DE2948646C2 - Projektionskopiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatisch arbeitende Projektionskopiervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Diese Vorrichtung zum Ausrichten einer Photoniaske dient dazu, bestimmte Musler von Halbleiterbauelementen oder zum Herstellen solcher Bauelemente auf speziell vorbereitete Halbleiterscheiben aufzubringen.

Wenn beim Herstellen von Halbleiterbauelemente photolithographische Verfahrensschritte erforderlich sind, wird für jedes einzelne Bauelement bzw. für jede Verfahrensstufe eine Kopie der jeweils benötigten Photomaske auf dem Halbleiterkörper abgebildet Zum Kopieren dienen sowohl Kontaktdruckverfahren als auch Projektionsdruckvcrfahren. Eine höhere Ausbeute als beim Konlaktdrucken und eine häufigere Anwendbarkeit der jeweiligen Photomaske ergibt sich beim Projektionsdrucken bzw. -kopieren. In entsprechenden Projcklionsdrucksystemcn wird eine einzelne PhotGmaske in Verbindung mit einem sogenannte Repetier-Kopiermechanismus verwendet, mit dessen Hilfe eine gewisse Zahl von dasselbe Muster aufweisenden Bereichen auf jeüem Halbleitersubstrat erzeugt bzw. belichtet wird.

Da beim Projektionskopieren keine Berührung zwischen Pholomaske und Halbleiterkörper bzw. -substrat stattfindet, kann die Photomaske auch nicht — wie etwa beim Kontaktkopieren — durch Berührung mit dem Substrat beschädigt werden. Außerdem kann die Photomaske um ein Vielfaches größer als das Bild auf dem Substrat sein, wodurch das Herstellen der Photomaske vereinfacht wird. Die jeweilige Zahl von auf einem speziellen Substrat möglichen Halbleiterbauelementen hängt von deren jeweiliger Größe, dem Vergrößerungsbzw. Verkleinerungsmaßstab beim Projizieren und von der Größe des Substrats ab. Es ist daher einfacher, eine fehlerfreie Photomaske für das Projektionskopierverfahren herzustellen als für eine Kontaktkopiermaske, jo die häufig in jedem Einzelstück eine große Zahl von je ein Halbleiterbauelement oder Teil desselben darstellenden Mustern umfassen muß.

Bei Projektionskopieren muß jedoch jede Photomaske vor dem Abbilden extrem genau auf die bereits vorliegenden Abbildungen ausgerichtet bzw. eingefluchtet werden. Die Zahl der Ausrichtvorgänge entspricht der Zahl der von dem Substrat zu erzeugenden Abbildungen der Photomaske: beispielsweise können 100 und mehr Abbildungen auf einem einzigen Halbleitersubstrat herzustellen sein.

Bei dem Projektionskopieren von Photomasken wird also eine einzelne Photomaske häufig lOOmal und öfter kopiert, wobei jedes der einzelnen Bilder in bezug auf schon vorher auf dem Bauelement hergestellte Bilder ausgerichtet werden muß. Obwohl die Zahl der durch das Projektionskopierverfahren auf einem Substrat herzustellenden Eiiizelbauelement-Bilder gleich der Zahl der Photomasken-Abbildungcn mal der Zahl der Bauelemente pro Photomaske ist, würde es einen unvertretbaren Aufwand bedeuten, wenn das für jede Abbildung erforderliche hochpräzise Ausrichten der Photomaske von Hand erfolgen müßte.

Es sind daher bereits Vorrichtungen zum automatischen Ausrichten von Photomasken für Projektionsko^r,5 picrapparate vorgeschlagen worden. Beispielsweise wird in der Zeitschrift »Electronics«. 12. Mai 1977. Seiten 32/33, ein Photomasken-Projektionssystem mit einer Ausrichtgenauigkeit von 1,9 Mikrometern beschrieben. Diese Genauigkeit ist aber für die industrielle Prabo xis immer noch zu gering.

Bei dem eingangs genannten Projektionskopicrvcrfahren gemäß der DE-OS 25 39 206, von dem die Erfindung ausgeht, werden in bezug auf die verwendeten Lichtstrahlen in bestimmter Weise unterschiedliche 'i Neigungen in i'.cn lusticrstrukturcn derart vorgesehen, daß aus vorgegebenen Bereichen der Strukturen das Licht zuniekrcflckticrt und in PhotoclL-mentcn erfaßt wird. Durch Verschieben der jeweiligen Maske kann das

reflektierte Licht auf ein Minimum (oder Maximum) eingestellt und damit die gewünschte Ausrichtung erzielt werden. Die Ausrichigcnauigkcit hängt dabei vor allem von der relativ geringen Genauigkeit ab. mit der — in der winzigen Dimension — die Kanten zwischen Flächen verschiedener Neigung herzustellen sind.

Es wird daher in vielen Fällen nach wie vor das Kontaktkopierverfahren angewendet. Bei einer solchen Ausrichtvorrichtung gemäß DE-OS 28 19 400 wird ein beim Durchgang durch ein auf einer Photomaske angeordnetes Beugungsgitter gebeugter Lichtstrahl auf ein angrenzendes, auf einem beweglichen Substrat angeordnetes Beugungsgitter derart ausgerichtet, daß mindestens ein Paar gebeugter Strahlen erzeugt wird. Die relativen Intensitäten dieser gebeugten Strahlen werden mit Hilfe von Detektoren gemessen. Die jeweilige Photomaske ist auf ein auf dem Substrat bereits vorhandenes Muster dann genau ausgerichtet, wenn die gebeugten Strahlen die gleiche Intensität besitzen.

Bei der bekannten Vorrichtung nach der DE-OS 28 !9 400 darf der vertikale Abstand /.wischen den benachbarten Gittern höchstens etwa 100 Mikromf-ier betragen. Das entsprechende Verfahren eignet sich daher nur zum Kontaktkopieren, so daß lediglich 1 :-l-Verhältnisse zwischen Photomaske und abgebildetem Muster möglich sind. Gegenüber der Originalmaske verkleinerte Druckbilder lassen sich mit der bekannten Vorrichtung schon deshalb nicht herstellen, weil wegen des geringen Abstandes zwischen den zusammenwirkenden Beugungsgittern eine Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsoptik räumlich nicht unterzubringen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatisch arbeitende Vorrichtung zum Ausrichten von Photomasken auf bereits auf dem jeweiligen Substrat vorhandene Muster zu schaffen, die praktisch ebenso genau wie das reine Kontaktkopierverfahren arbeitet und bei der die Ausrichtgeschwindigkeit die Bedürfnisse der industriellen Praxis erfüllt. Die erfindungsgemäßc Lösung wird für die eingangs genannte automatisch arbeitende Projcktionskopiervorrichiung im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beschrieben. Verbcsserungen und weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen angegeben.

Dadurch, daß erfindungsgemäß das Indexiermustcr der Halbleiterscheibe bzw. die Substratrichtmarke als Beugungsmuster ausgebildet wiid und die Beleuchtung mit monochromatischem Licht erfolgt sowie die Intensitätsmessung mit Photoelcmenten am Ort der Beugurgsbilder durchgeführt wird, kann eine Ausrichtgenauigkeil in einer der Wellenlänge des verwendeten Lichts entsprechenden Größenordnung erreicht werden. Dadurch, daß ferner die Iniensitätsmessung mit Photoelementen am Ort der Beugungsbilder durchzuführen ist, kann der Abstand zwischen Substrat und Photomaske so groß gewählt werden, daß eine Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsoptik zwischen Photomaske und Substrat ausreichend Platz hat und demgemäß die beim Projektionskopieren üblichen Verhältnisse zwischen Photomaske und abgebildetem Muster vorgesehen werden können.

Benötigt werden somit unter anderem eine monochromatische Lichtquelle, z. B. ein Laser, eine Reihe von Beugungsmustern auf den für das ausgerichtete Abbilden der Photomaske vorgesehenen Bereichen der Halbleiterscheibe und wenigstens eine in einer Photomaske angeordnete Richtmarke zum Ausrichten der Halbleiterscheibe sowie schließlich ein Projektionslinscnsystem. Bei der Anwendung wird ein Lichtstrahl der monochromatischen Lichtquelle durch die Richtmarke der Photomaske und das Projeklionslinscnsyslcm auf eines der Beugungsmustcr des Substrats gerichtet Dadurch wird ein Muster von Lichtpunkten erzeugt Die !ntensitat einzelner dieser Lichtpunkte wird bestimmt und in einer Rückkopplungsschaltung durch Relativbewegen und Ausrichten von Richtmarke und Beugungsgitter abgeglichen. Zum Ausführen einer Relativbewegung zwischen dem auf die Halbleiterscheibe projezierten Bild

ίο der Photomaske und der Halbleiterscheibe selbst wird ein die Halbleiterscheibe tragender Repetier-Objekttisch benutzt. In der Rückkopplung werden vorzugsweise Photozellen und Servomotoren zum Ausrichten der Photomaske auf die Stellen verwendet, an denen Bauelemente auf dem Substrat herzustellen sind. Mit Hilfe der Rückkopplung kann das Bild der Photomaske in jedem Falle automatisch auf die richtige Stelle des Halbleiterkörpers ausgerichtet werden. Nach dem automatischen Ausrichten der Photomaske bzw. deren Bild auf der Halbleiterscheibe kann die gewünscbie Projektionskopie — eventuell durch gesonderte Belichtung — hergestellt werden.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Photomaske auf eine Halbleiterscheibe;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäß zu verwendendes Beugungsmuster;

Fig.3 eine Draufsicht auf eine Richtmarke einer Photomaske;

F i g. 4 einen Querschnitt durch eine Halbleiterscheibe mit Beugungsgitter und Beugungsstrahlensystem;

J5 F i g. 5 die Abbildung des Beugungsmusters der an einem Gitter gemäß Fig.2 gebeugten Strahlen eines Lasers; und

F i g. 6A— E Draufsichten auf die Halbleiterscheibe beim Ausrichten in bezug auf Verdrehungen.

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht bzw. einen Längsschnit: parallel zum Hauptstrahlengang einer insgesamt mil IO bezeichneten automatischen Vorrichtung zum Ausrichten der Abbildungen von Photomasken auf Halbleiterscheiben. Zu der Vorrichtung 10 gehört eine monochromatische Lichtquelle, z. B. ein Laser 12-. Es kann ein Helium-Neon-Laser verwendet werden mit einer Ausgangsleistung von 5 mW und einer Wellenlänge von 0,6328 Mikrometern. Diese Wellenlänge ist besonders günstig, weil die derzeit in der Halbleiterherstellungstechnik verwendeten Photolacke bei dieser Wellenlänge nicht empfindlich sind; der jeweils verwendete Photolack wird also beim Ausrichten noch nicht im eigemlich"n Sinne belichtet. Zu der Vorrichtung 10 gehört weiterhin ein Lichtzerhacker 14, welcher mit Hilfe eines 48-Lückenrad;.;: eine Zerhackerfrequenz von 1600 Hz liefert. An den Lichtzerhacker 14 grenzt ein Schirm 16 mil einer Durchgangsöffnung 18 für den Laserstrahl an. Vorzugsweise besitzt die öffnung 18 einen Durchmesser von etwa 5 Millimetern.

Weiterhin gehört zu der Vorrichtung 10 ein Richt-Linsensystem, das dazu dient, den Strahl des Lasers 12 auf eine Richtmarke einer Photomaske zu fokussieren, wie weiter unten eingehend erläutert wird. Das Linsensystem wird auch dazu benutzt, das an dem ausgewählte ten Beugungsmusier der Halbleiterscheibe beim Einfluchten gebeugte Licht des Laserstrahls zu fokussieren; auch hierzu werden die Einzelheiten weiter unten beschrieben. Vorzugsweise enthält das Linsensystem eine

erste Linse 20 und eine zweite Linse 22. Bei der ersten Linse 20 kann es sich beispielsweise um ein IOX-Mikroskopobjektiv mit einer Brennweite von etwa 16 Millimetern und einer Apertur von f/2 handeln, während die zweite Linse 22 ein Objektiv mil einer Brennweite von ι 150 mm und einer Apertur von f/5,6 sein kann.

Die automatisch arbeitende Vorrichtung 10 besitzt ferner Mittel zum Ausrichten eines Belichtungsstrahls oder eines Laserstrahls auf eine Photomaske. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Inlerfercnzspie- in gel 24, der den Laserstrahl und dessen Beugungsbild durchläßt und zugleich zum Projizieren eines ßcliehtungsstrahis, z. B. eines Ultraviolett-Sirahls, auf eine Photomaske 26 geeignet ist. Wenn ein Interfcrenzspic· gel 24 benutzt wird, muß dieser für die zum Entwickeln r> des Photolacks vorgesehene Wellenlänge als Spiegel wirken und gegenüber der Wellenlänge des zum Ausrichten der Photomaske benutzten Lasers 12 wenigstens teilweise transparent sein. Der Intcriercnzspicgci 24 kann auch entweder durch einen massiven Spiegel mit Löchern für den Durchtritt des Laserstrahls oder durch einen mechanisch betätigten Spiegel ersetzt werden; letzterer ist entweder in die Position zum Ausrichten oder zum Belichten zu schwenken. Im Zusammenhang mit der Erfindung dürfte ein mechanisch zu bewe- r> gender großer Spiegel aber nicht immer zulängliche Ergebnisse liefern.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Photomaske 26 auf einer beweglichen Photomasken-Mont.igebühnc 28 befestigt, welche mit 1» Servomotoren zum Bewegen der Photomaske 26 in der x- und y-Richtung ausgestattet ist.

Zum Herstellen eines Bildes einer Halbleiterscheibe 32 wird schließlich vorzugsweise ein Projektionslinscnsystem 30 verwendet, beispielsweise ein Objektiv mil r> einer Brennweite von 63 mm und einer Blende von f/3.5. Der Vergrößerungsgrad des Projcktionsiinscnsysicms 30 bestimmt das Verhältnis zwischen der Bildgröße der Photomaske 26 und der Größe des projizierten Bildes auf der Halbleiterscheibe 32. Vorzugsweise wird ein 4« Projektionslinsensystcm mit einer 10 : !-Verkleinerung verwendet. — Schließlich wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Halbleiterscheibe 32 auf einem Rcpetier-Objekttisch 34 befestigt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden vier photoempfindliche Bauelemente, z. B. Phoiodiodcn 36 (nur zwei der Dioden erscheinen in der Ebene von F i g. 1) auf der dem Zerhacker 14 abgewandten Fläche des Schirms 16 befestigt. Bei den Photodioden 36 kann es sich um PIN-Siliziumdiodcn mit einer aktiven Zone von etwa 13 Millimeter² handeln. Korrektursignalc bzw. Fehlersignale der Dioden 36 werden dazu benutzt, die Servomotoren der Photomasken-Moniagebühnc 28 anzutreiben und die Photomaske 26 relativ zur Halbleiterscheibe 32 in einer dem Fachmann bekannten Art so zu bewegen, daß das Fehlersignal abgeschwächt wird. Die gesamte beschriebene Apparatur soll in der Regel auf einem festen Träger, z. B. auf einem nicht gezeichneten optischen Tisch aufgebaut sein, um die Apparatur vor Erschütterungen, die das Ausrichten ungünstig beein- bo flüssen können, zu schützen.

In Fig.2 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Brechungsmusters 42 dargestellt, das in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verwenden ist. An sich ist die Art des Muslers 42 im Rahmen eier F.rfindung hi nicht wesentlich, jedoch muß das Muster 42 eine v- und y-lnformation in Form von Beugungsgitter liefern; diese Forderung wird von dem Muster 42 gemäß Fig. 2 erfüllt. Das Muster 42 besteht aus einem Quadrat mit einer Kantenlänge von etwa 0,50 mm, welches durch die Diagonalen des Quadrats in vier Segmente 44,46,48 und 50 unterteilt wird. |edes Scgmcni 44, 46, 48 und 50 besitzt ein Beugungsgitter, dessen Linien in einer bestimmten Winkcleinrichtung orientiert sind, so daß das Muster sowohl eine .»-Achsen- als auch eine /Achsen-Information liefern kann. Die Dichte b/w. der Abstand der Bcugiingslinien eines bevorzugten Beugungsmusters 42 beträgt etwa 10 Mikrometer.

Das Beugungsmuster 42 kann auf einer Halbleiterscheibe, /. B. der Scheibe 32, auf verschiedene Weise hergestellt werden. Unter anderem können die Beugungslinicn in einem Verfahrensschritt beim Herstellen der Halbleiterbauelemente in einer Photolackschicht begrenzt bzw. definiert und in anderen Schritten des Verfahrens in einer Oxidschicht, in einer Halblciierschichl oder in einer Metallschicht begrenzt bzw. definiert werden. Hs ist aiso eriimiungsgemäu nut wcMrnilieh, daß das Beugungsmustcr 42 auf oder in der Halbleiterscheibe insoweit ausgebildet vorhanden ist, daß es bei Beleuchtung mit Hilfe des Lasers 12 Bcugungspunk-Ie an jeweils gewünschten Stellen liefert. Abgesehen von der Anordnung der Bcugungsgitterlinicn in den Segmenten 44, 46, 48 und 50 ist der spezifische Aufbau des Beugungsgitters 42 unwesentlich.

F i g. 3 zeigt in gesprenkelter Darstellung eine undurchsicKiige Richimarke 52 in der Draufsicht als Teil der Photomaske 26. Die Richtmarke 52 wird zum Ausrichten der Photomaske 26 in bezug auf das Beugungsgitter 42 von Fig.2 gebraucht. Vorzugsweise besteht die Richimarke 52 aus einem undurchsichtigen Quadrat mit einer Kantcnlängc von etwa 4,5 mm. um zu erreichen, daß ihr projeziertes Bild eine Kantenlänge von etwa 0,45 mm hat. Wenn ein Projektionslinscnsystem 30 mit einem von 10:1 abweichenden VcrkleinerungsverhäiiniN bciiui/i wird, ist natürlich die SCaritcnlängc der Richtmarke 52 entsprechend anzupassen. Die genaue Form von Beugungsmuster 42 oder Richimarke 52 isi im Rahmen der Erfindung unwesentlich, wenn die beiden Formen nur im vorstehenden Sinne vereinbar miteinander sind. Durch Änderung der Größe oder Form der Richtmarke 52 relativ zur Größe und Form des Bcugungsmustcrs 42 wird bei Beeinträchtigung der Empfindlichkeit der Vorrichtung 10 das Verhältnis der Ausgangssignalc der Dioden 36 zur Verschiebung der Richtniarkc 52 mit Beziehung auf das Muster 42 bcsiimmt.

In Fig.4 wird ein Querschnitt durch einen Teil der Halbleiterscheibe 32 gezeigt. Gleichzeitig stellt ^iese Figur eine Seitenansicht des Muslers der Lichtstrahlen dar, das durch einen das Beugungsgitter 42 beleuchtenden Laserstrahl erzeugt wird. F i g. 4 zeigt dabei auf der einen Hauptsache, der oberen Fläche 54 der Halbleiterscheibe 32 einen Teii eines Beugungsmusters, das aus dem dargestellten Beugungsgitter 55 besteht Das Beugungsgitter 55 kann beispielsweise als aus auf der Oberfläche 54 der Scheibe 32 definierten Photolacklinien 56 bestehend angesehen werden. Die Scheibe 32 kann aus Silizium bestehen. Gemäß F i g. 4 ist ferner angenommen worden, daß ein durch einen nach unten gerichteten Pfeil 58 schematisch angedeuteter Laserstrahl die Oberfläche 54 der Scheibe 32 einschließlich des aus den Photolacklinien 56 bestehenden Bcugungsmusicrs 55 beleuchtet.

Durch Reflexion des Laserstrahls 58 an der Oberfläche 54 der Halbleiterscheibe 32 gemäß Fig.4 entstehe als Funktion der Dichte bzw. Periode derGittcrlinicn 54

ein Muster von verschiedenen »Ordnungen« gebeugter Strahlen. Insbesondere erscheint ein Strahl 53 nullter Ordnung. Der Strahl 53 nullter Ordnung verläuft als Normale zur Oberfläche 54. Ferner erscheinen je ein Strahl 57 und 59 positiver bzw. negativer erster Ordnung, die also um einen ersten Winkel gegenüber dem Strahl nu'li.er Ordnung geneigt sind. Um einen zweiten Winkel gegenüber dem Strahl nullter Ordnung usw. sind je ein Strahl 61 und 63 positiver bzw. negativer /weiter Ordnung zu beobachten. Die Lage jedes dieser Strahlen hängt von der Periodizität des Beugungsgitters 55 ab.

Wegen der vorherbestimmbaren Lage der gebeugten Strahlen erster, zweiter oder höherer Ordnung ist es möglich, eine die Intensität dieser Strahlen messende Photodiode 60 an einer Stelle anzuordnen, die von dem Strahl 57 erster Ordnung beleuchtet wird, weil die Intensität der Strahlen höherer Ordnung aus der Intensität des Strahls erster Ordnung abzuleiten ist. Im Rahmen der Erfindung genügt es also, nur die Intensität der Strahlen erster, oder /weiter oder höherer Ordnung /u messen. Im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist daher vorgesehen, die Intensität des gebeugten Lichtes durch Messen der Intensität des Strahls 57 zu bestimmen. Der Fachmann weiß dann, daß aus den Meßergebnissen die Intensitäten von Strahlen höherer Ordnung oder negativer Ordnung abzuleiten sind und diese Strahlen verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Fig. S zeigt die optische Abbildung von von einem Beugungsrnuster nach F i g. 2 herrührenden Strahlen erster Ordnung in einer parallel zu dem Beugungsmuster verlaufenden Ebene. In der Abbildung erscheinen zwei Lichtpunkte 68, 70, die den an dem Giltersegment 46 des Beugungsmusters 42 von F i g. 2 gebeugten Strahlen erster Ordnung entsprechen. In ähnlicher Weise gehen die Lichtpunkte 72, 74 auf die am Giuerscgment 50 gebeugten Strahlen erster Ordnung, die Lichtpunkte 76, 78 auf die am Gittersegment 48 gebeugten Strahlen erster Ordnung und die Lichtpunkte 80, 82 auf die am Gittersegnient 44 gebeugten Strahlen erster Ordnung zurück. Dii; Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 68,70 wird jederzeit gleich der Beleuchtungsstärke irgendeines anderen Punktepaars sein, die an einem gegebenen Gitter 50, «14,46 und 48 gebeugt werden. Wenn also die Richtmarke 52 gemäß Fig.3 zentral über dem Beugungsgitter 42 von Fig.2 angeordnet ist, wird die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 68,70 gleich derjenigen jedes der Punkte 72, 74 sein. Ebenso wird die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 76,78 gleich derjenigen jedes der Punkte 80, 82 sein. Weiterhin wird die Beleuchtungsstärke jedes der Punkte 68, 70 abnehmen, wenn die Flichtmarke 52 in + x-Richtung über das Beugungsmuster 42 bewegt wird. Die fraglichen Punkte 68, 70 werden daher auch als » + *«-Punkte bezeichnet. Aus demselben Grunde werden die Punkte 72, 54 als »— x«-Punkte, die Punkte 76, 78 als »+.y«-Punkte und die Punkte 80,82 als »—y«-Punkte bezeichnet. Die Beleuchtungsstärke jedes der —x-Punkte 68, 70 kann daher mit dar Beleuchtungsstärke jedes der — x-Punkte 72,74 verglichen werden, um festzustellen, ob die Richtmarke 52 längs der x-Achse der Bewegung ordnungsgemäß auf das Beugungsmuster 42 ausgerichtet ist.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 der Erfindung wird der Vergleich der Beleuchtungsstärken dadurch ausgeführt, daß Photodioden an die Orte des Schirms 16 gesetzt werden, auf die die Punkte 68 und 72 bzw. +Ar und — χ (umkreist in F i g. 5) projiziert werden. Ebenso werden Photodioden 36 an die Orte des Schirms 16 gesetzt, auf die die Punkte 78 und 80 bzw. + y und — y fokussiert werden, um die relativen Intensitäten bzw. Stärken zu messen und da-') mit die Genauigkeit der Ausrichtung der Richtmarke 52 mit Bezug auf die >·-Achse des Beugungsmusters 42 zu bestimmen. Es ist hierbei lediglich beispielhaft eine Gruppe von vier Punkten zum Erhalten der x- und ^-Information herausgegriffen worden, wobei für den Fachmann klar ist, daß jede andere Auswahl mit wenigstens je einem Punkt + x, — x, +yund — ^zu einer gleichwertigen Information führt.

Ein einziges Beugungsmuster 42 und eine einzige Richtmarke 52 sind zwar ausreichend zum Feststellen, r> ob die Richtmarke 52 zentral über dem Beugungsmustcr 42 angeordnet ist, ein einziges Muster 42 und eine einzige Richtmarke 52 reichen aber nicht aus festzustellen, ob die Photomaske 26 mt Bezug auf die Halbleiterscheibe 32 verdreht ist oder nicht. Da eine Information über eine relative Verdrehung für ein ordentliches Ausrichten der Photomaske 26 auf die Halbleiterscheibe 32 ebenso wichtig ist wie die Information über translatorische Verschiebungen müssen entsprechende Informationen zum die Verdrehung betreffenden Ausrichter· Ti (Drehrichten) ebenfalls zu liefern sein.

Die F i g. 6A bis 6E zeigen Draufsichten zur illustration des Drehrichtcns jeder Fotomaske 26 (außer der ersten) mit Bezug auf die Halbleiterscheibe 32. Um gemäß F i g. 6 ein Drehrichten jeder Maske nach dem Aufbringen der ersten Photomaske zu erreichen, wird der Rcpetier-Objckttisch 34 (Schwenkschlitten, Repetierkopier-Bühne) zusammen mit der aufgebrachten Halbleiterscheibe 32 in die extrem linke Stellung (F i g. 6A) verschoben, worauf die automatisch arbeitende Vor-J5 richtung (F i g. 4 und 5) eingeschaltet wird. Wenn dann die automatisch arbeitende Vorrichtung die Photomasken-Richtmarke genau auf das auf der extrem linken Seite befindliche Beugungsmuster eingestellt hat (Fig.6B). wird die Ausrichtvorrichtung abgeschaltet und der Repcticr-Objekttisch auf die extrem rechte Seite (F i g. f>C) verschoben. Der Objekttisch wird dann solange geschwenkt bzw. gedreht, bis die Richtmarke der Photomaske gemäß Fig.6D ordnungsgemäß wenigstens in der y-Richtung mit Bezug auf die Halbleiter- «■> scheibe ausgerichtet ist. Der Schwenkwinkel λ der erforderlich ist. um das Drehrichten zu erzielen, wird gemessen und die Halbleiterscheibe dann in die entgegengesetzte Richtung um den halben Betrag des Winkels λ/2 zurückgeschwenkt, womit das Drehrichten der so Halbleiterscheibe (Fig. 6E) vollendet ist.

Dtr Repetier-Objckttisch wird dann in seine erste Stellung bewegt und die automatisch arbeitende Vorrichtung eingeschaltet Nachdem jede Repetierkopier-Stellung in a:- und y-Richtung ausgerichtet ist, wird die Einfluchtvorrichtung abgeschaltet und die Halbleiterscheibe belichtet, woraufhin der Objekttisch in die nächste Repetierkopier-Stellung gebracht und die automatisch arbeitende Ausrichtvorrichtung wieder eingeschaltet wird. Die vorbeschriebene Schrittfolge wird da-M) bei für jede verwendete Photomaske wiederholt außer bei der erste Photomaske. Diese wird dazu benutzt, daß ursprüngliche Beugungsmuster für jede Repetier-Kopierslellung auf die Halbleiterscheibe aufzubringen und erfordert natürlich keine die Verdrehung betreffende b5 Information.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Automatisch arbeitende Projektionskopiervorrichtung (10) zum Ausrichten einer Photomaske (26) in bezug auf eine mehrere Indexiermuster (42) aufweisende Halbleiterscheibe (32). unter Verwendung

a) einer monochromatisches Licht auf ein ausgewähltes Indexiermuster (42) und eine auf der Photomaske (26) befindliche, undurchlässige Richtmarke (52) strahlenden Lichtquelle (12). wobei die Richtmarke Teile des ausgewählten indexiermuster aus dem Licht ausblendet:

b) einer wenigstens vier Photoelemente enthallenden Detektoranordnung (36) zum Empfang von an dem ausgewählten Indexiermuster reflektierten Licht der Lichtquelle (12):

c) eines schrittweise von einer Stellung zu einer anderen Stellung zu bewegenden Repetier-Gbjekttiscko (34) für die Halbleiterscheibe (32). wobei jtse Stellung einem !ndexiermuster (42) zugeordnet ist;

d) einer im Hinblick auf das Ausrichten von Licht der Lichtquelle (12) auf die Richtmarke (52) der Photomaske (26) und das ausgewählte Indexiermuster (42) der Halbleiterscheibe (32) angeordneten Montagebühne (28) für die Photomaske (26); und

e) einer auf die Detektoranordnung (36) und die Montagebühne (28) einwirkenden Rückkopplung zum Vjsrichten der Photomaske (26) auf einen ausgewählten Bereich der Halbleiterscheibe (32) durch Relativbewegung von Photomaske (26) und Halbleiterscheibe (32) in Abhängigkeit des von der Detekijranordnung (26) empfangenen Lichts.

gekennzeichnet durch,

f) ein als Beugungsmuster(42) ausgebildetes Indexiermuster;

g) eine Anordnung der Photoclemcntc (36, 60) zum Empfang ausgewählter Beugungsstrahlen der jeweils ausgeblendeten Beugungsmustcr (42) und

h) eine durch die Intensität der Bcugungsstrahlen (57,59) gesteuerte Rückkopplung.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch auf der Halbleiterscheibe (32) gebildete Photolackmuster als Beugungsmuster (42).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bei aus Silizium bestehender Halbleiterscheibe, gekennzeichnet durch auf der Halbleiterscheibe (32) gebildete Siliziumdioxid-Muster als Beugungsmustcr (42).

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Bsugungsmuster (42) eine Reihe von Beugungsgittern mit die x- und v-Richtung der Ausrichtbewegung der Photomaske (26) und der Halbleiterscheibe (32) unterscheidenden Merkmalen enthalten.