DE2942388A1

DE2942388A1 - Halbleiterplaettchen-positioniervorrichtung

Info

Publication number: DE2942388A1
Application number: DE19792942388
Authority: DE
Inventors: Susumu Komoriya; Koyo Morita; Hiroshi Nishizuka; Takayoshi Osakaya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-10-20
Filing date: 1979-10-19
Publication date: 1980-05-08
Also published as: GB2063523B; HK36185A; SG40484G; US4298273A; MY8500663A; HK35685A; MY8500670A; MY8500669A; GB2035610A; GB2035610B; GB2063524B; GB2063524A; GB2063523A; HK68485A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Projektions-Ausrichtung bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen, insbesondere eine Vorrichtung zum Positionieren eines HaIbleiterplättchens, das in einer Projektions-Ausrichtanordnung für die Maskenausrichtung mit einer Strahlung zu belichten ist.

Als Masken-Ausrichtanordnung für die Herstellung von Halbleiterbauelementen wird eine Projektionsbelichtungs-Maskenausrichtanordnung eingesetzt, d. h. eine Projektions-Ausrichtanordnung , die ein Maskenmuster auf eine Hauptfläche eines Halbleiterplättchens projiziert, so daß diese damit belichtet wird, nachdem die Stellungen der Maske und des Plättchens miteinander ausgerichtet sind (vgl. z. B. die JA-Patentveröffentlichung Nr. 43024/1978 ) .

In der Ausrichtanordnung ist es wichtig, die Plättchenoberfläche so zu positionieren, daß sie relativ zur Bildebene richtig angeordnet ist, während die Plättchenoberfläche gleich-

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zeitig genau parallel zu der Bildebene des Maskenmusters gehalten werden muß, damit das Maskenmuster mit hoher Genauigkeit auf die Plättchenoberfläche übertragbar ist.

In einer bekannten Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung (vgl. Fig. 1) für Projektions-Ausrichtanordnungen (z. B. dem Modell microline 100 der Perkin Eimer Inc.) wird ein Positionierungs-Bezugsring 1 verwendet, der ortsunveränderlich gesichert und dessen Unterseite relativ zu einer Bildebene 3 genau positioniert ist. Ein Halbleiterplättchen 2 wird auf einem Unterdruck-Saughalteglied 4 gehalten, das seinerseits durch mehrere Federn 6a, 6b, ... in einer Halterung 5 abgestützt ist; die Federn sind am Grund der Halterung 5 angeordnet, so daß das Plättchen 2 an einem Randabschnitt federnd gegen die ringförmige Unterseite des Bezugsrings 1 gedrückt wird, so daß es relativ zur Bildebene 3 richtig positioniert ist.

Wenn die Ebenheit der Oberfläche eines nach dem Polieren zu Spiegelqualität unter Saugwirkung auf dem Halteglied gehaltenen Plättchens gemessen wird, liegt die Ebenheit normalerweise in einem Toleranzbereich von ±5 um. Die Ebenheit eines Plättchens, das einer Wärmebehandlung wie Diffusion, chemischer Gasphasenabscheidung od. dgl. unterzogen wurde, weicht jedoch häufig bis zu .+ 15 um ab infolge von Kontraktion oder Expansion, einem Verwerfen oder ähnlichen Verformungen infolge der Wärmebehandlung, selbst wenn die Messung unter den gleichen Bedingungen erfolgt. Die Brennweite einer Optik, die üblicherweise für die Belichtung eingesetzt wird, liegt im wesentlichen im Bereich von —10 um relativ zu der Bildebene 7 (vgl. die Kurven 8a und 8b in Fig. 2). Dementsprechend fällt, insoweit die Ebenheit des Plättchens in einem Toleranzbereich von ±15 /um liegt, die Gesamtoberfläche des Plättchens in den Brennweitenbereich der Belichtungsoptik. Im Fall eines Plättchens jedoch, das einer der vorstehend angegebenen

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Wärmebehandlungen unterzogen wurde und Ebenheitsabweichungen in der Größenordnung von +15 um aufweist, liegt ein Teil der konkaven Oberfläche 9 des Plättchens oder ein Teil der konvexen Oberfläche 10 außerhalb des Brennweitenbereichs der Projektionsoptik, und damit stellt sich das Problem, daß kein ausreichendes Auflösungsvermögen erzielbar ist.

Eine weitere bekannte Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung wird in einer Projektions-Ausrichtanordnung nach Fig. eingesetzt (die als Modell CA 3000 von der Cobilt Inc. hergestellt wird). Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 ist ein halbkugeliger Sitzhalter 13 verschiebbar in einer zylindrischen Führung 12 gelagert, die auf einem Befestigungstisch 11 fest angeordnet ist. Ein Unterdruck-Saughalteglied 15, das ein Halbleiterplättchen 14· durch Saugkraft haltert, ist in dem Sitzhalter 13 drehbar gelagert. Unter dem Sitzhalter 13 ist ein Druck-Meßfühler 16 angeordnet, durch den der Sitzhalter 13 in Vertikalrichtung aufwärts oder abwärts durch eine Mikrometerschraube 17 verschiebbar ist. Ein Ausgangssignal des Druck-Meßfühlers 16 wird einer Folgeschaltstufe Zk zugeführt. Die Mikrometerschraube 17 ist durch das Umlaufen eines fest auf dem Tisch 11 montierten Schrittmotors 18 aufwärts oder abwärts verschiebbar.

Für ein ausgeglichenes Positionieren des auf dem Saughalteglied 15 gehaltenen Plättchens 14 wird das Plättchen durch Drehen des Schrittmotors 18 aufwärtsbewegt, bis die zu belichtende Plättchenoberfläche in Kontakt mit Ausgleichsstücken 19a-c gebracht ist, die auf der Bezugsfläche einer Bezugslage-Einheit 20 vorgesehen sind. Das Plättchen wird unter der Wirkung der Ausgleichsstücke 19a-c parallel mit den Ausgleichsstücken, d. h. mit einer Bildebene der Belichtungsoptik (nicht gezeigt) positioniert. Im Verlauf des Positioniervorgangs, wenn der vom Druck-Meßfühler 16 erfaßte Druck einen vorbestimmten Wert erreicht, wird die Aufwärts-

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bewegung des Plättchens unterbrochen, und das Halteglied wird dann durch Unterdruck ortsunveränderlich auf dem halbkugeligen Sitzhalter 13 festgelegt. Die so schrittweise erreichte Position des Plättchens wird als Bezugs-Nullage zum Senken des Plättchens um einen in einem Digital-Schaltglied 23 eingestellten Betrag in die der Bildebene entsprechende Lage mit Hilfe der Folgeschaltstufe 24, eines Motor-Steuerglieds 25 und des Schrittmotors 18 genutzt.

Die vorstehend angegebene bekannte Vorrichtung weist jedoch die folgenden Nachteile auf.

Normalerweise soll die Aufwärtsbewegung des Plättchens 14 angehalten werden, wenn die ein Fühlglied des Druck-Meßfühlers 16 (der unter der Bezeichnung PITRAN (Wz) von Stow Laboratories auf den Markt gebracht wird) beaufschlagende Last bis zu 400 g gesteigert ist. Tatsächlich wird das Plättchen jedoch in einem unbestimmten Lastbereich zwischen 300 und 500 g je nach der Erfassungsgenauigkeit des eingesetzten Druck-Meßfühlers angehalten. Außerdem erfolgt ein Durchbiegen der Parallelisier- oder Ausgleichseinheit 20 zusätzlich zu der Abweichung bei der Verschiebung des Druck-Meßfühlers, die insgesamt 15 um oder mehr beträgt, so daß eine Abweichung vom Nullpunkt stattfindet, in bezug auf den das Plättchen um den vorgegebenen Betrag abwärtszubewegen ist. Unter diesen Umständen ist es schwierig, das Plättchen in der Bildebene zu positionieren, nachdem es parallel zur Bildebene positioniert wurde, und zwar wegen einer möglichen Abweichung oder eines Positionsfehlers der Bezugs-Nullage.

Weiterhin ist eine kontaktlose Masken-Ausrichtanordnung bekannt, bei der ein Maskenmuster auf eine Plättchenoberfläche projiziert wird, wodurch eine Positions-Ausrichtung des Maskenmusters mit dem Plättchen und anschließend die Belichtung des Plättchens durchgeführt werden. Im Fall dieser

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Projektions-Ausrichtanordnung ist die Positionierung des Plättchens innerhalb eines Bereichs entsprechend der Brennweite der Projektionsoptik von Bedeutung. In diesem Zusammenhang wurde eine Plättchen-Positionier- oder -Parallelisiervorrichtung entsprechend Fig. k vorgeschlagen. Die Positionierung des auf einem Halteglied 32 angeordneten Plättchens 35 erfolgt ebenfalls dadurch, daß das Plättchen 35 aufwärts gegen Ausgleichsstücke 31A, 31B und 31C gedrückt wird, die an der Unterseite einer Positioniereinheit 33 in bekannter Dreipunkt-Anordnung vorgesehen sind und eine Bezugsebene X-X¹ definieren; dann wird das Plättchen abwärts in die Position bewegt, die dem Bildpunkt der Projektionsoptik entspricht, bei dem die Belichtung des Plättchens mit einer Rasterstrahlung durchgeführt wird. Dadurch, daß die Positionierung des Plättchens parallel zur Bezugsebene durch Andrücken des Plättchens, das über ein Halteglied 32 auf einem Halbkugel-Sitz 3*f befestigt ist, an die Bezugsebene durch mechanische Positionier- und Schrittschaltmittel erfolgt, kann der Fall eintreten, daß das Plättchen eventuell mit einer Schräglage von £±t = ±10 um positioniert ist (vgl. Fig. 5), und zwar aufgrund der Reibkraft des Sitzes 3k. Wenn das Plättchen in der Schräglage belichtet wird, stellt sich eine unerwünschte Verschlechterung des Auflösungsvermögens, insbesondere am Plättchenrand, ein. Die Gefahr, daß das Plättchen geneigt ist, ergibt sich dadurch, daß Fotoresistlack, der auf die zu belichtende Plättchenoberfläche aufgebracht ist, und Fremdstoffe eventuell ungleichmäßig auf den Kontaktflächen der Ausgleichsstücke abgelagert werden, wenn die Positionierung der Plättchen wiederholt stattfindet, wodurch sich bei einem Plättchen üblicher Größe eine Schräglage von ca. +10 um ergeben kann. Natürlich bewirkt eine Krümmung oder Verwerfung des Plättchens, daß auch nach Durchführung der Parallelisierung ein Teil des Plättchens außerhalb der Brennweite der Projektionsoptik zu liegen kommt, so daß dieser Plättchenteil nicht mit dem erwünschten Auflösungsvermögen mit einem Muster versehen werden kann.

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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer für eine Projektions-Ausrichtanordnung bestimmten Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung, die in der Lage ist, die Gesamtoberfläche eines zu belichtenden Halbleiterplättchens ständig innerhalb eines Bereichs zu positionieren, der von der Brennweite der Projektionsoptik erfaßt wird, um den ungleichen Abstand der gesamten Plättchenoberfläche relativ zu der Bildebene der Optik kleinzuhalten und dadurch eine Belichtung des Plättchens mit einem feinen Strahlenmuster zu ermöglichen; dabei soll die Vorrichtung den Abstand der Plättchenoberfläche von der Bildebene genau erfassen und Halbleiterplättchen mit relativ großem Durchmesser in einer Bildebene dazu positionieren und eine Hauptfläche des Plättchens längs der Bildebene mit erhöhter Genauigkeit einstellen können. Weiterhin soll es mit der Vorrichtung möglich sein, eine Schräglage der Plättchenoberfläche relativ zu der parallelen Bezugsebene durch wiederholtes Ausgleichen zu korrigieren. Ferner soll die Vorrichtung in der Lage sein, eine Oberfläche eines zu belichtenden Halbleiterplättchens in positiver Weise parallel zu einer Bezugsebene zu positionieren und anschließend das Plättchen in der Bildebene der Projektionsoptik einzustellen, und zwar auf der Grundlage der an Stellen der Plättchenoberfläche erfaßten Ebenheit dieser Oberfläche, wodurch das Auflösungsvermögen am Plättchenrand verbessert und schließlich die Produktionsmenge von Halbleiterbauelementen erhöht wird.

Bei der Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Plättchen an einem Randabschnitt gegen eine Bezugsebene gedrückt wird, wodurch das Plättchen in einer erwünschten Parallellage positioniert wird, und anschließend wird durch Messungen mit Hilfe von kontaktlosen Meßfühlern wie Luft-Mikrometern an verschiedenen Stellen der Plättchenoberfläche festgestellt, ob die Plättchen-

Oberfläche konvex oder konkav gewölbt ist. Anschließend wird auf der Grundlage der Meßergebnisse arithmetisch festgelegt, wo die Bildebene der Projektionsoptik relativ zur Plättchenhöhe positioniert sein sollte, um sicherzustellen, daß die Gesamtoberfläche des zu belichtenden Plättchens wirksam in einem Bereich angeordnet ist, der von der Brennweite der Projektionsoptik erfaßt wird. Ferner wird erforderlichenfalls eine Abweichung der theoretischen Bildebene für das Plättchen von der Bezugsebene arithmetisch bestimmt, wodurch das auf einem Halteglied angeordnete Plättchen so verschoben wird, daß die theoretische Bildebene mit der Bezugsebene zusammenfällt. Aufgrund der Positionierung der Bezugsebene in Koinzidenz mit der Bildebene der Projektionsoptik steht eine Brennweite im Bereich von 20 um zur Verfügung, so daß die Gesamtoberfläche des Plättchens selbst bei einer Konvexität von + 15 um oder einer Konkavität von -15 yum innerhalb der Brennweite der Optik positionierbar ist. Damit kann das Projizieren und Aufbringen eines erwünschten Musters auf die Gesamtoberfläche des Plättchens in zufriedenstellender Weise erreicht werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abstand zwischen dem Plättchen und der Bezugsebene während des Senkens des Plättchens zur Bildebene hin tatsächlich erfaßt wird, nachdem das Plättchen in bezug auf die Bezugsebene parallelisiert wurde, und wenn der erfaßte Abstand einen vorbestimmten Wert entsprechend der Bildebene erreicht, wird die Abwärtsbewegung des Plättchens unterbrochen.

In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das parallele Ausrichten der Plättchenoberfläche für deren Positionierung an der Bildebene dadurch erfolgt, daß die Plättchenoberfläche mit mehreren eine Bezugsebene bildenden Ausgleichsstücken in Kontakt gebracht wird. Anschließend wird in einer relativ zur Bezugslage gesenkten Position des Plättchens die Parallelität des Plättchens mit Hilfe von mehreren

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Mikrometern, die an verschiedenen Stellen der Bezugsebene vorgesehen sind, gemessen. Das Parallelisieren und das Messen der Parallelität des Plättchens relativ zur Bezugsebene werden wiederholt durchgeführt. Wenn die Parallelität des Plättchens einen vorbestimmten Bezugswert erreicht, wird das Plättchen in dem dann erreichten Zustand zur Bildebene der Projektionsoptik gebracht. Anschließend wird das Plättchen belichtet. Ein verbessertes Auflösungsvermögen wird selbst an den Randabschnitten des Plättchens erzielt. Die Projektions-Ausrichtanordnung eignet sich besonders zum Belichten eines Plättchens mit relativ großem Durchmesser von z. B. 100 mm.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht, die ein bekanntes Verfahren zum Positionieren eines Haibieiterpiättchens für die Herstellung eines Halbleiterbauelements verdeutlicht ;

Fig. 2 zeigt den Fall, bei dem ein Teil einer Plättchenoberfläche außerhalb des Brennweitenbereichs einer Projektionsoptik einer bekannten Projektions-Ausrichtanordnung liegt;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Plättchen-Positioniervorrichtung in einer bekannten Projektions-Ausrichtanordnung;

Fig. ^ eine Vorderansicht einer Ausgleichseinheit in einer bekannten Projektions-Ausrichtanordnung;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht einer weiteren bekannten Ausgleichseinheit;

Fig. 6 eine Schnittansicht der Positioniervorrichtung für die Oberfläche eines Haibieiterpiättchens in der Projektions-Ausrichtanordnung nach der Erfindung;

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Fig .	10
und	11
Fig .	12
und	13
Fig.
Fig.	15

- 15 -

Fig. 7 eine Vorderansicht der Vorrichtung, die das Verfahren zum Einstellen der Lage eines Plättchens verdeutlicht;

Fig. 8 ein Zeitablaufdiagramm, das einen Plättchen-Positioniervorgang nach der Erfindung verdeutlicht ;

Fig. 9 eine Vorderansicht einer Projektions-Ausrichtanordnung insgesamt mit der Plättchen-Positioniervorrichtung nach Fig. 7;

ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung als Vorderansicht bzw. als Draufsicht; eine Draufsicht bzw. eine Vorderansicht der Vorrichtung, die das Prinzip des Plättchen-Positionierverfahrens verdeutlicht; eine Gesamtansicht der Projektions-Ausrichtanordnung, wobei Teile im Schnitt gezeigt sind; im Schnitt einen Hauptteil der Piättchen-Positioniervorrichtung mit einem Blockschaltbild der dabei verwendeten Schaltung;

Fig. 16 ein Zeitablaufdiagramm, das den Positioniervorgang für ein Plättchen verdeutlicht; und

Fig. 17, eine Draufsicht bzw. zwei Vorderansichten von und 19 Hauptteilen der Plättchen-Positioniervorrichtung.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6-19 erläutert.

Nach Fig. 6 ist die Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung mit kontaktlosen Meßfühlern ausgebildet, die mit Abstand über einer Oberfläche des Plättchens angeordnet sind. Zur Vereinfachung ist hier die Schaltung weggelassen. Ein Schrittmotor A-I hat eine Abtriebswelle, die über eine geeignete Kupplung mit einer Präzisions-Stellschraube *f2 verbunden ist. Ein Druck-Meßfühler k3 (z. B. PITRAN (Wz)) ist an der Präzisions-STellschraube ^Z gesichert und trägt verschiebbar auf seinem

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Oberende einen Kugel- bzw. Plättchenspannglied-Halter kk. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß die Reibung zwischen den Kontaktflächen des Druck-Meßfühlers k3 und der Präzisions-Stellschraube kl auf das kleinstmögliche Maß verringert ist. Die Drehbewegung der Stellschraube kl dient nur dazu, den Kugelhalter kk auf- oder abwärtszubewegen, und zwar aufgrund von Anschlägen (nicht gezeigt), die an dem Druck-Meßfühler kl und dem Kugelhalter kk angeordnet sind. Ein halbkugeliger Sitz k5 für Parallelisier-Schrittschalt- oder Positionierzwecke ist in dem Kugelhalter kk rollend aufgenommen.

Ein Unterdruck-Plättchenhalter hält ein Plättchen kl ortsfest unter der Wirkung von Unterdruck. Ferner ist ein Parallelisier-Bezugsring k8 vorgesehen. Düsen von Luft-Mikrometern 49a, 49b und 49c sind auf der Bezugsebene über dem Plättchen kl nahe dem Innenumfang des Bezugsrings 48 bzw. um die Mitte des Plättchens 47 angeordnet. Das Mikrometer 49 ist z. B. von dem Typ, der eine Luftdüse, einen Druckluft-Signal-Umsetzer und einen Analog-Digital-Umsetzer aufweist (hergestellt z. B. von der Tokyo Precision Co.) und eine Wiederholungsgenauigkeit von ±1 um hat. Beim Positioniervorgang wird der Schrittmotor 42 gedreht und verschiebt die Stellschraube 42 und damit das Plättchen kl aufwärts. Wenn ein Teil des Plättchens kl mit dem Bezugsring kB in Kontakt gebracht wird, wird das Plättchen kl parallel zu der vom unteren Innenrand des Bezugsrings 48 gebildeten Bezugsebene 39 positioniert, und zwar unter der Rollwirkung des Halbkugelsitzes 45. Wenn die Präzisions-Stellschraube kZ weiter aufwärtsbewegt wird, erfährt der Druck-Meßfühler 43 eine geringe Verformung vorbestimmter Größe (z. B. ca. 20 um), so daß ein vorgegebener Druck, der zum Schutz des Plättchens eingestellt ist, erfaßt und der Schrittmotor k2 abgeschaltet wird. Infolgedessen wird das Plättchen unter dem vorgegebenen Druck gegen den Bezugsring k8 gedrückt.

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Anschließend erfolgt eine Messung in bezug auf eine mögliche Verschiebung der Plättchenoberflache vom unteren Rand 39 des Bezugsrings 4-8, der die Bezugsebene bildet, mit Hilfe der Luft-Mikrometer 49a, 49b und 49c. D. h., es wird der Vertikalabstand zwischen der Plättchenoberflache und der Bezugsebene an den den Luft-Mikrometern 49a, 49b und 49c entsprechenden Stellen erfaßt.

Dann wird ein Mittelwert der gemessenen Verschiebungen errechnet. Durch Positionieren der Bildebene der Projektionsoptik in dem mittleren Abstand kann die Gesamtoberfläche des Plättchens in zufriedenstellender Weise belichtet werden. Der gemittelte Abstand kann zwar zum Bestimmen der Lage der Bildebene genutzt werden, es ist jedoch auch vorstellbar, daß die optimale Bildebene durch verschiedene Rechenvorgänge auf der Grundlage der Verschiebungen, gemessen von den Luft-Mikrometern, unter Berücksichtigung von deren Positionen sowie dem Verwerfen der Plättchenoberflache, bestimmbar ist.

Die Bildebene 40 der Projektionsoptik ist so eingestellt, daß sie unterhalb der Bezugsebene 39 parallel dazu mit einem Abstand von 100 um davon liegt. Es wird angenommen, daß dem Mittelwert der vorher angegebenen Verschiebungen für die konvexe Plättchenoberflache ein positives Vorzeichen zugeordnet ist, während ihm für die konkave Plättchenoberflache ein negatives Vorzeichen zugeordnet ist. Der Schrittmotor 41 läuft mit einer Drehzahl entsprechend der Summe des Mittelwerts der gemessenen Verschiebungen und dem Abstand von 100 um um, so daß das Plättchen 47 um einen dieser Summe entsprechenden Betrag abwärtsbewegt wird.

Auf diese Weise kann die Bildebene der Optik auf eine mittlere Höhe des Plättchens 47 eingestellt werden, und zwar unabhängig davon, ob die Plättchenoberflache konkav oder konvex ist, so daß die Gesamtoberfläche des Plättchens 47 in dem

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Brennweitenbereich der Optik positionierbar ist. Beim Belichten der Plättchenoberfläche können die Düsen der Mikrometer 49a, 49b und 49c Hindernisse darstellen. Infolgedessen ist das Plättchen 47 sowie auch dessen Halterung bevorzugt horizontal drehbar gelagert mittels eines LUftlagers od. dgl., so daß sie winkelverschiebbar sind, wobei die Höhe und die Parallelität des Plättchens relativ zur Bildebene gleichbleibend gehalten werden, so daß die Belichtung in einer Lage durchführbar ist, in der die Mikrometer 49a-c nicht über der zu belichtenden Plättchenoberfläche liegen. D. h., derKugelhalter 44, der Halbkugelsitz 45 und der Plättchenhalter 46, die das positionierte Plättchen tragen, sind von der Stelle der Luftdüsen-Baugruppe und der Einbauposition der Stellschraube zur Optik hin verschiebbar.

Es ist zu beachten, daß die Gesamtoberfläche eines Plättchens mit starker Konvexität oder Konkavität in die von der Brennweite der Optik umfaßte Position zur Belichtung gebracht werden kann. Wenn eine Verformung des Druck-Meßfühlers 43 einkalkuliert werden soll, kann dies leicht durch Addition des Verformungswerts, z. B. 20 um, zu der arithmetisch ermittelten Stellgröße für den Schrittmotor 41 erfolgen. Die Bestimmung der Konvexität oder Konkavität des Plättchens erfolgt aufgrund seines Druckkontakts mit dem Bezugsring. Um die Verformung des Bezugsrings auszugleichen, kann die Ermittlung unter der Bedingung durchgeführt werden, daß der Ring nicht mit Druck beaufschlagt wird, indem der Plättchenhalter vor Durchführung der Messung um ca. 50 um gesenkt wird. In diesem Fall ist keine Korrektur aufgrund einer Verformung des Druckmeßfühlers 43 notwendig. Bei der erläuterten Anordnung der Plättchen-Positioniervorrichtung kann die Gesamtoberfläche eines Plättchens, das eine Ebenheitsabweichung im Bereich von ±15 um hat, in zufriedenstellender Weise in einem Brennweitenbereich von ±10 um positioniert werden, so daß ein sehr feines Muster mit hohem Auflösungsvermögen in der Größenordnung

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von 2-3 um auf die Gesamtoberfläche des Plättchens mit einem relativ großen Durchmesser aufgebracht werden kann. Somit kann ein Halbleiterbauelement in Form eines hochintegrierten Chips mit erhöhter Produktionsleistung hergestellt werden. Bei der erläuterten Vorrichtung ist sichergestellt, daß eine Verformung des Bezugsrings und des Druck-Meßfühlers ständig vorgegebene Werte hat.

Bei den nachstehend erläuterten Ausführungsbeispielen sind in bezug auf diese Feststellung Unterschiede vorhanden. Fig. 7 zeigt eine Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Plättchen-Positioniervorrichtung für eine Projektions-Ausrichtanordnung.

Die Plättchenhalterung kann entsprechend Fig. 3 ausgebildet sein (z. B. CA 3000). Die Plättchen-Pooitioniervorrichtung unterscheidet sich wesentlich von der Vorrichtung nach Fig. 3, indem eine Düse 26 eines Luft-Mikrometers in einem Mittenbereich einer Bezugslage-Einheit 20 vorgesehen ist, wobei von der Düse 26 abgeleiteter Druck einem Luftdruck-Signal-Umsetzer 27 zugeführt wird, der ein elektrisches Signal erzeugt, das den Abstand zwischen der durch die Ausgleichsstücke definierten Bezugsebene und der Plättchenoberfläche darstellt; dieses Signal wird in einem Analog-Digital-Umsetzer 27 in ein digitales Signal umgesetzt und dann mit einem in einem Digital-Schaltglied 23 eingestellten Wert von einem Vergleicher 28 verglichen zwecks Einstellung des Steuerglieds 25 für den Schrittmotor 18. In dem Digital-Schaltglied 23 ist die Anzahl von Ausgleichsschritten, die Bildebene usw. eingestellt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 7 wird unter Bezugnahme auf das Diagramm nach Fig. 8 erläutert. Der Plättchenhalter 15, auf dem ein Plättchen IA- gehalten ist, wird mit hoher Geschwindigkeit aufwärts in eine Stellung bewegt,

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die von den Ausgleichsstücken 19 um 0,5 mm beabstandet ist, und wird dann mit verminderter Geschwindigkeit aufwärtsbewegt. Wenn die Oberfläche des Plättchens 14 in Kontakt mit drei Ausgleichsstücken 19 der Bezugslage-Einheit 20 gelangt, die vorher so eingestellt wurden, daß eine die kontaktierenden Enden der Ausgleichsstücke enthaltende Ebene parallel mit einer Bildebene eines projizierten Maskenmusters verläuft, wird der den Druck-Meßfühler 16 beaufschlagende Druck auf einen vorbestimmten Pegel erhöht, der dann erfaßt und der Folgeschaltstufe 24 in Form eines elektrischen Signals zugeführt wird, so daß die Aufwärtsbewegung des Plättchens entsprechend der Einstellung im Digital-Schaltglied unterbrochen wird. Im Fall des Positioniervorgangs nach Fig. 8 wird die Kontaktierung zwischen dem Plättchen und dem Ausgleichsstücken zweimal wiederholt, so daß eine vollständig ausgeglichene Lage des Plättchens erzielt wird. Dieser Ausgleichsvorgang kann unter der Steuerung durch das Digital-Schaltglied 23 und die Folgeschaltstufe 24 beliebig oft wiederholt werden. Das so schrittweise in die Ausgleichslage gebrachte Plättchen wird nun abwärtsbewegt. Während der Abwärtsbewegung des Plättchens 14 wird der Abstand zwischen der Plättchenoberfläche und der Bezugsebene durch die Düse

26 des Luft-Mikrometers in der vorher erläuterten Weise erfaßt. Der aus der Düse 26 abgeleitete Druck wird dem Umsetzer

27 zugeführt und in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt, das dann einem Eingang des Vergleichers 28 zugeführt wird, dessen anderer Eingang mit dem Digital-Schaltglied 23 verbunden ist. Eine vorbestimmte Entfernung zwischen der Plättchenoberfläche und der Bezugsebene ist am Digital-Schaltglied 23 eingestellt (im Fall des Arbeitsablaufs nach Fig. 8 ist der voreingestellte Abstand 80 um). Wenn das Plättchen in die der Bildebene der Projektionsoptik entsprechende Lage gesenkt ist, fällt das Signal des Umsetzers 27 mit dem im Digital-Schaltglied 23 gespeicherten voreingestellten Wert zusammen, so daß der Schrittmotor 18 vom Ausgangssignal des Vergleichers 18 durch das Motor-Steuerglied 25 angehalten

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wird. Auf diese Weise ist das Plättchen genau in der Bildebene positioniert. Nachdem die Maskenlage mit der Plättchenlage ausgerichtet ist, wird anschließend das Plättchen mit einem Strahlungsmuster belichtet. Die Folgeschaltstufe 24 von Fig. 7 steuert die Auf- und Abbewegungen des Plättchens durch das Motor-Steuerglied 25 und den Schrittmotor 18.

Es wird nun der bauliche Zusammenhang zwischen der vorher erläuterten Plättchen-Positioniervorrichtung und den übrigen Teilen der Raster-Projektions-Ausrichtanordnung nach Fig. 9 erläutert.

Eine Richtplatte 51 aus Granit ist horizontal auf einem Bett 53 mittels Stützen gelagert, deren jede ein Dämpfungselement 52 aufweist. Ein Abtasttisch 54 ist auf der Richtplatte 51 angeordnet und über ein Luftlager 55 horizontal verschiebbar. Eine Maske 57 ist von einem Maskenhalter 56, der auf dem Abtasttisch 54 befestigt ist, gehalten. Eine Lichtquelle (Quecksilberbogenlampe) 58 ist unterhalb der Richtplatte 51 angeordnet. Von der Lichtquelle 58 ausgehende Lichtstrahlen werden durch ein Objektiv 59, einen Schlitz 60, die Maske sowie eine Optik mit einer Mehrzahl von ebenen und gekrümmten Reflektoren, die in einem Optikkopf 61 angeordnet sind, auf die Oberfläche des Plättchens 14 gerichtet.

Wie angegeben, ist das Plättchen 14 auf dem Abtasttisch 54 von einem Plättchenhalter 62 gehalten. Dieser umfaßt das Halteglied 15, den Halbkugelsitz und die Sitzhalterung 13. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß das Plättchen 14 tatsächlich auf dem Haltesystem auf dem Tisch 11 nach Fig. 7 befestigt ist, so daß es vertikal verschiebbar ist. Der Tisch 11 entspricht der Richtplatte 51. Der Plättchenhalter 62 wird seinerseits von dem Luftlager 55 in Horizontalrichtung auf dem Abtasttisch 54 nach Fig. 9 in eine Stellung von dem Bezugslage-Element 20 zur Optik bewegt, so daß das in der Maske 57 ausgebildete Muster durch die erläuterte Optik auf das

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Plättchen 14 projizierbar ist. Um die Aberration der Optik zu beseitigen, wird der von der Lichtquelle 58 durch die Kollektivlinse 59 erzeugte Lichtstrahl von dem Schlitz mit einem gekrümmten Querschnitt versehen, so daß die Maske 57 und das Plättchen 14· von dem Lichtstrahl überstrichen werden, während sich der Abtasttisch 54 in Horizontalrichtung (vgl. Pfeil) bewegt.

Vor der Rasterbelichtung erfolgt also ein Ausgleichen und Parallelisieren des Plättchens relativ zur Bildebene, wobei der Abtasttisch 54 sich an der durch die Strichlinien in Fig. 9 angegebenen Stelle befindet, und anschließend wird der Abtasttisch in die Vollinien-Stellung von Fig. 9 verschoben, in der die Belichtung erfolgt, nachdem das auf dem Plättchenhalter 62 gehaltene Plättchen 14 relativ zur Maske in seiner Lage ausgerichtet wurde.

Bei den vorstehend angegebenen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung kann das Plättchen genau in der Bildebene der Projektionsoptik positioniert werden, indem der Abstand zwischen dem Plättchen und der Bezugsebene, relativ zu der das Plättchen ausgerichtet wurde, gemessen und die Schrittbewegung des Plättchens angehalten wird, wenn die Plättchenoberfläche die der Bildebene entsprechende Lage erreicht hat. D. h., da der Abstand zwischen dem Plättchen und der Bezugsebene durch die kontaktlosen Mikrometer während der Abwärtsbewegung, nachdem das Plättchen in bezug auf die Bezugsebene ausgerichtet wurde, gemessen wird, sind die Messung und damit die Positionierung im wesentlichen frei von nachteiligen Einflüssen infolge einer ungleichmäßigen Verschiebung oder Verformung des Druck-Meßfühlers und des Bezugslage-Elements. Durch Vorsehen der Düse des Luft-Mikrometers an einer STelle, die der Mittenlage des Plättchens entspricht, kann ein Mittenabschnitt der Plättchenoberfläche in der Brennebene eingestellt werden. Dies ist sehr vorteilhaft gegenüber den bekannten Verfahren, bei denen der Außenrand des Plättchens

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schrittweise zur Bildebene bewegt wird, weil ein Halbleiterbauelement hoher Güte wohl eher im Mittenabschnitt des Halbieiterplättchens als an dessen Rändern hergestellt wird, insbesondere im Fall einer Plättchens mit einer gewissen Konvexität oder Konkavität.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Ausführungsform, bei der eine Mehrzahl Luftdüsen 26a, 26b, 23c und 26d von Luft-Mikrometern oberhalb des Plättchens angeordnet ist und ein Mittelwert aus den Messungen durch die einzelnen Düsen abgeleitet wird, der den Abstand zwischen der Bezugsebene und der Bildebene darstellt, so daß die Gesamtoberfläche des Plättchens innerhalb der Brennweite der Projektionsoptik in vorteilhafter Weise positionierbar ist, wodurch die Produktionsmenge weiter erhöht werden kann. Dabei sind auch Ausgleichsstücke 19a, 19b und 19c vorgesehen.

Die vorstehende Erläuterung wurde zwar unter der Annahme gegeben, daß als Mittel zum Messen des Abstands zwischen der Bezugsebene und dem Plättchen Luft-Mikrometer eingesetzt werden; es ist jedoch zu beachten, daß auch andere geeignete Meßinstrumente wie elektrische Mikrometer vom elektrostatischen Kapazitätstyp einsetzbar sind; bevorzugt werden aber die kontaktlosen Fühler wie Luft-Mikrometer eingesetzt, da sich hierbei keine Gefahr einer Beschädigung der Plättchenoberfläche ergibt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Positioniervorrichtung erläutert. Dabei sind Teile, die denjenigen nach den Fig. k und 5 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 12 bezeichnen drei Kreise 31A, 31B und 31C die Positionen der Ausgleichsstücke, und vier Doppelkreise 37A, 37B, 37C und 37D bezeichnen die Positionen der Düsen von Luft-Mikrometern;

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ein großer Kreis 36 ist das Halbleiterplättchen. Drei der Düsen (37A-C) öffnen sich nahe den zugeordneten Ausgleichsstücken, während sich die vierte Düse 37A im wesentlichen in der Mitte des Plättchens öffnet.

Das Plättchen 35 (Fig. 13) wird auf der Unterdruck-Halterung 32 durch Unterdruck gehalten und aufwärtsbewegt, bis es mit den Ausgleichsstücken in Kontakt gelangt. Anschließend wird das ausgerichtete PLättchen ca. 50 um von den Ausgleichsstücken abwärtsbewegt und mit Luftstrahlen aus den Düsen 37A, 37B und 37C der auf der Bezugslage-Einheit 33 angeordneten Mikrometer beaufschlagt. Gleichzeitig wird der Rückdruck der Einzeldüsen erfaßt, um rechnerisch die Abstände d,, d~ und 3, zwischen den einzelnen Düsen und der Plättchenoberfläche zu bestimmen, wodurch wiederum die Parallelität der Plättchenoberfläche (d. h. die Schräglage des Plättchens) bestimmt wird. Wenn die Schräglage außerhalb des Bereichs von 2 um liegt, wird der Parallelisierschritt wiederholt. Bevorzugt wird bereits vorher ein Schräglage-Bezugsbereich (z. B. IZ um) eingestellt, und die Ausgleichsschritte werden so oft wiederholt, bis die Schräglage des ausgerichteten Plättchens in den Bezugsbereich fällt. Wenn die Parallelität oder Schräglage des Plattchens innerhalb des Bezugswerts liegt, wird bestimmt, daß das Plättchen parallel zu der Bildebene F-F¹ liegt, und das Plättchen wird mit einem Maskenmuster belichtet. Wenn die Anzahl der wiederholten Ausrichtvorgänge einen vorbestimmten Wert (z. B. fünf) überschreitet, gibt ein Warnsignal das Vorhandensein unerwünschter Bedingungen, z. B. Ablagerungen von Staub oder anderen Fremdstoffen auf den Ausgleichsstücken oder der Plättchenoberfläche, an.

Aufgrund der Abstandsmessung durch die vier Mikrometer 37A-D sind ein Verbiegen oder Werfen sowie eine Konkavität oder Konvexität der Plättchenoberfläche feststellbar. Insbesondere wird anschließend an das Ausgleichen oder gleichzeitig mit dem Ausgleichen und Parallelisieren des Plättchens durch die

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drei Düsen 37A, 37B und 37C, die an der Bezugslage-Einheit 33 befestigt sind, die Konkavität oder Konvexität des Plättchens in dessen Mittenteil durch Einsatz der mittig angeordneten Düse 37D erfaßt. Anschließend wird auf der Grundlage der Meßergebnisse die Höhe der Bildebene relativ zum Plättchen in dessen Dickenrichtung, bei der die Gesamtoberfläche des Plättchens wirksam von der Brennweite der Projektionsoptik erfaßt wird, arithmetisch bestimmt. Dafür wird z. B. das Mittel der Messungen der vier Düsen unter Einsatz von Kleinrechnern benutzt. Dann wird das Plättchen, das auf dem Halter getragen wird, in die Stellung bewegt, in der die theoretische Bildebene für eine zufriedenstellende Belichtung des Plättchens mit der Bildebene F-F¹ der Optik zusammenfällt, und das Plättchen wird mit einem Maskenmuster belichtet.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 12 und 13 kann sogar ein Plättchen mit einer Konvexität von +15 um oder einer Konkavität von -15 um in befriedigender Weise mit dem erwünschten Maskenmuster mit hohem Auflösungsvermögen belichtet werden, wenn die Projektionsoptik eine Brennweite im Bereich von 20 um hat.

Fig. l*f zeigt eine Gesamtansicht der Projektions-Ausrichtanordnung mit der Plättchen-Positioniervorrichtung nach den Fig. 12 und 13. Da der Aufbau des optischen Belichtungssystems im wesentlichen demjenigen nach Fig. 9 entspricht, ist eine nähere Erläuterung nicht notwendig. Auf einer Seite einer Richtplatte 51 ist eine Bezugslage-Einheit 33 zum Ausgleichen und Parallelisieren angeordnet, die auf ihrer Unterseite drei Ausgleichsstücke 31A, 31B und 31C sowie vier Düsen 37A, 37B, 37C und 37D von Luft-Mikrometern hat, deren Austrittsöffnungen über der Oberfläche des unter der Bezugslage-Einheit 33 liegenden Plättchens liegen (vgl. die Fig. 17, 18 und 19); dabei zeigt Fig. 18 eine Null-Stellplatte 35' und Fig. 19 eine Vergrößerungsfaktor-Stellplatte 35". Die

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Null-Stellplatte 35' ist mit einer Ebenheits-Toleranz von ±1 um bearbeitet und bildet die Bezugsebene, wenn sie anstelle des Plättchens gegen die Ausgleichsstücke gedrückt wird, so daß Null-Stellknöpfe für die Luft-Mikrometer so einstellbar sind, daß die Luft-Mikrometer eine Nullanzeige aufweisen. Die Vergrößerungsfaktor-Stellplatte 35" hat eine von der Oberfläche um einen Betrag h = 80 um abgesetzte Vertiefung und eine Parallelitäts-Toleranz im Bereich von ±1 um. Die Vergrößerungsfaktor-Stellplatte 35" dient zum Einstellen einer Vergrößerung der Luft-Mikrometer, so daß die Anzeigen in den Luft-Mikrometern 80 um zeigen, wenn die Stellplatte 35" gegen die Ausgleichsstücke gedrückt wird. In der Strichlinienlage der Tischplatte 54 (vgl. Fig. 14·) werden der Ausgleichs- oder Parallelisier-Schritt sowie das Positionieren des Plättchens in der Bildebene der Optik aufgrund der von den Luft-Mikrometern durchgeführten Messungen ausgeführt. Danach wird die Abtastplatte in Horizontalrichtung (vgl. Pfeil) längs der Richtplatte 51 in die Vollinienstellung verschoben, in der das Plättchen mit dem Maskenmuster belichtet wird, nachdem es mit der Mase ausgerichtet wurde.

Die Positioniervorrichtung nach Fig. 15 für eine Projektions-Ausrichtanordnung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 10, wobei jedoch die Bezugslage-Einheit 33 anders ausgebildet ist. Dabei ist der Schrittmotor 18 wirksam über ein Getriebe, etwa ein Riemenscheibensystem, mit einem Mikrometerkopf 17 verbunden, der in einer zylindrischen Führung 12 untergebracht ist. Durch die Drehbewegung des Mikrometerkopfs 17 ändert sich der einen Druck-Meßfühler 16 beaufschlagende Druck. Ein Kugelsitz 45 ist universaldrehbar in einem Aufnahmeteil 13 gelagert und stützt einen Plättchenhalter 15 in jeder Winkellage innerhalb eines bestimmten Bereichs frei ab. Mehrere Nuten 29 sind in der Oberfläche des Plättchenhalters 15 ausgebildet und halten ein darauf liegendes Halbleiterplättchen 14 durch Unterdruck-Saugwirkung. Die Bezugslage-Einheit 33 weist Ausgleichsstücke 31A, 31B und 31C

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sowie Düsen 37A, 37B, 37C und 37D in einer Anordnung entsprechend Fig. 17 auf. Drucksignale aus den Düsen der Luft-Mikrometer werden einem Luftdruck-Signal-Umsetzer 27 zugeführt, dessen Ausgang mit einem Digital-Vergleicher 28 verbunden ist. Ein Digital-Schaltglied 23 und eine Folgeschaltstufe 2k steuern den Schrittmotor 18 über ein Motor-Steuerglied 25.

Im Betrieb wird der Schrittmotor 18 getrieben und bewegt das Plättchen über den Mikrometerkopf 17 aufwärts. Wenn das Plättchen 14 die Ausgleichsstücke kontaktiert, erfolgt ein Lageausgleich oder ein Parallelisieren des Plättchens unter der Wirkung des Kugelsitzes. Bei dieser Ausführungsform wirkt ein niedriges Vakuum von 12,7 mmHg auf den Kugelsitz, so daß dieser das Plättchen festlegt, ohne daß eine Reibung auftritt und der Kugelsitz sich dreht. Anschließend bewirkt eine geringe Verschiebung des Mikrometerkopfs 17 nach oben eine Verformung des Druck-Meßfühlers 16, so daß ein vorggebener Druck erfaßt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das im Luftlager-Kugelsitz herrschende niedrige Vakuum in ein hohes Vakuum geändert, so daß der Kugelsitz in seiner Lage festgelegt wird. Anschließend wird der Schrittmotor 18 in Gegenrichtung gedreht, um das Plättchen ζ. B. um ca. 50 um zu senken. Dann wird die Plättchenoberfläche mit inaktiven Gasstrahlen (z. B. Stickstoffgas) aus den drei Düsen der Luft-Mikrometer beaufschlagt, um den Abstand zwischen der Plättchenoberfläche und der Bezugsebene X-X' (vgl. Fig. 13) an drei Punkten der Plättchenoberfläche entsprechend den Positionen der Düsen zu bestimmen. Auf der Grundlage dieser Messungen wird vom Vergleicher 28 in der bereits erläuterten Weise eine etwaige Schräglage des Plättchens bestimmt. Wenn die Schräglage mehr als z. B. 2 um beträgt, wird der Schrittmotor wiederum in Vorwärtsrichtung getrieben und bringt das Plättchen mit den Ausgleichsstücken in Kontakt, um eine Parallelisierung durchzuführen. Wenn die Schräglage des Plättchens innerhalb eines

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Bezugsbereichs von ζ. B. + 2 um liegt, wird festgestellt, daß die Parallelisierung des Plättchens durchgeführt ist. Dann erfolgt zusätzlich die Erfassung einer Konvexität oder Konkavität der Plättchenoberfläche unter Einsatz der mittleren Düse 37D. D. h., die Messung des Abstands zwischen der Plättchenoberfläche und der Bezugsebene wird mit Hilfe der vier Mikrometer an vier verschiedenen Stellen der Plättchenoberfläche entsprechend den Positionen der Mikrometerdüsen durchgeführt. Die so erfaßten Abstände werden dann gemittelt. Wenn der gemittelte Abstand in der Bezugsebene der Projektionsoptik liegt, wird die Gesamtoberfläche des Halbleiterplättchens als im Bereich der Brennweite der Optik liegend angesehen, in der das Aufbringen des Projektionsmusters mit hohem Auflösungsvermögen erfolgen kann.

Es werden zwar die Mittelwerte der erfaßten Abstände dazu genutzt festzustellen, ob das Plättchen innerhalb der Brennweite der Optik liegt; jedoch können auch andere Größen zum Bestimmen der wirksamsten Bildebene unter Berücksichtigung der Positionen der Luft-Mikrometer und etwaiger Verwerfungen der Plättchenoberfläche genutzt werden.

Die Bildebene F-F¹ der Optik ist unterhalb der Bezugsebene X-X¹ parallel dazu mit einem Abstand von z. B. 80 um eingestellt. Infolgedessen wird das Plättchen durch Drehen des Schrittmotors gesenkt, bis der Mittelwert der erfaßten Abstände gleich 80 yum ist, was durch die Luft-Mikrometer erfaßt wird. Auf diese Weise kann die Bildebene der Optik auf eine gemittelte Höhe des Plättchens unter Berücksichtigung einer Konvexität oder Konkavität desselben eingestellt werden, so daß die Gesamtoberfläche des Plättchens in dem durch die Brennweite der Optik umfaßten Bereich positionierbar ist.

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Das Zeitdiagramm von Fig. 16 verdeutlicht die Parallelisierschritte der vorstehend angegebenen Vorrichtung, wobei angenommen ist, daß der Parallelisierschritt zweimal wiederholt wird. Auf der Abszisse ist die Zeit eingetragen, während die Höhe h des Plättchens auf der Ordinate eingetragen ist.

Experimentell wurde gefunden, daß das Auflösungsvermögen im Randbereich des Plättchens verbessert wird, so daß die Produktionsmenge beim Aufbringen eines Musters um ca. 5 % erhöht wird, während gleichzeitig der Parallelisiervorgang für das Plättchen automatisierbar ist. Ferner kann die Gesamtoberfläche eines handelsüblichen Halbleiterplättchens mit einer Ebenheits-Toleranz im Bereich von ±10 um durch die Brennweite von ±10, um einer üblichen Optik überdeckt werden. Damit ist ein verbessertes Auflösungsvermögen erzielbar, so daß ein sehr feines Muster aufbringbar ist und die Produktionsmenge von hochintegrierten Chips wesentlich gesteigert werden kann.

Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Positioniervorrichtung erläutert; diese stellen jedoch keine Einschränkung dar, und es sind viele Variationen und Änderungen möglich:

1) Das Luft-Mikrometer, das zum Erfassen der Parallelität des Plättchens dient, kann z. B. durch ein anderes kontaktloses Meßelement, etwa einen elektrostatischen kapazitiven Meßfühler, ersetzt werden. Ferner könnte ein elektrisches Mikrometer eingesetzt werden, das mit sehr geringem Kontaktdruck mit den Ausgleichsstücken in Kontakt bringbar ist.

2) Bei den angegebenen Vorrichtungen erfolgt die Messung des Plättchens in bezug auf Konkavität, Konvexität, Verwerfungen und Schräglage im unbelasteten Zustand des Plättchens, das in einem Abstand von ca. 50 um von den Ausgleichsstücken ge-

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halten wird. Diese Messungen sind jedoch auch durchführbar, wenn die Plättchenoberfläche die Ausgleichsstücke kontaktiert. Allerdings erhält man mit der Messung im unbelasteten Zustand eine höhere Meßgenauigkeit.

3) Bei den angegebenen Vorrichtungen werden vier Luft-Mikrometer zum Erfassen der verschiedenen angegebenen Parameter eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, stattdessen ein einziges Luft-Mikrometer, das in der Mitte des Plättchens in ständigem Kontakt mit der Plättchenoberfläche gehalten wird, zum Erfassen von Konvexität, Konkavität, Schräglage u. dgl. einzusetzen. Dabei sollte, wenn das Plättchen gegen die Ausgleichsstücke gedrückt ist, die Anzeige in dem einzigen Meßelement, z. B. einem Luft-Mikrometer, normalerweise Null sein. Wenn also die Anzeige z. B. -10 um ist, bedeutet das, daß das Plättchen stark geneigt ist, und der Parallelisiervorgang wird wiederholt. Wenn andererseits die Anzeige +10 um ist, bedeutet das, daß das Plättchen eine Konvexität von 10 um hat, so daß die Einstellung des Plättchens in der Bildebene möglich ist. Dieses Verfahren ist zwar für Plättchen mit nur geringer Konvexität oder Konkavität geeignet; es eignet sich jedoch nicht für Plättchen mit starken Oberflächen-Unregelmäßigkeiten in der Größenordnung von +10 um.

k) Die Ausgleichsstücke können beweglich sein. In diesem Fall wird die Parallellage des Plättchens dadurch berichtigt, daß die Ausgleichsstücke unter der Steuerung durch Luft-Mikrometer od. dgl. ausgefahren oder eingezogen werden. Die Ausgleichsstücke können dabei von dem Schrittmotor getrieben werden.

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Claims

Ansprüche

1. Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung für eine Projektions-Ausrichtanordnung mit einer Optik zum Projizieren eines Strahlungsmusters auf eine Plättchenoberfläche, wobei die Positioniervorrichtung das Plättchen in einer Bildebene der Optik positioniert und hält, gekennzeichnet durch

- eine Ausgleichseinheit (62) zum Ausgleichen des Plättchens (14·) durch Auf- oder Abbewegen eines das Plättchen (14) tragenden Halteglieds (15);

- eine Bezugslage-Einheit (20; 33), die mehrere eine Bezugsebene (X-X¹) bildende Ausgleichsstücke (19a-c; 31A-C) aufweist und das auf dem Halteglied (15) liegende Plättchen (14) gegen die Bezugsebene (X-X¹) drückt, so daß eine Parallelität des Plättchens (14) zur Bezugsebene (X-X¹) hergestellt wird;

- eine Meßeinheit (26a-c; 37A-D), die in wenigstens einer Stellung auf der Bezugsebene (X-X") gegenüber der Plättchenoberfläche und im Abstand davon vorgesehen ist zum Messen des Abstands der Plättchenoberfläche von der Bezugsebene (X-X'); und

- eine Antriebs-Steuereinheit (27, 28, 24, 25, 18) zum Steuern der Ausgleichseinheit (62) aufgrund eines Ausgangssignals der Meßeinheit (26a-c; 37A-D), so daß die Bewegung des Halteglieds (15) angehalten wird, wenn ein durch das Ausgangssignal repräsentierter Meßwert einen der Bildebene (F-F') der Optik entsprechenden vorgegebenen Wert erreicht,

81-(A 4117-03)-Schö

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ORIGINAL INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßeinheit (26b; 37D) auf der Bezugsebene (X-X¹) an einer einem Mittenabschnitt des auf dem Halteglied (15) liegenden Plättchens (14) entsprechenden Stelle angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebs-Steuereinheit (27, 28, 24, 25, 18) aufgrund der durch das Ausgangssignal der Meßeinheit (26a-c; 37A-D) gegebenen Konvexität oder Konkavität der Plättchenoberfläche eine imaginäre Ebene bestimmt, in der ein größtmöglicher Teil der Plättchenoberfläche innerhalb der Brennweite der Optik liegt, und die Plättchen-Ausgleichseinheit (62) treibt, bis die imaginäre Ebene mit der Bildebene (F-F¹) der Optik zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgleichseinheit (62) das Plättchen (14) dadurch parallelisiert, daß das Plättchen in Kontakt mit den Ausgleichsstücken (19a-c; 31A-C) gebracht wird, und daß sie bei Beendigung der Parallelisierung das Plättchen (14) aus der durch die Ausgleichsstücke (19a-c; 31A-C) gebildeten Bezugsebene (X-X¹) abwärts zur Bildebene (F-F¹) der Optik bewegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßeinheit Luft-Mikrometer mit einer Mehrzahl Düsen (26a-c; 37A-D) umfaßt, wobei die Düsen (26a-c; 37A-D) auf der Bezugsebene (X-X¹) an stellen nahe einem Rand des Plättchens (14) bzw. an einer Stelle entsprechend dem Mittenabschnitt des Plättchens (14) liegen.

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6. Halbleiterplättchen-Positioniervorrichtung für eine Projektions-Ausrichtanordnung, zum Einstellen und Halten einer Oberfläche eines Plättchens in einer Bildebene einer Optik, so daß auf die Plättchenoberfläche ein Strahlungsmuster projizierbar ist,
gekennzeichnet durch

a) eine Bezugslage-Einheit (20; 33) mit einer Mehrzahl von Ausgleichsstücken (19a-c; 31A-C), die eine Bezugsebene (X-X¹) definieren;

b) Luft-Mikrometer zum kontaktfreien Erfassen des Abstands zwischen der Plättchenoberfläche und der Bezugsebene (X-X'), mit einer Mehrzahl Düsen (26a-c; 37A-D), die in der Bezugsebene (X-X¹) wenigstens in der Nähe der Ausgleichsstücke (19a-c; 31A-C) angeordnet sind und sich mit Abstand von der Plättchenoberfläche zu dieser öffnen;

c) eine Plättchen-Ausgleichseinheit (62), die einen Halbkugelsitz (45) aufweist, der rollend in einem Halter (13) aufgenommen ist und ein Plättchen-Halteglied (15) ortsunveränderlich haltert, auf dem das Plättchen (14) angeordnet ist und der parallel zur Bezugsebene (X-X¹) bewegbar ist; und

d) eine Antriebs-Steuereinheit (27, 28, 25, 24), die eine Verschiebung der Ausgleichseinheit (62) erlaubt, wenn ein die Parallelität des Plättchens (14) entsprechend der Erfassung durch die Luft-Mikrometer darstellendes Signal eine Größe innerhalb eines vorgegebenen Bezugsbereichs hat, und die aufgrund des die Parallelität der Plättchenoberfläche bezeichnenden Signals ein Signal zum Einstellen einer Ebene erzeugt, in der das Plättchen (14) zu positionieren ist, so daß die Ausgleichseinheit (62) in eine Soll-Lage zum Positionieren des PLättchens (14) in dieser Ebene (F-F') verschoben wird.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebs-Steuereinheit einen Schrittmotor (18) und eine Folgeschaltstufe (24) umfaßt und die Auf- und Abbewegungen der Ausgleichseinheit (62) wiederholt und das Plättchen (14) auf dem Halteglied (15) mit den Ausgleichsstücken (19a-c; 31A-D) wiederholt in Kontakt bringt, so daß die Luft-Mikrometer die Parallelität des Plättchens (14) wiederholt erfassen, wodurch die Antriebs-Steuereinheit die Einstellung der genannten Ebene bewirkt, wenn feststeht, daß die erfaßte Parallelität innerhalb eines vorgegebenen Bezugsbereichs liegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Mehrzahl Düsen (37A-D) der Luft-Mikrometer in der Bezugsebene (X-X¹) nahe dem Rand und an einem Mittenabschnitt des Plättchens (14) angeordnet sind, wobei die nahe dem Plättchenrand liegenden Düsen (37A-C) Ausgleichsstücken (31A-C) benachbart sind und den Ausgleichszustand erfassen und zusätzlich> die Parallelität des Plättchens (14) in Verbindung mit der nahe der Plättchenmitte liegenden Düse (37D) erfassen (Fig. 12-17).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebs-Steuereinheit aufweist:

- Glieder (28, 23) zum Bestimmen der Beendigung des Parallelisiervorgangs relativ zur Bildebene (F-F¹) aufgrund eines von den nahe dem Plättchenrand angeordneten Düsen (37A-C) abgeleiteten Ausgangssignals,

- eine Einheit zum Erfassen einer Konvexität und einer Konkavität der Plättchenoberfläche siwie einer Verformung derselben aufgrund von von allen Düsen (37A-D) abgeleiteten Ausgangssignalen, und

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- eine Einheit, die aufgrund der Erfassungsergebnisse eine imaginäre Ebene festlegt, in der ein größtmöglicher Teil der Plättchenoberfläche von der Brennweite der Optik erfaßt wird, und die ein Signal erzeugt, das die für eine Koinzidenz der imaginären Ebene und der Bildebene (F-F¹) der Optik erforderliche Verschiebung des Plättchens (14) darstellt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausgleichseinheit (62) von der Stellung der Luft-Mikrometerdüsen (26a-c; 31A-C) in Richtung zur Optik verschiebbar ist, nachdem das Ausgleichen des auf dem Halteglied (15) befindlichen Plättchens (14) und das Einstellen der Ebene beendet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß auf der Ausgleichseinheit (62) anstelle des Plättchens vor der Positionierung des Plättchens eine Null-Stellplatte (35¹) angeordnet ist, die die Luft-Mikrometer auf die Bezugsebene (X-X¹) einstellt, wobei die Stellplatte (35') dem Plättchen entsprechende Abmessungen und eine bestimmte Ebenheit hat (Fig. 18).

12. Verfahren zum Positionieren eines Plättchens in einer Projektions-Ausrichtanordnung, die eine Optik zum Projizieren eines Strahlungsmusters auf ein Halbleiter-Plättchen enthält,

dadurch gekennzeichnet,

- daß zum Einstellen der Plättchenoberfläche auf eine Bildebene der Optik die Konkavität und die Konvexität der Plättchenoberfläche erfaßt werden, nachdem die Plättchenoberfläche in bezug auf die Bildebene der Optik parallelisiert wurde,

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— ο —

daß aufgrund der Meßergebnisse eine imaginäre Ebene bestimmt wird, in der ein größtmöglicher Teil der Plättchenoberfläche innerhalb der Brennweite der Optik liegt, und

daß das Plättchen so verschoben wird, daß die imaginäre Ebene mit der Bildebene der Optik zusammenfällt.

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