DE2346720C3 - Vorrichtung zum Justieren von Halbleiterscheiben bezüglich einer Bestrahlungsmaske - Google Patents
Vorrichtung zum Justieren von Halbleiterscheiben bezüglich einer BestrahlungsmaskeInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Justieren von Halbleiterscheiben bezüglich einer Bestrahlungsmaske
zur Strukturerzeugung in Fotolacken mit Röntgenstrahlbelichtung, wobei die maskierenden
Strukturen aus für Röntgenstrahlen stark undurchlässigem Material und der Träger dieser maskierenden
Strukturen aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigem Material bestehen, und wobei die komplementären
Justriermarken auf der Bestrahlungsmaske und der Halbleiterscheibe zur Deckung miteinander gebracht
werden.
Aus der Literaturstelle »Solid State Technology«, Bd. 15 (1972), Heft 7, S. 21 bis 25 ist bekannt, bei fotolithografischen
Prozessen zur Herstellung von Halbleitersy-Sternen mit Strukturabmessungen im Mikrometerbereich
bei der Belichtung des Fotolackes 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 aus der
US-PS 37 42 229 bekannten 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.
Die Verwendung von Röntgenstrahlen zur Justierung der Position der Halbleiterscheiben verlangt relativ
großen Aufwand an Röntgenapparaturen. Ferner sind weitere Arbeitsprozesse an den Halbleiterscheiben
erforderlich, da die Scheiben an entsprechenden Stellen dünn geätzt werden müssen. Darüber hinaus sind beim
ia«:t;eren mittels Röntgenstrahlen weitere Sicherheitsvorkehrungen für das Bedienungspersonal erforderlich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei lithografischen Prozessen, bd 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 umgeben.
. .
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 durchlässig
De 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 IR-Licht ist bis auf
0,2 μίτι möglich.
In der F i g. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Bestrahlungsmaske 1 besteht aus Silizium, das an
den Stellen 2 und 3 auf eine Dicke von etwa 3 bis ΙΟμίπ, vorzugsweise 5 μΐπ, 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 μΐη dikken
Beschichtung aus Gold, so daß diese für Röntgenstrahlen und Infrarotlicht praktisch undurchdringbar
sind. Auf der Halbleiterscheibe 6 befinden sich die Justiermarke 7, die komplementär zi:r Justierrnarke 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 U
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.
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.
Da die Halbleiterscheibe 6 in zwei linearen Freiheitsgraden (x, y) sowie einem Rotationsfreiheitsgrad (Θ) auf
seine Unterlage beweglich ist, so sind zur eindeutigen Positionierung der Halbleiterscheibe zwei gleichartige
Paare von Justiermarken zur Justierung der Scheibe erforderlich. In F i g. 2 ist die Anordnung der Justiermarken
auf der Oberiläche der Halbleiterscheibe 6 dargestellt.
Dabei dienen die Justiermarxen 4 und 7 z. B. zur Fixierung in x- bzw. y-Richtung und die Justiermarken
40 und 70 z. B. zur Fixierung bei Drehung um den Winkel Θ.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit Vorteil ein Träger für die maskierenden
Strukturen aus einer 3 bis 10 μη% insbesondere 5 μΐη, dicken SiCh-Sehicht verwendet, die durch thermische
Oxydation des Siliziums hergestellt wird. Die F i g. 3 zeigt einen Querschnitt der Bestrahlungsmaske
1, die einen Träger, bestehend aus einer etwa 5 μηη dikken
SiO2-Schicht 12, besitzt. Auf dieser SiCh-Schicht 12
befinden sich dann die maskierenden Strukturen 5 sowie die Justiermarken 4. Die ir? F i g. 3 dargestellte Bestrahlungsmaske
hat den Vorteil, daß das Trägermaterial SiCh eine höhere Festigkeit besitzt als das vorher
verwendete Silizium. Außerdem läßt sich durcn Verwendung von selektiven Ätzmitteln, die nur Silizium,
aber nicht Siliziumdioxid angreifen, die Bestrahlungsmaske einfacher und präziser herstellen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung läßt sich die Festigkeit des Trägers
weiter erhöhen, wenn auf der S1O2-Schicht 12 eine
weitere Schicht aus Kunstharz angebracht ist. In F i g. 4 ist ein Querschnitt der Bestrahlungsmaske 1 dargestellt,
die auf der SiCh-Schicht 12 eine weitere Stützschicht 13 besitzt, die etwa 3 bis 10 μηι dick ist und aus dem
Kunststoff Poiyimid besteht. Auf dieser Stützschicht 13 befinden sich dann die maskierenden Strukturen 5 sowie
die Justiermarke 4.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Justieren von Halbleiterscheiben bezüglich einer Bestrahlungsmaske zur Strukturerzeugung
in Fotolacken mit Röntgenstrahlbelichtung, wobei die maskierenden Strukturen der
Besirahlungsmaske aus für Röntgenstrahlen stark undurchlässigem Material und der Träger dieser
maskierenden Strukturen aus einem für Röntgenstrahlen durchlässigen Material bestehen, und wobei
komplementäre Justiermarken auf der Bestrahlungsmaske und der Halbleiterscheibe vorgesehen
sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Justierung
der Halbleiterscheiben (6) eine Quelle für Infrarotstrahlen (9) und ein Empfänger (11) für diese
Strahlen vorgesehen sind, wobei die Frequenz der für die Justierung verwendeten Strahlung in
einem Bereich liegt, in dem das Material des Trägers (1) und dasjenige der Halbleiterscheiben (6)
noch durchlässig ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Material des Trägers (1) Silizium
und für die Strahlung eine Quantenenergie kleiner als 1.1 eV vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger für die maskierenden
Strukturen aus thermisch oxydiertem Silizium (12) besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der SiCh-Schicht eine dünne
Stützschicht (13) aus Kunststoff befindet.
Priority Applications (10)
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