DE2346720A1 - DEVICE FOR ADJUSTING SEMI-CONDUCTOR DISCS WITH REGARD TO A RADIATION MASK FOR STRUCTURE GENERATION IN PHOTO LACQUERS WITH X-RAY EXPOSURE - Google Patents
DEVICE FOR ADJUSTING SEMI-CONDUCTOR DISCS WITH REGARD TO A RADIATION MASK FOR STRUCTURE GENERATION IN PHOTO LACQUERS WITH X-RAY EXPOSUREInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT "··"··" :München, 17. SEP. 1973 Berlin und München Wittelsbacherpl. 2SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT "··" ·· " : Munich, SEP 17, 1973 Berlin and Munich Wittelsbacherpl. 2
VPAVPA
73/7J.Y73 / 7J.Y
Vorrichtung zum Justieren von Halbleiterscheiben bezüglich einer Bestrahlungsmaske für eine Strukturerzeugung in Fotolacken mit Röntgenstrahlbelichtung.Device for aligning semiconductor wafers with respect to an irradiation mask for generating structures in photoresists with x-ray exposure.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Justieren von Halbleiterscheiben bezüglich einer Bestrahlungsmaske mit maskierenden Strukturen auf einem Träger für diese Strukturen für eine Strukturerzeugung in Fotolacken mit Röntgenstrahlbelichtung, wobei komplementäre Justiermarken auf der Bestrahlungsmaske und der Halbleiterscheibe zur Deckung miteinander gebracht werden, und wobei die maskierenden Strukturen aus Röntgenstrahlen stark undurchlässigem Material und der Träger dieser maskierenden Strukturen aus einem für Röntgenstrahlen durchsichtigem Material bestehen.The invention relates to a device for aligning semiconductor wafers with respect to an irradiation mask masking structures on a carrier for these structures for a structure production in photoresists with X-ray exposure, wherein complementary alignment marks on the irradiation mask and the semiconductor wafer to cover are brought together, and wherein the masking structures are made of highly opaque material and X-rays the support of these masking structures consist of a material transparent to X-rays.
Aus der Literaturstelle "Solid State Technology", Juli 1972, S.21-25 ist bekannt, bei fotolithografischen Prozessen zur Herstellung von Halbleitersystemen mit Strukturabmessungen im Mikrometerbereich bei der Belichtung des Fotolacks Röntgenstrahlen zu verwenden. Die Benutzung von Röntgenstrahlung zur Belichtung liefert eine exaktere Abbildung der maskierenden Strukturen auf die Fotolackschicht, da Beugungserscheinungen herabgesetzt werden, insbesondere dann, wenn ein endlicher Abstand zwischen Bestrahlungsmaske und der Fotolackschicht beim Belichten eingehalten werden soll. Nach dem Stand der Technik benutzt man die Röntgenstrahlen auch gleichzeitig dazu, die Bestrahlungsmaske bezüglich der Halbleiterscheiben, auf denen sich die Fotolackschicht befindet, in ihrer geometrischen Position zu justieren.From the reference "Solid State Technology", July 1972, S.21-25 is known in photolithographic processes for the production of semiconductor systems with structural dimensions to use X-rays in the micrometer range when exposing the photoresist. The use of X-rays for exposure provides a more exact image of the masking structures on the photoresist layer, since diffraction phenomena be reduced, in particular when there is a finite distance between the irradiation mask and the photoresist layer should be adhered to during exposure. According to the prior art, the X-rays are also used simultaneously to this end, the irradiation mask with respect to the semiconductor wafers on which the photoresist layer is located in to adjust their geometrical position.
Die Verwendung von Röntgenstrahlen zur Justierung der Position der Halbleiterscheiben verlangt relativ großen AufwandThe use of x-rays to adjust the position the semiconductor wafers requires a relatively large amount of effort
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an Röntgenapparaturen. Ferner sind weitere Arbeitsprozesse an den Halbleiterscheiben erforderlich, da die Scheiben an entsprechenden Stellen dünn geätzt werden müssen. Darüber hinaus sind beim Justieren mittels Röntgenstrahlen weitere Sicherheitsvorkehrungen für das Bedienungspersonal erforderlich. on X-ray equipment. There are also other work processes required on the semiconductor wafers, since the wafers have to be thinly etched at the corresponding points. About that In addition, when adjusting by means of X-rays, additional safety precautions are required for the operating personnel.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei lithografischen Prozessen, bei denen Strukturen mittels Röntgenbestrahlung im Fotolack erzeugt werden soll, die Verwendung von Röntgenstrahlen für die Zeitdauer der Justierarbeiten zur Positionierung der Halbleiterscheiben bezüglich der Bestrahlungsmaske zu umgehen.An object of the present invention is, in lithographic Processes in which structures are to be created in the photoresist by means of X-ray irradiation, the use of X-rays for the duration of the adjustment work to position the semiconductor wafers with respect to the irradiation mask to bypass.
Diese Aufgabe wird mit einer wie oben angegebenen Vorrichtung gelöst, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zur Justierung der Halbleiterscheiben eine Quelle für Infrarotstrahlen und ein Empfänger für diese Strahlen vorgesehen sind, wobei die Frequenz der für die Justierung verwendeten Strahlung in einem Bereich liegt, in dem das Material des Trägers und dasjenige der Halbleiterscheiben noch durchsichtig ist.This object is achieved with a device as specified above, which is characterized according to the invention that a source for infrared rays and a receiver for these rays are provided for adjusting the semiconductor wafers are, wherein the frequency of the radiation used for the adjustment is in a range in which the material of the carrier and that of the semiconductor wafers is still transparent.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Halbleitermaterial jenseits der Absorptionskante in Richtung zum langwelligeren Spektralbereich für elektromagnetische Strahlung durchdringbar wird. Ferner lassen sich die durch Beugungseffekte bedingten Unscharfen der Justiermarken durch Verwendung von geeigneten Querschnittsformen der Justiermarken, wie z.B. bei konzentrischen und komplementären Anordnungen, in ihren Auswirkungen umgehen. Eine Justiergenauigkeit bei Verwendung von IF-Licht ist bis auf 0,2/lim möglich.The invention is based on the knowledge that semiconductor material beyond the absorption edge in the direction of the longer wave Spectral range for electromagnetic radiation is penetrable. Furthermore, the blurring of the alignment marks caused by diffraction effects can be eliminated by using of suitable cross-sectional shapes of the alignment marks, e.g. in the case of concentric and complementary arrangements, deal with their effects. Adjustment accuracy when using IF light is possible up to 0.2 / lim.
In der Fig.1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Bestrahlungs-In Figure 1 is a preferred embodiment of the invention Device shown. The irradiation
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marke 1 bestellt aus Silizium, das sn den Stellen 2 und 3 auf eine Dicke von etwa 3 bis 10/um, vorzugsweise 5 /um, dünn geätzt ist. Diese Stellen 2 und 3 sind die Träger für die Justiermarken 4 bzw. die maskierenden Strukturen 5. Die Justiermarken 4 sowie die Strukturen 5 bestehen aus einer etwa 1/um dicken Beschichtung aus Gold, so daß diese für Röntgenstrahlen und Infrarotlicht praktisch undurchdringbar sind. Auf der Halbleiterscheibe 6 befinden sich die Justiermarke 7, die komplementär zur Justiermarke 4 ist, sowie die zu belichtende Fotolackschicht 8. Die Strahlen 10 der schmalbandigen Infrarotlichtquelle 9 durchdringen die Halbleiterscheibe 6 sowie die dünn geätzte Stelle 2 auf der Bestrahlungsmaske und können in einem Infrarot-Empfänger 11 nachgewiesen werden. Die Justierung der Halbleiterscheibe ist dann erreicht, wenn die vom Infrarot-Empfänger 11 aufgenommene Infrarot-Lichtmenge ein Minimum erreicht hat bzw. unter die Nachweisgrenze des Infrarot-Empfängers gefallen ist. Vorzugsweise stellt der Infrarot-Empfänger 11 ein Infrarot-Mikroskop dar, das üblicherweise aus einem Objektiv, Säule, Okular und einem Bildwandler besteht. Das Justieren erfolgt durch Symmetrieabgleich kreuzförmiger Justiermarken 4 und 7 mit visueller Kontrolle. Brand 1 is made of silicon, which is thinly etched at points 2 and 3 to a thickness of about 3 to 10 μm, preferably 5 μm. These points 2 and 3 are the carriers for the alignment marks 4 and the masking structures 5. The alignment marks 4 and the structures 5 consist of an approximately 1 / μm thick coating of gold, so that they are practically impenetrable for X-rays and infrared light. The alignment mark 7, which is complementary to the alignment mark 4, and the photoresist layer 8 to be exposed are located on the semiconductor wafer 6. The rays 10 of the narrow-band infrared light source 9 penetrate the semiconductor wafer 6 and the thinly etched point 2 on the radiation mask and can be Recipient 11 can be proven. The adjustment of the semiconductor wafer is achieved when the amount of infrared light received by the infrared receiver 11 has reached a minimum or has fallen below the detection limit of the infrared receiver. The infrared receiver 11 is preferably an infrared microscope, which usually consists of an objective, column, eyepiece and an image converter. The adjustment is carried out by balancing the symmetry of cross-shaped adjustment marks 4 and 7 with visual control.
Als Material der Halbleiterscheibe 6 ist im Ausführungsbeispiel Silizium angezeigt, jedoch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für Halbleitermaterialien mit Bandlückenenergien, die größer als 1,1 eV sind, geeignet, wie z.B. für Galliumarsenid und für Galliumphosphid.In the exemplary embodiment, silicon is indicated as the material of the semiconductor wafer 6, but the device according to the invention is Also suitable for semiconductor materials with band gap energies that are greater than 1.1 eV, e.g. for gallium arsenide and for gallium phosphide.
Da die Halbleiterscheibe 6 in zwei linearen Freiheitsgraden (x, y) sowie einem Rotationsfreiheitsgrad ( ) auf seine Unterlage beweglich ist, so sind zur eindeutigen Positionierung der Halbleiterscheibe zwei gleichartige Paare von Justiermarken zur Justierung der Scheibe erforderlich. In Fig.2 ist die Anordnung der Justiermarken auf der Oberfläche derSince the semiconductor wafer 6 in two linear degrees of freedom (x, y) and one degree of freedom of rotation () on its base is movable, two pairs of alignment marks of the same type are required for the unambiguous positioning of the semiconductor wafer required to adjust the disc. In Fig.2 the arrangement of the alignment marks on the surface of the
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Halbleiterscheibe 6 dargestellt. Dabei dienen die Justiermarken 4 und 7 z.B. zur Fixierung in x- bzw. y-Richtung und die Justiermarken 40 und 70 z.B. zur Fixierung bei Drehung in -Richtung.Semiconductor wafer 6 shown. The alignment marks 4 and 7 are used, for example, for fixing in the x or y direction and the alignment marks 40 and 70 e.g. for fixing when turning in the direction.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit Vorteil ein Träger für die maskierenden Strukturen aus einer 3 bis 10/um, insbesondere 5/um, dicken SiO2-Schicht verwendet, die durch thermische Oxydation des Siliziums hergestellt wird. Die Fig.3 zeigt einen Querschnitt der Bestrahlungsraaske 1, die einen Träger, bestehend aus einer etwa 5/um dicken SiO2~Schicht 12, besitzt. Auf dieser SiO2-Schicht 12 befinden sich dann die maskierenden Strukturen 5 sowie die Justiermarken 4. Die in Fig.3 dargestellte Bestrahlungsmaske hat den Vorteil, daß das Trägermaterial SiO2 eine höhere Festigkeit besitzt als das vorher verwendete Silizium. Außerdem läßt sich durch Verwendung von selektiven Ätzmitteln, die nur Silizium aber nicht Siliziumdioxid angreifen, die Bestrahlungsmaske einfacher und präziser herstellen.According to a further development of the device according to the invention, a carrier is advantageously used for the masking structures made of a 3 to 10 μm, in particular 5 μm, thick SiO 2 layer which is produced by thermal oxidation of the silicon. FIG. 3 shows a cross section of the irradiation mask 1, which has a carrier consisting of an approximately 5 μm thick SiO 2 layer 12. The masking structures 5 and the alignment marks 4 are then located on this SiO 2 layer 12. The irradiation mask shown in FIG. 3 has the advantage that the SiO 2 carrier material has a higher strength than the silicon previously used. In addition, the use of selective etching agents which only attack silicon but not silicon dioxide makes it possible to manufacture the irradiation mask more easily and precisely.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die Festigkeit des Trägers weiter erhöhen, wenn auf der SiO2-Schicht 12 eine weitere Schicht aus Kunstharz angebracht ist. . In Fig.4 ist ein Querschnitt der Be-' Strahlungsmaske 1 dargestellt, die Huf der SiO2-Schicht 12 eine weitere Stützschicht 13 besitzt, die etwa 3 bis 10/um dick ist und aus dem Kunststoff Polyimid besteht. Auf dieser Stützschicht 13 befinden sich dann die maskierenden Strukturen 5 sowie die Justiermarke 4.According to a further embodiment of the device according to the invention, the strength of the carrier can be increased further if a further layer of synthetic resin is applied to the SiO 2 layer 12. . 4 shows a cross section of the radiation mask 1, which has a further support layer 13 of the SiO 2 layer 12, which is about 3 to 10 μm thick and consists of the plastic polyimide. The masking structures 5 and the alignment mark 4 are then located on this support layer 13.
4 Patentansprüche
4 Figuren4 claims
4 figures
VPA 9/710/3073 -5-VPA 9/710/3073 -5-
5098U/0A675098U / 0A67
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3328578A1 (en) * | 1982-08-09 | 1984-04-05 | Hitachi Ome Electronic Co., Ltd., Ome, Tokyo | PROJECTION ADJUSTMENT |
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|---|---|---|---|---|
| DE3328578A1 (en) * | 1982-08-09 | 1984-04-05 | Hitachi Ome Electronic Co., Ltd., Ome, Tokyo | PROJECTION ADJUSTMENT |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |