DE3246305A1

DE3246305A1 - Maskenausrichtvorrichtung

Info

Publication number: DE3246305A1
Application number: DE19823246305
Authority: DE
Inventors: Ichiro Ishiyama; Masao Yokohama Kanagawa Kosugi; Hiroshi Sato; Kazuo Tokyo Takahashi; Shuichi Kawasaki Kanagawa Yabu
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1982-12-14
Publication date: 1983-06-23
Also published as: GB2123980A; GB2123980B; JPS58102939A

Description

Maskenausrichtvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maskenausrlchtvorrichtung, nämlich eine Vorrichtung zum Ausfluchten einer Maske, die ein Negativbild ist, und eines Halbleiterplättchens, auf das ein Bauelementemuoter der Maske aufzu drucken ist, in ein vorbestimmtes Lageverhältnis für das darauffolgende Übertragen des Musters der Maske auf einen auf die Oberfläche des Halbleiterplättchens aufgebrachten Fotolack.

Bei dem Ausrichten einer Maske und eines Halbleiterplättchens ist es üblich und im besonderen bei dem automatisierten Ausrichten sogar unerläßlich, an der Maske und dem Halbleiterplättchen Richtmuster einander gegenübergesetzt anzubringen. Die Richtmuster an der Oberfläche der Maske und an der Oberfläche des Halbleiterplättchens werden unter Sicherstellung ihrer Lagegenauigkeit in Bezug auf die Muster für die tatsächlichen Elemente wie Schaltkreise angebracht; wenn mittels der Richtmuster die Maske

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und das Halbleiterplättchen ausgerichtet sind, so bedeutet dies, daß sie bezüglich der tatsächlichen Bauelementemu— ster ausgerichtet wurden. Gewöhnlich erfolgt das Ausrichten so, daß gleichzeitig die Richtmuster der Maske und des Halbleiterplättchens über ein optisches Ausricht-Beobachtungssystem betrachtet werden, so daß aus diesem Grund die Richtmuster der Maske und des Halbleiterplättchens voneinander verschiedene Form haben.

Bisher wurde nach dem Abschluß des Ausrichtens bei der darauffolgenden Belichtung auf das Halbleiterplättchen das Bauelementernuster der Maske übertragen und zugleich damit das Richtmuster der Maske auf das entgegengesetzte Richtrnuster des Halbleiterplättchens übertragen, so daß dieses Richtmuster des Halbleiterplättchens danach nicht mehr als Richtmuster verwendet werden konnte.

Bisher wurden daher an dem Halbleiterplättchen Richtmuster in einer erforderlichen Anzahl gebildet und diese Richtmu- -⁵^ ster des Halbleiterplättchens während der Ausrichtschritte aufeinanderfolgend aufgebraucht.

Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, daß eine Anzahl von Richtmustern erforderlich ist und daher die von den Schaltungsmustern bzw. Bauelementemustern einzunehmende Fläche verringert ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin , daß durch gegenseitige Lagefehler bei den mehreren Richtmustern die Ausrichtgenauigkeit verringert ist.

Wenn nämlich bei einem ersten Schritt auf dem Halbleiterplättchen alle Richtmuster für die darauffolgende Verwendung ausgebildet werden, kann eine Abweichung zwischen diesen Richtmustern eine Verschlechterung der Ausrichtgenauigkeit während des zweiten Schritts und der nachfol-

genden Schritte verursachen, während dann, wenn bei einem

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bestimmten Schritt auf dem Halbleiterplättchen das Richtmuster zur Verwendung bei dem nächsten Schritt ausgebildet wird, die gegenseitige Lageabweichung zu einem Problem wird, die zwischen dem Bauelementemuster der bei dem bestimmten Schritt verwendeten Maske und dem auf der Maske für den nächsten Schritt bereitgestellten Richtmuster besteht, das auf das Halbleiterplättchen zu übertragen ist.

Zum Beheben der vorstehend genannten Unzulänglichkeiten wurden Maßnahmen zum Schutz des Richtmusters des Halbleiterplättchens vorgeschlagen.

Eine dieser Maßnahmen besteht gemäß der US-PS 4 007 988 darin, den Richtmuster-Teilbereich des Halbleiterplättchens oder der Maske teilweise abzudecken und dann zu belichten. In diesem Fall wird der Richtmuster-Teilbereich des Halbleiterplättchens überhaupt nicht belichtet.

Eine andere Maßnahme besteht in einem aus der US-PS 3 844 655 bekannten Verfahren, bei dem vor der Belichtung allein der Richtmarken-Teilbereich übermäßig belichtet wird,

Bei diesen beiden Verfahren unterscheidet sich die Ausführungsform in Abhängigkeit davon, ob das fotoempfindliche Material bzw. der Fotolack ein Positiv-Material oder ein Negativ-Material ist, jedoch wird in einem jeden Fall als Ergebnis des Entwickeins das Richtmuster der Maske

³^ nicht um das Richtmuster des Halbleiterplättchens herum gedruckt, so daß während der nachfolgenden Ausrichtvorgänge das Richtmuster des Halbleiterplättchens wiederverwendet werden kann.

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Von diesen beiden Verfahren hat das erstere Abdeck-Verfahren die Nachteile, daß ein Abdeckungsmechanismus erforderlich ist und daß ein Zeitverlust entsteht, da ein Abdeckteil eingesetzt und herausgenommen werden muß, während das letztere Vorbelichtungs-Verfahren die Nachteile hat, daß ein Mechanismus für die übermäßige Belichtung erforderlich ist und daß der der Belichtungszeit hierfür entsprechende Zeitverlust verursacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Ausschalten der vorangehend angeführten Unzulänglichkeiten eine Maskenausrichtvorrichtung zu schaffen, bei der die Anzahl der Richtmuster auf ein einziges eingeschränkt ist und das Richtmuster an einem Halbleiterplättchen geschützt wird, ohne daß eine Maßnahme angewandt wird, die einen zusätzlichen Mechanismus wie ein Abdecken oder eine Vorbelichtung erforderlich macht und die einen Zeitverlust und damit verringerte Produktivität ergibt.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Richtmuster einer Maske mit einer Linienbreite gestaltet wird, welche kleiner als eine Grenz-Linienbreite W_Q für das Sichtbarmachen ist (die durch die Eigenschaften des Fotolacks, die Eigenschaften eines optischen Projektionssystems usw. bestimmt ist , welche bei der Maskenausrichtvorrichtung verwendet werden), nämlich kleiner als die kleinste Linienbreite, die auf das Halbleiterplättchen übertragen werden kann.

D.h., die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Mason

kenausrichtvorrichtung mit der System-Vergrößerung 1:1 ein Richtmuster mit einer Linienbreite gebildet wird, die kleiner als die Grenz-Linienbreite W_n für das Sichtbarmachen ist, und daß bei einer Maskenausrichtvorrichtung mit einem Verkleinerungsverhältnis m eine Richtmarke mit einer Linienbreite gebildet wird, die kleiner als W_Q/m ist.

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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine erläuternde Darstellung, die zeigt, wie ein Maskenmuster auf ein Halbleiterplättchen

gedruckt wird.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die Beleuchtungsverteilungen an der Oberfläche des Halbleiterplättchens zeigt.

Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die von Änderungen der Belichtungszeit hervorgerufene Änderungen der Belichtungsmengen-Verteilung zeigt.

Die Fig. 1 zeigt, wie ein Richtmuster auf einer Maske 1 in einer Nahbelichtungs-Ausrichtvorrichtung oder einer Projektions-Ausrichtvorrichtung auf ein Halbleiterplättchen 2 gedruckt wird. Die Maske 1 trägt ein Bauelementemuster 3 für tatsächliche Bauelemente, das eine Linienbreite L hat, die größer als eine Grenz-Linienbreite W_Q für das Sichtbarmachen ist, und ein Richtmuster 4 mit einer Linienbreite 1 , die schmäler als die Grenz-Linienbreite Wq ist; die Maske wird mit Belichtungslicht 5 beleuchtet. Die Fig. 2 zeigt die Verteilung der Beleuchtungsstärke an der Oberfläche des Halbleiterplättchens,

Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist es strahlenoptisch
denkbar, daß an der Oberfläche des Halbleiterplättchens eine Beleuchtungsstärkenverteilung gemäß der Darstellung bei 6 bzw. 6' entsteht, die einen vollständigen Kontrast bildet, jedoch entsteht bei einem Drucksystem nach dem Nahbelichtungsverfahren bzw. Kontaktbelichtungsverfahren oder dem Projektionsverfahren aus einem feinen Muster unter dem Einfluß des Beugungslichts eine Beleuchtungs-

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stärken-Verteilung gemäß der Darstellung bei 7 bzw. 7'. D.h., sobald die Linienbreite kleiner wird, tritt durch die Beugung ein Hintergreifen des Lichts in den Dunkelbereich auf, so daß sich eine wellenoptische Beleuchtungsstärken-Verteilung ergibt..

V/enn das Bildelementemuster 3 der Maske 1 auf dem HaIbleiterplattchen 2 erzeugt werden soll, wird gewöhnlich ein Fotolack-Bild mit der gleichen Linienbreite wie das Muster hergestellt, wobei zu diesem Zweck die Belichtungsmenge durch die Belichtungszeit t gesteuert wird. Die Fig. 3 zeigt die Verteilung der Belichtungsmenge Ixt bei einer Änderung der Belichtungszeit t. In der Fig. 3 ist mit S die Empfindlichkeit bzw. das Ansprechvermögen des Fotolacks bezeichnet.

Bei der in Fig. 3 bei 8 gezeigten Belichtungsmengen-Verteilung liegt eine Unterbelichtung vor, so daß in diesem Fall die Fotolack-Linienbreite größer als die Linienbreite L des Bildelementemusters 3 auf der Maske ist, während bei der bei 10 gezeigten Belichtungsmengen-Verteilung eine Überbelichtung vorliegt und die Fotolack-Linienbreite schmäler als die Linienbreite L des tatsächlichen Bauelementemusters 3 an der Maske ist.

Demzufolge ist die Belichtungsmengen-Verteilung gemäß der Darstellung bei 9 die optimale Verteilung für das Drucken des Bildelementemusters 3, wobei ein Fotolack-Bild

mit der Linienbreite L reproduziert wird.
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Andererseits hat das Richtmuster 4 der Maske 1 eine Linienbreite 1» die kleiner als die Grenz-Linienbreite W_n für das Sichtbarmachen ist, so daß kein dementsprechendes Fotolack-Bild erzeugt wird, da sich eine Belichtung ergibt, die die Fotolack-Empfindlichkeit S übersteigt.

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Vorangehend wurde hinsichtlich des Systems mit der Vergrößerung 1:1, nämlich des Nahbelichtungs-Verfahrens oder des 1:1-Projektionsverfahrens beschrieben, daß bei der für das Bildelementemuster richtigen Belichtungsmenge das Richtmuster eine Linienbreite hat, die nicht sichtbar gemacht wird, wobei im einzelnen im Verhältnis zur Linienbreite L des Bauelementemusters die Linienbreite des
Richtmusters gleich 1 ist; bei einem Projektionsverfahren mit dem Verkleinerungsverhältnis m wird im Verhältnis zu der Linienbreite L/m des Bauelementemusters die Linienbreite des Richtmusters auf l/m festgelegt, wodurch dieses Verfahren gleichermaßen anwendbar ist. Im tatsächlichen Anwendungsfall muß die Linienbreite des Maskenmusters nach verschiedenen Bedingungen einschließlich der Fotolack-Eigenschaften, des Leistungsvermögens des optischen Projektionssystems usw. festgelegt werden, jedoch genügt es, wenn die Linienbreite des Richtmusters ungefähr die Hälfte der Grenz-Linienbreite W_Q für das Sichtbar machen beträgt.

Bei einer Maskenausrichtvorrichtung, die ein optisches Beobachtungs- oder Meßsystem für das Ausfluchten einer Maske und eines Halbleiterplättchens hat, ist es erforderlich, daß die Linienbreite des Richtmusters der Maske eine Linienbreite ist, die nicht auf das Halbleiterplättchen übertragen wird, jedoch von dem optischen Beobachtungs- oder Meßsystem aufgelöst werden kann.

Ferner kann bei der Ausrichtvorrichtung mit dieser Gestaltung das Belichtungslicht Ultraviolett-Licht oder Licht im fernen Ultraviolett-Bereich sein oder es können Röntgenstrahlen oder dergleichen angewandt werden.

Gemäß der Beschreibung wird zwar auf das Halbleiterplättchen kein Richtmuster der Maske übertragen, jedoch ist

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diese Gestaltung auch für einen besonderen Anwendungszweck verwendbar, bei dem ein bestimmter Teil des Bildelementmusters der Maske nicht auf das Halbleiterplättchen übertragen werden soll, was dadurch erfolgt, daß die diesem Teil entsprechende Muster-Linienbreite schmäler als die Grenz-Linienbreite W für das Sichtbarmachen gewählt wird.

Bei dem Einsatz der Maskenausrichtvorrichtung ist das Ausrichten bei allen Fotoprozessen unter Verwendung eines einzigen Halbleiterplättchen-Richtmusters ohne irgendeine zusätzliche Funktion und ohne irgendeinen Zeitverlust ermöglicht, was außerordentlich vorteilhaft ist.

Bei einer Maskenausrichtvorrichtung wird ein Muster für tatsächliche Bauelemente von einer Maske auf einen auf die Oberfläche eines Halbleiterplättchens aufgebrachten Fotolack übertragen, während ein Richtmuster der Maske nicht auf den Fotolack übertragen wird. Dies geschieht dadurch, daß die Linienbreite des Richtmusters der Maske auf eine Linienbreite gewählt wird, die nicht auf das Halbleiterplättchen übertragbar ist. Wenn die Muster der Maske so ausgebildet sind, daß die Linienbreite des Richtmusters im Vergleich zu derjenigen des Bauelementemusters dünn ist, wird an dem auf die Oberfläche des Halbleiterplättchens aufgebrachten Fotolack in dem Bereich des

Richtmusters durch die Beugungserscheinung die Belichtungsmenge übermäßig groß, so daß daher das Richtmuster der Maske nicht auf das Halbleiterplättchen übertragen

wird.
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Claims

Patentansprüche

1. Maskenausrichtvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Maske (1) mit einem Bauelementemuster (3) und einem Richtmuster (4) und ein Halbleiterplättchen (2), auf das das Bauelementemuster der Maske zu übertragen ist, wobei das Richtmuster der Maske ein Muster mit einer Linienbreite (1) ist, die nicht auf das Halbleiterplättchen übertragbar ist.

2. Maskenausrichtvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Maske (1) mit einem Bauelementemuster (3) und einem Richtmuster, ein Halbleiterplättchen (2), auf das das Bauelementemuster zu übertragen ist, und eine Beobachtungs- oder Meßvorrichtung zum Beobachten oder Messen der Ausfluchtung der Maske und des Halbleiterplättchens, wobei das Richtmuster der Maske ein Muster mit einer Linienbreite (1) ist, die nicht auf das Halbleiterplättchen übertragbar ist und mittels der Beobachtungs- oder Meßvorrichtung auflösbar ist.

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