DE3017582A1 - Verfahren und vorrichtung zur schrittweisen belichtung von halbleiterscheiben - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben, bei dem ein kleiner Bereich einer mit Fotolack überzogenen Halbleiterscheibe über eine Belichtungsoptik einer Belichtungseinrichtung entsprechend einer auf einer ersten Maske befindlichen ersten Schaltkreisschablone belichtet, anschließend die Halberleiterscheibe in einer vorgegebenen Richtung um eine vorgegebene Strecke verschoben und sodann ein weiterer Bereich der Halbleiterscheibe belichtet wird, und bei dem diese Schritte unter Umständen bis zur im wesentlichen vollständigen Belichtung der Halbleiterscheibe wiederholt werden, bei dem ferner die Halbleiterscheibe nach zwischenzeitlichem Durchlaufen weiterer chemischer und/oder physikalischer Prozesse unter der Belichtungsoptik justiert und schrittweise in den zuvor erstmalig belichteten Bereichen entsprechend einer auf einer zweiten Maske befindlichen zweiten Schaltkreisschablone belichtet wird. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben mit einer Belichtungseinrichtung und einem in seiner Lage einstellbaren Objektträger für die Halbleiterscheibe, wobei die Belichtungseinrichtung eine Belichtungsoptik, eine erste Maske mit einer ersten Schaltkreisschablone sowie eine zweite Maske mit einer zweiten Schaltkreisschablone aufweist.

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Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen und einzelnen Halbleiterbauelementen wird zumeist eine Mehrzahl von identischen Schaltkreisen oder Bauelementen gleichzeitig auf einer einzelnen Halbleiterscheibe hergestellt. In der überwiegenden Mehrzahl der Fälle werden Halbleiterscheiben aus Silicium mit einem Durchmesser zwischen 7,5 cm und 12,7 cm benutzt.

Abhängig von der Größe der Bauelemente oder Schaltkreise können über 50, 100 oder noch mehr Einheiten auf einer ' einzigen Halbleiterscheibe gebildet werden. Am Ende des Herstellungsprozesses wird die jeweilige Halbleiterscheibe geritzt und in einzelne Halbleiterscheibchen zerlegt, die jeweils ein einziges Bauelement oder einen einzigen Schaltkreis aufweisen. Diese Halbleiterscheibchen werden sodann einzeln komplettiert, auf Trägern aufgebracht und dergleichen, um so die Herstellung abzuschließen.

Eine Vielzahl von einander folgenden Verfahrensschritten müssen auf jeder Halbleiterscheibe durchgeführt werden. Die Anzahl und Art dieser Verfahrensschritte ist unterschiedlieh, je nachdem welche Art von Bauelementen oder Schaltkreisen hergestellt wird. Beispielsweise werden unterschiedliche Verfahrensschritte benötigt, sofern man Schaltkreise mit Bipolartransistoren, Feldeffekttransistoren mit Metallgate, Feldeffekttransistoren mit Siliciumgate, C-MOS-Schaltkreise (komplementären Metalloxyd-Halbleitern) herstellen will, um nur einige zu nennen. All diesen Verfahren gemeinsam ist jedoch die Notwendigkeit, auf fotografische Art und Weise (mit positivem oder negativem Fotolack) spezielle Bereiche innerhalb eines gerade behandelten Schaltkreises oder Bauelementes einzugrenzen.

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Zwischen drei und zwölf derartiger fotografischer Maskierungsschritte müssen bei der Herstellung einer einzigen Halbleiterscheibe durchgeführt werden.

Um ein Beispiel zu geben, soll der sehr einfache Her-Stellungsprozeß für einen Feldeffekttransistor mit Metallgate (FET) erläutert werden. Zunächst wird bei diesem Verfahren die Halbleiterscheibe aus Silicium mit einer vergleichsweise dicken Oxydschicht aus Siliciumdioxyd überzogen. Diese Oxydschicht ihrerseits wird mit einem lichtempfindlichen Fotolack überzogen. In einem ersten Belichtungsschritt wird dieser Fotolack durch eine erste fotografische Maske belichtet, wodurch die Bereiche, in denen die einzelnen Feldeffekttransistoren gebildet werden sollen, eingegrenzt werden. Der belichtete und entwickelte Fotolack bleibt außerhalb der Bereiche, in denen Feldeffekttransistoren gebildet werden sollen als eine Art Schutzschicht bestehen, so daß in den Bereichen, in denen Feldeffekttransistoren gebildet werden sollen, die das reine Silicium abdeckende Oxydschicht weggeätzt werden kann.

Als nächstes lässt man in den zuvor freigelegten Bereichen direkt auf dem Siliciumsubstrat eine dünne Gate-Oxydschicht anwachsen. In einem weiteren Fotolackschritt werden dann unter Verwendung einer zweiten fotografischen Maske die Bereiche von Source und D.rain jedes Feldeffekttransistors festgelegt. An diesen Stellen werden entsprechende Öffnungen in die dünne Gate-Oxydschicht geätzt.

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Anschließend läßt man Dotierungsmaterial durch die Öffnungen hindurch in das Halbleitersubstrat hineindiffundieren, um so source und drain auszubilden. Diese Diffusion wird bei relativ hohen Temperaturen, typischerweise in der Größenordnung von 110O⁰C durchgeführt.

Gleichzeitig läßt man eine weitere Oxydschicht anwachsen, um die Öffnungen von cource und drain abzudecken.

Eine dritte fotografische Maske wird nun benötigt, um die Bereiche der Metallelektroden für das Gate, der Metallkontakte für die Bereiche von source und drain sowie die Anschlußpunkte jedes Feldeffekttransistors festzulegen.

In einem weiteren Verfahrensschritt läßt man eine besonders dicke Oxydschicht aus einer Dampfatmosphäre heraus anwachsen, und zwar als Schutzüberzug für die gesamte Einhext. Schließlich wird eine vierte fotografische Maske dafür gebraucht, um die Bereiche festzulegen, in denen diese dicke Oxydschicht wiederum weggeätzt wird, um die Anschlußpunkte für Gate, Source und Drain freizulegen. Das Oxyd der Oxydschicht wird in diesen Bereichen weggeätzt, um die metallischen Anschlußpunkte freizulegen, mit denen nachfolgend elektrische Anschlußdrähte verbunden werden.

Selbst in dem zuvor erläuterten einfachen Beispiel werden vier einzelne fotografische Masken benötigt. Es ist von 5 ganz besonderer Bedeutung, daß jede nachfolgende Maske in Bezug auf die Bilder der Bauelement- oder Schaltkreisschablonen, die durch vorhergehende Verfahrensschritte auf der Halbleiterscheibe festgehalten sind, genauestens

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ausgerichtet wird. Diese Ausrichtung oder Justierung ist hinsichtlich der Funktionsfähigkeit der fertiggestellten Bauelemente äusserst kritisch. In dem zuvor erläuterten Herstellungsverfahren für Feldeffekttransistoren ist insbesondere die Ausrichtung der dritten fotografischen Maske, die zur Festlegung des Bereiches der Metallelektrode für das Gate dient, ausgesprochen wesentlich. Der Bereich des Gates muß nämlich ganz genau über dem Gate-Oxyd zwischen Source und Drain angeordnet sein. Justierfehler können hier dazu führen, daß die Gate-Elektrode Source oder Drain überlappt, wodurch die Funktionsweisen des Feldeffekttransistors verschlechtert wird, oder noch schlimmer, ein Kurzschluß zwischen Gate und Source oder Drain erzeugt wird, der das gesamte Bauelement funktionsunfähig macht.

Je höher die Dichte der einzelnen Bauelemente in einem integrierten Schaltkreis ist, desto bedeutungsvoller ist das Problem der richtigen Ausrichtung bzw. Justierung der fotografischen Masken. Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen mit einer großen Anzahl einzelner Bauelemente müssen notgedrungen die einzelnen Bauelemente extrem klein sein. Für einzelne Bauelemente ergeben sich heutzutage in integrierten Schaltkreisen Abmessungen bis hinunter zu 2 Mikrometer. Eine derartig feine Auflösung verlangt nach ausgesprochen geringen Fehlern bei der Ausrichtung einander folgender Masken im Laufe eines solchen Herstellungsverfahrens. In der Tat ist die Genauigkeit, die bei derartigen nachfolgenden Justierungen erzielt werden kann, einer der wesentlichen begrenzenden Faktoren für die Dichte oder Anzahl von Bauelementen

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je Quadratzentimeter, die in hochintegrierten Schaltkreisen (LSI) erreicht werden kann.

Das zuvor beispielhaft erläuterte Verfahren betraf die Herstellung eines einzelnen Feldeffekttransistors. In der Praxis werden viele Bauelemente oder viele Schaltkreise, die jeweils viele einzelne Bauelemente enthalten, auf einer einzigen Halbleiterscheibe hergestellt. Um diese Aufgabe zu erfüllen, ging man bislang so vor, daß jede fotografische Maske aus einer Glasplatte mit einer Vielzahl identischer Schaltkreisschablonen bestand, wobei die Schaltkreisschablonen so auf der Glasplatte angeordnet waren wie die verschiedenen Bauelemente oder Schaltkreise auf der herzustellenden Halbleiterscheibe angeordnet sein sollten. Wenn beispielsweise 50 identische Schaltkreise auf einer Halbleiterscheibe in 5 Reihen von jeweils 10 Schaltkreisen gebildet werden sollten, so mußte jede Maske 50 identische Schaltkreisschablonen aufweisen, die genau in 5 Reihen und 10 Spalten angeordnet waren.

Tatsächlich erfolgt nun die fotografische Belichtung einer Halbleiterscheibe in folgender Weise. Die Halbleiterscheibe wird auf einem Träger oder einer Bühne befestigt, die unter einem zweilinsigem Mikroskop angeordnet ist. Die Maske selbst (d.h., die Glasplatte mit der Vielzahl fotografischer Bilder darauf) ist direkt über der Halbleiterscheibe, jedoch unterhalb des Mikroskopes an einem Träger befestigt. Eine Bedienungsperson betrachtet die Maske und die Halbleiterscheibe gleichzeitig durch das Mikroskop und verschiebt entweder den

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Träger der Halbleiterscheibe oder den Träger der Maske solange, bis eine vollständige Ausrichtung zwischen beiden erreicht ist. Dies ist ebenfalls durch Betrachtung feststellbar. Anschließend wird die gesarate HaIbleiterscheibe durch die gesamte Maske hindurch von einer Belichtungslampe starker Intensität her belichtet. Mit anderen Worten wird die Halbleiterscheibe gleichzeitigmit allen Schaltkreisschablonen auf der Maske belichtet.

Dem zuvor erläuterten Verfahren sind verschiedene Justierungsprobleme eigen. Das erste Problem tritt bei der Herstellung der Maske selbst auf. Normalerweise wird zur Herstellung einer solchen Maske zunächst eine sehr viel größere Muttermaske hergestellt, die die Schaltkreisschablone für einen oder einige der auf die Halbleiterscheibe aufzubringenden Bauelemente zeigt. Durch mehrfache Verkleinerung wird diese Schaltkreisschablone auf die Halbleiterscheibe übertragen, und zwar Schritt für Schritt in jede vorgesehene Position auf der Maske. Hierbei können Einstellfehler auftreten. Beispielsweise können ein oder mehrere Bilder der Schaltkreisschablone etwas versetzt sein oder in Bezug auf die Zeilen bzw. Spalten anderer Bilder derselben Maske schräg stehen. In diesem Fall könnte auch eine perfekte Justierung jeder nachfolgenden Maske gegenüber der Halbleiterscheibe im Verlaufe des Herstellungsverfahrens nichts daran ändern, daß verschiedene Schaltkreisschablonen in dieser einzelnen Maske zu fehlerhaften Bauelementen bzw. Schaltkreisen führen.

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Selbst dann, wenn jedes einzelne Bild der entsprechenden Schaltkreisschablone in der Anordnung auf der Maske perfekt angeordnet ist, können doch Aufnahmefehler immer noch während der Belichtung auftreten. Beispielsweise kann es passieren, daß die Bedienungsperson die Maske mit der Halbleiterscheibe nur über ein oder zwei Referenzpunkte nahe der Mitte oder nahe einer Kante der Halbleiterscheibe und der Maske ausrichtet. Steht die Maske etwas schräg in Bezug auf die Halbleiterscheibe, ist beispielsweise die Maske gegenüber der Halbleiterscheibe ein ganz klein wenig geschwenkt, so daß ihre Mittellinie nicht genau parallel zu der Mittellinie der Halbleiterscheibe verläuft, so kann ein solcher Fehler von der Bedienungsperson ohne weiteres übersehen werden.

Wenn nämlich die Bedienungsperson die Maske und die Halbleiterscheibe nur nahe dem Mittelpunkt betrachten würde, so könnten Maske und Halbleiterscheibe in dem begrenzten Sichtfeld des Mikroskopes durchaus als perfekt ausgerichtet erscheinen. Gleichwohl könnte hierbei die Maske am äusseren Rand der Halbleiterscheibe um einen Betrag versetzt sein, der, wenn auch sehr klein, doch zu Justierfehlern führt, die ausreichen, die Funktionsfähigkeit der dortliegenden Bauelemente zu beeinträchtigen.

5 Ein weiteres Problem tritt dadurch auf, daß die Halbleiterscheibe während verschiedener Verfahrensschritte erheblichen TemperaturSchwankungen ausgesetzt ist. In dem zuvor erläuterten Verfahren wird beispielsweise die Source- und Drain- Diffusion bei einer sehr hohen Temperatur ausgeführt. Normalerweise wird eine Halbleiter-

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scheibe einer Mehrzahl derartiger Verfahrensschritte unterzogen, in deren Verlauf die Temperatur der Halbleiterscheibe von Raumtemperatur auf eine sehr hohe Temperatur angehoben und wieder auf Raumtemperatur zurückgeführt wird. Durch diese Temperaturwechsel können sich auf der Maske unregelmäßige Welligkeiten ergeben. Selbst dann also, wenn die fotografischen Masken selbst perfekt sind, kann in solchen Fällen doch das von ihnen auf der gewellten Halbleiterscheibe erzeugte Bild gegenüber den Bildern versetzt sein, die während vorangegangener Verfahrensschritte auf der damals noch nicht welligen Halbleiterscheibe ausgebildet worden sind.

Viele., der Probleme, die mit diesen Justierfehlern verbunden sind, werden bei einem Verfahren vermieden, bei dem auf eine Maske mit einer· Mehrzahl von Bildern einer Schaltkreisschablone vollständig verzichtet werden kann. Anstatt dieser Maske mit einer Vielzahl von Bildern wird hier bei diesem Verfahren eine Maske mit einer einzelnen Schaltkreisschablone verwendet, die· einem oder höchstens einigen der Schaltkreise oder Bauelemente entspricht, die auf der Halbleiterscheibe ausgebildet werden sollen. Diese Maske wird zur direkten Belichtung der Halbleiterscheibe selbst verwendet. Während eines Verfahrensschrittes unter Verwendung einer Fotomaske, wird also anstatt einer einzelnen Maske mit einer Mehrzahl von Schaltkreisschablonen eine Maske mit einer einzelnen Schaltkreisschablone mehrfach nacheinander zur Belichtung der Halbleiterscheibe verwendet. Einer nach dem anderen werden so alle Bauelemente oder Schaltkreise auf der Halbleiterscheibe gebildet. Bei einem solchen System mit direkter Belichtung wird die Maske

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in eine Belichtungs- und Projektionseinrichtung eingebaut, die über einem Objektträger mit der Halbleiterscheibe angeordnet ist. Ein Bauelement oder Schaltkreis auf der Halbleiterscheibe wird unter der Belichtungseinrichtung justiert und die Belichtung für diesen Schaltkreis wird durch die Maske vorgenommen. Anschließend wird die Halbleiterscheibe zum Bereich des nächsten Schaltkreises verschoben, beispielsweise dadurch, daß der Objektträger in Richtung einer Zeile oder Spalte bewegt wird. Alsdann wird der nächste Schaltkreis durch die Maske hindurch abgelichtet. Dieser Vorgang wird für jeden der Schaltkreise oder Bauelemente auf der Halbleiterscheibe wiederholt.

Diese Technik mit direkter Belichtung und stufenweisem Verschieben der Halbleiterscheibe hat die Justierfehler nicht, die mit der Verwendung von Masken mit einer Vielzahl von Schaltkreisschablonen zur gleichzeitigen Belichtung entsprechend aller dieser Schaltkreisschablonen verbunden sind. Ein weiterer Vorteil dieser Technik liegt darin, daß die Größe der verwendeten Maske zur Ablichtung der entsprechenden Schaltkreisschablone erheblich über der tatsächlichen Größe des zu bildenden Schaltkreises liegen kann (beispielsweise fünf- bis zehnmal so groß). Demgegenüber sind die einzelnen Schaltkreisschablonen bei der bekannten Technik unter Verwendung einer Maske mit einer Vielzahl von Schaltkreisschablonen genauso groß wie die Schaltkreise oder Bauelemente auf der entsprechenden Halbleiterscheibe. Die Verwendung derartig größerer Schaltkreisschablonen, die dann über eine optische Verkleinerung auf die Halbleiterscheibe abgelichtet werden, bietet die Möglichkeit, geringere Abmessungen der Bilder der Schaltkreis-

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Schablonen auf der Halbleiterscheibe als bei der bekannten 1 : 1 Maskierungstechnik zu erzielen.

Auch bei dem zuvor erläuterten System mit direkter Belichtung und schrittweiser Verschiebung der HaIbleiterscheibe treten verschiedene Probleme auf. Diese Probleme haben grundsätzlich mit der Justierung des Bildes einer Schaltkreisschablone gegenüber zuvor schon abgelichteten Schaltkreisschablonen auf der Halbleiterscheibe zu tun. Im Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, wurde unabhängig von der Anzahl der einzelnen Belichtungsschritte nur einmal eine Justierung je Verfahrensschritt unter Verwendung einer Maske vorgenommen. Eine extrem genau arbeitende Lineareinstellung für den Objektträger diente dabei dazu, die Halbleiterscheibe zwischen zwei Belichtungsschritten jeweils in die nächste Position der gesamten Anordnung zu verschieben. Hierbei war es üblich, ein Laserinterferometer für die Kontrolle der Bewegung zu verwenden. Während des zweiten und jeden folgenden Verfahrerisschrittes ^a unter Verwendung einer Maske wurde sodann zu Beginn des Verfahrensschrittes die Halbleiterscheibe gegenüber der neuen Maske auf indirektem Wege. achsenfern, justiert. Zunächst wurde dazu die Maske unter Verwendung dieser Referenzmarken manuell auf einen Referenzpunkt in einem achsenfernen Bereich der Belichtungseinrichtung eingestellt. Als nächstes wurde dann die Halbleiterscheibe auf dem Objektträger befestigt und ihrerseits auf demselben achsenfernen Referenzpunkt der Belichtungseinrichtung eingestellt. Für die nachfolgenden einzelnen Belichtungsschritte beruhte die genaue Einstellung des Objektträgers allein auf der

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Genauigkeit der mechanischen Lineareinstellung. Eine individuelle Justierung jedes Schaltkreises gegenüber der Belichtungseinrichtung und der Schaltkreisschablone wurde weder vorgenommen, noch war sie möglich. Diese Justierung vielmehr beruhte allein auf der Genauigkeit, mit der der Objektträger durch sein Einstellsystem verschoben wird. Hier gab es gravierende Möglichkeiten für das Auftreten von Einstellfehlern.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben anzugeben, bei dem die Gefahr des Auftretens von Justierfehlern bei mehreren Verfahrensschritten unter Verwendung von Masken mit verschiedenen Schaltkreisschablonen erheblich geringer ist als bei den bekannten Verfahren bzw. den bekannten Vorrichtungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der ersten Maske ausser der ersten Schaltkreisschablone eine Justiermarke vorgesehen ist, so daß jener belichtete Bereich der Halbleiterscheibe ein Bild der Justiermarke aufweist, daß auf der zweiten Maske ausser der zweiten Schaltkreisschablone eine Justierschablone vorgesehen ist, und daß jeweils vor der Belichtung entsprechend der auf der zweiten Maske befindlichen Schaltkreisschablone das Bild der Justiermarke über die Belichtungsoptik auf die zweite Maske projiziert wird und die Projektion des Bildes der Justiermarke und die Justierschablone auf der zweiten Maske gleichzeitig

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betrachtet und durch Feinjustierung der Halbleiterscheibe miteinander zur Deckung gebracht werden. Wesentlich ist hier zunächst, daß das erfindungsgemäße Verfahren natürlich nicht nur in Verbindung mit dem ersten und zweiten Verfahrensschritt unter Verwendung von Fotomasken Anwendung finden kann, sondern auch in gleicher Weise bei später folgenden Verfahrensschritten unter Verwendung von weiteren Masken.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf der HaIbleiterscheibe neben jedem Bild einer Schaltkreisschablone ein Bild einer Justiermarke festgehalten, an der sich eine Bedienungsperson im Verlauf des nachfolgenden Verfahrens unter Verwendung von auf nachfolgenden Masken befindlichen JustierSchablonen immer wieder neu orientieren kann. Dadurch kann jeder Bereich der Anordnung auf der Halbleiterscheibe einzeln justiert werden. Dabei macht das erfindungsgemäße Verfahren keine besondere Ausgestaltung der Belichtungseinrichtung notwendig, da auch .die Ausrichtung von Justierschablone und Justiermarke gegeneinander bei diesem System mit direkter Belichtung der Halbleiterscheibe unmittelbar durch die Belichtungsoptik erfolgt. Insgesamt ist es also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, das Auftreten von Justierfehlerη bei mehreren Verfahrenssehritten unter Verwendung von Masken mit verschiedenen Schaltkreisschablonen weitestgehend zu verhindern .

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft so ab, daß zunächst ein erster Verfahrensschritt unter Verwendung einer Maske, die sowohl eine Schaltkreisschablone als auch eine Justiermarke aufweist, durchgeführt wird. Dabei wird die HaIb-

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leiterscheibe so verschoben, daß sämtliche zu belichtende Bereiche der Halbleiterscheibe nacheinander erfaßt werden. In jedem dieser Bereiche wird sowohl die Schaltkreisschablone als auch die Justiermarke auf der Halbleiterscheibe abgelichtet. Nach zwischenzeitlichem Durchlaufen weiterer chemischer und/oder physikalischer Prozesse wird die Halbleiterscheibe einem weiteren Verfahrensschritt unter Verwendung einer weiteren Maske unterzogen. Diese zweite Maske weist eine zweite Schaltkreisschablone sowie eine Justierschablone auf, wobei die Justierschablone in ihrer Form komplementär zu der Justiermarke ausgebildet ist, die in dem vorangehenden Verfahrensschritt unter Verwendung der ersten Maske auf jeden Bereich der Halbleiterscheibe abgelichtet worden ist. Auch hier wird die Halbleiterscheibe, wie zuvor schon,durch alle vorgesehenen Bereiche verschoben. Für jeden dieser Bereiche kann hier eine Justierung unter Verwendung der Justiermarke auf der Halbleiterscheibe und der Justierschablone auf der zweiten Maske, und zwar durch dieselbe Optik, die zuvor zur Belichtung verwendet worden ist, erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der die voranstehend erläuterte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Maske ausser der ersten Schaltkreisschablone eine Justiermarke vorgesehen ist, so daß die Justiermarke neben der Schaltkreisschablone auf die Halbleiterscheibe abbildbar ist, daß auf der zweiten Maske ausser der zweiten Schaltkreisschablone eine Justierschablone vorgesehen ist, daß die Belichtungseinrichtung eine Lichtquelle zur Beleuchtung eines auf der Halbleiterscheibe befindlichen Bildes der Justiermarke und zur Projektion

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des Bildes auf die zweite Maske aufweist, daß die Belichtungseinrichtung weiter eine Beobachtungseinrichtung zur gleichzeitigen Beobachtung der Projektion des Bildes der Justiermarke und der Justierschablone auf der zweiten Maske aufweist, und daß die Justiermarke und die Justierschablone durch Einstellung der Lage der Halbleiterscheibe miteinander zur Deckung bringbar sind. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zunächst eben die Vorteile erzielbar, die im Zusammenhang mit dem voranstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren angesprochen worden sind.

Im Regelfall wird die Belichtungseinrichtung bei einer Vorrichtung der in Rede stehenden Art eine Belichtungslampe zur Belichtung der Halbleiterscheibe aufweisen. Diese Belichtungslampe hat allerdings mit den zuvor genannten Lichtquellen zur Beleuchtung des auf der Halbleiterscheibe befindlichen Bildes der Justiermarke nichts zu tun. Diese Lichtquelle ist von der Beiichtungslampe znmeist unabhängig, wobei die Beleuchtung des Bildes der Justiermarke und die Projektion dieses Bildes auf die zweite Maske vorzugsweise über die Belichtungoptik der Beiichtungseinrichtung erfolgt. Dabei strahlt die Lichtquelle zweckmäßigerweise nur Licht einer vergleichsweisen geringen Intensität aus, so daß. keine Gefahr besteht, daß der auf der HaIbleiterscheibe befindliche Fotolack von dieser Beleuchtung schon entwickelt wird. Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn gewährleistet ist, daß das Licht der Lichtquelle die zweite Maske nur bereichsweise, vorzugsweise nur im Bereich der Justierschablone durchsetzt - und somit auch nur die Halbleiterscheibe in einem äusserst begrenzten Bereich erleuchtet.

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In Bezug auf die Beobachtungseinrichtung hat es sich konstruktiv als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn diese einen Strahlteiler und eine Beobachtungsoptik aufweist, wobei das Licht von der Lichtquelle durch den Strahlteiler auf die entsprechende Halbleiterscheibe fällt, und daß von der Halbleiterscheibe reflektierte und die Projektion des Bildes der Justiermarke bildende Licht im Strahlteiler in Richtung auf die Beobachtungsoptik hin ablenkbar ist. Über die Beobachtungsoptik kann also das virtuelle Bild der auf der Halbleiterscheibe befindlichen Justiermarke gleichzeitig mit der Justierschablone auf der zweiten Maske betrachtet werden. Wenn dann die Beobachtungseinrichtung zusätzlich noch einem der Beobachtungsoptik nachgeordnete Fernsehkamera aufweist, so lässt sich das Bild von Justiermarke und Justierschablone ohne weiteres auf einen großen Fernsehschirm übertragen, was die Bedienung der Vorrichtung natürlich ungemein erleichtert.

Je größer die Abweichung in der Lage der Halbleiterscheibe bei einem nachfolgenden Verfahrensschritt gegenüber einem voraufgehenden Verfahrensschritt ist, desto langer und schwieriger gestaltet sich die Justierung der Halbleiterscheibe. Aus diesem Grunde ist es von erheblichem Vorteil, wenn VorJustiereinrichtungen zur Vorjustierung einer mit den Bildern der ersten Schaltkreisschablone bzw. den BiI-5 dem der Justiermarke versehenen Halbleiterscheibe unter der Belichtungseinrichtung vorgesehen sind.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der, auch unabhängig von der zuvor erläuterten Lehre der Erfindung, selbständige erfinderische Bedeutung zukommt, ist eine

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lineare Einstellung für eine Bewegung des Objektträgers entlang zweier senkrecht zueinander verlaufender Achsen vorgesehen und mit einer Steuereinrichtung verbunden, so daß der Objektträger mit der Halbleiterscheibe zur schrittweisen Belichtung der Halbleiterscheibe mit der ersten Schaltkreisschablone in eine Folge von Positionen relativ zu der Belichtungseinrichtung bringbar ist, und • anschließend zur schrittweisen Belichtung der Halbleiterscheibe mit der zweiten Schaltkreisschablone in dieselbe Folge von Positionen bringbar ist. Bei dieser Lineareinstellung findet vorzugsweise ein Laserinterferometer Verwendung.

Eine weitere Lehre der Erfindung, der, auch unabhängig von der eingangs erläuterten Lehre der Erfindung, selbständige erfinderische Bedeutung zukommt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger auf einer halbkugelförmig ausgebildeten Luftlagereinheit gelagert ist. Vorzugsweise weist die Luftlagereinheit mit Unterdruck arbeitende Haltemittel zur Arretierung' auf. Vermittels der Luftlagereinheit läßt sich die Neigung einer auf dem Objektträger liegenden Halbleiterscheibe fast reibungsfrei verändern, wobei die mit Unterdruck arbeitenden Haltemittel gegebenenfalls für eine sichere Arretierung sorgen.

Insbesondere in Verbindung mit der zuvor erläuterten Luftlagereinheit, aber auch durchaus unabhängig von dieser, ist es weiter von besonderem Vorteil, wenn die Belichtungseinheit ein Gehäuse aufweist, daß durch die Unterseite des Gehäuses eine Referenzebene für die Oberseite der Halbleiterscheibe definiert ist, das Gehäuse eine Mehr-

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zahl von Druckmittelkanälen mit unteren Auslassen in der Unterseite des Gehäuses und in Verbindung mit den Druckmittelkanälen stehende Druckmeßeinheiten aufweist, wenn ferner eine Druckmittelquelle vorgesehen und an die Druckmittelkanäle angeschlossen ist, und wenn schließlich von den Auslassen aus Druckmittelstrahlen gegen die Oberfläche der Halbleiterscheibe lenkbar sind und der entsprechende Staudruck über die Druckmeßeinheiten meßbar ist. Sind die Haltemittel zur Arretierung der Luftlagereinheit gelöst, so wird sich dann, wenn aus den Auslässen Druckmittelstrahlen gegen die Halbleiterscheibe gelenkt werden, der Objektträger solange in seiner Lage verändern, bis alle Druckmeßeinheiten denselben Staudruckwert messen. Dies gewährleistet dann, daß die als Referenzebene für die Oberseite der Halbleiterscheibe dienende Unterseite des Gehäuses im wesentlichen über dem gesamten Bereich der Halbleiterscheibe in konstantem Abstand von dieser ist. Welligkeiten in der Halbleiterscheibe oder Dickeschwankungen können so ohne weiteres ausgeglichen werden, indem die Oberseite der Halbleiterscheibe automatisch mit der Unterseite des Gehäuses ausgerichtet wird.

Der Objektträger der Halbleiterscheibe ist vermittels der Lineareinstellung und der Steuereinrichtung entlang jeweils einer Achse bewegbar. Zweckmäßigerweise sind dabei die Druckmeßeinheiten mit der Steuereinrichtung verbunden, so daß ein schlagartiger Abfall des Staudruckes in einem der Druckmittelkanäle bei Erreichen eines Randes der Halbleiterscheibe über die Druckmeßeinheiten von der Steuereinrichtung feststellbar, speicherbar und zur Ermittlung einer Mittellinie der Halbleiterscheibe auswertbar ist. Dies kann natürlich sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung erfolgen.

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Außerdem ist es vorteilhaft, daß eine mit den Druckmeßeinheiten verbundene Fokusierungseinrichtung für die Belichtungseinrichtung vorgesehen ist, und daß über die Fokusierungseinrichtung der Abstand zwischen der Belichtungseinrichtung und der Halbleiterscheibe so lange veränderbar ist, bis der gemessene Staudruck in den Druckmittelkanälen einem vorgegebenen Referenzdruck entspricht, so daß die Belichtungseinrichtung auf die Oberfläche der Halbleiterscheibe fokusiert ist. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet, daß auch bei einer geringen Schärfentiefe der Belichtungseinrichtung eine stets optimale Fokusierung gewährleistet ist.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der ohne weiteres auch selbständige erfinderische Bedeutung zukommt, ist der Objektträger mit einer Schwenkvorrichtung zum Schwenken der Halbleiterscheibe ohne Ausführung einer Linearbewegung verbunden. Diese Schwenkvorrichtung weist dabei vorzugsweise eine Mehrzahl von biegsamen, sternförmig in im wesentlichen gleichen Winkelabständen angeordneten und in zueinander parallelen Ebenen liegenden Tragarmen auf, wobei die Tragarme an ihren inneren Enden mit dem Obj ektträger und an ihren äusseren Enden mit einer Trägerplatte verbunden sind, und wobei ein Antrieb zur Aufbringung einer Schwenkkraft auf den Objektträger vorgesehen ist. Vorzugsweise ist dabei der Antrieb mit dem Objektträger verbunden. Ist der Objektträger seinerseits auf einer Luftlagereinheit gelagert, wie das zuvor erläutert worden ist, so kann auch anstelle der Verbindung des Antriebes mit dem Objektträger eine Verbindung des Antriebes mit der Basis der Luftlagereinheit vorgesehen sein. Im übrigen ist darauf hinzuweisen, daß die Schwenkvorrichtung durchaus nicht nur

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zwischen Lineareinstellung und Luftlagereinheit, sondern durchaus auch zwischen Luftlagereinheit und Objektträger vorgesehen sein kann. In jedem Fall verhindern die biegsamen und entsprechend angeordneten Tragarme bei einer Rotationsbewegung jede Bewegung des Objektträgers in Richtung einer der beiden linearen Achsen. Diese Schwenkvorrichtung ermöglicht es, Winke!abweichungen zu korrigieren.

Schließlich ist es vorteilhaft, wenn in Verbindung mit der Schwenkvorrichtung ein Codierer zur Abgabe eines codierten, dem jeweils vorliegenden Schwenkwinkel entsprechenden Meßsignales vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt:

Figur 1 in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben,

Figur 2 in Draufsicht eine Halbleiterscheibe mit schematisch eingezeichneten belichteten Bereichen,

Figur 3 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer ersten Maske mit einer ersten Schaltkreisschablone und einer Justiermarke für eine Vorrichtung nach Figur 1,

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Figur 4 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel· einer zweiten Maske mit einer zweiten Schaltkreisschablone und einer Justierschablone für eine Vorrichtung nach Figur 1,

Figur 5 in einem schematischen Vertikalschnitt eine Belichtungseinrichtung mit einer Belichtungsoptik und einer Beobachtungseinrichtung für eine Vorrichtung nach Figur 1,

Figur 6 eine schematische Darstellung eines mit einer Justierschablone in Übereinstimmung gebrachten

virtuellen Bildes einer Justiermarke,

Figur 7 in schematischer Darstellung und im Schnitt ein Ausführungsbeispiel eines Objektträgers mit einer Luftlagereinheit zur Verwendung in einer Vor- ~" richtung nach Figur 1 ,

Figur 8 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Schwenkvorrichtung für einen Objektträger zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Figur 1,

Figur 9 eine erläuternde Darstellung zur Frage der Vor-Justierung einer Halbleiterscheibe,

Figur 10 eine weitere erläuternde Darstellung

der VorJustierung einer Halbleiterscheibe und

Figur 11 in einer Figur 6 ähnlichen Darstellung eine

Justierschablone und das virtuelle Bild einer Justiermarke, die nicht in Übereinstimmung mit

einander sind.

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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 10 ist zur schrittweisen direkten Belichtung einzelner Bereiche einer Halbleiterscheibe 11 (Figur 2) mit einem auf einer Maske (Figur 3) oder 13 (Figur 4) befindlichen Bild bestimmt. Wie weiter unten in Verbindung mit Figur 5 erläutert werden wird, erfolgt die Ausrichtung eines neuen Bildes mit dem Bild einer Schaltkreisschablone, das zuvor auf der Halbleiterscheibe 11 durch Belichtung festgehalten worden ist. Diese Ausrichtung erfolgt durch eine Belichtungsoptik 14, die zur direkten Belichtung des Bildes jeder Schaltkreisschablone dient. Die Vorrichtung 10 wird daher mitunter auch als "Einlinsige Mehrfachbelichtungsvorrichtung" bezeichnet.

Die Vorrichtung 10 ist auf einem massiven Granitblock aufgebaut, der auf drei Füßen 16 steht. Die Masse des Granitblockes 15 isoliert die Vorrichtung 10 gegenüber äusseren Schwingungseinflüssen. Ein Speicher 17 mit Halbleiterscheiben 11, die noch zu belichten sind, ist Teil einer Beschickungs- und Sammeleinrichtung 18. Jeweils eine Halbleiterscheibe 11 wird automatisch aus dem Speicher 17 entnommen und auf einer Gruppe von O-Ring-Transportbändern 19 einer Grobjustierung 20 zugeführt. Dort wird die Halbleiterscheibe 11 mechanisch über einer Drehspindel 20' ausgerichtet und an dieser durch Unterdruck gehalten. Die Drehspindel 20' wird alsdann solange geschwenkt, bis eine seitliche Abflachung 11f der Halbleiterscheibe 11 (Figur 2) in einer vorgegebenen Richtung liegt. Die Halbleiterscheibe 11 ist damit sozusagen "grobjustiert".

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In einem nächsten Schritt wird die grobjustierte Halbleiterscheibe 11 von der Drehspindel· 20' vermittels eines Unterdruckgreifers einer Beförderungseinheit 21 abgehoben. Die Beförderungseinheit 21 befördert die Halb.l-iterscheibe 11 entlang einer Schiene 22 bis über einen ObjeKtträger 23 (in Figur 7 am besten zu erkennen), der dazu dient, die Halbleiterscheibe 11 während des Belichtungsverfahrens zu tragen. Die Halbleiterscheibe 11 wird von der Beförderungseinheit 21 auf den Objektträger 23 abgesenkt und dort erneut durch Unterdruck festgehalten. .

Der Objektträger 23 kann in Richtung zweier senkrecht zueinander stehender Achsen (x-y) mit Hilfe einer x-y-Lineareinstellung 24 bewegt werden. Ein bekanntes Laserinterferometer 25 findet in Verbindung mit der Lineareinstel^ng 24 Verwendung, um eine sehr genaue x-y-Einstellung des Objektträgers 23 zu erzielen. Nach erfolgter Belichtung der gesamten Halbl·eiterscheibe J1 wird die Beförderungseinheit 21 erneut verwendet, um die Halbleiterscheibe 11 vom Objektträger 23 abzuheben und auf die 0-Ring-Transportbänder 19 zurückzulegen. Mittels dieser 0-Ring-Transportbänder 19 wird die Hal·bl·eiterscheibe 11 einem weiteren Speicher 17' zugeführt,in dem die beiichteten Halbleiterscheiben 11 automatisch gesammelt werden.

Die schrittweise und wiederholte direkte Belichtung der Halbleiterscheibe 11 wird ausgeführt, wenn diese sich auf dem Objektträger 23 befindet. Die Belichtung erfolgt über eine passende Maske 12 bzw. 13, die in einem Maskenträger 28 befestigt ist, der seinerseits schwenkbar an einem Haltearm 29 nahe des Kopfes der Vorrichtung 10 befestigt ist.

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Mehrere unterschiedliche Masken 12, 13 können in Öffnungen 28' des Maskenträgers 28 vorab befestigt und je nach Bedarf in eine Arbeitsstellung in einer Belichtungseinrichtung 30 geschwenkt werden.

Die Belichtungseinrichtung 30 (Figuren 1 und 5) weist zunächst ein vertikal angeordnetes, im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 31 auf. In dem Gehäuse 31 ist eine Belichtungsoptik 14 montiert, über die das Bild einer auf einer der Masken 12, 13 befindlichen Schablone auf die auf dem Objektträger 2 3 befestigte Halbleiterscheibe 11 fokussiert werden kann. Eine derartige Belichtungsoptik 14 an sich gut bekannt, weist nämlich zumeist eine oder mehrere Linsen zur Gewährleistung der notwendigen Fokussierung auf. Eine besonders starke Belichtungslampe 32 findet als Lichtquelle zur Belichtung des Fotolacks auf der Halbleiterscheibe 11 Verwendung. Sie arbeitet typischerweise bei einer Wellenlänge von 436 mm (436OA).

Die jeweils verwendete Maske 12, 13 kann automatisch mit der Belichtungsoptik 14 ausgerichtet werden, indem jede Maske 12, 13 mit einer Gruppe von Justierpunkten 33, 33' versehen wird. Ein passender, im einzelnen nicht dargestellter, in einem Gehäuse 34 angeordneter Einstellmechanismus kann dann dazu dienen, die Justierpunkte 33, 33' festzustellen und die Bewegung des Maskenträgers 28 und/ 5 oder des Haltearmes 29 so zu steuern, daß die Maske 12, in Bezug auf die Belichtungsoptik 14 der Belichtungseinrichtung 30 genau ausgerichtet ist.

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Wie zuvor schon erläutert worden ist, wird die Halbleiterscheibe 11 einer Reihe von Verfahrensschritten zur Herstellung eines Bauelementes unterzogen, wobei verschiedene dieser Verfahrensschritte die Belichtung mit Schaltkreisschablonen beinhalten. Während eines ersten derartigen Verfahrensschrittes wird eine erste Maske 12 (Figur 3) benutzt. Allein diese erste Maske 12 weist eine kreuzförmige Justiermarke 35 auf, deren Bild auf der Halbleiterscheibe 11 gleichzeitig mit dem Bild einer Schaltkreisschablone 36 auf derselben ersten Maske 12 abgelichtet wird.

Durch schrittweise und wiederholte direkte Belichtung werden viele Bilder der Schaltkreisschablone 36 und der kreuzförmigen Justiermarke 35 in einer entsprechenden Anordnung 37 auf der Halbleiterscheibe 11 (Figur 2) erzeugt. Hierbei wird der Objektträger 23 anfänglich in eine frei wählbare Position unterhalb der Belichtungseinrichtung 30 gebracht. Unter Verwendung der Belichtungslampe 32 erfolgt eine erste Belichtung der Halbleiterscheibe 11 über die erste Maske 12, so daß auf der Halbleiterscheibe 11 ein Bild 36-T der ersten Schaltkreisschablone 36 sowie ein Bild 35-1 der kreuzförmigen Justiermarke 35 erzeugt wird. Die Lineareinstellung 24 wird alsdann in Verbindung mit dem Laserinterferometer 25 dazu verwendet, den Objektträger um eine bestimmte Strecke entlang der X- und/oder Y-Achse in eine neue Position zu verschieben, in der dann das nächste Bild abgelichtet werden kann. Beispielsweise kann die Halbleiterscheibe 11 entlang der Y-Achse in die nächstbenachbarte Position gebracht werden, in der ein zweites Bild 36-2 der ersten Schaltkreisschablone 36 und ein zweites Bild 35-2 der Justiermarke 35 abgelichtet wird. Auf diese Weise wird die Halbleiterscheibe 11 schrittweise

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verschoben und belichtet,bis die vollständige Anordnung 3 7 erzeugt worden ist. Danach wird dann die Halbleiterscheibe 11 vom Objektträger 23 weg in den Speicher 17' geführt.

Nach Durchführung der notwendigen chemischen und/oder physikalischen Verfahrensschritte zur Behandlung der Halbleiterscheibe 11 wird diese wieder der Vorrichtung zugeführt, um nun den nächsten Verfahrensschritt unter Verwendung einer Maske durchzuführen. Bei diesem Verfahrensschritt wird nun die zweite Maske 13 (Figur 4) mit einer Justierschablone 40 verwendet, wobei die Justierschablone 40 vorteilhafterweise eine Form hat, die komplementär zu der Form der Justiermarke 35 auf der ersten Maske 12 ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Justierschablone 40 aus vier L-förmigen Elementen 40', die so angeordnet sind, daß sie eine kreuzförmige Fläche 40" bilden, die in Form und Abmessungen der kreuzförmigen Justiermarke 35 entspricht. Die Maske 13 weist im übrigen eine zweite Schaltkreisschablone 41 auf, die von der ersten Schaltkreisschablone 36 abweicht, die aber auf die Halbleiterscheibe 11 in genauester Überlagerung mit jedem Bild 36-1, 36-2 der ersten Schaltkreisschablone 36 abgelichtet werden muß. Um dies zu erreichen, wird die zweite Maske 13 an dem Maskenträger 28 befestigt und in der Belichtungseinrichtung 30 orientiert. Die Justierpunkte 33, 33' dienen dazu, die Maske 13 mit der Belichtungsoptik 14 auszurichten. Der Objektträger mit der, die zuvor durch Belichtung erzeugte Anordnung aufweisenden Halbleiterscheibe 11, wird dann in eine solche Stellung verschoben, daß ein bestimmtes der zuvor erzeugten Bilder der ersten Schaltkreisschablone 36 (beispielsweise das Bild 36-1) unter der Belichtungs-

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einrichtung 30 liegt. Wie dies im einzelnen erfolgt, wird weiter unten erläutert.

In einem nächsten Verfahrensschritt werden die Tustierschablone 40 und das zuvor durch Belichtung erzeugte Bild (im Beispiel hier das Bild 35-1) der Justiermarke 35 verwendet, um eine genaue Übereinstimmung eines Bildes der zweiten Schaltkreisschablone 41 mit dem durch Belichtung erzeugten Bild 36-1 der ersten Schaltkreisschablone 36 zu erzielen. Hierzu wird ein virtuelles Bild 35-1' (Figur 6) der Justiermarke 35-1 direkt durch die Belichtungsoptik 14 hindurch betrachtet. Der Objektträger 23 wird so. verschoben, daß das virtuelle Bild 35-1 ' der Justiermarke 35-1, die zuvor durch Belichtung auf der Halbleiterscheibe 11 erzeugt worden ist, genau mit der Justierschablone 40 auf der zweiten Maske 13 ausgerichtet wird. Ist die angestrebte Justierung erreicht, so ergibt sich für den Betrachter ein Bild der in Übereinstimmung gebrachten Justierschablone 40 und des virtuellen Bildes 35-1' der Justiermarke 35-1, wie es in Figur 6 dargestellt ist.

Ist diese Ausrichtung bzw. Justierung erreicht, so wird die Belichtungslampe 32 gezündet, um die Halbleiterscheibe 1 1 mit einem Bild der zweiten Schaltkreisschablone 41 zu belichten. Die dabei erreichte Justierung ist nahezu perfekt. Anschließend wird der Objektträger entlang der X- und/oder Y-Achse zur nächsten Belichtungsposition verschoben und das zuvor erläuterte Verfahren wiederholt.

Um die zuvor erläuterte Justierung zu ermöglichen, wird eine eigene Lichtquelle 42 schwacher Intensität verwendet, um die Justiermarke 35-1 auf der Halbleiterscheibe 11

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durch die Belichtungsoptik 14 hindurch zu beleuchten, wie das in Figur 5 dargestellt ist. Die Intensität der Lichtquelle 42 sollte so schwach sein, daß der auf der Halbleiterscheibe 11 befindliche Fotolack praktisch nicht belichtet wird. Die Wellenlänge der Lichtquelle 42 kann mit der Wellenlänge der Belichtungslampe 32 übereinstimmen. Licht von der Lichtquelle 42 durchläuft einen Strahlteiler 44 und die Justierschablone 40 auf der zweiten Maske 13, so daß eine entsprechende Beleuchtung am Ort der Justiermarke 35-1 erfolgt. Das virtuelle Bild 35-1' der Justiermarke 35-1 wird durch die Belichtungsoptik 14 zurück auf die zweite Maske 13 projiziert. Das virtuelle Bild 35-1' der Justiermarke 35-1 und die Justierschablone 40 werden alsdann durch eine Optik 49 über den Strahlteiler 44, ein Prisma 45 sowie eine Fernsehkamera 46 beobachtet. Dies ist in Figur 5 schematisch dargestellt, wobei die Fernsehkamera 46, wie sich aus Figur 1 ergibt, in einem Zusatzgehäuse 4 7 untergebracht ist. Eine Mikroskopoptik 48 kann im übrigen noch mit der Fernsehkamera 4 6 verbunden sein. Ist eine optimale Justierung verwirklicht, so hat das auf einem nicht dargestellten Fernsehschirm von der Fernsehkamera 46 her erzeugte Bild das in Figur 6 gezeigte Aussehen.

Nachdem jedes Bild der Schaltkreisschablone 41 auf eines der voraufgehenden Bilder der ersten Schaltkreisschablone 36-1, 36-2 usw.abgelichtet worden ist, werden die Lineareinstellung 24 und das Laserinterferometer 25 dazu verwendet, den Objektträger 2 3 mit der Halbleiterscheibe 11 so zu verschieben, daß der nächste Bereich in der Anordnung 37 in Belichtungsposition ist. Die Entfernungen und Richtungen der Bewegung von Schritt zu Schritt entsprechen normalerweise den Entfernungen und Richtungen

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von Schritt zu Schritt, die bei der Ablichtung der ursprünglichen Anordnung 37 von der ersten Maske 12 her gewählt wurden. Für jeden Schritt kann das virtuelle Bild (beispielsweise das Bild 35-1') der entsprechenden Justiermarke 35-1, 35-2 usw unter Verwendung der Lichtquelle 42 - und der Fernsehkamera 46 betrachtet werden. In Verbindung mit der Lineareinstellung 24 und dem Laserinterferometer 25 kann hier zur Feinjustierung der Stellung des Objektträgers 23 zur Erzielung einer perfekten Justierung (wie in Figur 6 gezeigt) ein üblicher Mehrfachfunktions-Einstellhebel oder eine andere Steuervorrichtung (im einzelnen nicht dargestellt) Verwendung finden. Man kann diese Feinjustierung für jede einzelne Belichtung in der Anordnung durchführen. Anstatt dessen kann dann, wenn die Einstellgenauigkeit der Lineareinstellung 24 und des Laserinterferometers 25 gut genug ist, eine optische Feinjustierung nur ein, zwei oder wenige Male für jede Zeile oder Spalte der Anordnung 37 vorgenommen werden. Dadurch, daß in jedem Bereich der Anordnung 37 eine spezielle Justiermarke 35-1, 35-2 usw vorgesehen ist, ist aber zumindestens die Möglichkeit vorhanden, eine Feinjustierung für jede einzelne Belichtung vorzunehmen.

Normalerweise hat die Belichtungsoptik 14 eine außerordentlich geringe Schärfentiefe. Wenn nun die Dicke der HaIbleiterscheibe 11 ungleichmäßig ist, so kann durchaus das von der Belichtungseinrichtung 40 in einem Bereich auf der Halbleiterscheibe 11 erzeugte Bild vollständig scharf sein, während das in einem anderen Bereich auf der Halbleiterscheibe 11 erzeugte Bild unscharf ist. Wenn dies der Fall ist, so lassen sich die vollen Möglichkeiten der Vorrichtung 10 hinsichtlich einer Feinjustierung und hoher Auflösung nicht gewährleisten. Die in Figur 7 dargestellte

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Einrichtung ist dazu gedacht, diese Schwierigkeit auszuräumen, die dann auftreten kann, wenn die Halbleiterscheibe selbst einen im wesentlichen keilförmigen Querschnitt hat, oder wenn die Halbleiterscheibe 11 im Laufe des Verfahrens wellig geworden ist.

In dem oben genannten Zusammenhang ist mit dem Objektträger 2 3 ein Trägertisch 50 verbunden, der seinerseits entlang der X- und Y-Achse vermittels der Lineareinstellung 2 4 und des Laserinterferometers 25 verschiebbar ist.

Die Verbindung zwischen dem Trägertisch 50 und der Lineareinstellung 24 ist in üblicher Weise gestaltet und daher aus Übersichtlichkeitsgründen nicht genauer dargestellt. Auf dem Trägertisch 50 befestigt ist die feste Basis 51 einer speziellen halbkugelförmig ausgebildeten Luftlagereinheit 52, auf der der Objektträger 23, genauer gesagt eine Trägerplatte 53 des Objektträgers 23, gelagert ist. Die Trägerplatte 53 ist über Befestigungsschrauben 54 mit einem im wesentlichen halbkugelförmigen Schwenkkörper 55 verbunden, der in einer im wesentlichen halbkugelförmigen, konkaven Lagerschale 56 in der Basis 51 sitzt. Die Halbleiterscheibe 11, die belichtet werden soll, wird durch Unterdruck auf der Oberseite der Trägerplatte 53 gehalten.

Eine Reihe von Ringnuten 57, 58, 59 sind in der Lageschale 56 ausgebildet. Die Ringnut 57 steht über eine Unterdruckleitung 60 in der Basis 51 mit einem Unterdruckanschluß in Verbindung, wobei der Unterdruckanschluß 61 seinerseits mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Die Ringnut 58 steht über einen Entlüftungskanal 62 in der Basis 51 mit

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der Umgebungsluft in Verbindung. Die Ringnut 57, die Unterdruckleitung 60 und der Unterdruckanschluß 61 bilden mit Unterdruck arbeitenden Haltemittel 57, 60, 61 zur Arretierung der Luftlagereinheit 52, so daß der _. wesentliehen halbkugelförmige Schwenkkörper 55 mit der Trägerplatte 53 gegenüber der Basis 51 absolut festhaltbar ist. Die Unterdruckleitung 60 steht im übrigen über eine weitere Unterdruckleitung 63 durch den Schwenkkörper 55 und die Trägerplatte 53 mit einer oder mehreren Öffnungen auf der Oberseite der Trägerplatte 53 unterhalb der Halbleiterscheibe 11 in Verbindung. Mit dieser Anordnung ist gewährleistet, daß derselbe Unterdruck, der an dem Unterdruckanschluß 61 wirkt, auch dazu dient, die Halbleiterscheibe 11 fest auf der Trägerplatte 53 zu halten. Selbstverständlieh ist es auch möglich, den Unterdruck zum Festhalten der Halbleiterscheibe 11 unabhängig von dem Unterdruck zur Arretierung der Luftlagereinheit 52 zuzuführen.

Die Ringnut 59 ist über eine Überdruckleitung 64 mit einem Überdruckanschluß 65 verbunden, der seinerseits mit einer uruckluft-oder anderen Druckgasquelle verbunden ist. Normalerweise steht am Unterdruckanschluß 61 dauernd ein Unterdruck an. Wenn es notwendig ist, die Ausrichtung der Trägerplatte 53 zu ändern, so wird dem Überdruckanschluß Druckgas zugeführt. Der Druck dieses Druckgases, der über die Ringnut 59 zwischen den Schwenkkörper 55 und die Lagerschale 56 der Basis 51 übertragen wird, dient zur Überwindung der Arretierungskraft des Unterdruckes und zur Bildung eines Luftlagers für den Schwenkkörper 55. Im Ergebnis können der Schwenkkörper und die Trägerplatte 53 unter Beaufschlagungder Trägerplatte 53 oder der Halbleiterscheibe 11 mit ge-

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ringsten Kräften verstellt werden. Ist schließlich die gewünschte Neigung der Trägerplatte 53 und der Halbleiterscheibe 11 erreicht, so wird dem Überdruckanschluß 65 kein Druckgas mehr zugeführt und der am Unterdruckan-Schluß 61 anstehende Unterdruck arretiert sofort den Schwenkkörper 55 wieder in Bezug auf die Basis 51.

Die Luftlagereinheit 52 wird dazu benutzt, eine parallele Ausrichtung der Oberfläche 11T der Halbleiterscheibe gegenüber einer Referenzebene, hier der Unterseite 31L des Gehäuses 31, zu erzielen.

Zur Erzielung der zuvor erläuterten parallelen Ausrichtung weist das Gehäuse 31 mehrere, üblicherweise drei, Druckmittelkanäle 68, 68' auf. Zwedkmäßig ist es, wenn diese auf dem Umfang des Gehäuses 31 beispielsweise in 120 Abständen angeordnet sind. Eine nicht dargestellte Druckluft- oder Druckgasquelle ist mit den oberen Enden der Druckmittelkanäle 68, 68' verbunden. Ein Teil der Druckluft tritt über die offenen unteren Auslässe 68a, 68a' der Druckmittelkanäle 68, 68' aus, so daß eine Gruppe von Druckmittelstrahlen 69, 69' gebildet werden. Der Staudruck in jeder der Druckmittelkanäle 68, 68' kann durch eine zugehörige Druckmeßeinheit 70, 70' festgestellt werden, die jeweils in dem Gehäuse 31 angeordnet ist.

Um nun die parallele Ausrichtung der Halbleiterscheibe zu erzielen, wird Druckluft zunächst dem Überdruckanschluß 65 zugeführt, so daß die Trägerplatte 53 und die Halbleiterscheibe 11 sich auf der Luftlagereinheit 52 frei bewegen können. Das Gehäuse 31 der Belichtungseinrichtung 30 wird alsdann auf die Halbleiterscheibe 11

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abgesenkt, wobei Druckluft den Druckmittelkanälen 68, 68' zugeführt wird. Die entsprechenden Druckmittelstrahlen 69, 69' üben eine Kraft auf die Halbleiterscheibe 11 und die Trägerplatte 53 aus. Wenn die Oberfläche 11T der Halbleiterscheibe 11 nicht parallel mit der Unterseite 31 L des Gehäuses 31 ist, so ist die von den einzelnen Druckmittel-Strahlen 69, 69' ausgeübte Kraft nicht gleich. Im Ergebnis führen die ungleichen Kräfte dazu, daß die Halbleiterscheibe 11 und die Trägerplatte 53 ihre Neigung gegenüber der Basis 51 der Luftlagereinheit 52 ändert bis ein Gleichgewicht erreicht ist. Dieses Gleichgewicht wird erreicht, wenn der Abstand zwischen den unteren Auslassen 68a, 68a¹ und der Oberfläche 11T der Halbleiterscheibe 11 überall gleich sind, d.h. dann, wenn die Oberfläche 11T der HaIbleiterscheibe 11 parallel zu der Unterseite 31L des Gehäuses 31 ist. Dieser Zustand ist dadurch feststellbar, daß von allen Druckmeßeinheiten 70, 70' der gleiche Staudruck gemessen wird. Über eine entsprechend ausgebildete, nicht dargestellte Steuereinrichtung wird dieser Zustand mit überall gleichen Staudrücken dahingehend umgesetzt, daß die Druckluft am Überdruckanschluß 65 abgeschaltet wird. Daraufhin wird der Schwenkkörper 55 sofort durch den anstehenden Unterdruck gegenüber der Basis 51 arretiert, so daß die Trägerplatte 53 mit der Halbleiterscheibe 11 in der gewünschten Position mit der Oberfläche 11T parallel zu der Unterseite 31L festgehalten wird.

Figur 7 ist keinesfalls maßstabgerecht gezeichnet, insbesondere ist die Keilform im Querschnitt der Halbleiterscheibe 11 weit übertrieben dargestellt. Außerdem kann in der Praxis der Durchmesser des Gehäuses 31 wesentlich geringer sein als der Durchmesser der Halbleiterscheibe

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Dadurch wird eine parallele Ausrichtung in der oben erläuterten Art oft nur über einen realtiv kleineren Bereich der Halbleiterscheibe 11 erzielt, als dies in Figur 7 dargestellt ist. Die parallele Ausrichtung kann ohne weiteres vor jeder Belichtung nachjustiert werden, dies kann aber auch nur einmal oder wenige Male während des schrittweisen Belichtens der gesamten Halbleiterscheibe 11 erfolgen.

Das in Figur 7 dargestellte System oder eine in ähnlicher Weise verwendete Reihe von Düsen an anderen Stellen kann dazu verwendet werden, eine sehr exakte Fokussierung der Belichtungseinrichtung 30 zu verwirklichen, sofern die zuvor erläuterte Parallelausrichtung erfolgt ist. Hier werden die Druckmittelstrahlen 69, 69' und die Druckraeßeinheiten 70, 70' gleichfalls zur Fokussierung verwendet.

Eine exakte Fokussierung ist dann erreicht,wenn die Belichtungsoptik 14 in einem ganz bestimmten' Abstand von der Oberfläche 11T der Halbleiterscheibe 11 zu liegen kommt. Diesem Abstand entspricht ein bestimmter über die üruckmeßeinheiten 70, 70' meßbarer Staudruck. Demnach kann eine derartige Fokussierung dadurch erreicht werden, daß man das Gehäuse 31 langsam auf die Halbleiterscheibe 11 absenkt und dabei den Staudruck, der von den Druck-5 meßeinheiten 70, 70' gemessen wird, überwacht. Mit sinkendem Gehäuse 31 wird der Staudruck entsprechend ansteigen. Sobald der gemessene Staudruck einem vorgegebenen Referenzdruck entspricht, wird die Abwärtsbewegung des Gehäuses 31 beendet. Dabei ist dann eine vollständige Fokussierung erreicht.Auch diese Fokussierung kann vor jeder einzelnen Belichtung im Rahmen einer Anordnung 37 verwirklicht werden.

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Das zuvor erläuterte System mit einer Messung des Staudruckes von Druckmittelstrahlen, kurz als "Luftdruck-Kalibrierung" bezeichnet, ist nicht nur zur Einstellung der Neigung der Halbleiterscheibe 11 und zu¹- Fokussierung der Belichtungsoptik 14 geeignet, sondern kann auch dazu verwendet werden, eine automatische Vorjustierung der Halbleiterscheibe 11 zu erzielen. Wie zuvor erläutert worden ist, wird die Halbleiterscheibe 11 vor Durchführung der ersten Belichtung unter Verwendung der Maske 13 grobjustiert und in eine Position gebracht, in der das Bild 40 (Figur 6) möglichst nahe an der Justiermarke 35-1 auf der Halbleiterscheibe 11 sein sollte. Wenn die Halbleiterscheibe 11 sorgfältig grobjustiert ist, erscheint die Justiermarke 35-1 im Sichtfeld der Fernsehkamera 46. Dieses Sichtfeld ist jedoch an sich sehr klein

(normalerweise in der Größenordnung von 10 mm ), so daß^, eine sehr genaue Vorjustierung notwendig ist, um zu gewährleisten, daß die Justiermarke 35-1 tatsächlich im Sichtfeld der Fernsehkamera 46 aufscheint. Darüber hinaus ist es wichtig, daß die Winkelstellung der Halbleiterscheibe 11 auf dem Objektträger 23 stimmt_r beispielsweise mit der Stellung der Justiermarken 35-1, 35-2 usw parallel zu der X- bzw. der Y-Achse der Lineareinstellung 24. Dies ist notwendig, damit dann, wenn die HaIbleiterscheibe 11 entlang der X- und/oder der Y-Achse von Belichtungsbereich zu Belichtungsbereich verschoben wird, eine Justiermarke 35 nach der anderen im Sichtfeld der Fernsehkamera aufscheinen kann.

Wie zuvor ausgeführt worden ist, erfolgt eine Grobjustierung über die seitliche Abflachung 1Tf der Halbleiterscheibe 11 in der Grobjustierung 20. Dadurch ist

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dann, wenn die Halbleiterscheibe 11 auf dem Objektträger 2 3 befestigt wird, die seitliche Abflachung 11f ungefähr mit einer der Achsen, normalerweise der X-Achse,der Lineareinstellung 24 ausgerichtet. Einer der Druckmittelstrahlen 69, 69', der aus dem Gehäuse 31 austritt (beispielsweise der Druckmittelstrahl 69 und die zugehörige Druckmeßeinheit 70), wird dann dazu verwendet, den Mittelpunkt der Halbleiterscheibe 11 festzustellen. Zur Erläuterung dieses Verfahrens dient Figur

Zunächst wird der Objektträger 23 solange parallel zu der Y-Achse verschoben, bis der Druckmittelstrahl 6 9 auf einer frei wählbaren Linie 75 (Figur 9) parallel der X-Achse, aber entfernt von der horizontalen Mittellinie 76 der Halbleiterscheibe 11,liegt. Darauf wird die Lineareinstellung 24 dazu verwendet, den Objektträger 23 parallel zu seiner X-Achse 73 zu verschieben, bis die Ränder 75L, 75R der Halbleiterscheibe 11 festgestellt worden sind. Beispielsweise wird der Objektträger 23 zunächst nach rechts in Figur 9 verschoben, so daß die Linie 75 den Weg des Druckmittelstrahles 69 in Bezug auf die sich bewegende Halbleiterscheibe 11 darstellt. Wenn der linke Rand 75L der Halbleiterscheibe 11 erreicht ist, fällt der Staudruck, der von der Druckmeßeinheit 70 gemessen wird, schlagartig ab. Von der Druckmeßeinheit 70 wird ein entsprechendes Signal an einen nicht dargestellten Computer abgegeben, der in Verbindung mit dem Laserinterferometer 25 einen Referenzwert für den linken Rand 75L der Halbleiterscheibe 11 entsprechend der Linie 75 vermerkt. Der Objektträger 23 wird dann in der entgegengesetzten Richtung, d.h. nach links, verschoben und der

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Druckmittelstrahl 69 sowie die Druckmeßeinheit 70 werden dazu verwendet, den gegenüberliegenden rechten Rand 75R der Halbleiterscheibe 11 festzustellen. Sind diese beiden Positionen erst einmal bekannt, so wird die entsprechende Länge der Linie 75 (d.h., die Entfernung zwischen den beiden Rändern 75L und 75R) halbiert (im Computer), und so die Position des Mittelpunktes 75c auf der Linie 75 ermittelt.

Vorzugsweise wird eine derartige Messung mehrere Male entlang unterschiedlicher Linien 77, 78 parallel zu der Linie 75 wiederholt. Im Ergebnis wird eine Gruppe von Punkten 75c, 77c, 78c ermittelt, deren gemittelte Positionen eine vertikale Mittellinie 79 der Halbleiterscheibe 11 definieren. Auf diesem Wege werden auch Fehler ausgemerzt, die dadurch entstehen können, daß dort wo der Rand der Halbleiterscheibe 11 von den Linien 75, 77 oder 78 geschnitten wird, eine Kerbe oder eine andere Unregelmäßigkeit existiert.

Nachfolgend wird dann das gleiche Verfahren in senkrechter Richtung dazu verwendet, die horizontale Mittellinie 76 festzustellen. Hierzu wird der Objektträger 23 parallel zu der X-Achse 73 solange verschoben, bis der Druckmittelstrahl 69 auf einer senkrechten Linie 81 (Figur 9) liegt, die aber nicht die seitliche Abflachung 1if der Halbleiterscheibe schneidet. Anschließend wird der Objektträger ausschließlich parallel zu der Y-Achse 74 verschoben und Druckmittelstrahl 69 und Druckmeßeinheit 70 werden dazu verwendet, den oberen bzw. den unteren Rand 81T bzw. 81B der Halbleiterscheibe 11 festzustellen, d.h., die Punkte, an denen die Linie 81 den oberen bzw', unteren Rand der Halbleiterscheibe 11 schneidet. Wiederum werden über den Computer und das

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Laserinterferometer 25 diese Messungen ausgewertet, um so den Mittelpunkt 81c der Linie 81 zu ermitteln.

Das Verfahren wird alsdann wiederholt, um zu ein oder mehreren vertikalen Linien 82 die jeweiligen Mittelpunkte 82c zu ermitteln. Über die Mittelpunkte 81c, 82c usw. wird dann die Lage der waagerechten Mittellinie 76 bestimmt. Der Schnittpunkt 83 der Mittellinien 76 und 79 definiert den Mittelpunkt der Halbleiterscheibe 11. Mit anderen Worten ist die genaue Lage des Schnittpunktes 83 jetzt in Bezug auf einen frei gewählten Referenzpunkt für die X- und Y-Achse 73, 74 festgestellt, relativ zu dem nun die. Lineareinstellung 24 mit dem Laserinterf erometer 25 den Objektträger einstellen.

Während des ersten Verfahrensschrittes unter Verwendung einer Maske, nämlich der Maske 12, wird die schrittweise Verschiebung der Halbleiterscheibe 11, durch die die Anordnung 37 erzeugt wird (Figur 2), vorteilhafterweise in Bezug auf den Schnittpunkt 83 und die Mittellinien 76, vollzogen, die in dem soeben in Verbindung mit Figur-9 erläuterten Verfahren erstellt worden sind. Für jeden nachfolgenden Verfahrensschritt unter Verwendung einer Maske, hier der Maske 13, jedoch, wird vorzugsweise noch eine weitere Vorjustierung zur Eliminierung von jedweden Rotationsfehlern der Halbleiterscheibe 11 verwendet, die in den Figuren 10 und 11 dargestellt ist.

Mit der Maske 13 in Einbaustellung wird der Schnittpunkt 8 3 auf der Halbleiterscheibe 11 in der zuvor erläuterten Weise festgestellt. Wenn nun ein Rotationsfehler vorliegt, werden die festgestellten Mittellinien 76, 79 nicht parallel

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zu den X- bzw. Y-Achsen sein, auf die aber die Justiermarken 35-1, 35-2 usw. der Anordnung 37 geeicht sind. Um einen solchen Rotationsfehler festzustellen und zu korrigieren, wird die Lineareinstellung 24 zunächst dazu verwendet, die Halbleiterscheibe 11 solange zu verschieben, bis eine bestimmte Justiermarke 35-C (Figur 10) nahe dem Mittelpunkt der Halbleiterscheibe 11 unterhalb der Belichtungseinrichtung 30 in einer Stellung ist, in der bei perfekter Vorjustierung das Bild der Justierschablone 40 mit der Justiermarke 35-C übereinstimmt. Selbst dann, wenn ein vergleichsweise wesentlicher Rotationsfehler bei der Halbleiterscheibe 11 vorhanden ist, taucht normalerweise die Justiermarke 35-C innerhalb des Sichtfeldes der Fernsehkamera 46 auf, da diese Justiermarke 35-C nahe dem Schnittpunkt 83 auf der Halbleiterscheibe 11 liegt.

Eine Bedienungsperson kann nun manuell, beispielsweise über einen Mehrfachfunktions-Einstellhebel, die Lineareinstellung 24 so beeinflussen, daß der Objektträger 23 entlang der X- und/oder Y-Achse 73, 74 so lange verschoben 20· v/ird, bis die Justiermarke 35-C mit der Justierschablone 40 auf der Maske 13 übereinstimmt. Nun kann die Bedienungsperson beispielsweise durch Knopfdruck veranlassen, daß der nicht dargestellte Computer die Stellung der Justiermarke 35-C abspeichert.

Nachfolgend wird nun der Objektträger 23 entlang entweder der X- oder der Y-Achse 73 oder 74 zu der vermuteten Position einer weiteren, weiter vom Schnittpunkt 83 auf der Halbleiterscheibe 11 entfernt liegenden Justiermarke 35-D verschoben. Liegt ein Rotationsfehler vor, so wird das

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Bild der Justiermarke 35-D gegenüber der Justierschablone 40 hier so verschoben sein, wie das in Figur 11 angedeutet ist. Wiederum stellt die Bedienungsperson unter Benutzung des Mehrfachfunktions-Einstellhebels oder einer anderen manuellen Kontrolle den Objektträger 2 3 entlang der X- oder der Y-Achse 73, 74 ein, bis die Justiermarke 35-D in Bezug auf die Justierschablone 40 komplett ausgerichtet ist. Nun wird die neuerliche Stellung der Halbleiterscheibe 11 wieder im Computer abgespeichert.

Es ergibt sich von selbst, daß bei wiederholter Durchführung der zuvor erläuterten Verfahrensschritte die Korrekturen, die hinsichtlich der X-Achse und/oder der Y-Achse an jedem Punkt notwendig sind, um die Justiermarken 35-C, 35-D usw. auszurichten, ein direktes Maß dafür sind, welcher Rotationsfehler 0 in der Stellung der Halbleiterscheibe vorliegt. Wenn man nun trigonometrisch den Rotationsfehler 0 berechnet, so kann die in Figur 8 dargestellte Schwenkvorrichtung 86 bis 100· dazu verwendet werden, die Basis 51 und die Trägerplatte 53 mit der Halbleiterscheibe 11 in Bezug auf den Schnittpunkt auf der Halbleiterscheibe 11 um einen entsprechenden Rotationswinkel 0 zu schwenken. Dadurch wird der Rotationsfehler beseitigt.

Um diese Korrektur des Rotationsfehlers 0 zu verwirklichen, ist die Basis 51 der Luftlagereinheit 52 mit dem Trägertisch 50 so verbunden, daß die Basis 51 um geringste Winkel geschwenkt werden kann, ohne daß damit im Zusammenhang eine Verschiebung entlang der X- oder der Y-Achse erfolgt. Hierzu weist die Unterseite der Basis 51 eine

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zylindrische Ausnehmung 85 auf, in der die inneren Enden 86a von drei biegsamen Tragarmen .86-1, 86-2, 86-3 befestigt sind. Die äusseren Enden 86b dieser Tragarme 86 sind über Befestigungen 87 mit dem Trägertisch 50 verbunden. Jeder Tragarm 86 erstreckt sich durch einen entsprechenden Schlitz 88 in der unteren zylindrischen Wand der Basis 51. Ein steifer Arm 89 ist mit der Basis 51 verbunden und ragt von dieser nach außen ab.

Wenn nun das äussere Ende 89a des steifen Armes 89 nach links oder rechts (siehe Figur 8) bewegt wird, so wird bei dieser Anordnung die Basis 51 mit der Trägerplatte 53 um die vertikale Mittelachse der Basis 51 geschwenkt. Diese Schwenkbewegung wird durch eine Biegung aller Tragarme 86 ermöglicht. Gleichzeitig hindern die Tragarme 86 aber die Basis 51 daran, sich lateral, d.h. parallel zu entweder der X- oder der Y-Achse zu bewegen, in Bezug auf den Trägertisch 50 gesehen. Allein der Rotationsfehler wird also korrigiert.

Die Bewegung des steifen Armes 89 wird durch einen Antrieb 91 verursacht, der eine Antriebswelle 92 in Drehung zu versetzen vermag, die ihrerseits bereichsweise ein Aussengewinde 93 aufweist. Das Ende der Antriebswelle 92 ist in einem Lager 94 drehbar gelagert,das mit dem Trägertisch verbunden ist.

Im Bereich des Aussengewindes 93 durchsetzt die Antriebswelle 92 eine Öffnung am Ende eines Übertragungshebels 95, dessen anderes Ende mittels einer biegsamen Verbindung 96 schwenkbar an einem Verbindungshebel 97 angeschlossen ist.

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Der Verbindungshebel 97 seinerseits ist mittels einer weiteren biegsamen Verbindung 98 an das äussere Ende 89a des steifen Armes 89 angeschlossen. Der Übertragungshebel 95 ist über eine flexible Verbindung 100 schwenkbar mit einer steifen Befestigung 99 verbunden, die ihrerseits an den Trägertisch 50 angeschlossen ist.

Wenn bei dieser Anordnung der Antrieb 91 in einer Richtung dreht (beispielsweise im Uhrzeigersinn), wird der Übertragungshebel 95 über das Aussengewinde 93 um die Verbindung 100 herum geschwenkt. Dadurch wird über den Verbindungshebel 9 7 eine links- oder rechtsgerichtete Bewegung auf den steifen Arm 89 übertragen. Im Ergebnis wird dann also die Basis 51 und die Trägerplatte 53 in einer entsprechenden Richtung geschwenkt. Eine entgegengesetzte Drehung des Antriebes 91 führt zu einer entsprechenden Schwenkbewegung der Basis 51 in der anderen Richtung. Ein Codierer 101, der mit der Antriebswelle 92 verbunden ist, dient zur Abgabe eines codierten, dem Ausmaß der Drehung des Antriebes 91 und damit dem jeweils vorliegenden Schwenkwinkel der Basis 51 entsprechenden Meßsignales.

Der Antrieb 91 kann automatisch von dem nicht dargestellten Computer gesteuert werden, mit dem ja auch, wie zuvor erläutert,der Rotationsfehler 0 der Halbleiterscheibe 11 festgestellt wird. Wenn der Antrieb 91 arbeitet, koppelt der Codierer 101 ein dem Schwenkwinkel der Basis 51 entsprechendes Meßsignal 0 an den Computer zurück.in Abhängigkeit von der Größe dieses Meßsignales kann der Antrieb 91 passend abgeschaltet werden, sobald der angestrebte Schwenkwinkel zur Korrektur des Rotationsfehlers erreicht worden ist. Auf diese Weise kann eine Korrektur von Rotations-

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fehlem der Halbleiterscheibe 11 automatisch und mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen.

Nach Korrektur des Rotationsfeh.¹ ers sind natürlich die Mittellinien 76, 79 der Halbleiterscheibe 11 Γ "allel zu den X- bzw. Y-Achsen 73 bzw. 74, die dem Objektträger 23 zugeordnet sind, ausgerichtet. Weiterhin sind alle Justiermarken 35-1, 35-2 usw. in Bezug auf die X-, Y-Achse, korrekt ausgerichtet. Dementsprechend wird die Justierschablone 40 im Verlaufe der folgenden schrittweisen Wiederholung der Belichtung, wenn nämlich die Halbleiterscheibe 11 über dieselben Entfernungen in dieselben Richtungen verschoben wird, wie bei dem ersten Verfahrensschritt unter Verwendung einer Maske zur Erstellung der Anordnung 37 (Figur 2), in jedem Fall sehr nahe an der entsprechenden Justiermarke 35-1, 35-2 usw. liegen. Geringfügige Korrekturen können dann nötigenfalls noch von der Bedienungsperson über einen Mehrfachfunktions-Einstellhebel o.dgl. mechanisch nachgeholt werden. Eine perfekte Ausrichtung des Bildes der Schaltkreisschablone 41 der Maske 13 mit den zuvor durch Belichtung erzeugten Bildern 36-1, 36-2 usw. kann so in jedem Bereich der Anordnung 37 erzielt x^erden.

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• Sa.

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Claims (19)

1. ANSPRÜCHE

   (<Ί .· Verfahren zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben, bei dem ein kleiner Bereich einer mit Fotolack überzogenen Halbleiterscheibe über eine Belichtungsoptik einer Belichtungseinrichtung entsprechend einer auf einer ersten Maske befindlichen ersten Schaltkreisschablone belichtet, anschließend die Halbleiterscheibe in einer vorgegebenen Richtung um eine vorgegebene Strecke verschoben und sodann ein weiterer Bereich der Halbleiterscheibe belichtet wird, und bei dem diese Schritte unter Umständen bis zur im wesentlichen vollständigen Belichtung der Halbleiterscheibe wiederholt werden, bei dem ferner die Halbleiterscheibe nach zwischenzeitlichem Durchlaufen weiterer chemischer und/oder physikalischer Prozesse unter der Belichtungsobtik justiert und schrittweise in den zuvor erstmalig belichteten Bereichen entsprechend einer auf einer zweiten Maske befindlichen zweiten Schaltkreisschablone belichtet wird,

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   dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Maske ausser der ersten Schaltkreisschablone eine Justiermarke vorgesehen ist, so daß jener belichtete Bereich der Halbleiterscheibe ein Bild der Justiermarke aufweist, daß auf der zweiten Maske ausser der zweiten Schaltkreisschablone eine Justierschablone vorgesehen ist, und daß jeweils vor der Belichtung entsprechend der auf der zweiten Maske befindlichen Schaltkreisschablone das Bild der Justiermarke über die Belichtungsoptik auf die zweite Maske projiziert wird und die Projektion des Bildes der Justiermarke und die Justierschablone auf der zweiten Maske gleichzeitig betrachtet und durch Feinjustierung der Halbleiterscheibe miteinander zur Deckung gebracht werden.
2. 2. Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Belichtungseinrichtung und einem in seiner Lage einstellbaren Objektträger für die Halbleiterscheibe, wobei die Belichtungseinrichtung eine Belichtungsoptik, eine erste Maske mit einer ersten Schaltkreisschablone sowie eine zweite Maske mit einer zweiten Schaltkreisschablone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Maske (12) ausser der ersten Schaltkreisschablone (36) eine Justiermarke (35) vorgesehen ist, so daß die Justiermarke (35) neben der Schaltkreisschablone (36) auf die Halbleiterscheibe (11) abbildbar ist, daß auf der zweiten Maske (13) ausser der

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   zweiten Schaltkreisschablone (41) eine Justierschablone (40) vorgesehen ist, daß die Belichtungseinrichtung (30) eine Lichtquelle (42) zur Beleuchtung eines auf der Halbleiterscheibe (11) befindlichen Bildes (35') der Justiermarke (35) und zur Projektion des Bildes (35') auf die zweite Maske (13) aufweist, daß die Belichtungseinrichtung (30) weiter eine Beobachtungseinrichtung (44 - 49) zur gleichzeitigen Beobachtung der Projektion des Bildes (35') der Justiermarke (35) und der Justierschablone (40) auf der zweiten Maske (13) aufweist, und daß die Justiermarke (35) und die Justierschablone (40) durch Einstellung der Lage der Halbleiterscheibe (11) miteinander zur Deckung bringbar sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrichtung (30) eine Belichtungslampe (32) zur Belichtung der Halbleiterscheibe (11) aufweist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung des Bildes (35') der Justiermarke (35) und die Projektion des Bildes (35') auf die zweite Maske über die Belichtungsoptik (14) der Belichtungseinrichtung (30) erfolgt.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (42) Licht einer vergleichsweise geringen. Intensität ausstrahlt.

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   -A-
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht der Lichtquelle (42) die zweite Maske (13) nur bereichsweise, vorzugsweise nur im Bereich der Justierschablone (40) durchsetzt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungseinrichtung (44 bis 49) einen Strahlteiler (44) und eine Beobachtungsoptik (48, 49) aufweist, daß das Licht von der Lichtquelle (42) durch den Strahlteiler (44) auf die entsprechende Halbleiterscheibe (11) fällt, und daß von der Halbleiterscheibe (11) reflektierte und die Projektion des Bildes (35') der Justiermarke (35) bildende Licht im Strahlteiler (44) in Richtung auf die Beobachtungsoptik (48, 49) hin ablenkbar ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungseinrichtung (44 bis 49) eine der Beobachtungoptik (48, 49) nachgeordnete Fernsehkamera (46) aufweist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß VorJustiereinrichtungen (24, 52, 86 bis 100) zur VorJustierung einer mit den Bildern (36') der ersten Schaltkreisschablone (36> bzw. den Bildern (35') der Justiermarke (35) versehenen Halbleiterscheibe (11) unter der Belichtungseinrichtung (30) vorgesehen sind.

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10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine lineare Einstellung (24) für eine Bewegung des Objektträgers (23) entlang zweier senkrecht zueinander verlaufender Achsen (73, 74) vorgesehen und mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, so daß der Objektträger (23) mit der Halbleiterscheibe (11) zur schrittweisen Belichtung der Halbleiterscheibe (11) mit der ersten Schaltkreisschablone (36) in eine Folge von Positionen relativ zu der Beobachtungseinrichtung (30) bringbar ist und anschließend zur schrittweisen Belichtung der Halbleiterscheibe (11) mit der zweiten Schaltkreisschablone (41) in dieselbe Folge von Positionen bringbar ist.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (23) auf einer halbkugelförmig ausgebildeten Luftlagereinheit (52) gelagert ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftlagereinheit (52) mit Unterdruck arbeitende Haltemittel (57, 60, 61) zur Arretierung aufweist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, insbesondere nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrichtung (30) ein Cehäuse (31) aufweist, daß durch die Unterseite (31 L) des Gehäuses (31) eine Referenzebene für die Oberseite (11 T) der Halbleiterscheibe (11) definiert ist, daß das Gehäuse (31) eine Mehrzahl von Druckmittelkanälen (68, 68') mit unteren Auslässen (68a, 68a¹) in der Unterseite (31 L) des Gehäuses (31) und in Verbindung

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    mit den Druckmittelkanälen (68, 68') stehende Druckmeßeinheiten (70, 70') aufweist, daß eine Druckmittelquelle vorgesehen und an die Druckmittelkanäle (68, 68') angeschlossen ist, und daß von den Auslassen (68a, 68a¹) aus Druckmittelstrahlen (69, 69') gegen die Oberfläche (11 T) der Halbleiterscheibe (11) lenkbar sind, und der entsprechende Staudruck über die Druckmeßeinheiten (70, 70') meßbar ist.
14. 14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1O und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (23) mit der Halbleiterscheibe (11) vermittels der Lineareinsteilung (24) und der Steuereinrichtung entlang jeweils einer Achse (73 bzw. 74) bewegbar ist, daß die Druckmeßeinheiten (70, 70') mit der Steuereinrichtung verbunden sind, und daß ein schlagartiger Abfall des Staudruckes in einem der Druckmittelkanäle (68 bzw. 68') bei Erreichen eines Randes der Halbleiterscheibe (11) über die Druckmeßeinheiten (70, 70') von der Steuereinrichtung feststellbar, speicherbar und zur Ermittlung einer Mittellinie (76 bzw. 79) der Halbleiterscheibe (11) auswertbar ist.
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Druckmeßeinheiten (70, 70') verbundene Fokussierungseinrichtung für die Belichtungseinrichtung (30) vorgesehen ist, und daß über die Fokussierungseinrichtung der Abstand zwischen der Belichtungseinrichtung (3Ö) und der Halbleiterscheibe (11) so lange veränderbar ist, bis der gemessene Staudruck in den Druckmittelkanälen (68, 68') einem vorgegebenen Referenzdruck entspricht, so daß die Belichtungseinrichtung (30) auf die Oberfläche (11 T) der Halbleiterscheibe (11) fokussiert ist.

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16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger (23) mit einer Schwenkvorrichtung (86 bis 100) zum Schwenken der Halbleiterscheibe (11) ohne Ausführung einer Linearbewegung verbunden ist.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtung (8 6 bis 100) eine Mehrzahl von biegsamen, sternförmig in im wesentlichen gleichen Winkelabständen angeordneten und in zueinander parallen Ebenen liegenden Tragarmen (86) aufweist, daß die Tragarme (86) an ihren inneren Enden (86a) mit dem Objektträger (23) und an ihren äusseren Enden (86b) mit einer Trägerplatte (50) verbunden sind, und daß ein Antrieb (91) zur Aufbringung einer Schwenkkraft auf den Objektträger (23) vorgesehen ist.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (91) mit dem Objektträger (23) verbunden ist.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Codierer (101) zur Abgabe eines codierten, dem jeweils vorliegenden Schwenkwinkel entsprechenden Meßsignales vorgesehen ist.

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