DE2942990A1 - Automatic adjusting method for two structures in parallel planes - using sensors and markings on opposite planes to detect correspondence - Google Patents

Automatic adjusting method for two structures in parallel planes - using sensors and markings on opposite planes to detect correspondence

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Abstract

The automatic adjusting process is esp. suitable for the prodn. of integrated semiconductor circuits using lithographic processing stages. Mask (3) structures are transmitted to a radiation-sensitive, doped layer of a semiconductor crystal wafer (1). Complementary markings (4,6) are used for the adjusting in both planes. Sensors (6) are integrated in or on one of the planes so that, by a corresp. marking in the opposite plane, a correspondence between the relative position of the planes and the sensor signals is formed. The sensors can be produced by thin film technology. Electrical contacts can be brought to the mask edge by conductive paths. From here the measuring signal is conducted to measuring electronic circuitry. Differential photo diodes can be used as the sensors, the adjusting being carried out by light adding and difference measurements.

Description

Verfahren zur automatischen Justierung von StrukturenProcess for the automatic adjustment of structures

in zwei parallelen Ebenen, insbesondere bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen.in two parallel planes, especially in the manufacture of integrated Semiconductor circuits.

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zur automatischen Justierung von Strukturen in zwei parallelen Ebenen, insbesondere zur Automatisierung der' Maskenaustierung bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen mittels lithographischer Verfahrensschritte, bei denen Strukturen einer Maske auf eine strahlungsempfindliche Lackschicht einer Halbleiterkristallscheibe übertragen werden, wobei bei der Justierung in den beiden Ebenen zueinander komplementäre Markierungen verwendet werden.The present patent application relates to a method for automatic Adjustment of structures in two parallel planes, especially for automation the mask display in the manufacture of integrated semiconductor circuits by means of lithographic process steps in which structures of a mask transfer a radiation-sensitive lacquer layer of a semiconductor crystal wafer are, with the adjustment in the two planes complementary markings be used.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE-OS 27 43 465 bekannt. Bei diesem Verfahren wird eine Maske gegenüber einer Halbleiterkristallscheibe bei der Durchführung eines Röntgenlithographieprozesses dadurch justiert, daß die Scheibe mit einer Justiermarkierung aus einem solchen Material versehen wird, das im Gegen- satz zum Material der Oberfläche der Scheibe bei einer gegebenen Wellenlänge der primären Röntgenstrahlung eine im Material der Justiermarkierung angeregte Röntgenfluoreszenzstrahlung aussendet. Diese Röntgenfluoreszenzstrahlung wird zur quantitativen Auswertung in einen Detektor geleitet. Diese Anordnung ist auf die Justierung mittels fluoreszierender Röntgenstrahlung beschränkt.Such a method is known from DE-OS 27 43 465, for example. In this process, a mask is placed opposite a semiconductor crystal wafer the implementation of an X-ray lithography process is adjusted in that the disc is provided with an alignment mark made of such a material that, in contrast, sentence to the material of the surface of the disc at a given wavelength of the primary X-ray radiation an X-ray fluorescence radiation excited in the material of the alignment mark sends out. This X-ray fluorescence radiation is used for quantitative evaluation in passed a detector. This arrangement is based on the adjustment by means of fluorescent X-rays limited.

Weiterhin ist aus der deutschen Auslegeschrift 23 33 902 ein System zum Ausrichten einer Maske in Bezug auf eine Halbleiterkristallscheibe bekannt, bei dem einander zugeordnete und aufeinander abgestimmte Einstellmarkierungen jeweils auf der Maske und auf der Scheibe angeordnet sind. Ferner sind Mittel zum Ausrichten durch Auswertung der relativen Positionen der einander zugeordneten Markierungen vorgesehen. Zur Ermittlung der Abweichung der Ausrichtung der Scheibe und der direkt darauf gelegten Maske wird eine beide durchdringende weiche Röntgenstrahlung verwendet. Die Einstellmarkierungen sind in Teilbereichen für diese Röntgenstrahlung undurchlässig. Zum Feststellen der die Maske und die Scheibe durchdringenden Röntgenstrahlung ist ein Detektor vorgesehen. Das System enthält eine piezoelektrische Positionierungsvorrichtung, welche die Maske und die Scheibe gegeneinander verschiebt. In Abhängigkeit von der im Bereich der Einstellmarkierungen die Maske und die Scheibe durchdringenden Röntgenstrahlung werden Maske und Scheibe so bewegt, daß die Einstellmarkierungen zur Deckung gebracht werden. Dieses System ist verhältnismäßig aufwendig. Außerdem ist die Bewegung durch piezokeramische Körper bekanntlich mit Hysterese behaftet.Furthermore, from the German Auslegeschrift 23 33 902 is a system known for aligning a mask with respect to a semiconductor crystal wafer, in which setting markings that are assigned to one another and matched to one another, respectively are arranged on the mask and on the disc. There are also alignment means by evaluating the relative positions of the markings assigned to one another intended. To determine the deviation of the alignment of the disc and the direct With the mask placed on top, a soft X-ray penetrating both is used. The setting markings are impermeable to this X-ray radiation in some areas. To determine the X-rays penetrating the mask and the pane a detector is provided. The system includes a piezoelectric positioning device, which moves the mask and the disk against each other. Depending on the in the area of the setting markings the mask and the X-ray radiation penetrating the pane the mask and disk are moved so that the setting marks are aligned will. This system is relatively complex. In addition, the movement is through Piezoceramic bodies are known to have hysteresis.

Aus der DE-OS 28 22 269 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Ausrichtung von zwei aufeinander einzujustierenden Objekten, insbesondere zur Auto- matisierung der Maskenjustierung bei der Kristallscheibenbelichtung in der Halbleiterfertigung zu entnehmen, bei dem anhand von verschiedenen orthogonal zueinander verlaufenden geraden Linien auf Scheibe und Maske mittels dazu jeweils parallel verlaufender zeilenweisen optoelektronischen Abtastung die Intensität der Helligkeitswerte zeilenweise oder zeilenabschnittsweise integriert wird, die daraus resultierenden Werte gespeichert und die Differenz aus dem Ergebnis von aufeinanderfolgenden Zeilen gebildet und aus den dabei entstehendem Verlauf in den Bereichen Flächenschwerpunkte gebildet werden, die aufgrund der Helligkeitsänderung entstanden sind. Die so erhaltenen Lagen der verschiedenen Flächenschwerpunkte werden weiter zu einem Mittelwert zusammengefaßt, der der Lage der Mittelachse eines Striches auf der Scheibe bzw. Maske zuzuordnen ist. Dieser Vorgang wird für beide Richtungen (x, y) anhand der entsprechenden Justier strukturen auf Maske und Scheibe (Substrat) ebenfalls durchgeführt. Dabei wird in mindestens zwei Schritten gearbeitet, und zwar eine Grobjustierung und eine Feinjustierung, wobei zur Grobjustierung in dem Randbereich des Gesichtsfeldes zeilenweise zur Erfassung der Linien auf der Scheibe integriert und dann die Scheibe bzw.From DE-OS 28 22 269 a method and an apparatus for automatic alignment of two objects to be adjusted to one another, in particular for car mization of the mask adjustment during the exposure of the crystal disk in semiconductor manufacturing, in which on the basis of various orthogonal straight lines running towards each other on the pane and mask by means of this, respectively parallel line-by-line optoelectronic scanning the intensity of the Brightness values are integrated line by line or line segment-by-line, the resulting resulting values are stored and the difference from the result of consecutive Lines formed and from the resulting course in the areas of centroids which have arisen due to the change in brightness. The so obtained The locations of the various centers of gravity are further combined to form an average value, to be assigned to the position of the central axis of a line on the disk or mask is. This process is carried out for both directions (x, y) using the corresponding adjustment structures on the mask and disk (substrate) are also carried out. In worked at least two steps, namely a coarse adjustment and a fine adjustment, whereby for coarse adjustment in the edge area of the field of view line by line for detection of the lines on the disc and then the disc resp.

Maske verfahren wird und zur Feinjustierung in einem anderen Integrationsbereich, z. B. in der Mitte die Lage der dann schon eng benachbarten Justierlinien von Maske zur Scheibe zueinander ermittelt wird. Durch diese Anordnung gelingt es, eine Maskenjustierung mit hoher Genauigkeit vollautomatisch in kurzer Zeit durchzuführen.Mask is moved and for fine adjustment in another integration area, z. B. in the middle the position of the already closely adjacent alignment lines of the mask to the disc is determined to each other. This arrangement makes it possible to adjust the mask to be carried out fully automatically with high accuracy in a short time.

Das Justierergebnis ist von Schwankungen der optischen Eigenschaften der Strukturen sowie von Störungen in deren Verlauf weitgehend unbeeinflußt.The adjustment result is due to fluctuations in the optical properties of the structures as well as of disturbances in their course largely unaffected.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Justierverfahren anzugeben, durch welches a) die Lage der zu justierenden Strukturen in zwei parallelen Ebenen automatisch erkannt werden, um einen subjektiven Einstellfehler eines Operateurs zu vermeiden, b) Strukturen mit einer Genauigkeit von etwa 0,1 /um abgebildet werden, ohne daß zur Justierung ausschließlich lichtoptische Effekte ausgenutzt werden müssen, c) ein Abstand zwischen den beiden parallelen Ebenen (Maske und Substratscheibe) von nur wenigen lum eingehalten werden kann und d) mit möglichst geringem apparativen Aufwand eine präzise Positionierung durchführbar ist.The object of the present invention is to specify an adjustment method, by which a) the position of the structures to be adjusted in two parallel planes are automatically detected to avoid a subjective adjustment error of a surgeon to avoid, b) structures with an accuracy of about 0.1 / in order to be imaged without the use of optical effects only for adjustment must be used, c) a distance between the two parallel planes (mask and substrate wafer) of only a few lum can be maintained and d) with as much as possible precise positioning can be carried out with little expenditure on equipment.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß eine Sensoranordnung verwendet wird, die in oder auf einer der beiden Ebenen technologisch integriert ist, so daß durch eine entsprechende Markierung auf der Gegenebene ein Zusammenhang zwischen der Lage der beiden Ebenen zueinander und dem Sensorsignal gebildet wird. Dabei ist es von Vorteil, den Sensor auf die als Belichtungsmaske dienende Ebene zu placieren, da in diesem Fall die Sensoranordnung für viele Belichtungen verwendbar ist und auch die elektrische Kontaktierung unproblematisch ist.This task is carried out by a method of the type mentioned at the beginning solved in that according to the invention a sensor arrangement is used which is shown in or is technologically integrated on one of the two levels, so that by one corresponding marking on the opposite plane a relationship between the location of the two levels to each other and the sensor signal is formed. It is advantageous to to place the sensor on the plane serving as the exposure mask, because in this If the sensor arrangement can be used for many exposures and also the electrical one Contacting is unproblematic.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Sensor in Dünnschichttechnologie hergestellt wird und seine elektrische Kontaktierung mittels Leiterbahnen zum Maskenrand geführt sind, von wo das Meßsignal zur Meßelektronik geleitet wird.It is within the scope of the invention that the sensor uses thin-film technology is produced and its electrical contact by means of conductor tracks to the edge of the mask are performed, from where the measuring signal is sent to the measuring electronics.

In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, als Sensor eine Fotodiode zu verwenden, die fest auf der Maske (oder auch der Kristallscheibe) aufgebaut ist und die Justierung nach der Methode der Licht summen-bzw. -differenzmessung durchzuführen. Dabei wird als Justiermarke auf der Sensorgegenebene entweder eine Marke verwendet, welche für die zum Justieren verwendete Lichtwellenlänge teiltransparent ist und am erwünschten Markenmuster stark absorbierend ausgebildet ist, oder es wird eine Marke verwendet, welche ein zum Untergrund verändertes Reflexionsvermögen aufweist. Im ersten Fall wird die Justiermarke durch Dünnätzen hergestellt, im letzten Fall durch Aufbringung von gut reflektierenden Metallschichten oder Oxiden.In a development of the inventive concept it is provided as Sensor to use a photodiode that is fixed on the mask (or also the crystal disk) and the adjustment according to the method of Light hum or. -perform the difference measurement. It is used as an alignment mark the sensor counter level either uses a mark which is used for adjustment The light wavelength used is partially transparent and on the desired brand sample is designed to be highly absorbent, or a brand is used which contains a has changed reflectivity to the substrate. In the first case, the Adjustment mark produced by thin etching, in the latter case by applying well reflective metal layers or oxides.

Es ist aber auch möglich, als Sensoranordnung einen elektronischen Festkörperdetektor aus amorphen Halbleitermaterial zu verwenden und die Justierung mittels Licht oder Röntgenstrahlung durchzuführen. Wegen der technologischen Forderung der sehr kleinen und flachen Baugröße des Sensors (Abstand zwischen Maske und Scheibe sollen nur wenige /um betragen) und wegen der hohen Empfindlichkeit ist als Halbleitermaterial amorphes Silizium, welches durch Glimmentladung (Plasma-CVD-Verfahren) oder Aufdampfen hergestellt wird, sehr gut geeignet.But it is also possible to use an electronic sensor arrangement as the sensor arrangement Solid state detector made of amorphous semiconductor material to use and the adjustment to be carried out by means of light or X-rays. Because of the technological demand the very small and flat size of the sensor (distance between mask and pane should only be a few / um) and because of the high sensitivity it is used as a semiconductor material amorphous silicon, which is produced by glow discharge (plasma CVD process) or vapor deposition is made, very suitable.

Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung ist aber nicht nur auf eine automatische Justierung mittels des lichtoptischen Effektes beschränkt, sondern kann auch durch Mittel, die den Halleffekt zur Justierung ausnutzen, durchgeführt werden. Gemäß einem Ausführungs# beispiel nach der Lehre der Erfindung wird als Sensor eine Hallsonde und als Sendemagnet eine Permanentmagnetschicht verwendet. Die Justierung erfolgt durch Messung des Hallspannungssignals. Dabei dient als Hallsonde eine aus Indiumantimonid bestehende 5 /um dicke Schicht und als Permanentmagnet eine Eisenschicht. Nach diesem Prinzip läßt sich auch ein magnetischer Weg-Spannungswandler mit Feldplatten verwenden, wie er bei den flstandardschaltungen der Industrieelektronik" von Nührmann auf Seite 84 (erscheinen im Franzis-Verlag 1976) beschrieben ist.The method according to the teaching of the invention is not limited to an automatic adjustment by means of the light-optical effect is limited, but can also be carried out by means that use the Hall effect for adjustment will. According to an embodiment according to the teaching of the invention, as Sensor uses a Hall probe and a permanent magnet layer is used as a transmitting magnet. The adjustment is made by measuring the Hall voltage signal. It serves as a Hall probe a 5 / µm thick layer made of indium antimonide and used as a permanent magnet an iron layer. After this Principle can also be a magnetic Use displacement-voltage converters with field plates, as is the case with standard flux circuits der Industrieelektronik "by Nührmann on page 84 (published by Franzis-Verlag 1976).

Das Verfahren nach der Lehre der Erfindung hat gegenüber den anderen bekannten Justierverfahren den großen Vorteil, daß der Sensor in das zu justierende System technologisch integriert ist, was durch einfache Aufdampfprozesse oder im Falle der Fotodiode durch Diffusionsprozesse geschieht, welche bei der Technologie zur Herstellung der Halbleiterschaltung mit durchgeführt werden können und keinen zusätzlichen Aufwand erfordern.The method according to the teaching of the invention has over the others known adjustment method has the great advantage that the sensor is in the to be adjusted System is technologically integrated, which can be achieved by simple vapor deposition processes or in The case of the photodiode happens through diffusion processes, which in the technology for the production of the semiconductor circuit can be carried out with and none require additional effort.

Außerdem ist die Anwendung mit einer relativ einfachen Elektronik durchführbar.In addition, the application is with relatively simple electronics feasible.

Die elektrische Kontaktierung des Sensors, z. B. auf der Maskenebene, kann durch dünne Kontaktleiterbahnen durchgeführt werden, welche technologisch direkt mit den metallischen Maskenstrukturen (Chrom bei Glasmasken, Gold bei Röntgenlithographiemasken) aufgebaut werden. Die Leiterbahnen führen zum Maskenrand in Kontaktierungspads, von welchen das Meßsignal, z. B. über dünne Blattkontakte, zur Meßelektronik geleitet wird.The electrical contacting of the sensor, e.g. B. on the mask level, can be carried out through thin contact conductor tracks, which are technologically direct with the metallic mask structures (chrome for glass masks, gold for X-ray lithography masks) being constructed. The conductor tracks lead to the edge of the mask in contact pads, of which the measurement signal, e.g. B. via thin sheet contacts, passed to the measuring electronics will.

Weitere Einzelheiten, welche insbesondere die Gestaltung der Justiermarken auf der Sensorgegenebene betreffen, sind anhand von zwei Ausführungsbeispielen und der Beschreibung zu den Figuren 1 bis 4 zu entnehmen. Dabei zeigen die Figuren 1 und 2 eine Anordnung unter Verwendung der Transmissionsmarkenjustierung mittels differentieller Lichtsummenmessung und die Figuren 3 und 4 eine Anordnung mit Reflexionsmarkenjustierung.Further details, in particular the design of the alignment marks relate to the sensor counter level are based on two exemplary embodiments and from the description of FIGS. 1 to 4. Figures 1 show and FIG. 2 shows an arrangement using the transmission mark adjustment by means of differential light sum measurement and Figures 3 and 4 a Arrangement with reflection mark adjustment.

Die Figuren 1 und 3 zeigen die Anordnung im justierten, die Figuren 2 und 4 im dejustierten Zustand.Figures 1 and 3 show the arrangement in the adjusted, the figures 2 and 4 in the misaligned state.

In Figur 1 ist mit 1 die Kristallscheibe (Wafer) bzw. das Substrat bezeichnet, welches z. B. aus Silizium besteht und in welchem die integrierte Schaltung erzeugt werden soll. Auf dieser Scheibe 1 befindet sich eine Struktur 2, zu der eine mit 3 bezeichnete Maske mit Struktur genau ausgerichtet werden soll. Zu diesem Zweck haben die Scheibe 1 und die Maske 3 - um auch die Winkellage zueinander einwandfrei zu erfassen - wenigstens zwei Paare zueinander komplementärer Markierungen (4, 6). In der Figur ist davon ein Paar dargestellt. Dieses Paar besteht aus einer, auf der Oberfläche der Scheibe 1 angebrachten Justiermarke 4 in Form einer in der Scheibe 1 dünn geätzten Stelle, welche am Markenrand mit einer Absorbermarke 5 aus z. B. Aluminium umgeben und für die angewandte Lichtwellenlänge teiltransparent ist. Weiter besteht das Markierungspaar (4, 6) aus einem, auf der der Scheibe 1 zugewandten Oberfläche der Maske 3 befindlichen Differentialsensor 6. Dieser Differentialsensor 6 besteht z. B. aus einer Differentialfotodiode und einer Gallitumarseniddiode, welche einen analogen Weg-Spannungswandler (nicht dargestellt), bilden. Über die Art der Messung wird in den Standardschaltungen der Industrieelektronik von Ntlhrmann, Seite 32/33, berichtet. Bekanntlich ergibt sich hier ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der beleuchteten Diodenflächendifferenz und der Differenzspannung. Die Differentialfotodiode 6 ist fast auf der Maske 3 aufgebracht und ist mit ihr, wie durch den Doppelpfeil 7 gekennzeichnet, horizontal verschiebbar. Der Abstand zwischen der Maske 3 und der Scheibe 1 beträgt ca. 10 - 20 /um.In FIG. 1, 1 is the crystal disk (wafer) or the substrate denotes which z. B. consists of silicon and in which the integrated circuit should be generated. On this disk 1 there is a structure 2 to which a mask labeled 3 with structure is to be precisely aligned. To this The purpose of the disk 1 and the mask 3 is to ensure that the angular position to one another is correct to detect - at least two pairs of mutually complementary markings (4, 6). A pair of these is shown in the figure. This pair consists of one, on the surface of the disc 1 attached alignment mark 4 in the form of an in the disc 1 thinly etched point, which on the brand edge with an absorber mark 5 from z. B. Surrounded by aluminum and is partially transparent for the light wavelength used. Further the pair of markers (4, 6) consists of one on which the disc 1 faces Differential sensor 6 located on the surface of the mask 3. This differential sensor 6 consists e.g. B. from a differential photodiode and a gallitum arsenide diode, which form an analog path-to-voltage converter (not shown). About the The type of measurement is used in the standard circuits of industrial electronics from Ntlhrmann, Page 32/33, reported. As is well known, there is a largely linear relationship here between the illuminated diode area difference and the difference voltage. the Differential photodiode 6 is applied almost to the mask 3 and is like with her marked by the double arrow 7, horizontally displaceable. The distance between the mask 3 and the disk 1 is approx. 10-20 / µm.

Die Anordnung wird manuell so vorjustiert, daß die Justiermarke 4 parallel und symmetrisch zum 50 /um breiten Trennsteg 8 der Differentialfotodiode 6 liegt. Die relative Nullage A x = 0 ist dann erreicht, wenn das elektrische Differenzsignal der beiden Dioden 6 Null ist.The arrangement is pre-adjusted manually so that the alignment mark 4 parallel and symmetrical to the 50 / µm wide separating web 8 of the differential photodiode 6 lies. The relative zero position A x = 0 is reached when the electrical difference signal of the two diodes 6 is zero.

Die durch paralleles Licht 9 beleuchtete Differentialfotodiode 6 gibt ein Differenzsignal ab, welches bei konstanter Beleuchtungsstärke der beleuchteten Flächendifferenz der beiden Einzeldioden proportional ist. Dieses Signal wird mit einem Spannungsdifferenzverstärker verstärkt und am Summenpunkt mit der Referenzspannung verglichen. Auf die Elektronik zur Nullpunktregelung der lateralen Verschiebung soll hier nicht näher eingegangen werden.The differential photodiode 6 illuminated by parallel light 9 is there a difference signal, which at constant illuminance of the illuminated The difference in area of the two individual diodes is proportional. This signal is with amplified by a voltage differential amplifier and at the summing point with the reference voltage compared. To the electronics for zero point control of the lateral shift should not be discussed in more detail here.

Die Beleuchtung 9 kann mit einem differgenzarmen Laserlicht, welches durch Planspiegel auf die Maske 3 von oben her projiziert wird, erfolgen.The lighting 9 can with a low-differential laser light, which is projected from above by plane mirror onto the mask 3.

Der lineare Zusammenhang zwischen der Ortsauslenkung X x und dem Spannungsdifferenzsignal erlaubt eine einfache, schnelle und sehr preiswerte analoge Nullpunktregelung.The linear relationship between the local deflection X x and the voltage difference signal allows a simple, fast and very inexpensive analog zero point control.

Durch die Möglichkeit der Gestaltung einer Transmissionsmarke 4 in Form einer geometrisch und räumlich genau erzeugten Dünnätzung in einer Siliziumkristallscheibe 1 kann ein Abstand zwischen Maske und Scheibe von nur wenigen /um eingestellt werden, wodurch die Genauigkeit der Strukturabbildung erhöht wird.The possibility of designing a transmission mark 4 in Form of a geometrically and spatially precisely generated thin etching in a silicon crystal wafer 1 a distance between mask and lens of only a few / um can be set, whereby the accuracy of the structure mapping is increased.

Die Figur 2 zeigt im dejustierten Zustand die gleiche Anordnung wie die Figur 1. Es gelten die gleichen Bezugszeichen.In the misaligned state, FIG. 2 shows the same arrangement as Figure 1. The same reference numerals apply.

In Figur 3 wird anstelle einer Transmissionsmarke eine Reflexionsmarke 14 auf der Siliziumkristallscheibe 11 als Justiermarke verwendet. Diese Justiermarke hat ein zum Untergrund (Silizium) verändertes Reflexionsverhalten, welches dadurch erhalten wird, daß auf die Siliziumscheibe 11 gut relektierende Metallschichten wie z. B.In FIG. 3, a reflection mark is used instead of a transmission mark 14 used on the silicon crystal disk 11 as an alignment mark. This alignment mark has a for Substrate (silicon) changed reflection behavior, which is obtained in that on the silicon wafer 11 well reflecting Metal layers such as B.

Chrom, Nickel oder Oxide wie z. B. SiO2 aufgebracht werden. Das zu reflektierende parallele Licht 19 fällt schräg durch eine, auf der der Kristallscheibe 11 zugewandten Oberfläche der Maske 13 aufgedampfte Blende 15 auf die Reflexionsmarke 14 und wird schräg reflektiert.Chromium, nickel or oxides such as. B. SiO2 can be applied. That too reflective parallel light 19 falls obliquely through one of the crystal disc 11 facing surface of the mask 13 vapor-deposited aperture 15 on the reflection mark 14 and is reflected at an angle.

Als Sensor wird wieder eine Differentialfotodiode 16 mit 50 #um breiten Trennsteg 18 wie in Figur 1 bzw. 2 beschrieben, verwendet. Da die gleiche Regelelektronik wie in Figur 1 beschrieben, verwendet wird, kann über ein geeignetes Spannungs-Weg-Verschiebesystem eine reproduzierbare Einstellung eines definierten Ortes durchgeführt werden. Durch die starre Beziehung der Lage des Sensors 16 gegenüber der Struktur 12 der Maske 13 kann über eine stets gleichbleibende Marke 14 auf der Halbleiterkristallscheibe 11 mittels differentieller Lichtsummenmessung eine Justierung über mehrere Technologieschritte durchgeführt werden.A differential photodiode 16 with a width of 50 μm is again used as the sensor Separating web 18 as described in Figure 1 and 2 is used. Since the same control electronics as described in Figure 1, can be used via a suitable voltage-displacement-displacement system a reproducible setting of a defined location can be carried out. By the rigid relationship of the position of the sensor 16 with respect to the structure 12 of the mask 13 can have a constant mark 14 on the semiconductor crystal disk 11 an adjustment over several technology steps by means of differential light sum measurement be performed.

Die Figur 4 zeigt im dejustierten Zustand die gleiche Anordnung wie die Figur 3. Es gelten die gleichen Bezugszeichen.In the misaligned state, FIG. 4 shows the same arrangement as Figure 3. The same reference numerals apply.

12 Patentansprüche 4 Figuren Leerseite12 claims 4 figures Blank page

Claims (12)

Patentansprüche .Claims. Verfahren zur automatischen Justierung von Strukturen in zwei parallelen Ebenen, insbesondere zur Automatisierung der Maskenjustienmg bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen mittels lithographischer Verfahrensschritte, bei denen Strukturen einer Maske auf eine strahlungsempfindliche Lackschicht einer Halbleiterkristallscheibe übertragen werden, wobei bei der Justierung in den beiden Ebenen zueinander komplementäre I~larkierungen verwendet werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Sensoranordnung verwendet wird, die in oder auf einer der beiden Ebenen technologisch integriert ist, so daß durch eine entsprechende Markierung auf der Gegenebene ein Zusammenhang zwischen der Lage der beiden Ebenen zueinander und dem Sensorsignal gebildet wird.Procedure for the automatic adjustment of structures in two parallel Levels, in particular for automating the mask adjustment during manufacture of integrated semiconductor circuits by means of lithographic process steps, in which structures of a mask on a radiation-sensitive lacquer layer of a Semiconductor crystal slice are transferred, with the adjustment in the two Markings that are complementary to one another are used on planes, so that e k e n n -z e i c h n e t that a sensor arrangement is used, which in or is technologically integrated on one of the two levels, so that a corresponding Marking on the opposite plane shows a relationship between the position of the two planes to each other and the sensor signal is formed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Sensor in Dünnschichttechnologie hergestellt wird und Seine elektrische Kontaktierung mittels Leiterbahnen zum Maskenrand geführt sind, von wo das Meßsignal zur Meßelektronik geleitet wird.2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the sensor is manufactured in thin-film technology and its electrical Contacting are performed by means of conductor tracks to the edge of the mask, from where the measurement signal is passed to the measuring electronics. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Sensor auf die als Belichtungsinaske dienende Ebene placiert wird.3. The method according to claim 1 and / or 2, d a d u r c h g e k e n n indicates that the sensor is placed on the plane serving as the exposure mask will. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Sensor eine Differentialfotodiode verwendet wird und die Justierung nach der Yiethode der Lichtsummen- bzw. -differenzmessung durchgeführt wird.4. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a differential photodiode is used as a sensor and the adjustment is carried out according to the Yiethode of the light sum or light difference measurement. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Justiermarke auf der Sensorgegenebene eine Marke verwendet wird, welche für die zum Justieren vencendete Lichtwellenlänge teiltransparent ist und am erwünschten Markenmuster stark absorbierend ausgebildet ist.5. The method according to claim 1 to 4, d a d u r c h G It is not shown that a mark is used as an adjustment mark on the opposite sensor level is used, which is partially transparent for the light wavelength used for adjustment and is designed to be highly absorbent on the desired branding pattern. 6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Justiermarke durch Dünnätzen hergestellt wird.6. The method according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the alignment mark is made by thin etching. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Justiermarke auf der Sensorgegenebene eine Justiermarke verwendet wird, welche ein zum Untergrund verändertes Reflexionsvermögen aufweist.7. The method according to claim 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that an adjustment mark is used as an adjustment mark on the sensor counter plane which has a reflectivity that is changed in relation to the substrate. 8. Verfahren nach Anspruch 7, d a d u r c h g e -kennzeichnet , daß die Justiermarke durch Aufbringen von gut reflektierenden Metallschichten oder Oxiden hergestellt wird.8. The method according to claim 7, d a d u r c h g e - indicates that the alignment mark by applying highly reflective metal layers or oxides will be produced. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Sensor ein elektronischer Festkörperdetektor aus amorphem Halbleitermaterial verwendet wird.9. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the sensor is an electronic solid-state detector made of amorphous Semiconductor material is used. 10. Verfahren nach Anspruch 9, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß als Halbleitermaterial amorphes Silizium oder Germanium verwendet wird.10. The method according to claim 9, d a du r c h g e -k e n n z e i c h n e t that amorphous silicon or germanium is used as semiconductor material. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, d a d u r c n g e k e n n z e i c h n e t , daß als Sensor eine Hallsonde oder Feldplatte und als Sendemagnet eine Permanentmagnetschicht verwendet wird und die Justierung durch Messung des Hallspannungssignals erfolgt.11. The method according to claim 1 to 3, d a d u r c n g e k e n n z e i c h n e t that as a sensor a Hall probe or field plate and as a transmitting magnet a permanent magnet layer is used and the adjustment is made by measuring the Hall voltage signal takes place. 12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Hallsonde durch eine Indiumantimonidschicht von 5 /um Dicke und der Permanentmagnet durch eine aufgedampfte Eisenschicht gebildet wird.12. The method according to claim 11, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the Hall probe through an indium antimonide layer of 5 / um thickness and the permanent magnet is formed by a vapor-deposited iron layer.
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