NL8000166A - Inrichting voor het door projectie kopieren van maskers op een werkstuk. - Google Patents

Description

*

V

- 1 - r

Nr. 886U

Inrichting voor het door projectie kopiëren van maskers op een werkstuk.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het door projectie kopiëren van maskers op een werkstuk, in het bijzonder op een half-geleidersubstraat voor het fabriceren van geïntegreerde schakelingen, 5 waarbij de patronen van de maskers door een projectieobjectief op een fo-togevoelige laag van het werkstuk af gebeeld worden, terwijl het projectieobjectief volledig gecorrigeerd is voor de toegepaste belichtingsgolf-lengte en waarbij uitrichtpatronen van het masker ten opzichte van op het werkstuk aangebrachte justeerkentekens uitgericht worden, waarna de uit- , /· 10 richtpatronen en de justeerkentekens bij een justeerbelichting door het projectieobjectief en eventuele hulpoptiek in hetzelfde vlak afgebeeld worden.

De exacte stand van het substraat ten opzichte van die van het masker is in het bijzonder dan van groot belang, wanneer het substraat door 15 éën of een aantal voorafgaande belichtingen reeds voorzien is van scha-kelingelementen respektievelijk -patronen. In deze gevallen is het niet voldoende het substraat in een door aanslagen bepaalde stand te brengen en over een tevoren bepaalde afstand te verschuiven, maar moet er voorzien zijn in een directe controle van de werkelijk bereikte stand en in 20 een mogelijkheid tot een geschikte correctie. Deze controle vindt plaats doordat justeerkentekens op het substraat en een uitrichtpatroon op het masker in eenzelfde vlak afgebeeld worden en de stand ten opzichte van elkaar ervan gecontroleerd wordt. Gewoonlijk geschiedt deze afbeelding in het vlak van het projectiemaskër. Vanwege de omkeerbaarheid van de opti-25 sche stralengang komt een dergelijke afbeelding altijd ook overeen met een afbeelding van het uitrichtpatroon op het masker in het vlak van het substraat, waar de voor het justeren noodzakelijke standvergelijking eveneens plaats kan vinden.

Indien bij een dergelijke inrichting het justeren met dezelfde 30 golflengte uitgevoerd wordt als de belichting, zorgt een correctie van het projectieobjectief voor deze golflengte gelijktijdig voor de noodzakelijke nauwkeurigheid bij de afbeelding van het masker op het substraat en van de justeerkentekengebieden van het masker en het substraat op elkaar. De gedurende de justeerhandeling op de lichtgevoelige laag vallende 35 lichthoeveelheid mag echter een bepaalde waarde (ca 1 % van het belich-tingslicht) niet overschrijden. Voorgaande werkwijze is o.a. bekend uit 800 0 1 66 - 2 - de Duitse Offenlegungsschrift 2.707.^77 of 2.539*206. Een nadeel van deze werkwijze is de zwakte van de voor het justeren ter beschikking staande signaaly dat de justeerhandeling moeilijk en traag maakt. Gewoonlijk vindt daarom het justeren enerzijds en de aansluitende belichting ander-5 zijds plaats met twee verschillende belichtingsgolflengten, de justeer-golflengte en de belichtingsgolflengte, opdat gedurende het justeren een foutieve belichting vooraf van de slechts voor de belichtingsgolflengte gevoelig gemaakte fotolak achterwege blijft.

Het projectieobjectief moet nu bij de belichtingsgolflengte het 10 masker scherp op het substraat afbeelden en bij de justeergolflengte het uitrichtpatroon van het masker scherp op het justeerkentekengebied van het substraat afbeelden en/of omgekeerd. Dit zou zonder, meer met eên projectieobjectief mogelijk zijn, dat zowel voor de justeergolflengte alsook voor de belichtingsgolflengte is gecorrigeerd. In dat geval zijn het 15 maskervlak en het substraatvlak, waarin uitrichtpatronen respectievelijk justeerkentekens liggen, bij beide golflengten geconjugeerd en voor beide golflengten identiek. Om deze reden is ook de begrijpelijke scheiding tussen de afbeelding van het eigenlijke masker en het uitrichtpatroon ervan hier overbodig en ook niet gebruikelijk. Het belangrijkste nadeel 20 van deze oplossing is, dat in kromming begrensde objectieven met een zeer grote lichtopbrengst en een zeer hoge numerieke apertuur en gelijktijdig een groot beeldveld tot nu toe slechts voor een golflengte gecorrigeerd kunnen worden en derhalve bij deze werkwijze niet toegepast kunnen worden.

Bij een enige tijd geleden gefabriceerde inrichting werd voor het 25 justeren aan het eigenlijke projectieobjectief een hulpobjectief toegevoegd, dat de correctie voor de justeergolflengte verschafte. Het nadeel van deze werkwijze is, dat het objectief in de stralengang in- en uitge-zwaaid moet worden en dat daardoor tijd verloren gaat, trillingen worden veroorzaakt en een ingewikkelde mechanische opbouw noodzakelijk is.

30 Volgens de uitvinding is daarentegen onderkend, dat de eisen voor een scherpe afbeelding van het eigenlijke patroon van het masker op het substraat en voor een scherpe afbeelding op elkaar van het uitrichtpatroon van het masker en de justeerkentekens op het substraat, niet in dezelfde zin begrepen moeten worden. Slechts de stand van een justeerlijn 35 met betrekking tot een daarop loodrechte richting, wordt namelijk als informatie voor het justeren gebruikt en slechts in die richting is derhalve een scherpe afbeelding van de lijn noodzakelijk. Een onscherpte van 80 0 0 1 66 \ - 3 - de afbeelding, die alleen merkbaar is in de langsrichting van het afge-beelde lijnstuk, is derhalve niet nadelig voor de, nauwkeurigheid van het justeren.

De uitvinding combineert dienovereenkomstig een perfecte afbeel-5 ding bij de belichtingsgolflengte, dus een afbeelding, waarbij de geome-trisch-optische fouten een kleinere invloed hebben dan de buigingseffec-ten, met een bewust op de koop toe genomen onvolledige correctie van het systeem dat de uitrichtpatronen en de justeerkentekens op elkaar afbeeldt. Daarbij gaat het echter niet om willekeurig gewenste afbeeldingsfouten, 10 maar uit ervaring is gebleken, dat bepaalde afbeeldingen, die op astigma-tische wijze punten tot sagittaal of meridionaal ten opzichte van de optische lijn verlopende streepjes vervormen, in de sterkste mate ook voor de justeergolflengte gecorrigeerd moeten worden, naast de reeds gevolgde correctie van het projectieobjectief voor de belichtingsgolflengte. Deze 15 afbeeldingsfout kan echter blijven bestaan, wanneer de voor het justeren toegepaste lijnen in het af te beelden uitrichtpatroon ten opzichte van de af te beelden justeerkentekens overeenkomstig de aanwezige afbeeldingsfouten respektievelijk sagittaal of meridionaal verlopen. De afbeeldingsfout leidt in dit geval slechts tot een onscherpte van het eindgebied van 20 ie lijn, hetgeen voor het justeren van geen belang is.

De uitvinding zal in het hierna volgende nader beschreven worden aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden en endec· verwijzing naar de tekening; hierin toont: fig. 1 schematisch een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting vol-25 gens de uitvinding; fig. 2 de stralengang van een systeem met de bij de afbeelding van de justeerkentekens respektievelijk van het uitrichtpatroon toelaatbare afbeeldingsfouten; fig. 3a t/m d de oriëntering van de justeerkentekens volgens de 30 uitvinding; fig. U een schematische weergave van een ander uitvoeringsvoorbeeld; fig. 5 een schets van het bijbehorende uitrichtpatroon.

fig. 1 toont een projectiebelichtingsinrichting, waarvan het we-kenlijke deel een projectieobjectief H met een brandpuntsafstand F is, 35 dat bij belichting de op een dragerglas 1 opgebrachte maskerlaag 2U op het oppervlak van een van een laag fotolak voorziene halfgeleider 3 afbeeldt. De inrichting 7 voor het belichten van het projectiemasker heeft met de uitvinding niets te maken en is hier derhalve niet nader getoond.

80 0 0 1 66 - U -

Voor het nauwkeurig instellen, van de relatieve stand van het masker 2 en het substraat (halfgeleider 3) zijn in een doorlatend gebied van het masker 2 uitrichtpatronen 5 aangebraeht. Bij belichting van op het substraat 3 aangebrachte justeerkentekens 6 door een inrichting 17, die 5 licht uitzendt met een justeergolflengte, welke verschilt van de be- lichtingsgolflengte, zullen deze in het vlak van het uitrichtpatroon af-gebeeld worden, waar aan de hand van de stand ervan ten opzichte van de uitrichtpatroon 5 de juistheid van de uitgevoerde positionering beoordeeld kan worden.

10 Het masker 2 is verzegeld met een beschermglas 20. Op het vrije oppervlak van dit beschermglas 20 bevindt zich een lichtdelende laag 21, die in wezen doorlatend is voor de belichtingsgolflengte (bijvoorbeeld k-36 nanometer), maar de justeergolflengte (bijvoorbeeld λ= 5^7 nanometer) daarentegen reflecteert.

15 Het door de justeerlichtbron 17 opgewekte licht treedt gedeeltelijk door een halfdoorlatende spiegel 16 en wordt door de lichtdelende laag 21 op het beschermglas 20 door het projectieobjectief h op de justeerkentekens 6 van het substraat 9 geworpen. Met behulp van dit licht wordt nu het justeerkenteken 6 via het projectieobjectief l·, de lichtdelende laag 20 21 en de halfdoorlatende spiegel 16 in het gebied van het uitrichtpatroon 5 van het masker 2 afgeheeld. De beelden van de kentekens van het substraat en het masker worden nu gelijktijdig via een andere omkeerspiegel 13 en optiek 1U op de fotoëlektrische beoordelingsinrichting 18 afgebeeld.

Een bijzonderheid bij dit uitvoeringsvoorbeeld is de verlenging 25 van de stralengang bij het justeerlicht. Deze verlenging compenseert een deel van de afbeeldingsfouten, die door de overgang van belichtingsgolflengte naar justeergolflengte tot stand komen.

Overeenkomstig de uitvinding is er in voorzien, dat bij bestraling van de justeerkentekens 6 met licht met de justeergolflengte, die het op 30 zich gevoelige oppervlak van het substraat niet beïnvloedt, de justeerkentekens 6 slechts met een afbeeldingsfout in het vlak van het uitrichtpatroon 5 afgebeeld worden. Het soort afbeeldingsfout is in fig. 2 weergegeven, waarbij aan de hand van het gebruikelijke astigmatisme wordt getoond, hoe een punt P in het sagittale brandvlak tot een meridionaal 35 (radiaal) verlopende lijn en in het meridionale brandvlak tot een sa-gittaal(in de omtreksrichting) verlopende lijn wordt vervormd. Bij de in feite voor het uitvoeren van de uitvinding van belang zijnde objectieven zijn de verhoudingen in zoverre meer gecompliceerd, dan bij die van 80 0 0 1 66 t - 5 - het gebruikelijke astigmatisme, dat beeldfouten van de derde orde ook voor de justeergolflengte vergaand gecorrigeerd zijn. Het is voor de uitvinding echter slechts wezenlijk, dat de resterende afbeeldingsfouten een uitwerking met de getoonde aard hebben, dus dat een door een punt 5 uitgestraalde stralenbundel tot een meridionaal of sagittaal ten opzichte van de optische as verlopende lijn vervormt. Indien de overeenkomstig de uitvinding toegelaten, ja zelfs voorziene afbeeldingsfout de van het punt P uitgaande stralenbundel in een meridionaal (radiaal) verlopend lijnstuk vervormt, dan vervormt deze ook een meridionaal ten opzichte 10 van de as verlopend lijnstuk weer in een zodanig lijnstuk. De afbeeldingsfout leidt slechts tot een onscherpte van het eindgebied van het lijnstuk, hetgeen voor justeerdoeleinden verder niet storend is. Dergelijke meridionaal verlopende justeerkentekens 6 zijn in de figuren 3a en 3b getoond. In het geval van 3a zijn zij aangebracht op de gehele halfge-15 leiderschijf. Fig. 3b heeft betrekking op het geval, wanneer een halfge-leiderschijf 3 in chips 3' verdeeld is, die stapsgewijs na elkaar belicht worden. In dat geval zijn aan elk afzonderlijk vlak justeerkentekens 6 toegevoegd, die naar het middelpunt van dit vlak, dat bij de belichting op de optische as geplaatst wordt.

20 De verhoudingen zijn analoog, wanneer de voorziene afbeeldingsfou ten van het de justeerkentekens 6 in het vlak van het uitrichtpatroon 5 afbeeldende systeem, de van een punt uitgaande stralen als een sagittaal lijnstuk afbeelden. In dat geval moeten de justeerkentekens 6 eveneens ten opzichte van de optische as sagittaal aangebracht worden, zoals dit 25 in de figuren 3c en 3d getoond is.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig. U zijn de verhoudingen in zoverre een weinig anders, dat de inrichting 17 voor het leveren van het justeerlicht zich boven het masker 2 bevindt. Het beeld van het uitrichtpatroon 5 wordt door het justeerlicht via de halfdoorlatende spie-* 30 gel 16 en een projectieobjectief U op het substraat 3 afgeheeld en met de daar aangebrachte justeerkentekens 6 in dekking gebracht. De juiste stand ten opzichte van elkaar van het uitrichtpatroon 5 en de justeerkentekens 6 kan daarbij op gebruikelijke wijze gedefinieerd zijn, doordat een justeerkenteken 6 midden in de, de afbeelding van het uitricht-35 patroon 5 vormende, rechthoekige vlak moet liggen.

Het aanschouwen van in het substraatvlak op elkaar afgebeelde merktekens geschiedt in het onderhavige geval weer met behulp van een 80 0 0 1 66 > - 6 - projectie-objectief b, waarbij hier de door het beschermglas 20 respectievelijk door de niet-getoonde spiegeling daarvan op de spiegel 16 geworpen stralen achter deze spiegel via het optiek 1^· aanschouwd worden, voorzover deze die spiegel doordringen. Afhankelijk van het soort cor-5 rectie van het projectieobjectief h voor de justeergolflengte worden de sagittaal of meridionaal verlopende begrenzingslijnen van het in fig. 5 getoonde uitrichtpatroon 5 gebruikt ter vergelijking met de op doelmatige wijze parallel daarmee verlopende justeerkentekens 6.

80 0 0 1 66

Claims (1)

1. Inrichting voor het door projectie kopiëren van maskers op een werkstuk, in het bijzonder op een halfgeleidersubstraat voor het fabriceren van geïntegreerde schakelingen, waarbij de patronen van de maskers 5 door een projectie-objectief op een fotogevoelige laag van het werkstuk afgeheeld worden, terwijl het projectieobjeetief volledig voor de toegepaste belichtingsgolflengte gecorrigeerd is en waarbij uitrichtpatronen van het masker uitgericht worden ten opzichte van op het werkstuk aangebrachte justeerkentekens, waarna de uitrichtpatronen en de justeerken-10 tekens bij een justeerbelichting door het projectieobjeetief en eventueel een hulpoptiek in hetzelfde vlak afgebeeld worden, met het kenmerk, dat de afbeelding van de justeerkentekens (6) in het vlak van het uit-richtpatroon (5) resp. van hét uitrichtpatroon (5) in het vlak van de justeerkentekens (6) door middel van het projectieobjeetief (U) en even-15 tueel de hulpoptiek (21, 16) plaatsvindt met een afbeeldingsfout, die punten verandert in sagittaal of meridionaal ten opzichte van de optische as verlopende strepen en dat de justeerkentekens (6) respektievelijk het uitrichtpatroon (5) overeenkomstig sagittaal respektievelijk meridionaal ten opzichte van de optische as verlopende strepen (fig. 3a, b res-20 pektievelijk 3c, d) omvatten. , 30 0 0 1 06