularstrahlgerät zu bearbeitenden Wafers für hochintegrierte Schaltkreise, relativ zu einem Abtastfeld bzw. zu einer Maske, bei dem ein Abtaststrahl das auszurichtende Werkstück zellenförmig abrastert und das dabei erzeugte Signal einen über ein Sichtgerät geführten Schreibstrahl steuert.

Bei der Herstellung von hochintegrierten Schaltkreisen auf einem Ό Wafer müssen die einzelnen unterschiedlich zu dotierenden Bereiche und die diese Bereiche verbindenden Leiter in mehreren nacheinander ablaufenden Verfahrensschritten hergestellt v/erden. Zwischen diesen Schritten wird die Waferoberfläche jeweils mit Fotolack bedeckt. Die Belichtung der den V/afer bedeckenden Lackschicht in den erforderlichen Bereichen erfolgt mit Licht oder mit Elektronen. Letzteres ist besonders wichtig, wenn man mit fortschreitender Miniaturisierung der integrierten Schaltkreise unter die Auflösungsgrenze für Licht kommen will. Unabhängig von dem Verfahren, mit dem die Lackschicht auf dem Wafer belichtet wird, muß dieser -0 Vorgang im Laufe des Herstellungsprozesses mehrfach wiederholt werden. Die Positionierung des Wafers jedesmal an der gleichen Stelle mit einer Genauigkeit, die mindestens dem kleinsten Abstand zwischen den einzelnen Elementen wie Kondensator, Transistor, Widerstand usw. entsprechen muß, ist eine unabdingbare Notwendiges keit.

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VPA 77 P 3708 BRD Ein das Rastverfahren ausnutzendes Positionierverfahren arbeitet nach folgendem Prinzip:

Mit einem feinen Abtaststrahl, z. B. einem fokussierten Elektronenstrahl, wird das auszurichtende Werkstück zellenförmig (ana· log oder digital) abgerastert. Analoge Abrasterung bedeutet, daB das Ablenksignal zur Auslenkung des Abtastscrahles sich stetig ändert; digitale Abrasterung bedeutet, daß dieses Ablenksignal stufenweise entlang einer Treppenkurve geändert wird. Diese Art der Auslenkung wird angewendet, wenn die Abrasterung z. B.von einem Computer gesteuert wird. Synchron zum Abtaststrahl wird ein Schreibstrahl auf einem Sichtgerät ausgelenkt. Die Intensität des Schreibstrahles wird durch ein vom Abtaststrahl auf den Werkstück erzeugten Signal gesteuert. Bei diesem Signal kann es sich um rückgestreute Elektronen, um Sekundärelektronen, um Röntgenstrahlung oder auch um den Probenstrom handeln. Durch diese Art der Abtastung wird auf dem Sichtgerät punktweise ein Bild des Werkstückes aufgebaut. Anhand mit abgebildeter Marken erfolgt die Ausrichtung des Werkstückes relativ zu auf dem Sichtgerät angebrachten Markierungen oder durch einen rechnergesteuer- ten Vergleich von Ist- und Sollwertlagen.

Ein etwas abgewandeltes Positionierverfahren ist bei einer Elektronenstrahlprojektionsvorrichtung bekannt, bei der eine Mafeke mit den gewünschten Strukturen elektronenstrahloptisch verkleinert auf das Werkstück abgebildet wird (J. Vac. Sei. Technol., Vol. 12, No. 6, 1975, Seiten 1135 bis 1140, US-PS 3 876 883i). Zur Positionierung wird der Beleuchtungsstrahlengang derart umgeschaltet, daß im Bereich von Maske und Werkstück ein feiner Elektronenstrahl entsteht. Die von der Werkstücksoberfläche ausgehenden Signale erzeugen zwei Ubereinanderliegende Abbildungen, die wiederum auf einem Sichtgerät dargestellt werden können. Die eine dieser Abbildungen ist die scharfe Abbildung der Oberfläche des Werkstückes mit Ausrichtmarken, die andere ist ein Schattenbild der Maske, das durch die Unterdrückung von Elektronenstrahlen in der Maskenebene durch die Maske selbst entsteht. Anhand der Lage dieser beiden Bilder läßt sich das Werkstück

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relativ zur Maske ausrichten.

Abweichend von diesen beiden Positionierverfahren wird bei einem anderen bekannten Verfahren kein vollständiges Bild der Werkstücksoberilache, sondern lediglich ein Intensitätsprofil entlang einzelner Ilasterzeilen (line scan) quer durch die Marken aufgenommen (IEEE-Transactions on Electron Devices, Vol. EB-17, Nr. 6, Juni 1970, Seiten 450 bis 457). Anhand der Lage des Markensignals relativ zum Rasterfeld kann die Abweichung von einer Sollage,

z. B. der Rasterfeldmitte, bestimmt werden. Dies kann zum einen durch Vergleich mit Sichtgerätmarkierungen oder zum anderen durch Abzählen der Schritte bei digitaler Rasterung geschehen. Mit Hilfe dieses Positionierverfahrens erhält man zunächst nur die Ausrichtung in einer Richtung. Zur vollständigen Ausrichtung des Werkstückes muß dieses Verfahren noch für andere Richtungen wiederholt werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird praktisch nur die Lage eines einzelnen Punktes, beispielsweise des Maximums der Intensitätsverteilung oder eine Markenkante zur Bestimmung der Abweichung von der Sollage herangezogen. Bei schlecht hergestellten oder beschädigten Marken kann das zu einem erheblichen Fehler führen. Durch Ifiederholungsmessungen an unterschiedlichen Stellen der Marke und Mittlung über diese Messungen kann dieser Fehler zumindest teilweise wieder beseitigt werden. Das steigert den Meßaufwand beträchtlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem eingangs beschriebenen Verfahren zur Positionierung eines Werkstückes ohne Steigerung des Meßaufwandes die Meßgenauigkeit zu erhöhen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Werkstück mit dem Abtaststrahl nacheinander in entgegengesetzter Richtung mit gleicher Geschwindigkeit abgetastet wird, während der Schreibstrahl in beiden Richtungen der Bewegung des Abtaststrahles je einmal in bestimmter Phasenlage zum Abtaststrahl in gleicher Richtung über das Sichtgerät geführt wird oder umgekehrt, und daß die dadurch auf dem Sichtgerät entstehenden beiden Signale der Marke zur Deckung gebracht werden. Abweichend von dem bekannten

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VPA 77 P 3703 BRD Raster-Positionierverfahren wird hier vorgeschlagen, nicht,wie bisher üblich, den Abtast- und den Schreibstrahl beispielsweise mit einem sägezahnförmigen Ablenksignal gleichsinnig abzulenken, sondern für den Abtaststrahl ein dreieckförmiges Ablenksignal, dessen Abstiegsflanke die gleiche Länge und die gleiche, jedoch negative Steigung wie die Anstiegsflanke besitzt, und für den Schreibstrahl weiterhin ein sägezahnförmiges Ablenksignal zu verwenden. Aus der Forderung, daß der Schreibstrahl bei beiden Richtungen der Bewegung des Abtaststrahles je einmal über das Sichtgerät geführt werden soll, folgt, daß das sägezahnförmige Ablenksignal für diesen Schreibstrahl mindestens die doppelte Frequenz wie das dreieckförmige Ablenksignal für den Abtaststrahl haben muß. Durch diese Art der Ablenkung wird erreicht, daß der Abtaststrahl auf dem Werkstück hin- und zurückläuft, während der Schreibstrahl auf dem Sichtgerät nur in einer Richtung abgelenkt wird. Dies hat zur Folge, daß das Markensignal auf dem Sichtgerät abwechselnd von links nach rechts und von rechts nach links aufgetragen wird. Dadurch ergibt sich eine Steigerung der Meßgenauigkeit, da bei diesem Verfahren die Abweichung der Marke von ihrer Sollage um eine Strecke S durch ein Auseinanderrücken der beiden Bilder um eine Strecke, die proportional zu 2 <5 ist, angezeigt wird. Ein weiterer Vorteil ist die Unabhängigkeit der Positioniergenauigkeit gegenüber Phasenschiebungen des Signals in der Nachweiselektronik. Rastert man auf diese Art und Weise einen flächenhaften Bereich auf dem Werkstück ab, der eine Marke enthält, so ergeben sich auf dem Sichtgerät zwei Bilder dieser Marke, wenn der Schreibstrahl durch das von dieser Marke kommende Signal hellgetastet wird. Im line scan Betrieb ergeben sich nur zwei helle Punkte oder bei in Zeilenrichtung ausgedehnten Marken zwei helle Striche, die einem Schnitt durch die Bilder der Marke entsprechen. Zur Steigerung der Genauigkeit ist es in diesem Falle vorteilhaft, daß das dabei erzeugte Signal den ebenfalls nur entlang einer Zeile über das Sichtgerät geführten Schreibstrahl in dazu senkrechter Richtung proportional zu dem erzeugten Signal auslenkt und daß die dadurch auf dem Sichtgerät entstehenden beiden Signale der Marke durch Verschieben des Werk-

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Stückes parallel zur abgetasteten Zeile zur Deckung gebracht werden.

Diese Art der Darstellung entspricht einer Spiegelung des Signalverlaufes an der Mittelsenkrechten der abgetasteten Zeile. Bei asymmetrischer Lage der Marke zur Mitte des Rasterbereiches entstehen somit zwei Markensignalprofile, deren Abstand voneinander proportional zum doppelten Betrag der Abweichung der Harke von der Rasterbereichsmitte ist. Eine exakte Positionierung,

d. h. die Ausrichtung der Marke auf die Rasterbereichsmitte, liegt dann vor, wenn beide Markensignalprofile zusammenfallen. Die Rasterbereichsmitte muß nicht unbedingt mit der Mitte des Werkstückes identisch sein. Das wäre nur bei der Abtastung über das ganze Werkstück notwendig. Zweckmäßigerweise wird man jedoch die Marke in Randnähe des Werkstückes aufbringen und,da eine grobe Positionierung sicher bereits durch die Halterung des Werkstückes vorgegeben ist, nur einen kleinen Bereich um die Marke herum abtasten. Die exakte Positionierung bedeutet dann, daß die Marke in der Mitte dieses abgetasteten Bereiches liegen muß. Diese Art der Positionierung erlaubt eine hohe Genauigkeit, da hier zwei Bilder, nämlich die Markensignalprofile von Hin- und Rücklauf, zur Deckung gebracht werden und nicht, wie bei dem bekannten Verfahren bereits beschrieben, nur die Lage von einzelnen Punkten festgestellt wird.

Da durch die Spiegelung des Abtastfeldes auch die Signalverteilung gespiegelt wird, wird jeweils die rechte mit der linken Markensignalhälfte zur Deckung gebracht. Für höchste Positioniergenauigkeit ist es daher vorteilhaft, wenn die Marke ein symmetrisches Signalprofil aufweist. Störungen eines derartigen symmetrischen Signalprofils, wie sie beispielsweise durch eine Beschädigung der Marke, die ihre äußeren Abmessungen in Zeilenrichtung nicht verändert, hervorgerufen werden können, sind zwar am Profil des Markensignales zu erkennen, sie haben jedoch nicht diesen großen Einfluß auf die Meßgenauigkeit wie bei den bekannten Verfahren, da ja hier zwei vollständige Bilder zur Deckung gebracht '/onion. Eüt dar· Ln einiger. Beteichen <lu r.h diese fttf-

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VPA 77 P 37ΟΘ BRD rung nicht möglich, so verbleiben immer noch genügend ungestörte Bereiche, an denen die Deckung einwandfrei kontrolliert werden kann.

Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens in line scan Betrieb besteht darin, daß für die Abtastung nicht unbedingt punktförmige Sonden erforderlich sind. Es können im Prinzip beliebig geformte Sonden verwendet werden, jedoch sollte aus den vorhergenannten Gründen nach Möglichkeit eine symmetrische Intensitätsverteilung parallel zur Abtastrichtung vorliegen.

Bisher wurde immer davon ausgegangen, daß der Abtaststrahl auf dem Werkstück hin- und zurückläuft, während der Schreibstrahl auf dem Sichtgerät nur in eine Richtung mit mindestens doppelter Frequenz abgelenkt wird. Die Auslenkung von Abtast- und Schreibstrahl kann prinzipiell auch in umgekehrter Weise erfolgen, ohne daß sich an dem eigentlichen Prinzip etwas ändert , d. h.,auch in diesem Falle entstehen bei asymmetrischer Lage der Marke zwei Markensignale. Der Vorteil der Unabhängigkeit gegenüber Phasenschiebung im Signal geht dabei allerdings verloren.

Für den Fall, daß das Werkstück relativ zu einem Rästerfeld ausgerichtet werden soll, läßt sich die feste Phasenbeziehung zwischen Abtast- und Schreibstrahl besonders vorteilhaft dadurch verwirkliehen, daß der Schreibstrahl durch den Abtaststrahl getriggert wird.

Für den anderen Fall, daß das Werkstück relativ zu einer Maske ausgerichtet werden soll, läßt sich die feste Phasenbeziehung dadurch am leichtesten verwirklichen, indem der Schreibstrahl durch ein auf dem auszurichtenden Werkstück erzeugte Signal getriggert wird.

Am elegantesten läßt sich das dadurch verwirklichen, indem das sägezahnförmige Ablenksignal für den Schreibstrahl für einen Durchlauf aus der ansteigenden Flanke des AbtastStrahlsignals und für den darauf folgenden Durchlauf aus der umgeklappten absteigenden Flanke des Abtaststrahlsignals hergeleitet wird. Eine

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weitere Möglichkeit zur Herstellung der Phasenbeziehung besteht in der Triggei'ung von Abtast- und Schreibstrahl durch eine geraeinsame Quelle.

An Ausführungsbeispielen sei die Erfindung weiter erläutert:

Dabei ist in den Figuren 1a und 1b der zeitliche Verlauf des Abtaststrahls und der zugehörige Signalverlauf des Schreibstrahls schematisch dargestellt.

Die Figuren 2a und 2b zeigen die entsprechenden Ablenksignale. Die Figuren 3 bis 6 zeigen Ausfuhrungsbeispiele von Einrichtungen nach der Erfindung, an denen gleichzeitig das Verfahren erläutert wird.

In der Fig. 1a ist mit 1 ein Rasterfeld bezeichnet, in dem sich eine Marke 2 mit rechteckigem Profil befindet. Diese Marke 2 liegt um die Strecke S rechts neben der durch die strichpunktierte Linie 3 angedeuteten Mitte des Rasterfeldes 1. Mit 4 ist der Abtaststrahl bezeichnet, der in diesem Beispiel zur Zeit t^ am linken Rand des Rasterfeldes 1 startet, das Rasterfeld bis zur Zeit tp überstrichen hat und bis zur Zeit t^ auf gleichem Wege wieder zu seinem Ausgangspunkt zurückkehrt. In der Figur 1a sind der Hin- und der Rückweg der besseren Übersichtlichkeit halber untereinander gezeichnet. In der Figur 1b ist der entsprechende Verlauf des Schreibstrahles aufgetragen. In dieeem Beispiel läuft der Schreibstrahl genau mit der doppelten Frequenz wie der Abtaststrahl. Im oberen Teil der Figur Ib ist das Signal aufgetragen, das beim Hinlauf des Abtaststrahles h erhalten wurde, im unteren Teil der Figur 1b das Signal, das beim Rücklauf erhalten wurde. Beide erhaltenen Signale haben die Form einer Glockenkurve, was darauf zurückzuführen ist, daß der Abtaststrahl, also die Sonde, nicht punktförmig ausgebildet ist, sondern flächenförmig mit einer nach außen abnehmenden Strahlintensität. Der Abstand der beiden erhaltenen Signale ist genau 2 <$ entsprechend dem doppelten Abstand der Marke 2 von der Mitte des Rasterfeldes 1. Auch in der Figur 1b sind die beiden Durchläufe des Schreibstrahles über das Sichtgerät nur der deutlicheren Darstellung wegen untereinander gezeichnet worden. In Wirklichkeit fallen die Zeitachsen zusammen. Wird - ausgehend von diesem Beispiel - das Werkstück mit

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VPA 77 P 3708 BRD der Marke 2 oder das P.asterfeld 1 derart verschoben, daß diese Harke 2 auf der Mittellinie 3 des Rasterfeldes 1 zu liegen kommt, so fallen die beiden in Hin- und Rücklauf erhaltenen Signale des Schreibstrahls zusammen, die Positionierung in dieser Richtung wäre damit erreicht. In den Figuren 2a und 2b ist der zu dem Beispiel entsprechend den Figuren 1a und 1b gehörende zeitliche Verlauf der Schreibstrahl- bzw. der Abtaststrahlablenkung aufgetragen. Wie daraus noch einmal deutlich zu ersehen ist, erfolgb die Schreibstrahlablenkung sägezahnförmig mit doppelter Frequenz wie die dreieckförmig verlaufende Abtaststrahlablenkung. Darüber hinaus starten beide Ablenkungen zum gleichen Zeitpunkt, wodurch die Phasonbeziehung zwischen ihnen festgelegt ist. Die Abtastsignale für Abtast- und Schreibstrahl können auch stufenweise entlang einer Treppenkurvu geändert werden, ohne daß sich am Prinzip des Positionierverfahrens etwas ändert.

Fig. 3 zeigt die Positionierung eines Werkstückes (Wafers) relativ zu einem Rasterfeld in einem Elektronenstrahlschreiber. Der Elektronenstrahlschreiber, der hier nur in seiner einfachsten Form seherratisch dargestellt ist, besteht aus einer Elektronenquelle 7, beispielsweise einer thermischen Kathode oder aber auch einer Feldemissionskathode, einer Linse 8 (in Wirklichkeit einem Linsensystem), die so erregt ist, daß der von der Elektronenquelle 7 ausgehende Elektronenstrahl 9 ^auf den Wafer IO fokussiert wird. Auf dem Wafer befindet sich eine Marke 2. Mittels der Ablenkspulen 11 bzw. 11a kann der Elektronenstrahl in einer Richtung über dan Wafer 10 hinweggeführt werden. Anstelle der Ablenkspulen 11 bzw. 11a kann auch eine elektrostatische Ablenkeinheit verwendet v/erden. Mit 9a ist beispielsweise ein ausgelenkter Mittenstrahl eingezeichnet. Für die Ablenkung in andere Richtungen sind weitere, hier nicht dargestellte Ablenkspulen notwendig. Über einen Ablenkgenerator 12 wird ein dreieckfönniges Ablenksignal auf die Ablenkspule 11 bzw. 11a gegeben, wodurch der abtastende Elektronenstrahl nacheinander in entgegengesetzter Richtung mit gleicher Geschwindigkeit den Wafer 10 überstreicht. Über einen Trigger 1^ wird erreicht, daß das sägezahnförmige Ablenksignal eines weiteren Ablenkgenerators 13,

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das auf die x-Ablenkung eines Fernsehmonitors 15 als Sichtgerät gegeben wird, exakt mit der doppelten Frequenz läuft wie das dreieckförmige Ablenksignal und daß beide Signale zum gleichen Zeitpunkt starten. Als Positioniersignaie können alle vom Elektronenstrahl erzeugten Signale, wie z. B. Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen, Lumineszenzstrahlung, RÖntgenquanten oder aber auch der Probenstrom, verwendet werden. Im vorliegenden Beispiel ist ein Detektor 16 oberhalb des Wafers 10 angeordnet, der beispielsweise zur Registrierung der Sekundärelektronen dient. Das Ausgangssignal dieses Detektors 16 ist auf die y-Ablenkung des Fernsehmonitors 15 gegeben. Wird nun der Elektronenstrahl 9 in der angegebenen Weise über den Wafer 10 geführt, so ergibt sich jedesmal, wenn er die Marke 2 überstreicht, an dem entsprechenden Ort χ auf dem Sichtgerät 15 ein y-Signal. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß durch das Ablenksignal des Ablenkgenerators 12 der Elektronenstrahl 9 über die ganze Länge des Wafers 10 hin abgelenkt wird und die Mitte des Ablenkbereiches mit der optischen Achse des Gerätes übereinstimmt. In diesem speziellen Fall wäre die richtige Positionierung des Wafers 10 erreicht, wenn die Marke 2 vom unausgelenkten Elektronenstrahl 9 getroffen würde. Selbstverständlich ist es auch möglich, durch ein dem dreieckförmigen Ablenksignal überlagertes konstantes Ablenksignal die Mitte des Rasterbereiches zu verschieben. Durch eine Veränderung der Amplitude des Ablenksignals kann darüber hinaus auch die Größe des Ablenkbereiches variiert v/erden. Bei dem hier dargestellten Beispiel wird die Positionierung nur in einer Richtung vorgenommen. Zur vollständigen Positionierung des Wafers 10 ist es selbstverständlich notwendig, mindestens noch zwei weitere gleichartige Positionierungen vorzunehmen.

Anhand der Figuren 4a und 4b wird im folgenden das Pcsitionierverfahren für einen Elektronenstrahlschattenorojektor beschrieben, in dem der Wafer relativ zu einer Maske ausgerichtet werden soll. Für gleiche Teile werden dabei wieder gleiche Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren verwendet.

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VPA 77 P 3708 BRD Die Figur 4a zeigt das Prinzip des Elektronenstrahlschattenprojektors. Die Elektronenquelle 7 wird durch die Linse ins Unendliche abgebildet. Dadurch werden Strukturen einer Projektionsmaske 20, die unmittelbar über dem Wafer 10 angebracht ist, mit einem parallelen Elektronenbündel auf diesen Wafer projiziert. Zur Ausrichtung des Wafers relativ zur Maske wird der Beleuchtun33strahlengang,z. B. wie in der US-PS 3 876 883 beschrieben, umgeschaltet, so daß im Bereich von Wafer und Maske ein feiner Elektronenstrahl 9 entsteht. In der Figur 4b ist dieser Strahlverlauf dargestellt. Durch eine Blende 21 unterhalb der Elektronenquelle 7 wird ein relativ schmales Bündel aus dem Elektronenstrahl 9 ausgeblendet, um eine bessere Fokussierung zu ermöglichen. Mit dem so erzeugten feinen Elektronenstrahl 9 als Sonde kann das Positionierverfahren ähnlich,wie am Beispiel des Elektronenstrahlschreibers bereits beschrieben, durchgeführt werden. Abweichend von diesem Beispiel wird jedoch durch eine Aussparung in der Maske 20, die eine Maskenmarke 22 darstellt, ein künstliches Rasterfeld erzeugt, dessen Lage automatisch die Position der Maske 20 beinhaltet. Um eine Spiegelung dieses künstlichen Rasterfeldes an seiner Mittelsenkrechten zu erreichen, erfolgt nun eine Triggerung des Schreibstrahles durch den Intensitätssprung des durch den Abtaststrahl auf dem Wafer ausgelösten Positioniersignals am jeweiligen Rand der Maskenmarke 22. Als Positioniersignal dient in diesem Beispiel der Probenstrom, der über einen Verstärker 23 auf die y-Ablenkung des das Sichtgerät darstellenden Fernsehmonitors 15 gegeben wird. Auf die x-Ablenkung des Fernsehmonitors 15 wird wiederum das sägezahnförmige Ablenksignal des Ablenkgenerator 13 gegeben. Dieser Ablenkgenerator 13 wird in diesem Beispiel über den Trigger 14 durch das Positioniersignal angesteuert.

Zur Verdeutlichung ist in der Figur 5a der Signalverlauf auf dem Fernsehmonitor 15 ohne Triggerung durch das Positioniersignal und in der Figur 5b der gleiche Signalverlauf mit Triggerung durch das Positioniersignal dargestellt. Dabei ist angenommen, daß die Marke 2 auf dem Wafer 5 nicht in der Mitte des Rasterbereiches liegt und daß beim Auftreffen des Elektronenstrahles auf diese

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VPA 77 P 3708 BRD Marke der Probenstrom abnimmt. Durch das dreieckfö'rmige Ablenksignal des Ablenkgenerator 12 wird über die Spulen 11 und 11a der Elektronenstrahl über die Maske 20 gelenkt. Die Ablenkstrekke muß dabei zumindest so groß gewählt werden, daß er die ganze Maskenmarke 22 überstreicht. Im Hinlauf von links nach rechts beispielsweise kommt der Elektronenstrahl zu einem bestimmten Zeitpunkt an den linken Rand der Maskenmarke 22, und es ergibt sich erstmals ein Positioniersignal. Kommt der Elektronenstrahl auf seinem Hinweg über die Marke 2, so ergibt sich in diesem Bereich ein kleineres Positioniersignal, anschließend wieder das normale. Erreicht der Elektronenstrahl den rechten Rand der Maskenmarke 22, so wird er ausgeblendet und das PositionLersignal verschwindet. Der Elektronenstrahl läuft in gleicher Richtung noch ein Stück weiter, kehrt dann um, und der Vorgang wiederholt sich. Da jedoch die beiden Strecken, die der Elektronenstrahl auf der rechten bzw. linken Seite der Maskenmarke 22 außerhalb dieser Maskenmarke zurücklegt, nicht gleich groß sein müssen oder, anders ausgedrückt, die Maskenmarke 22 nicht in der Mitte des abgerasterten Bereiches liegt, erscheint sie auf dem Fernsehmonitor 15 an unterschiedlichen Stellen. Durch die beschriebene Triggerung wird, wie in Fig. 5b dargestellt, erreicht, daß für den Hin- und für den Rücklauf des Elektronenstrahles die Maskenmarke 22 an der gleichen Stelle liegt.

Da in diesem Beispiel des Elektronenstranlschattenprojektors die Phasenbeziehung zwischen Abtast- und Schreibstrahl über das Positioniersignal hergestellt wird, ist es nicht mehr notwendig, daß die Frequenz des sägezahnförmigen Ablenksignals für den Schreibstrahl genau doppelt so groß ist wie die Freuqnz des dreleckförmigen Ablenksignales für den Abtaststrahl. Sie muß mindestens doppelt so groß sein, kann aber in speziellen Fällen auch größer sein. Es rr.uß nur sichergestellt sein, daß im Zeitintervall jedes einzelnen Schreibstrahldurchlaufes der Abtaststrahl die ganze Maskenmarke 22 überstreicht.

Mit Hilfe der Figur 6 soll das Positionierverfahren für einen verkleinernden Elektronenstrahlprojektor beschrieben werden. V/ie

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VPA 77 P 3708 BRD beim Beispiel des Elektronenstrahlschattenprojektors gemäß der Figur Ab soll hier der Wafer 10 relativ zu einer Maske 20 ausgerichtet v/erden, jedoch mit dem Unterschied, daß sich zwischen der Maske 20 und dem Wafer 10 eine Abbildungsoptik 25 befindet. Die Ausrichtung von Wafer 10 relativ zur Maske 20 erfolgt wie in dem anhand der Figur 3 beschriebenen Beispiel des Elektronenstrahlschreibers, jedoch mit dein Unterschied, daß hier keine punktförmige, sondern eine durch die Maskenmarke 22 geformte Abtastsonde verwendet wird. Anstelle einer einzigen Maskemnarke können auch mehrere Maskenmarken gleichzeitig verwendet werden.

In den Ausfuhrungsbeispielen ist das Verfahren zur Positionierung nur für den Betrieb in line scan beschrieben. Es ist jedoch bei allen drei unterschiedlichen Belichtungsmöglichkeiten, wie sie die Figuren 3, 4 und 6 zeigen, auch im normalen Rasterbetrieb anwendbar, bei dem ein eine Marke enthaltender flächenhafter Bereich des Wafers zellenförmig abgerastert wird. Durch das vom Wafer ausgehende Signal wird der ebenfalls rasterförmig über das Sichtgerät geführte Schreibstrahl hellgetastet. Im nicht ausgerichteten Fall entstehen somit zwei Bilder der Marke, die durch Verschieben und gegebenenfalls Verdrehen des Wafers zur Deckung gebracht werden müssen.

In den beschriebenen Beispielen wurden zur Positionierung nach dein erfindungsgemäßen Verfahren Elektronenstrahlen benutzt. Anyteile dieser Elektronenstrahlen können darüber hinaus auch andere Korpuskularstrahlen verwendet werden. Auch zur Positionierung mit Licht ist das Verfahren geeignet. Im letzteren Fall kann die Ablenkung des Abtaststrahles beispielsweise mit Hilfe eines Drehspiegeis erfolgen.

6 Figuren
4 Ansprüche

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Claims

VPA 77 P 3708 BRD Patentansprüche.·.

·■"' 1) Verfahren zur Positionierung eines mit mindestens einer Marke versehenen Werkstückes, insbesondere eines in einem Korpuskularstrahlgerät zu bearbeitenden Wafers für hochintegrierts Schaltkreise, relativ zu einem Abtastfeld bzw. zu einer Maske» bei dem ein Abtaststrahl das auszurichtende Werkstück zellenförmig abrastert und das dabei erzeugte Signal einen über ein Sichtgerät geführten Schreibstrahl steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (10) mit dem Abtaststrahl nacheinander in entgegengesetzter Richtung mit gleicher Geschwindigkeit abgetastet wird, während der Schreibstrahl in beiden Richtungen der Bewegung des Abtaststrahles je einmal in bestimmter Phasenlage zum Abtaststrahl in gleicher Richtung über das Sichtgerät (15) geführt wird oder umgekehrt, und da8 die dadurch auf dem Sichtgerät (15) entstehenden beiden Signale der Marke zur Deckung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Abtaststrahl das Werk-., stück nur entlang einer einzelnen Rasterzeile (line scan) abtastet, dadurch gekennzeichnet, daß das dabei erzeugte Signal den ebenfalls nur entlang einer Zeile über das Sichtgerät (15) geführten Schreibstrahl in dazu senkrechter Richtung proportio nal zu dem erzeugten Signal auslenkt und daß die dadurch auf dem Sichtgerät (15) entstehenden beiden Signale der Marke (2) durch Verschieben des Werkstückes (10) parallel zur abgetasteten Zeile zur Deckung gebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstrahl durch den Abtaststrahl getriggert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstrshl durch ein auf dem auszurichtenden Werkstück (10) erzeugtes Signal getriggert wird.

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ORIGINAL INSPECTED