DE3017582C2 - Verfahren und Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtungseinrichtung (30) ein Gehäuse (31) aufweist, daß durch die Unterseite (31LJ des Gehäuses (31) eine Referenzebene für die Oberseite [WT) der Halbleiterscheibe (11) definiert ist, daß das Gehäuse (31) eine Mehrzahl von Druckmittelkanälen (68,68') mit unteren Auslassen (68a, 68a',) in der Unterseite (31LJ des Gehäuses (31) und in Verbindung 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 Auslässen (68a, 68a') 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.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht von der Lichtquelle (42) die zweite Maske nur im Bereich der zweiten Justierschablone (40) durchsetzt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, wobei der Objektträger (23) mit der Halbleiterscheibe (11) vermittels des Bewegungssystems (24) und einer Steuereinrichtung entlang jeweils der X-Achse (73) oder der Y-Achse (74) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, 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 des äußeren Umfangsrandes der Halbleiterscheibe (11) über die Druckmeßeinheiten (70, 70') von der Steuereinrichtung feststellbar, speicherbar und zur Ermittlung der Mittellinie (76 bzw. 79) der Halbleiterscheibe (11) auswertbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit den Druckmeßeinheiten (70, 70') verbundene Fokussierungseinrichtung für die Belichtungseinrichtung vorgesehen ist und daß über die Fokussierungseinrichtung der Abstand zwischen der Belichtungseihrichtung

(30) 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 (117? der Halbleiterscheibe (11) fokussiert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6 mit einer Drehvorrichtung (86 bis 100) zum Drehen der Halbleiterscheibe (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung (86 bis 100) eine Mehrzahl von biegsamen, sternförmig in im wesentlichen gleichen Winkelabständen angeordneten und in zueinander parallelen Ebenen liegenden Tragarmen (86) aufweist, daß die Tragarme (86) an ihren inneren Eaden (86a; mit dem Objektträger (23) und an ihren äußeren Enden (86£>,> mit einer Trägerplatte (50) verbunden sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 20 52 603) werden einzelne Bereiche der Halbleiterscheibe aufeinanderfolgend durch eine erste Maske hindurch belichtet, wobei die Maske zwischen zwei Belichtungen schrittweise entlang der X-Achse oder der Y-Achse weiterbewegt wird. Bei jeder Belichtung wird an der vorgesehenen Stelle der Halbleiterscheibe ein erstes Schaltkreismuster und eine erste Justiermarke erzeugt. Anschließend wird die Halbleiterscheibe aus dem Gerät entnommen und verschiedenen chemischen und/ oder physikalischen Prozessen zugeführt, um die fotografisch aufgebrachten Muster zu stabilisieren bzw. die belichteten oder unbelichteten Bereiche durch Ätzung zu entfernen. Nach Durchführung von Diffusionsprozessen o. dgl. wird die Halbleiterscheibe an den Stellen, an denen die ersten Schaltkreismuster erzeugt worden waren, wiederum belichtet, um den ersten Schaltkreismustern zweite Schaltkreismuster zu überlagern. Hierzu müssen die beiden Schaltkreismuster einander genau überlagert werden, was hohe Präzision erfordert. Zur Positionierung der zweiten Maske in bezug auf die Halbleiterscheibe sind an der zweiten Maske zwei Justierschablonen angebracht, die sich in der Nähe entgegengesetzter Ränder befinden. Die zweite Maske wird so verschoben, daß einmal das Abbild der einen Justierschablone und ein anderes Mal das Abbild der anderen Justierschablone mit ein und derselben Justiermarke der Halbleiterscheibe zusammenfällt. Auf diese Weise kann die Achsrichtung der Schablone in bezug auf die Halbleiterscheibe festgestellt werden, indem die Bewegung bestimmt wird, die die zweite Maske ausführen muß, um die beiden Übereinstimmungen der Justierschablonen mit derselben Justiermarke zu erreichen. Die betreffenden Positionsdaten der zweiten Maske werden in einem Computer gespeichert und dieser errechnet hieraus den Rotationswinkel, den die Maske ausführen muß, damit sie in Kanten paralleler Ausrichtung mit dem die Halbleiterscheibe tragenden Tisch komrnt. Anschließend muß dann noch eine Parallelverschiebung der Maske vorgenommen werden, um das Zentrum des Bildes der Maske in Übereinstimmung mit dem Zentrum der Halbleiterscheibe zu bringen. Für die Zwecke der rotatorischen Ausrichtung der Maske sind die beiden zusätzlichen Justierschablonen an der Maske

erforderlich, die sich in Kantennähe der Maske befinden und auf einer der Hauptachsen der Maske angeordnet sind. Diese Justierschablonen dienen ausschließlich zum Zwecke der Ermittlung des Rotationsfehlers. Eine besondere Schwierigkeit besteht darin, die Bilder der beiden Justierschablonen nacheinander mit ein und derselben Justiermarke in Übereinstimmung zu bringen, d. h. bei der entsprechenden Bewegung der zweiten Maske anschließend genau die richtige Justiermarke wiederzufinden. Bei der Fülle der vorhandenen Justiermarken ist dies sehr schwierig, und es bedarf großer Erfahrung der Bedienungsperson.

Aus der DE-AS 22 22 249 ist es bekannt, für die Justierung eine von der Belichtungslampe unabhängige, separate Lichtquelle zu benutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art anzugeben, mit dem die Bilder der zweiten Justierschablone und der zweiten Schaltkreisschablone schneller und genauer mit den Justiermarken und Schaltkreismustern der Halbleiterscheibe zur Deckung gebracht werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Nach der Erfindung wird für die rotatorische Ausrichtung der Halbleiterscheibe die zweite Justierschablone benutzt, die später auch zur Kontrolle der Übereinstimmung des Bildes der zweiten Schaltkreisschablone mit der Fläche des ersten Schaltkreismusters benutzt wird. Die rotatorische Ausrichtung wird erst durchgeführt, nachdem die Halbleiterscheibe zuvor zentriert worden ist, d. h. ihr Zentrum in Übereinstimmung mit dem Zentrum des Bildes der Schablone gebracht wurde. Die Ermittlung des Rotationsfehlers erfolgt anhand der in unmittelbarer Nähe des Zentrums gelegenen ersten Justiermarke der zweiten Maske. Selbst bei einem relativ großen Rotationsfehler ist die Positionsabweichung dieser ersten Justiermarke von ihrer Sollposition relativ klein, so daß es keiner Mühe bedarf, die betreffende Justiermarke zu identifizieren und die Übereinstimmung mit dem Bild der zweiten Justierschablone herzustellen. Auch das Auffinden der weiteren, weiter vom Zentrum entfernt liegenden Justiermarke, die — bezogen auf das Koordinatensystem der Halbleiterscheibe — auf derselben Koordinate liegt wie die erste Justiermarke, ist auf einfache Weise möglich. Nach der Erfindung werden also zwei einander benachbarte Justiermarken, von denen die eine nahe dem Zentrum der Halbleiterscheibe liegt, nacheinander von der Abbildung der zweiten Justierschablone aufgesucht, um hierdurch den Rotationsfehler der Halbleiterscheibe zu ermitteln. Es bedarf nicht der Anbringung weiterer Justierschablonen zusätzlich zu der der zweiten Schaltkreisschablone zugeordneten einzigen Justierschablone der zweiten Maske.

Eine Weiterbildung des die rotatorische Ausrichtung der Halbleiterscheibe betreffenden Verfahrensschrittes ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Patentansprüche 3 bis 7 beziehen sich auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten, ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben.

Fig.2 in Draufsicht eine Halbleiterscheibe mit schematisch eingezeichneten belichteten Bereichen,

F i g. 3 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer ersten Maske mit einer ersten Schallkreisschablone und einer Justiermarkenschablone für eine Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel einer zweiten Maske mit einer zweiten Schaltkreisschablone und einer Justiermarkenschablone für eine Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 in einem schematischen Vertikalschnitt eine Belichtungseinrichtung mit einer Belichtungsoptik und einer Beobachtungseinrichtung für eine Vorrichtung nach Fig.l,

Fig.6 eine schematische Darstellung eines mit einer zweiten Justierschablone in Übereinstimmung gebrachten virtuellen Bildes einer Justiermarke,

F i g. 7 in schematischer Darstellung und im Schnitt ein Ausführungsbeispiel eines Objektträgers mit einer Luftlagereinheit zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 8 in schematischer Darstellung und in Draufsicht eine Schwenkvorrichtung für einen Objektträger zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Fig. 1,

F i g. 9 eine erläuternde Darstellung zur Frage der Vorjustierung einer Halbleiterscheibe,

Fig. 10 eine weitere erläuternde Darstellung der Vorjustierung einer Halbleiterscheibe und

Fig. 11 in einer Fig. 6 ähnlichen Darstellung eine zweite Justierschablone und das virtuelle Bild einer Justiermarke, die nicht in Übereinstimmung miteinander sind.

Die in Fig.l dargestellte Vorrichtung 10 ist zur schrittweisen direkten Belichtung einzelner Bereiche einer Halbleiterscheibe 11 (Fig. 2) mit einem auf einer ersten Maske 12 (Fig.3) oder einer zweiten Maske 13 (F i g. 4) befindlichen Bild bestimmt. Wie weiter unten in Verbindung mit F i g. 5 erläutert werden wird, erfolgt die Ausrichtung eines neuen Bildes mit dem Bild einer ersten 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 15 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 Grobjustiervorrichtung 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 11/"der Halbleiterscheibe 11 (Fig.2) in einer vorgegebenen Richtung liegt. Die Halbleiterscheibe 11 ist damit sozusagen »grobjustiert«.

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 Halbleiterscheibe 11 entlang einer Schiene 22 bis über einen Objektträger 23 (in F i g. 7 am besten zu erkennen), der dazu dient, die Halbleiterscheibe 11 während des Belichtungsverfahrens zu tragen. Die Halbleiter-

scheibe 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 einem x-y-Bewegungssystem 24 bewegt werden. Ein bekanntes Laserinterferometer 25 findet in Verbindung mit dem Bewegungssystem 24 Verwendung, um eine sehr genaue x-y-Einstellung des Objektträgers 23 zu erzielen. Nach erfolgter Belichtung der gesamten Halbleiterscheibe 11 wird die Beförderungseinheit 21 erneut verwendet, um die Halbleiterscheibe 11 vom Objektträger 23 abzuheben und auf die O-Ring-Transportbänder 19 zurückzulegen. Mittels dieser O-Ring-Transportbänder 19 wird die Halbleiterscheibe 11 einem weiteren Speicher 17' zugeführt, in dem die belichteten 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 erste Maske 12 bzw. zweite Maske 13, die in einem Maskenträger 28 befestigt ist, der seinerseits schwenkbar an einem Haltearm 29 nahe des Kopfes der Vorrichtung 10 befestigt ist.

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 (Fig. 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 23 befestigte Halbleiterscheibe 11 fokussiert werden kann. Eine derartige Belichtungsoptik 14 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 nm.

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 Einsterlmechanismus kann dann dazu dienen, die Justierpunkte 33, 33' festzustellen und die Bewegung des Maskenträgers 28 und/oder des Haltearmes 29 so zu steuern, daß die Maske 12, 13 in bezug auf die Belichtungsoptik 14 der Belichtungseinrichtung 30 genau ausgerichtet ist.

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 (F i g. 3) benutzt Allein diese erste Maske 12 weist eine kreuzförmige Justiermarkenschablone 35 auf, deren Bild auf der Halbleiterscheibe 11 gleichzeitig mit dem Bild einer ersten Schaltkreisschablone 36 derselben ersten Maske 12 abgelichtet wird.

Durch schrittweise und wiederholte direkte Belichtung werden viele Bilder der ersten Schaltkreisschablone 36 und der kreuzförmigen Justiermarkenschablone 35 in einer entsprechenden Anordnung 37 auf der Halbleiterscheibe 11 (Fi g. 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 erstes Schaltkreismuster 36-1 der ersten Schaltkreisschablone 36 sowie eine Justiermarke 35-1 als Abbild der kreuzförmigen Justiermarkenschablone 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-A.chse 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 nächstbenachbarle Position gebracht werden, in der ein zweites Schaltkreismuster 36-2 als Abbild der ersten Schaltkreisschablone 36 und eine weitere Justiermarke 35-2 als Abbild der Justiermarkenschablone 35 abgelichtet wird. Auf diese Weise wird die Halbleiterscheibe 11 schrittweise verschoben und belichtet, bis die vollständige Anordnung 37 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 10 zugeführt, um nun den nächsten Verfahrensschritt unter Verwendung einer zweiten Maske durchzuführen. Bei diesem Verfahrensschritt wird nun die zweite Maske 13 (F i g. 4) mit einer zweiten Justierschablone 40 verwendet, wobei die Justierschablone 40 vorteilhafterweise eine Form hat, die komplementär zu der Form der Justiermarkenschablone 35 auf der ersten Maske 12 ist Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die zweite 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 Justiermarkenschablone 35 entspricht. Die zweite 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 Oberlagerung mit jedem Schaltkreismuster 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 23 mit der die zuvor durch Belichtung erzeugte Anordnung 37 aufweisenden Halbleiterscheibe 11 wird dann in eine solche Stellung verschoben, daß ein bestimmtes der zuvor erzeugten Bilder der ersten Schaltkreisschablone 36 (beispielsweise das Schaltkreismuster 36-1) unter der Belichtungseinrichtung 30 liegt. Wie dies im einzelnen erfolgt, wird weiter unten erläutert.

In einem nächsten Verfahrensschritt werden die zweite Justierschablone 40 und das zuvor durch Belichtung erzeugte Bild (im Beispiel hier die Justiermarke 35-1) der Justiermarkenschablone 35 verwendet, um eine genaue Übereinstimmung eines Bildes der zweiten Schaltkreisschablone 41 mit dem durch Belichtung erzeugten Schaltkreismuster 36-1 der ersten Schaltkreisschablone 36 zu erzielen. Hierzu wird ein virtuelles Bild 35-1' (F i g. 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 zweiten 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 F i g. 6 dargestellt ist. Ist diese Ausrichtung bzw. Justierung erreicht, so wird die Belichtungslampe 32 gezündet, um die Halbleiterscheibe 11 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 durch die Belichtungsoptik 14 hindurch zu beleuchten, wie das in F i g. 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 zweite 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 zweite Justierschablone 40 werden alsdann durch eine Optik 49 über den Strahlteiler 44, ein Prisma 45 sowie eine Fernsehkamera 46 beobachtet. Dies ist in F i g. 5 schematisch dargestellt, wobei die Fernsehkamera 46, wie sich aus F i g. 1 ergibt, in einem Zusatzgehäuse 47 untergebracht ist. Eine Mikroskopoptik 48 kann im übrigen noch mit der Fernsehkamera 46 verbunden sein. Ist eine optimale Justierung verwirklicht, so hat das auf einem nicht dargestellten Fernsehschirm von der Fernsehkamera 46 her erzeugte Bild das in F i g. 6 gezeigte Aussehen.

Nachdem das Bild der zweiten Schaltkreisschablone 41 auf jedes der zuvor erzeugten ersten Schaltkreismuster 36-1, 36-2 usw. abgelichtet worden ist, werden das Bewegungssystem 24 und das Laserinterferometer 25 dazu verwendet, den Objektträger 23 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 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-Γ) der entsprechenden Justiermarke 35-1, 35-2 usw. unter Verwendung der Lichtquelle 42 und der Fernsehkamera 46 betrachtet werden. In Verbindung mit dem Bewegungssystem 24 und dem Laserinterferometer 25 kann hier zur Feinjustierung der Stellung des Objektträgers 23 zur Erzielung einer perfekten Justierung (wie in F i g. 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 37 durchführen. Anstatt dessen kann dann, wenn die Einstellgenauigkeit des Bewegungssystems 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 für jeden Bereich der Anordnung 37 eine spezielle Justiermarke 35-1, 35-2 usw. vorgesehen ist, ist aber zum mindesten die Möglichkeit vorhanden, eine Feinjustierung für jede einzelne Belichtung vorzunehmen.

Normalerweise hat die Belichtungsoptik 14 eine außerordentlich geringe Schärfentiefe. Wenn nun die Dikke der Halbleiterscheibe 11 ungleichmäßig ist, so kann

ίο durchaus das von der Belichtungslampe 32 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 F i g. 7 dargestellte 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 obengenannten Zusammenhang ist mit dem Objektträger 23 eine Trägerplatte 50 verbunden, die ihrerseits entlang der X- und K-Achse vermittels des Bewegungssystems 24 und des Laserinterferometers 25 verschiebbar ist. Die Verbindung zwischen der Trägerplatte 50 und dem Bewegungssystem 24 ist in üblicher Weise gestaltet und daher aus Übersichtlichkeitsgründen nicht genauer dargestellt. Auf der Trägerplatte 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 Lagerschale 56 ausgebildet. Die Ringnut 57 steht über eine Unterdruckleitung 60 in der Basis 51 mit einem Unterdruckanschluß 61 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 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 im wesentlichen 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. Selbstverständlich 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 Druckanschluß 65 verbunden, der seinerseits mit

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einer Druckluft- oder anderen Druckgasquelle verbun- Trägerplatte 53 mit der Halbleiterscheibe 11 in der ge-

den ist. Normalerweise steht am Unterdruckanschluß 61 wünschten Position mit der Oberseite 11T parallel zu

dauernd ein Unterdruck an. Wenn es notwendig ist, die der Unterseite 31L festgehalten wird.

Ausrichtung der Trägerplatte 53 zu ändern, so wird dem F i g. 7 ist keinesfalls maßstabgerecht gezeichnet, ins-

Überdruckanschluß Druckgas zugeführt. Der Druck 5 besondere ist die Keilform im Querschnitt der Halblei-

dieses Druckgases, der über die Ringnut 59 zwischen terscheibe W weit übertrieben dargestellt. Außerdem

den Schwenkkörper 55 und die Lagerschale 56 der Basis kann in der Praxis der Durchmesser des Gehäuses 31

51 übertragen wird, dient zur Überwindung der Arretie- wesentlich geringer sein als der Durchmesser der HaIb-

rungskraft des Unterdruckes und zur Bildung eines leiterscheibe 11. Dadurch wird eine parallele Ausrich-

Luftlagers für den Schwenkkörper 55. Im Ergebnis kön- 10 tung in der oben erläuterten Art oft nur über einen

neii der Schwenkkörper und die Trägerplatte 53 unter kleineren Bereich der Halbleiterscheibe 11 erzielt, als

Beaufschlagung der Trägerplatte 53 oder der Halblei- dies in F i g. 7 dargestellt ist. Die parallele Ausrichtung

terscheibe 11 mit geringsten Kräften verstellt werden. kann ohne weiteres vor jeder Belichtung nachjustiert

Ist schließlich die gewünschte Neigung der Trägerplatte werden, dies kann aber auch nur einmal oder wenige

53 und der Halbleiterscheibe 11 erreicht, so wird dem is Male während des schrittweisen Belichtens der gesam-

Druckanschluß 65 kein Druckgas mehr zugeführt und ten Halbleiterscheibe 11 erfolgen,

der am Unterdruckanschluß 61 anstehende Unterdruck Das in Fi g. 7 dargestellte System oder eine in ähnli-

arretiert sofort den Schwenkkörper 55 wieder in bezug eher Weise verwendete Reihe von Düsen an anderen

auf die Basis 51. Stellen kann dazu verwendet werden, eine sehr exakte

Die Luftlagereinheit 52 wird dazu benutzt, eine paral- 20 Fokussierung der Belichtungseinrichtung 30 zu verwirk-

IeIe Ausrichtung der Oberseite 11 Tder Halbleiterschei- liehen, sofern die zuvor erläuterte Parallelausrichtung

be ti gegenüber einer Referenzebene, hier der Unter- erfolgt ist. Hier werden die Druckmittelstrahlen 69, 69'

seite31LdesGehäuses31,zu erzielen, und die Druckmeßeinheiten 70, 70' gleichfalls zur Fo-

Zur Erzielung der zuvor erläuterten parallelen Aus- kussierung verwendet.

richtung weist das Gehäuse 31 mehrere, üblicherweise 25 Eine exakte Fokussierung ist dann erreicht, wenn die drei, Druckmittelkanäle 68, 68' auf. Zweckmäßig ist es, Belichtungsoptik 14 in einem ganz bestimmten Abstand wenn diese auf dem Umfang des Gehäuses 31 beispiels- von der Oberseite 11Γ der Halbleiterscheibe 11 zu lieweise in 120°-Abständen angeordnet sind. Eine nicht gen kommt. Diesem Abstand entspricht ein bestimmter dargestellte Druckluft- oder Druckgasquelle ist mit den über die Druckmeßeinheiten 70, 70' meßbarer Stauoberen Enden der Druckmittelkanäle 68,68' verbunden. 30 druck. Demnach kann eine derartige Fokussierung da-Ein Teil der Druckluft tritt über die offenen unteren durch erreicht werden, daß man das Gehäuse 31 lang-Auslässe 68a, 68a'der Druckmittelkanäle 68,68' aus, so sam auf die Halbleiterscheibe 11 absenkt und dabei den daß eine Gruppe von Druckmittelstrahlen 69,69' gebil- Staudruck, der von den Druckmeßeinheiten 70, 70' gedet werden. Der Staudruck in jeder der Druckmittelka- messen wird, überwacht. Mit sinkendem Gehäuse 31 näle 68, 68' kann durch eine zugehörige Druckmeßein- 35 wird der Staudruck entsprechend ansteigen. Sobald der heit 70, 70' festgestellt werden, die jeweils in dem Ge- gemessene Staudruck einem vorgegebenen Referenzhäuse31 angeordnet ist. druck entspricht, wird die Abwärtsbewegung des Ge-Um nun die parallele Ausrichtung der Halbleiter- häuses 31 beendet Dabei ist dann eine vollständige Foscheibe 11 zu erzielen, wird Druckluft zunächst dem kussierung erreicht. Auch diese Fokussierung kann vor Überdruckanschluß 65 zugeführt, so daß die Trägerplat- 40 jeder einzelnen Belichtung im Rahmen einer Anordte 53 und die Halbleiterscheibe 11 sich auf der Luftlage- nung 37 verwirklicht werden.

reinheit 52 frei bewegen können. Das Gehäuse 31 der Das zuvor erläuterte System mit einer Messung des Belichtungseinrichtung 30 wird alsdann auf die Halblei- Staudruckes von Druckmittelstrahlen, kurz als »Luftterscheibe 11 abgesenkt, wobei Druckluft den Druck- druck-Kalibrierung« bezeichnet, ist nicht nur zur Einmittelkanälen 68, 68' zugeführt wird. Die entsprechen- 45 stellung der Neigung der Halbleiterscheibe 11 und zur den Druckmittelstrahlen 69, 69' üben eine Kraft auf die Fokussierung der Belichtungsoptik 14 geeignet, sondern Halbleiterscheibe 11 und die Trägerplatte 53 aus. Wenn kann auch dazu verwendet werden, eine automatische die Oberfläche 11 Tder Halbleiterscheibe 11 nicht paral- Vorjustierung der Halbleiterscheibe 11 zu erzielen. Wie IeI mit der Unterseite 31L des Gehäuses 31 ist, so ist die zuvor erläutert worden ist, wird die Halbleiterscheibe von den einzelnen Druckmittelstrahlen 69,69' ausgeüb- 50 11 vor Durchführung der ersten Belichtung unter Verte Kraft nicht gleich. Im Ergebnis führen die ungleichen wendung der zweiten Maske 13 grobjustiert und in eine Kräfte dazu, daß die Halbleiterscheibe 11 und die Trä- Position gebracht, in der das Bild der zweiten Justiergerplatte 53 ihre Neigung gegenüber der Basis 51 der schablone 40 (F i g. 6) möglichst nahe an der Justiermar-Luftlagereinheit 52 ändern, bis ein Gleichgewicht er- ke 35-1 auf der Halbleiterscheibe 11 sein sollte. Wenn reicht ist. Dieses Gleichgewicht wird erreicht, wenn der 55 die Halbleiterscheibe 11 sorgfältig grobjustiert ist, er-Abstand zwischen den unteren Auslässen 68a, 68a'und scheint die Justiermarke 35-1 im Sichtfeld der Fernsehder Oberseite 117" der Halbleiterscheibe 11 überall kamera 46. Dieses Sichtfeld ist jedoch an sich sehr klein gleich sind, d. h. dann, wenn die Oberseite 11 Tder Halb- (normalerweise in der Größenordnung von 1 mm²), so leiterscheibe 11 parallel zu der Unterseite 31Z. des Ge- daß eine sehr genaue Vorjustierung notwendig ist, um häuses 31 ist. Dieser Zustand ist dadurch feststellbar, 60 zu gewährleisten, daß die Justiermarke 35-1 tatsächlich daß von allen Druckmeßeinheiten 70, 70' der gleiche im Sichtfeld der Fernsehkamera 46 aufscheint. Darüber Staudruck gemessen wird. Über eine entsprechend aus- hinaus ist es wichtig, daß die Winkelstellung der Halbleigebildete, nicht dargestellte Steuereinrichtung wird die- terscheibe 11 auf dem Objektträger 23 stimmt, beispielsser Zustand mit überall gleichen Staudrücken dahinge- weise mit der Stellung der Justiermarken 35-1,35-2 usw. hend umgesetzt, daß die Druckluft am Überdruckan- 65 parallel zu der X- bzw. der Y-Achse der Lineareinstelschluß 65 abgeschaltet wird. Daraufhin wird der lung 24. Dies ist notwendig, damit dann, wenn die HaIb-Schwenkkörper 55 sofort durch den anstehenden Un- leiterscheibe 11 entlang der X- und/oder der Y-Achse terdruck gegenüber der Basis 51 arretiert, so daß die von Belichtungsbereich zu Belichtungsbereich verscho-

ben wird, eine Justiermarke 35 nach der anderen im Sichtfeld der Fernsehkamera aufscheinen kann.

Wie zuvor ausgeführt worden ist erfolgt eine Grobjustierung über die seitlHie Abflachung 11/der Halbleiterscheibe 11 in der Grobjustiervorrichtung 20. Dadurch ist darin, wenn die Halbleiterscheibe 11 auf dem Objektträger 23 befestigt wird, die seitliche Abflachung 11/ungefähr mit einer der Achsen, normalerweise der X-Achse des Bewegungssystems 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 das Zentrum der Halbleiterscheibe 11 festzustellen. Zur Erläuterung dieses Verfahrens dient Fig. 9.

Zunächst wird der Objektträger 23 solange parallel zu der K-Achse verschoben, bis der Druckmittelstrahl 69 auf einer frei wählbaren Linie 75 (F i g. 9) parallel zur X-Achse, aber entfernt von der horizontalen Mittellinie 76 der Halbleiterscheibe 11, liegt Darauf wird das Bewegungssystem 24 dazu verwendet den Objektträger 23 parallel zu seiner X-Achse 73 zu verschieben, bis die Endpunkte 75L 75/? der Halbleiterscheibe 11 festgestellt worden sind. Beispielsweise wird der Objektträger 23 zunächst nach rechts in F i g. 9 verschoben, so daß die Linie 75 den Weg des Druckmittelstrahles 69 in bezug auf die sich bewegende Halbleiterscheibe 11 darstellt Wenn der linke Endpunkt 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 Endpunkt 75L der Halbleiterscheibe Jl entsprechend der Linie 75 vermerkt. Der Objektträger 23 wird dann in der entgegengesetzten Richtung, d. h. nach links, verschoben und der Druckmittelstrahl 69 sowie die Druckmeßeinheit 70 werden dazu verwendet, den gegenüberliegenden rechten Endpunkt 75 R 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 Endpunkten 75L und 75A^ 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 (F i g. 9) liegt, die aber nicht die seitliche Abflachung

I l/der Halbleiterscheibe schneidet. Anschließend wird der Objektträger ausschließlich parallel zu der V-Achse 74 verschoben und Druckmittelstrahl 69 und Druckmeßeinheit 70 werden dazu verwendet, den oberen bzw. den unteren Rand 81Γ bzw. 81B der Halbleiterscheibe

II 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 Laserinterferometer 25 diese Messungen ausgewertet, um so den Mittelpunkt 81cder Linie 81 zu ermitteln. Das Verfahren wird alsdann wiederholt um zu ein 5 oder mehreren vertikalen Linien 82 die jeweiligen Mittelpunkte 82c zu ermitteln. Ober die Mittelpunkte 81c, 82c usw. wird dann die Lage der horizontalen Mittellinie 76 bestimmt Der Schnittpunkt der Mittellinien 76 und 79 definiert das Zentrum 83 der Halbleiterscheibe 11.

ίο Mit anderen Worten ist die genaue Lage des Zentrums 83 jetzt in bezug auf einen frei gewählten Referenzpunkt für die X- und y-Achse 73,74 festgestellt, relativ zu dem nun das Bewegungssystem 24 mit dem Laserinterferometer 25 den Objektträger einstellen.

Während des ersten Verfahrensschrittes unter Verwendung der ersten Maske 12, wird die schrittweise Verschiebung der Halbleiterscheibe 11, die durch die Anordnung 37 erzeugt wird (F i g. 2), in bezug auf das Zentrum 83 und die Mittellinien 76, 79 vollzogen, die in dem soeben in Verbindung mit Fig. 9 erläuterten Verfahren erstellt worden sind. Für jeden nachfolgenden Verfahrensschritt unter Verwendung einer zweiten Maske, hier der Maske 13, jedoch, wird vorzugsweise noch eine weitere Vorjustierung zur Eliminierung von Rotationsfehlern ^er Halbleiterscheibe 11 verwendet, die in den F i g. 10 und 11 dargestellt ist

Mit der zweiten Maske 13 in Einbaustellung wird das Zentrum 83 auf der Halbleiterscheibe 11 in der zuvor erläuterten Weise festgestellt. Wenn nun ein Rotationsfehler vorliegt werden die festgestellten Mittellinien 76, 79 nicht parallel zu den X- bzw. V-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 das Bewegungssystern 24 zunächst dazu verwendet, die Halbleiterscheibe 11 solange zu verschieben, bis eine bestimmte Justiermarke 35-C(F i g. 1) nahe dem Zentrum 83 der Halbleiterscheibe 11 unterhalb der Belichtungseinrichtung 30 in einer Stellung ist, in der bei perfekter Vorjustierung das Bild der zweiten Justierschablone 40 mit der Justiermarke 35-C übereinstimmt. Selbst dann, wenn ein vergleichsweise großer Rotationsfehler θ bei der Halbleiterscheibe 11 vorhanden ist, taucht normalerweise die Justiermarke 35-C innerhalb des Sichtfeldes der Fernsehkamera 46 auf, da diese Justiermarke 35-Cnahe dem Zentrum 83 der Halbleiterscheibe 11 liegt

Eine Bedienungsperson kann nun manuell, beispielsweise über einen Mehrfachfunktions-Einstellhebel, das Bewegungssystem 24 so beeinflussen, daß der Objektträger 23 entlang der X- und/oder V-Achse 73, 74 so lange verschoben wird, bis die Justiermarke 35-C mit der dem Bild der zweiten Justierschablone 40 der zweiten Maske 13 übereinstimmt. Nun kann die Bedienungsperson beispielsweise durch Knopfdruck veranlassen, daß der nicht dargestellte Computer die Stellung der Justiermarke 35-Cabspeichert.

Nachfolgend wird nun der Objektträger 23 entlang entweder der X- oder der V-Achse 73 oder 74 zu der vermuteten Position einer weiteren, weiter vom Zentrum 83 auf der Halbleiterscheibe 11 entfernt liegenden Justiermarke 35-D verschoben. Liegt ein Rotationsfehler vor, so wird das Bild der Justiermarke 35-D gegenüber der Justierschablone 40 hier so verschoben sein, wie das in Fig. 11 angedeutet ist. Wiederum stellt die Bedienungsperson unter Benutzung des Mehrfachfunktions-Einstellhebels oder einer anderen manuellen Kontrolle den Objektträger 23 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 de · .Y-Achse und/oder der V- Achse an jedem Punkt notwendig sind, um die Justiermarken 35-C, 35-D usw. auszurichten, ein direktes Maß dafür sind, welcher Rotationsfehler θιη der Stellung der Halbleiterscheibe vorliegt Wenn man nun trigonometrisch den Rotationsfehler θ berechnet, so kann die in F i g. 8 dargestellte Drehvorrichtung 86 bis 100 dazu verwendet werden, die Basis 51 und die Trägerplatte 53 mit der Halbleiterscheibe 11 in bezug auf das Zentrum 83 der Halbleiterscheibe 11 um einen entsprechenden Rotationswinkel özu schwenken. Dadurch wird der Rotationsfehler beseitigt

Um diese Korrektur des Rotationsfehlers θ zu verwirklichen, ist die Basis 51 der Luftlagereinheit 52 mit der Trägerplatte 50 so verbunden, daß die Basis 15 um geringste Winkel geschwenkt werden kann, ohne daß damit im Zusammenhang eine Verschiebung entlang der X- oder der V-Achse erfolgt Hierzu weist die Unterseite der Basis 51 eine 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 866 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 F i g. 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 V-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 50 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. 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 der Trägerplatte 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 97 eine links- oder rechtsgerichtete Bewegung auf den steifen Arm 89 übertragen. Im Ergebnis werden 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 θ der Halbleiterscheibe 11 festgestellt wird. Wenn der Antrieb 91 arbeitet koppelt der Codierer 101 ein dem Schwenkwinkel der Basis 51 entsprechendes Meßsignal 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 Rotationsfehlern der Halbleiterscheibe 11 automatisch und mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen.

Nach Korrektur des Rotationsfehlers sind natürlich die Mittellinien 76, 79 der Halbleiterscheibe 11 parallel zu den X- bzw. V-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-, V-Achse korrekt ausgerichtet. Dementsprechend wird die zweite Justierschablone 40 im Verlaufe der folgenden schrittweisen Wiederholung der Belichtung, wenn nämlich die Halbleiterscheibe 11 Überdieseiben Entfernungen in dieselben Richtungen verschoben wird, wie bei dem ersten Verfahrensschritt unter Verwendung der ersten Maske zur Erstellung der Anordnung 37 (F i g. 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 14 der zweiten Maske 13 mit den zuvor durch Belichtung erzeugten Schaltkreismustern 36-1, 36-2 usw. kann so in jedem Bereich der Anordnung 37 erzielt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben (11) mit folgenden Merkmalen:

a) die mit Fotolack beschichtete Halbleiterscheibe (11) wird auf einem längs einer X-Achse (73) und einer dazu senkrechten Y-Achse (74) verschiebbaren Objektträger (23) befestigt,

b) Belichtung eines Bereichs der Halbleiterscheibe (11) mit einer Belichtungslampe (32) durch eine erste Maske (12) hindurch, die eine erste Justiermarkenschablone (35) und eine erste Schaltkreisschablone (36) enthält, so daß durch die Belichtung auf dem Bereich der Halbleiterscheibe (11) eine erste Justiermarke (35-t) und ein erstes Schaltkreismuster (36-1) erzeugt werden,

c) Verschiebung der Halbleiterscheibe (11) längs der X-Achse (73) und/oder der Y-Achse (74) um vorgegebene Strecken und Belichtung eines weiteren Bereichs der Halbleiterscheibe (11) gemäß Verfahrensschritt b),

d) sukzessive Wiederholung des Verfahrensschrittes c), bis alle Bereiche auf der Halbleiterscheibe (11) unter Bildung jeweils einer Justiermarke (35-1, 35-2, 35-3, ...) und jeweils eines Schaltkreismusters (36-1,36-2,36-3,...) belichtet sind,

e) Lösen der belichteten Halbleiterscheibe (H) vom Objektträger (23), Entfernen des belichteten oder des unbelichteten Teils des Fotolacks, Durchführung weiterer chemischer und/oder physikalischer Prozesse, erneutes Oberziehen der Halbleiterscheibe (11) mit Fotolack, Befestigen der Halbleiterscheibe (11) auf dem Objektträger (23), und Ersetzen der ersten Maske (12) durch eine zweite Maske (13), die eine zweite Justierschablone (40) und eine zweite Schaltkreisschablone (41) enthält,

f) rotatorische Ausrichtung der Halbleiterscheibe (11), wobei

fi) eine an einer bestimmten ersten Justiermarke (35-C) und der zweiten Justierschablone (40) orientierte Verschiebung der Halbleiterscheibe (11) gegenüber der zweiten Maske (13) erfolgt,

f2) eine Beleuchtung der Halbleiterscheibe (11) mit einer Lichtquelle (42) geringer Intensität erfolgt, so daß der Fotolack nicht belichtet wird, und

f3) ein virtuelles Bild {35-C) der bestimmten ersten Justiermarke (35-Q in der Ebene der zweiten Maske (13) erzeugt wird,

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aufeinanderfolgendes Belichten der bei den Verfahrensschritten b) und c) belichteten Bereiche der Halbleiterscheibe mit dem Schaltkreismuster (41) der zweiten Maske (13),

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

h) die Lichtquelle ist eine von der Belichtungslampe (32) unabhängige, separate Lichtquelle (42),

i) Verschiebung des Objektträgers (23) bis das virtuelle Bild (35-C'j der bestimmten, in unmittelbarer Nähe des Zentrums (83) der Halbleiterscheibe (11) gelegenen ersten Justiermarke (35-Q mit der auf der zweiten Maske (13) befindlichen zweiten Justierschablone (40) zusammenfällt und somit die zweite Justierschablone (40) genau über der bestimmten, ersten Justiermarke (35- C) liegt,

j) Verschiebung des Objektträgers (23) entlang der X-Achse (73) oder der Y-Achse (74) zu der vermuteten Position einer weiteren, weiter vom Zentrum (83) entfernt liegenden ersten Justiermarke (35-£>),

k) Verschiebung des Objektträgers (23), bis die weitere erste Justiermarke (35-D) direkt unter der zweiten Justierschablone (40) liegt,

1) Ermittlung des Rotationsfehlers (Θ) aus der im Verfahrensschritt k) benötigten Verschiebung und Korrektur dieses Rotationsfehlers durch Drehung der Halbleiterscheibe (11) um das Zentrum (83), so daß die vertikale Mittellinie (79) und die horizontale Mittellinie (76) parallel zur X-Achse (73) bzw. Y-Achse (74) ausgerichtet sind, und

m) Positionieren der Halbleiterscheibe (11) vor jeder Belichtung eines Bereichs bei Verfahrensschritt g) dadurch, daß jeweils vor der Belichtung das virtuelle Bild (35-1', 35-2', 35-3', ...) der ersten Justiermarke (35-1, 35-2, 35-3, ...) mit der zweiten Justierschablone (40) zur Dekkung gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt f) zunächst das Zentrum (83) der Halbleiterscheibe (11) durch folgende Vorgehensweise ermittelt wird:

a) Verschiebung des Objektträgers (23) parallel zur X-Achse (73) oder zur Y-Achse (74) längs mehrerer, parallel zueinander verlaufender erster Linien (75,77,78) unter einem Druckmittclstrahl (69, 69') und Bestimmung der rechten Endpunkte (75Λ, 77R, 7SR) und der linken Endpunkte (75L, 77L, 78Z.^ dieser ersten Linien (75, 77, 78) am äußeren Umfangsrand der Halbleiterscheibe (11) durch Messung des Druckabfalls in einer Druckmeßeinheit (70, 70') beim Erreichen des Umfangsrandes,

b) Bestimmung der vertikalen Mittellinie (79) als Mittelsenkrechte der sich jeweils zwischen ihren Endpunkten (75R, 75L; 77R, 77L; 7SR, 7SL) erstreckenden ersten Linie (75,77,78),

c) analoge Wiederholung der Merkmale a) und b) zur Bestimmung der zur vertikalen Mittellinie (79) senkrecht verlaufenden horizontalen Mittellinie (76),

d) Ermittlung des Zentrums (83) der Halbleiterscheibe (11) als Schnittpunkt der horizontalen Mittellinie (76) mit der vertikalen Mittellinie (79).

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit

a) einem zur Korrektur von Rotationslehlern drehbaren Objektträger (23) zur Festlegung der Halbleiterscheibe (11),

b) einem Maskenträger zur Anbringung von Masken (12,13),

c) einer Belichtungseinrichtung (30) mit einer Be-

lichtungslampe (32), zur Belichtung der Halbleiterscheibe (11) durch die Maske (12, 13) hindurch,

d) einer zwischen Maske (12, 13) un& Halbleiterscheibe (11) angeordneten Belichtungsoptik (14).

e) einem Bewegungssystem (24) zur gesteuerten Bewegung des Objektträgers (23) entlang der X-Achse (73) bzw. der Y-Achse (74),

f) eine; ersten Maske (12), die eine erste Schaltkreisschablone (36), Justierpunkte (33) zum Ausrichten der ersten Maske (12) in bezug auf die Belichtungslampe (32) sowie eine erste Justierschablone (35) zur Erzeugung von ersten Justiermarken (35-1) auf der Halbleiterscheibe (11) aufweist,

g) einer zweiten Maske (13), die eine zweite Schaltkreisschablone (41) und eine zweite Justierschablone (40) aufweist,

h) einer Lichtquelle (42) schwacher Intensität zur Beleuchtung eines auf der Halbleiterscheibe (11) befindlichen Bildes (35') der ersten Justiermarke (35-1), wobei die Belichtungsoptik (14) das Bild (35') auf die zweite Maske (13) projiziert und

i) einer Beobachtungseinrichtung (44 bis 49), die auf die zweite Maske (13) fokussiert ist,