DE2421111A1

DE2421111A1 - Anordnung und verfahren zum feststellen und messen der ausrichtung oder fehlausrichtung zwischen zwei gegenstaenden

Info

Publication number: DE2421111A1
Application number: DE2421111A
Authority: DE
Inventors: Donald Ralph Thomas
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-06-28
Filing date: 1974-05-02
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2235352A1; FR2235352B1; US3808527A; JPS5023986A; GB1429089A

Description

Böblingen, 30. April 1974

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: BU 972 025

Anordnung und Verfahren zum Feststellen und Messen der Ausrichtung oder Fehlausrichtung zwischen zwei Gegenständen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Messen der Ausrichtung oder des Betrages der Fehlausrichtung zwischen zwei Anordnungen in oder auf einem Gegenstand, einer Scheibe oder einem Plättchen, wenn diese beiden Anordnungen nacheinander in oder auf dem Gegenstand, der Scheibe oder dem Plättchen in einer bevorzugten Beziehung zueinander hergestellt werden.

Bei der Herstellung integrierter Schaltungen auf Halbleiterplättchen werden im allgemeinen verschiedene Diffusionsschritte unter Verwendung von Maskenverfahren ausgeführt. Man erhält unterschiedliche elektrische Eigenschaften in dem Halbleitermaterial durch selektive Diffusion von Storelementen, wie z.B. Bor, Aluminium, Phosphor oder Arsen, in kleine Bereiche des Halbleiterplättchens. Wenn beispielsweise Transistoren in Form von integrierten Schaltungen hergestellt werden, dann wird das Halbleiterplättchen einer größeren Anzahl von verschiedenen Diffusionsschritten unterzogen, wobei jedesmal vor einem solchen Diffusionsschritt das Halbleiterplättchen mit einem Oxydüberzug versehen wird, indem unter Verwendung von Masken, wie dies allgemein bekannt ist, an geeigneten Orten öffnungen hergestellt werden. Die verschiedenen Elektroden der Transistoren, wie Emitter, Basis und Kollektoren, müssen in dem Halbleiterplättchen an ganz präzise bestimmten

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Stellen angebracht werden, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen. Im allgemeinen werden diese Elemente eines Transistors in dem Plättchen unter Verwendung verschiedener Masken zur Herstellung eines jeden Elementes nacheinander hergestellt.

Eine Feststellung des Grades oder Betrages der Fehlausrichtung zwischen den Masken kann bereits in einem sehr frühen Stadium des Herstellverfahrens eine Aussage darüber liefern, ob die so hergestellten Transistoren mit Erfolg betrieben werden können.

Man hat bisher auf verschiedene Weise versucht, Photomasken in bezug auf Halbleiterplättchen beim Verfahren der Herstellung integrierter Schaltkreise genau auszurichten. Eine solche Anordnung zum Ausrichten von Masken ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 461 566 beschrieben. Dabei werden zwei Muster auf einer Maske und zwei entsprechende Muster auf einer Halbleiterscheibe benutzt. Die Ausrichtung wird durch ein zweistufiges Verfahren in der Heise erzielt, daß man ein Muster auf der Maske und ein Muster auf der Scheibe miteinander ausrichtet und dann die Maske und die Scheibe gegeneinander um eine Achse verdreht, die die beiden miteinander ausgerichteten Muster durchsetzt, bis das andere Muster auf der Maske mit dem anderen Muster auf der Scheibe ausgerichtet ist. Ein weiteres Verfahren zum Ausrichten von Masken mit Halbleiterplättchen ist in der US-Patentschrift 3 588 347 offenbart, bei dem sowohl sichtbare als auch Infrarotstrahlung zum richtigen Ausrichten einer Maske mit einem Halbleiterplättchen benutzt wird. Eine andere Ausrichtanordnung benutzt stabförmige, elektromagnetische Wandler, wie dies beispielsweise in der US-Patentschrift 3 569 718 beschrieben ist.

Nachdem Teile einer Schaltungsanordnung einer Vorrichtung oder eines Schaltkreises hergestellt sind, ist es oft erwünscht, zu wissen, ob die einzelnen feile miteinander richtig ausgerichtet sind und so auch miteinander zusammenwirken können. In der US-Patentschrift 3 614 601 ist eine Vorrichtung beschrieben, die dazu dient, zu bestimmen, ob Kontaktpunkte innerhalb oder außer-

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halb gewünschter Grenzen liegen. Bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen müßte man sehr oft nicht nur wissen, ob die Teile innerhalb bestimmter Grenzen liegen oder nicht, sondern müßte auch den genauen Betrag der Abweichung oder Fehlausrichtung kennen. Bisher hat man sich diese Information meistens dadurch beschafft, daß man lediglich umständliche, zeitaufwendige, visuelle Verfahren benutzt oder aber elektrische Bauelemente oder Teile innerhalb bestimmter Bereiche gemessen hat.

Aufgabe der Erfindung ist es also, bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungen eine Fehlausrichtung festzustellen und wesentlich genauer als bisher zu »essen. Insbesondere soll dabei die Fehlausrichtung zwischen einer Maske und einem Halbleiterplättchen bei der Halbleiterherstellung gemessen werden, wobei die Messung unabhängig von der Ätzung, Entwicklung eines Photolacks oder Schwankung in der Maskenbildgröße ist.

Vorzugsweise soll dabei der Betrag der Fehlausrichtung einer Maske bei der Herstellung von Halbleiterschaltkreisen auf einem Plättchen durch Messen von Spannungsunterschieden zwischen ausgewählten Punkten und einer Länge zwischen einem Paar auf Abstand stehender Punkte eines Widerstandes auf dem Halbleiterplättchen gemessen werden. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man auf einem langgestreckten Widerstand mit einem gleichmäßigen spezifischen Widerstand mindestens einen ersten, zweiten und dritten Punkt vorsieht, wobei der erste Punkt zwischen zweitem und drittem Punkt liegt, und der erste Punkt sich auf einem ersten Gegenstand und der zweite und dritte Punkt auf einem zweiten Gegenstand befindet, der mit dem ersten Gegenstand ausgerichtet werden soll. Durch den Widerstand wird ein konstanter Strom hindurchgeleitet und der erste, der zweite und der dritte Punkt sind hintereinander in Richtung der Strombahn angeordnet. Die Spannungen werden dann gemessen vom ersten Punkt zum zweiten und zum dritten Punkt, und es wird eine weitere Spannung gemessen zwischen einem Paar von Punkten, die in Richtung des Stromflusses einen vorbestimmten Abstand voneinander aufweisen. Die

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Abweichung des Ortes des ersten Punktes in bezug auf den Mittelpunkt zwischen dem zweiten und dritten Punkt ist gleich der Differenz der zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt und dem ersten Punkt und dem dritten Punkt gemessenen Spannungen, dividiert durch den zweifachen Betrag der Spannung zwischen dem Paar Punkte, wobei dieser Quotient mit dem bekannten Abstand zwischen dem Punktepaar multipliziert wird.

In der Halbleitertechnik ist der erste Gegenstand im allgemeinen ein Siliciumplättchen und der zweite Gegenstand ist eine Maske mit einem Muster, das zur Bildung von kleinsten Halbleiterelementen oder Teilen dieser Halbleiterelemente in einem Siliciumplättchen dient, die zur Bildung von elektrischen Schaltelementen oder Bauelementen und Schaltkreisen in dem Halbleiterplättchen miteinander zusammenwirken sollen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen im einzelnen angegeben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Teils eines Halbleiterplättchens mit einer Ausfuhrungsform einer Schaltung zur Bestimmung der Ausrichtung einer Maske in bezug auf ein bestehendes Diffusionsmuster oder eine Elektrodenanordnung auf dem Plättchen;

Fig. 2 das in Fig. 1 verwendete Diffusionsmuster;

Fig. 3 eine zur Herstellung der Kontakte für die elektrischen Anschlüsse nach dem Diffusionsmuster in Fig. 1 und 2 verwendete Maske;

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4 0 9 8 LU / 0 8 Γ» -Γ

Fig. 4 eine Anzahl metallischer Leitungen, die von Anschlußkontakten nach den in Fig. 1 dargestellten Kontakten verlaufen;

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in

Fig. 1;

Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 in

Fig. 1;

Fig. 7 einen Teil einer Schaltung, die gemäß einer

weiteren Ausführungsform der Erfindung benutzt werden kann.

Fig. 1 zeigt ein Halbleiterplättchen oder Chip 10, das vorzugsweise aus Silicium besteht, in dem Diffusionsmuster 12, 14 in einem Einschnitt oder Prüfbereich 16 in der Nachbarschaft eines Bereiches 18 angebracht sind, in dem beispielsweise eine Speicherschaltung untergebracht werden soll. Die Diffusionsmuster 12 und 14 sind in Fig. 2 genauer dargestellt. Eine Isolierschicht 20, beispielsweise aus Silicium-Dioxyd, wird auf dem Plättchen 10 über den Mustern 14 und 16 hergestellt. Dabei werden die Diffusionsmuster 12 und 14 gleichzeitig mit anderen Mustern zum Herstellen eines Teils oder Elements einer Vorrichtung oder Schaltung in dem Bereich 18 unter Verwendung einer einzigen Maske hergestellt.

Wenn eine Maske 22, wie in Fig» 3 der Zeichnung gezeigt, benötigt wird, um in dem Bereich 18 auf dem Halbleiterplättchen andere Elemente einer Vorrichtung oder Schaltung herzustellen, dann muß eine Übereinstimmung mit dem Bereich oder Elementen der Schaltung hergestellt werden, die bereits im Bereich 18 bestehen, so daß eine präzise Ausrichtung der Maske mit den auf den Plättchen 10 bereits bestehenden Mustern notwendig ist. Ausrichtsysteme, wie sie zuvor beschrieben wurden, werden dazu benutzt, um die Maske 22 grob auf dem Plättchen 10 auszurichten. Obgleich diese Systeme

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im allgemeinen eine hohe Empfindlichkeit aufweisen, gibt es doch in vielen Fällen eine Fehlausrichtung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Maske 22 in Fig. 3 zwei öffnungen 24 und 26 auf, die über den Diffusionsbereichen bzw. 14 liegen. Wenn die Maske 22 mit dem Plättchen 10 in senkrechter Richtung präzise ausgerichtet ist, überdeckt die öffnung 24 die gesamte Ausrichtfläche 28 des Diffusionsmusters 12 in Fig. 2 und in waagrechter Richtung überdeckt die öffnung 26 die gesamte Ausrichtfläche 30 des Diffusionsmusters 14. Die Ausrichtfläche 28 ist in der Mitte zwischen der Mittellinie 32 des Diffusionsarmes 34 und der Mittellinie 36 des Diffusionsarmes 38 angeordnet und weist eine Abmessung in senkrechter Richtung auf, die durch die senkrechte Abmessung der öffnung 24 in Fig. 22 bestimmt und mit dieser gleich ist. Die Ausrichtfläche 30 liegt in der Mitte zwischen der Mittellinie 40 des Diffusionsarmes 42 und der Mittellinie 44 des Diffusionsarmes 46 und weist eine waagrechte Abmessung auf, die durch die waagrechte Abmessung der öffnung 26 in der Maske 22 bestimmt und mit dieser gleich ist.

Zur Bestimmung der tatsächlichen Position der öffnungen 24 und 26 in bezug auf die Ausrichtflächen 28 bzw. 30 weist die Maske 22 eine weitere Gruppe von öffnungen 48, 50, 52 und 54 auf, die der Bildung von stromführenden Kontakten 48', 50', 52' und 54' dienen, und Kontaktbereiche 48", 50", 52" und 54" in den Diffusionsbereichen 12 und 14 sowie eine Gruppe von öffnungen 56, 58, 60, 62 und 64 zur Bildung von Spannungsprüfkontakten 56', 58', 60', 62' und 64' auf den Kontaktflächen 56", 58", 60", 62" und 64" in den Diffusionsmustern 12 bzw. 14 in Fig. 1. Die Kontakte 24* und 26' werden durch die öffnungen 24 und 26 in der Maske 22 in den Diffusionsmustern 12 bzw. 14 hergestellt. Ein Kontakt mit den Diffusionsbereichen kann durch die Maske 22 durch ihre öffnungen hindurch in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Niederschlag im Vakuum, erzeugt werden. Die Kontaktfahnen 1 bis sind elektrisch mit entsprechenden Kontakten über Leitungen 66 in Fig. 1 verbunden. Die Kontaktfahnen 1 bis 9 und die Leitungen 66 bestehen aus Aluminium und werden auf der Silicium-Dioxydschicht

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20 hergestellt, wie dies genauer in Fig. 4 gezeigt ist. Eine Leitung 68, ähnlich aufgebaut wie die Leitungen 66, verbindet die Kontakte 50' und 52' miteinander. Eine Spannungsquelle 70 ist zwischen einem Punkt mit Erdpotential und einer Kontaktfahne 1 mit einem Prüfstift 72 verbunden und liefert einen Konstantstrom I durch das Diffusionsmuster 12 zwischen den Kontakten 54' und 52' und durch das Diffusionsmuster 14 zwischen den Kontakten 50' und 48', wenn die Kontaktfahne 9 über einen Kontaktstift74 mit Erdpotential verbunden ist. Ein Voltmeter 76 wird außerdem mit zwei Prüfstiften 78 und 80 zur Messung der Spannungsdifferenzen zwischen den verschiedenen Paaren von Kontaktfahnen 2 bis 8 benutzt, die an den Diffusionsmustern 12, 14 angeschlossen sind, die widerstandsbehaftete Muster oder eindiffundierte Widerstände sind, durch die der Strom I fließt und einen Spannungsabfall oder eine Spannungsdifferenz erzeugt.

Zur Bestimmung der Ausrichtung der Maske 22 in bezug auf das Plättchen 10, oder genauer gesagt, zur genauen Ausrichtung der Mitte der Kontaktfläche 24' in bezug auf die Mitte der Ausrichtfläche 28 verwendet die Erfindung die Beziehung R=p χ L/W, wobei R der Widerstandswert eines Segments des Diffusionsmusters 12 und 14 ist, ρ der spezifische Flächenwiderstand und L die Länge und W die Breite des Widerstandsbereiches sind.

Die Länge L' zwischen Kontakt 24* in Fig. 1 der Zeichnung und der Mittellinie 32 des Armes ist:

wobei L gleich der Nennlänge zwischen der Mittellinie 32 und der Ausrichtfläche 28, Al der Abstand der sich aus einer Uberätzung des Kontaktes 24' und des Diffusionsmusters 12 ergibt und

AL ist der Betrag der Fehlausrichtung in senkrechter Richtung va

zwischen der Mitte des Kontaktes 24" und der Mittellinie 32 des Armes 34 unter der Annahme einer Fehlausrichtung des Kontaktes 24' gegen die Mittellinie 32.

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4 0 9 fc ί

Der Widerstand des Diffusionsmusters 12 zwischen der Mittellinie 32 und dem Kontakt 24' ist:

^R2-3 ⁼ ^V2-³ '

2 3 _τ

wobei V___ die Spannung von der Mittellinie 32 nach dem Kontakt 24' ist, wie sie durch das Voltmeter 76 bestimmt wird, wenn die Prüfstifte 78 und 80 die Kontaktfahnen 2 bzw. 3 berühren. Da außerdem

SL _w

ist, ergibt sich

^R2-3 = £ (L_n + Δ L_e + Δ L_va).

In gleicher Weise ist die Länge L" zwischen Kontakt 24' und der Mittellinie 36 des Armes 38

L" = L +AL -AL , 1 η e va'

da Kontakt 24' gegenüber der Mittellinie 36 des Armes 38 eine Fehlausrichtung aufweisen soll.

Der Widerstand des Diffusionsmusters 12 zwischen Mittellinie 36 und Kontakt 24" beträgt

wobei V-, die Spannung zwischen der Mittellinie 36 und dem Kontakt 24' ist, wie er durch das Voltmeter 76 ermittelt wird, wenn die Prüfstifte 78 und 80 auf den Kontaktfahnen 3 und 4 aufgesetzt werden.

Weiterhin ist R- . = ρ L¹' = ρ (L +AL - Δ L ) .

j-4 £j 1 fr η e va

Der Widerstand einer bekannten Länge L₂ des Diffusionsmusters 12, d.h. der Länge zwischen der Mittellinie 36 des Armes 38 und der Mittellinie 82 des Armes 84 ist:

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(* 0 9 8 H 4 / 0 8 Γ s

«4-5 ■ Ij=S - £ V

wobei V₄_₅ die zwischen den Kontaktfahnen 4 und 5 gemessene Span nung ist, oder

£ = ^V4-5.
W IL₂

Um den Wert von AL_va zu bestimmen, wird R₃^₄ von R_3-3 abgezogen.

^R2-3 - ^R3-4 ⁼ g ^2ALva' ⁰^

^V2-3 - ^V3-4 = ^V4-5 (2AL J, wobei

~r~ t~ ϊϊ^~ ^va

AL, _a = L₀ ( ^V2-3 - ^V3-4) ist.

^v ""⁵Vi

Demgemäß wird die Fehlausrichtung AL einfach durch die Messung der Spannungen V_2-3, V_3-4 und V_4-5 sowie der Länge L₂ bestimmt. Es sei darauf hingewiesen, daß, weil L₂ gegenüber der Länge L groß ist und weil bei den Diffusionsarmen 38 und 84 die Neigung besteht, die Spannung in der Mitte der jeweiligen Arme abzugreifen, d.h. zwischen den Mittellinien 36 und 84 im Diffusionsbereich 12, man den Nennwert L₂ in der oben angegebenen Berechnung mit einem hohen Grad von Genauigkeit benutzen kann.

Es sollte daher klar sein, daß ein zusätzlicher Widerstand oder ein Störungsausdruck R', der sich aus der Krümmung der Feldlinien in der Nähe der Verbindung des Armes 34 mit dem Hauptdiffusionspfad zwischen den Kontakten 52' und 54' und wiederum in der Nähe der Verbindung des Armes 38 und des Hauptdiffusionspfades bei der Bestimmung von R₂-3 ^{und R}3-4 ^nicnt eingeführt werden muß, da diese Ausdrücke im wesentlichen gleich sind und sich gegenseitig aufheben.

Der Abstand L₃ sollte mit einer Länge festgelegt werden, der 50 bis lOOmal größer ist als der maximale wahrscheinliche Ausrichtfehler eines jeden handelsüblichen Ausrichtsystems oder des tatsächlich zum Ausrichten der Maske 22 über dem Plättchen 10 BU 972 025

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benutzten Ausrichtsystems. Beispielsweise kann L₂ zwischen 0,15 und O_f25 mm betragen, wenn der maximal wahrscheinliche Ausrichtfehler bei 0,0038 mm liegt.

Ferner soll darauf verwiesen werden, daß gemäß der vorliegenden Erfindung eine Ausrichtung zwischen einer Schicht und einer nächsten Schicht elektrisch gemessen wird, d.h. beim Herstellen von integrierten Schaltkreisen, und daß der Ausrichtausdruck AL unabhängig ist von irgendwelchen Ätzdefekten oder der Entwicklung oder Veränderung von Photolack oder Änderungen in der Größe oder Anordnung des Maskenbildes. Ferner sei darauf hingewiesen, daß durch die Erfindung eine genaue Messung jeder Fehlausrichtung und nicht nur eine Annäherung einer Fehlausrichtung möglich ist.

Obgleich die Kontakte, wie z.B. Kontakt 52', mit ihrer unteren Stirnfläche nur die Oberfläche des Diffusionsmusters 12 oder 14 berühren und, genauer gesagt, nur den Bereich 52" des Diffusionsmusters 12 kontaktieren, wie dies in der Schnittansicht der Fig. 5 gezeigt ist, können andere Kontakte, wie z.B. der Kontakt 24', über die Diffusionsmuster 12 oder 14 hinaus ausgedehnt werden, wie dies beispielsweise aus der Schnittansicht in Fig. 6 zu sehen ist, ohne daß dadurch der Meßstromkreis oder die Meßapparatur nachteilig beeinflußt werden, vorausgesetzt, daß sich hierbei ein widerstandsfreier Kontakt ohne gleichrichtende Berührung mit dem Siliciumplättchen 10 ergibt.

Man sieht daher, daß man durch einfache Messung der Spannungen zwischen den Kontaktfahnen 2 und 3, 3 und 4 und 4 und 5 mit Kenntnis der Nennlänge L₂ die Ausrichtung oder Fehlausrichtung in senkrechter Richtung der Maske 22 und insbesondere des Kontaktes 24' in bezug auf das Plättchen 10 und insbesondere in bezug auf die Mitte oder den Mittelpunkt zwischen den Armen 34 und 38 des Diffusionsmusters 12 messen kann.

In gleicher Weise kann man die Ausrichtung oder Fehlausrichtung BU 972 025

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in waagrechter Richtung der Maske 22 in bezug auf das Plättchen 10 dadurch messen, daß man die Spannungen zwischen den Kontaktfahnen 6 und 7 und 7 und 8 mißt und die Spannungsmessung zwischen den Kontaktfahnen 4 und 5 und die Länge L_ in der Gleichung

AL, = ^L2 *^V6-7 - ^V7-8) benutzt.

²Vi

Die horizontale Ausrichtung AL, erhält man insbesondere durch Bestimmung des Ortes der Mitte des Kontaktes 26' in bezug auf den Mittelpunkt zwischen der Mittellinie 40 des Armes 42 und der Mittellinie 44 des Armes 46 des Diffusionsmusters 14.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausfuhrungsform einer Apparatur oder Schaltung der Fig. 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform werden zwei Leitungen 82 und 84 mit Hilfe einer Maske hergestellt, genauso wie der Leiter 24' in Fig. 1 bzw. die Maske 22 hergestellt wurde, und werden auf einem Diffusionsmuster 12', ähnlich dem Diffusionsmuster 12 in Fig. 1, aufgebracht, das sich jedoch von dem Diffusionsmuster 12 dadurch unterscheidet, daß nur ein Arm 86 vorgesehen ist, anstelle von zwei Armen 34 und 38 in Fig.l. Die Ausrichtung oder Fehlausrichtung AL erhält man durch Be-

va

Stimmung des Ortes des Mittelpunktes zwischen den Leitern 82 und 84 in bezug auf die Mittellinie 88 des Armes 86. Demgemäß ist

AL - L₂(V_21-3, - V₃,_₄.) _va

x~y

wobei V₂,_₃, die an den Kontaktfahnen 2¹ und 3' gemessene Spannung, ^v ₃i_4i die Spannung zwischen den Kontaktfahnen 3¹ und 4¹

und V die Spannung zwischen den beiden Punkten χ und y auf χ y

einem Diffusionsmuster 12' ist, die einen Abstand von L„ voneinander aufweisen und die genauso bestimmt werden, wie dies bei der Bestimmung der Spannung V.. r im Zusammenhang mit Fig. 1 dargelegt wurde.

9 7 ' ()2 5

4 0 9 <- .·

Andererseits könnte man auch andere Widerstandsmuster als die Diffusionsmuster 12, 12' oder 14 zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung benutzen. Man könnte auch beispielsweise eine Schicht aus polykristallinem Silicium anstelle der Diffusionsschichten 12, 12' und 14 verwenden.

Man sieht, daß durch die besondere Anordnung der Kontakte und Widerstände gemäß der vorliegenden Erfindung Messungen ermöglicht werden, die sich leicht an eine vollautomatische Meßvorrichtung anpassen lassen, so daß sich diese Messungen rasch, billig und zuverlässig durchführen lassen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

©Anordnung zur Bestimmung der Ausrichtung zwischen zwei übereinander befindlichen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Gegenstand ein Widerstandsmuster (12, 14) mit einem identifizierbaren Bereich (24, 26) aufweist, der in einen Stromkreis eingeschaltet ist,

daß der zweite Gegenstand (22) ein vorgegebenes Element aufweist,

daß elektrische Leiter (66, 68) mit elektrischen Kontakten (24¹, 26¹; 48¹, 50¹, 52«, 54'; 56', 58¹, 60¹, 62', 64') in einer bekannten Beziehung zu dem gegebenen Element in dem zweiten Gegenstand auf dem Widerstandsmuster liegen,

und daß die längs des Widerstandsmusters (12, 14) in bezug auf den Leiter gemessenen Spannungsunterschiede den Abstand zwischen den identifizierbaren (24, 26) und gegebenen Elementen bestimmen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gegenstand ein Halbleiterplättchen (10) ist, und daß das Widerstandsmuster ein Diffusionsmuster (12, 14) ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Gegenstand eine Maske ist, die öffnungen (24, 26; 48, 50, 52, 54; 56, 58, 60, 62, 64) aufweist, und daß der Leiter innerhalb der öffnung der Maske angeordnet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsmuster erste (48, 50) und zweite Punkte (52, 54) aufweist, und daß einer der Leiter (68) zwischen einem ersten und einem zweiten Punkt (50, 52) liegt.

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5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch Spannungsmessung eine erste Spannung zwischen dem Leiter (12) und dem ersten Punkt (64) , eine zweite Spannung zwischen dem Leiter und dem zweiten Punkt (62) und eine dritte Spannung zwischen den zwei Punkten (36, 82) auf dem Widerstandsmuster durch Messung ermittelbar sind, und daß die beiden Punkte einen bekannten vorbestimmten Abstand (L) voneinander aufweisen.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz AL zwischen dem identifizierbaren Element (24, 26) und dem gegebenen Element gemäß der Gleichung

L(V₁ - V₉)

^AL

ableitbar ist, wobei V₁, V» und V_ die erste bzw. zweite bzw. dritte Spannung und L der bekannte Abstand ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem ersten leitenden Element (12) ein zweiter Leiter (14) vorgesehen ist, der eine bekannte Beziehung zu dem gegebenen Element auf dem Widerstandsmuster aufweist, und daß das identifizierbare Element (24, 26) zwischen den Leitern liegt, und daß die Spannungsdifferenzen in bezug auf diese Leiter meßbar sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Messung eine erste Spannung zwischen dem elektrischen Leiter (64) und dem identifizierbaren Element (24) , eine zweite Spannung zwischen dem zweiten Leiter (62) und dem identifizierbaren Element (24) und eine dritte Spannung zwischen zwei Punkten (36, 82) auf dem Muster feststellbar sind, die einen bekannten Abstand (L) voneinander aufweisen.

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9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz AL zwischen dem identifizierbaren Element (24, 26)

AL = ^L<y ^V2>,

wobei V₁, V_ und V, die erste, die zweite und die dritte Spannung und L der bekannte Abstand ist.
10. Anordnung zur Bestimmung der genauen Ausrichtung zwischen einem Halbleiterplättchen und einer Maske, dadurch gekennzeichnet ,

daß auf dem Halbleiterplättchen ein Widerstandsmuster angeordnet ist, das zwei bekannte Punkte aufweist,

daß dieses Widerstandsmuster von einem Strom durchflossen ist,

daß die Maske eine Öffnung aufweist, und

daß in der Öffnung ein elektrischer Leiter in Berührung mit dem Widerstandsmuster angeordnet ist, und

daß durch Messung der ersten Spannung zwischen dem ersten Punkt und dem Leiter, einer zweiten Spannung zwischen dem zweiten Punkt und dem Leiter und einer dritten Spannung zwischen den beiden Punkten auf dem Muster, die einen bekannten Abstand voneinander aufweisen, die Fehlausrichtung AL des Leiters in bezug auf den Mittelpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt als

_meßbar

2V₃

wobei V., V₂ und V₃ die erste, zweite, dritte Spannung und L der bekannte Abstand ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske zwei Öffnungen (24, 26) aufweist,

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daß in der ersten und in der zweiten öffnung je ein elek trischer Leiter (24¹, 26') in Kontaktberührung mit dem Widerstandsmuster angeordnet ist, und

daß durch Messung einer ersten Spannung zwischen dem ersten Leiter und dem bekannten Punkt, einer zweiten Spannung zwischen dem zweiten Leiter und dem bekannten Punkt und einer dritten Spannung zwischen den beiden Punkten auf dem Muster mit einem bekannten Abstand die Abweichung der Ausrichtung AL von dem bekannten Punkt in bezug auf den Mittelpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter berechenbar ist zu

L(V₁ -

wobei V₁, V_ und V_ die erste, die zweite und die dritte Spannung und L gleich dem bekannten Abstand ist.
12. Verfahren zum Bestimmen der Ausrichtung einer Maske in bezug auf ein Halbleiterplättchen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

Herstellen eines Widerstandsmusters in dem Plättchen und

Bilden mindestens eines Kontaktes auf dem Widerstandsmuster durch eine öffnung in einer Maske,

Durchleiten eines Stromes durch das Widerstandsmuster,

Messen der Spannungsdifferenz zwischen mindestens einem Kontakt und mindestens einem Punkt auf dem Muster, und einer weiteren Spannungsdifferenz über einen bekannten Abstand längs dieses Musters, und

Berechnen der Abweichung der Ausrichtung AL gemäß der folgenden Beziehung

L(V₁ - V),

^AL "

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wobei V. und V₂ die zwischen den beiden verschiedenen Abständen zwischen einem Kontakt und einem mindestens einen Punkt V₃ die andere Spannung und L gleich dem bekannten Abstand ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsdifferenzen zwischen einem ersten Punkt auf dem Muster und einem Kontakt und einem zweiten Punkt auf dem Muster und dem Kontakt gemessen werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kontakte auf dem Muster durch erste und zweite öffnungen in einer Maske gebildet werden, und daß die Spannungsunterschiede zwischen dem ersten Kontakt und einem Punkt auf dem Muster und dem zweiten Kontakt und diesem einen Punkt gemessen werden.
15. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Fehlausrichtung zweier Gegenstände zueinander der erste Gegenstand ein Widerstandselement aufweist, an dem drei Punkte hintereinander angeordnet sind,

daß ein zweiter Gegenstand vorgesehen ist, wobei der erste und der zweite Punkte sich auf einen der Gegenstände und der dritte Punkt auf den anderen der Gegenstände bezieht und zwischen dem ersten und zweiten Punkt angeordnet ist,

daß das Widerstandselement vom Strom durchflossen ist,

und daß eine erste Spannung zwischen dem ersten Punkt und dem dritten Punkt, eine zweite Spannung zwischen dem zweiten Punkt und dem dritten Punkt und eine dritte Spannung zwischen den beiden Punkten auf dem Widerstandselement meßbar ist, welche einen bekannten Abstand voneinander aufweisen,

daß die Fehlausrichtung des dritten Punktes in bezug auf BU 972 025

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den Mittelpunkt zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt L <^V1 - ^V2>

2 V₃

ist, wobei Vw V₂ und V_ die erste, zweite und dritte Spannung und L gleich dem bekannten Abstand ist.
16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandselement ein Segment (14) aufweist, das zur Richtung der hintereinanderliegenden Punkte (60, 62, 64) senkrecht verläuft, und daß die Spannungen zwischen dem ersten, zweiten und dritten Punkt auf dem Segment zur Bestimmung der Fehlausrichtung in Richtung auf dieses Segment meßbar sind.

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O INSPECTED

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