DE2708674B2 - Verfahren zum Justieren einer Belichtungsmaske relativ zu einer Substratscheibe bei der Fotolithografie - Google Patents
Verfahren zum Justieren einer Belichtungsmaske relativ zu einer Substratscheibe bei der FotolithografieInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Justieren einer Belichtungsmaske relativ zu einer Substratscheibe
bei der Fotolithografie, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 naher angegeben ist.
Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltkreisen werden in der Regel nacheinander
auf ein Halbleitersubstrat mehrere Schichten, z. B. Isolatorschichten, Leiterbahnschichten, aufgebracht und
diese Schichten mit fotolithografischem Verfahren mit einer Struktur versehen. Besonders bei der Herstellung
von integrierten Schaltkreisen, bei denen die einzelnen
ίο Bauelemente eine Ausdehnung von nur einigen μπι
aufweisen, ist es notwendig, daß die erzeugten Strukturen mit einer hohen Lagegenauigkeit zueinander
hergestellt werden. Dazu ist es notwendig, die bei den aufeinanderfolgenden fotolithografischen Verfahrens-
Is schntten verwendeten Belichtungsmasken sehr genau
auf die Substratscheibe zu justieren. Zur Justierung wird gewöhnlich mit einem fotolithografischen Schritt eine
Justiermarke, beispielsweise ein Kreuz, von einer Fotomaske in die Substratscheibe übertragen. Die
Justierung einer folgenden Belichtungsmaske erfolgt dadurch, daß eine in dieser Belichtungsmaske befindliche
Justierrnarke auf die in der Substratscheibe
befindliche, korrespondierende Justiermarke abgebildet wird. Bei der Verwendung von Positiv-Fotolack ist
beispielsweise eine Belichtungsmaske, die zur Herstellung von einzelnen Diffusionsfenstern in einer auf einem
Halbleitersubstrat befindlichen Oxidschicht verwendet werden soll, im wesentlichen lichtundurchlässig. In
einem solchen Fall wird gewöhnlich als Justiermarke für die Belichtungsmaske ein transparentes Kreuz gewählt,
das in seinen Abmessungen etwas größer ist als das korrespondierende Kreuz auf der Substratscheibe. In
diesem Beispiel wird bei dem mit Hilfe dieser Belichtungsmaske durchgeführten fotolithografischen
Schritt die Oxidschicht bereichsweise entfernt, und es wird anschließend das freigelegte Siliziumsubstrat
thermisch mit einer Siliziurndicxidschicht überzogen.
Bei diesem Prozeß wird das in der Belichtungsmaske zur Justierung befindliche Kreuz ebenfalls in die Substratscheibe
übertragen. Man erhält daher bei diesem fotolithografischen Ätzprozeß in der Substratscheibe
ein Kreuz, das die Abmessungen des Kreuzes der Belichtungsmaske besitzt, und damit gegenüber dem
ursprünglichen, in der Substratscheibe befindlichen Kreuz vergrößert ist. Dementsprechend muß daher bei
dem gewöhnlich angewendeten Verfahren eine weitere Belichtungsmaske mit einem noch größeren, transparenten
Kreuz ausgestattet sein, damit für die Justierung das jetzt in der Substratscheibe befindliche korrespondierende
Kreuz im ganzen Umfang durch das Kreuz der weiteren Belichtungsmaske hindurch sichtbar ist.
Entsprechendes gilt für die Belichtungsmasken, die für d:e darauffolgenden fotolithografischen Prozesse verwendet
werden. Aufgrund dieses Umstandes ist aber gleichzeitig die Reihenfolge der Masken in den
Herstellungsverfahren festgelegt. Eine Änderung der Reihenfolge der Masken würde zur Folge haben, daß
beispielsweise auf ein relativ großes Kreuz des Substrates ein kleineres transparentes Kreuz einer
Belichtungsmaske justiert werden müßte. Dies würde aber zu Justierungsungenauigkeiten führen. Entsprechendes
gilt auch für die Verwendung von Belichtungsmasken, die im wesentlichen transparent sind, und bei
denen die Justiermarken aus dunklen Strichen auf transparentem Untergrund bestehen.
In der älteren Anmeldung 26 42 634 (VPA 76 P 7 127)
ist ein Justierverfahren beschrieben, das einen Wechsel in der Reihenfolge der Belichtungsmasken erlaubt. Bei
diesem Justierverfahren werden allerdings Justierstrukturen verwendet, die für jede einzelne Maske «in Paar
von Kreuzen vorsehen. Dementsprechend erfordern diese Justierstrukturen auf den Belichtungsmasken
einen relativ großen Platzbedarf. Weiterhin ist es selbst bei solchen Justierstrukturen möglich, daß aufgrund von
Lagefehlern, welche beim Justieren auf ein jeweils anderes Kreuz der Substratscheibe auftreten können,
eine zusätzliche Ungenauigkeit in der Herstellung der integrierten Schaltung resultiert ι ο
Aufgabe der Erfindung ist es, für ein wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenes
Justierverfahren Möglichkeiten anzugeben, die einen Wechsel der Reihenfolge der einzelnen Beiich tuingsmasken
bei gleichzeitigem kleinen Platzbedarf für die Justierstrukturen erlauben und bei dem stets auf die
gleiche Justiermarke in der Substratscheibe justiert werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Justierverfahren erfindungsgemäß
nach dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches i angegebenen Weise gelöst.
Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung baut darauf auf, daß bei einem fotolithografischen Verfahren von einer Belichtungsmaske Strukturen, deren Linienbreite kleiner als etwa
1 μπι ist, nicht mehr in das unter dem Fotolack liegende
Substrat übertragen werden können. Dies ergibt sich daraus, daß beispielsweise bei einem »proxir.iity«-Kopierverfahren
aufgrund von Beugungserscheinungen schon dunkle Strukturen der Belichtungsmaske mit
Linienbreiten von etwa 2 μπι mit einem so schlechten Kontrast abgebildet werden, daß nach dem Entwickeln
des Fotolackes die Oberfläche des unter dem Fotolack liegenden Substrates nicht mehr strukturiert wird. Auch
bei einer Kontaktkopie, bei der die Auswirkung solcher Beugungserscheinungen herabgesetzt wird, werden
Strukturen mit Linienbreiten unterhalb von 1 μιη nicht
mehr in das Substrat übertragen, selbst wenn beim *o Entwickeln noch derartige Strukturen in den Fotolack
übertragen werden könnten. Dies ergibt sich daraus, daß bei dem naßchemischen Ätzen des vo.n Fotolack
befreiten Substrates an den Fotolackstrukturen Unterätzungen auftreten, die etwa 1 μιη weit unter die
Fotolackflanken reichen. Bei dünnen Fotolack-Linien mit Breiten von weniger als 1 μπι wird eine solche Linie
von beiden Seiten her unterätzt und daher nicht in das darunterliegende Substrat übertragen. Die Erfindung
macht sich diesen Umstand zunutze, indem als ">o Justiermarken Strukturen mit gerade solchen Linienbreiten
verwendet werden, die beim fotolithografischen Ätzprozed nicht in das Substrat übertragen werden. Auf
diese Weise ist es möglich, sämtliche Belichtungsmasken auf die gleiche, korrespondierende Justiermarke des
Substrates zu justieren, ohne daß dadurch diese korrespondierende Justiermarke der Substratscheibe
verändert wird. Dadurch ist es möglich, die Reihenfolge der einzelnen Belichtungsmasken beliebig zu ändern.
Ein weiterer Vorteil dieses Justierverfahrens besteht so
darin, daß jede Belichtungsmaske mit nur einer Justierstruktur versehen werden muß und auf diese
Weise der für die Justierstruktur benötigte Platzbedarf erheblich verringert wird.
Besteht die Justierstruktur der Belichtungsmaske der Erfindung gemäß beispielsweise aus einem Kreuz mit
dunklen Balken, deren Linienbreite weniger als 1 μ.τι beträgt, so erweist es sich weiterhin als zweckmäßig, die
Überkreuzungsstelle dieser Balken transparent ?u lassen, da dabei mit Sicherheit verhindert wird, daß
diese Überkreuzungsstelle in das Substrat übertragen wird. Bei einer komplementär aufgebauten Maske, bei
der dem entsprechend die Justierstruktur aus einem Kreuz mit hellen Balken auf undurchsichtigem Grund
besteht, wird dieser Überkreuzungspunkt der Balken in entsprechender Weise undurchsichtig gelassen. Die
Substratscheibe wird mit °inem Kreuz versehen, bei dem die Balkenbreite etwa das 5-fache der Balkenbreite
der Justierstrukturen auf den Belichtungsmasken beträgt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und näher erläutert
F i g. 1 zeigt als Beispiel eine Justierstruktur, die für die Substratscheibe verwendet wird,
F i g. 2 zeigt eine Justierstruktur, die gemäß der Erfindung· für die Belichtungsmasken verwendet wird.
F i g. 3 zeigt ein weiteres Ausführ· r.igsbeispiel.
Zur Ausführung des crfinduiigsgciiißen justierverfahrens
wird beispielsweise mit einer ersten Belichtungsmaske und einem fotolithografischen Schritt eine
Justierstruktur in die Substratscheibe übertragen, die als Kreuz mit einer Balkenbreite von etwa 5 μπι ausgebildet
ist. Wird bei dem fotolithografischen Verfahren Positiv-Fotolack verwendet, so ist die zur Erzeugung
dieses Justierkreuzes vorgesehene Belichtungsmaske mit einem Justierkreuz aus dunklen Balken auf
transparentem Grund versehen, im Falle von Negativ-Fotolack mit hellen Balken auf dunklem Grund. Wie in
F i g. 1 dargestellt ist, können diese beiden zueinander komplementären Justiermarken auch gleichzeitig auf
der Belichtungsmaske vorhanden sein. Von dieser ersten Belichtungsmaske wird das in Fi g. 1 dargestellte
Justierkreuz in einem fotolithografischer. Schritt in die Substratscheibe eingeätzt. Da die seitlichen Begrenzungskanten
des eingeätzten Kreuzes nich: exakt senkrecht zur Substratoberfläche verlaufen, wird
einfallendes Licht von diesen schräg verlaufenden Be^renzungsflächen reflektiert, so daß dieses Kreuz im
Auflicht sichtbar ist.
In F i g. 2 ist dargestellt, wie im Vergleich zu der in der
Substratscheibe eingeätzten Justierstruktur die Justierstruktur
der folgenden Belichtungsmasken ausgestaltet ist. Bei Verwendung von Positiv-Fotolack besteht diese
Justierstruktur aus einem dunklen Kreuz auf transparentem Grund. Soll diese Maske durch Umkopieren für
Negativ-Fotolack oder für die sogenannte »Lift-off«- Technik verwendet werden, so wird das im umkopierten
Zustand dunkle Kreuz (unteres Kreuz in Fig. 2) verwendet. Die Balkenbreite dieser Kreuze ist beispielsweise
0,8 μπι, die Länge dieser Balken z. B. 30 μίτι. Soll
wahlweise Positiv-Fotolack oder Negativ-Fotolack verwendbar sein, ,0 können auch beide jKstierkreuze
nebeneinander als Justierstruktur füi die weiterei. Belichtungsmasken verwendet werden.
Die Fig.3 zeigt ein weiteres Beispiel für eine
Justierstruktur geinäß dem Unteranspruch 10, das sich auch für tine automatisierte Justierung eignet. Das
dargestellte Kreuz 3 wird in einem ersten fotoH'.hografischen Schritt in die Substratscheibe übertragen, die
weiteren Belichtungsmasken weisen als Justiermarke ein dunkles Quadrat auf, das auf den Überkreuzungsbereich
des Kreuzes justiert wird.
Claims (10)
1. Verfahren ^um Justieren einer Belichtungsmaske
relativ zu einer Substratscheibe bei der Fotolithografie, bei dem eine Justiermarke der
Belichtungsmasfce auf eine korrespondierende Justiermarke der Substratscheibe abgebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß als Justiermarke
der Belichtungsmaske eine Justierstruktur verwendet wird, deren Linienbreite geringer ist als
die kleinste, bei dem fotolithografischen Verfahren in das Substrat übertragbare Linienbreite.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß für eine Fotolithografie, bei der die Belichtungsmaske in einer Kontaktkopie auf die
Substratscheibe abgebildet wird, als Justiermarke eine Struktur verwendet wird, deren Linienbreite
weniger als 1 μπι beträgt
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß for eine Fotolithografie, bei der die
Belichtung-jnaske mit einem Abstand von etwa 5 μΐπ bis er*"a 50 μπι zwischen der Selichtungsrnaske
und der Substralischeibe mit Licht auf die Substratscheibe abgebildet wird, als Justiermarke eine
Struktur verwendet wird, deren Linienbreite weniger als 2 μπι beträgt
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Fotolithografie, bei der die
Belichtungsmaske in einer Projektionskopie n-fach verkleinert auf die Substratscheibe abgebildet wird,
als Justiermarke der Belichtungsmaske eine Struktur verwendet v>
Vd, deren Linienbreite weniger als etwa η μίτι beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Justiermarken
Kreuze verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für ein fotolithografisches Verfahren
mit Positiv-Fotolack als justiermarke dunkle Kreuze auf transparentem Untergrund verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem fotolithografischen Verfahren
mit Negativ-Fotolack eine umkopierte positi"e Belichtungsmaske verwendet wird, die ein transparentes
Kreuz auf undurchsichtigem Untergrund und ein undurchsichtiges Kreuz auf transparentem
Untergrund enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreuz mit undurchsichtigen Balken
verwendet wird, bei dem der Überkreuzungsbereich der Balken transparent ist.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreuz mit durchsichtigen Balken
verwendet wird, bei dem der Überkreuzungsbereich der Balken undurchsichtig ist.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Justiermarke der Belichtungsmaske
ein dunkles Quadrat mit einer Kantenlänge von 1,5 μίτι auf transparentem Grund, und als Justiermarke
der Substratscheibe ein Kreuz mit 6 μπι Balkenbreite verwendet wird, bei dem im Überkreuzungsbereich
der Balken ein Quadrat von 4 μπι Kantenlänge ausgespart ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19772708674 DE2708674C3 (de) | 1977-02-28 | 1977-02-28 | Verfahren zum Justieren einer Belichtungsmaske relativ zu einer Substratscheibe bei der Fotolithografie |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19772708674 DE2708674C3 (de) | 1977-02-28 | 1977-02-28 | Verfahren zum Justieren einer Belichtungsmaske relativ zu einer Substratscheibe bei der Fotolithografie |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2708674A1 DE2708674A1 (de) | 1978-08-31 |
DE2708674B2 true DE2708674B2 (de) | 1979-10-31 |
DE2708674C3 DE2708674C3 (de) | 1980-07-24 |
Family
ID=6002382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19772708674 Expired DE2708674C3 (de) | 1977-02-28 | 1977-02-28 | Verfahren zum Justieren einer Belichtungsmaske relativ zu einer Substratscheibe bei der Fotolithografie |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2708674C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2066487B (en) * | 1979-12-18 | 1983-11-23 | Philips Electronic Associated | Alignment of exposure masks |
JPS58102939A (ja) * | 1981-12-15 | 1983-06-18 | Canon Inc | マスクアライナ−用マスク及びマスクアライナ− |
-
1977
- 1977-02-28 DE DE19772708674 patent/DE2708674C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2708674A1 (de) | 1978-08-31 |
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