DE3336901A1

DE3336901A1 - Maskenmarkierung und substratmarkierung fuer ein verfahren zum justieren einer eine maskenmarkierung enthaltenden photomaske auf einer substratmarkierung

Info

Publication number: DE3336901A1
Application number: DE19833336901
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Phys. Dr. 7800 Freiburg Schwabe
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1983-10-11
Filing date: 1983-10-11
Publication date: 1985-04-18
Also published as: DE3336901C2

Description

Maskenmarkierung und Substratmarkierung für ein Verfahren
zum Justieren einer eine Maskenmarkierung enthaltenden Photomaske auf einer Substratmarkierung Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen spielen zur Herstellung der Zonen und der Zwischenverbindungen aufeinanderfolgende photolithographische Prozesse eine Rolle, bei denen mehrfach plattenförmige Halbleitersubstrate mit einer Photolackschicht bedeckt wird, die durch eine Photomaske belichtet wird. Diese Photomaske zeigt die Strukturen entsprechend der herzustellenden Zonenstruktur bzw. der Zwischenverbindungsstruktur. Da die auf den ersten photolithographischen Prozeß erfolgenden weiteren photolithographischen Prozesse möglichst genau auf den ersten Prozeß und aufeinander ausgerichtet werden müssen, haben sich Justiermarkierungen auf dem Substrat und den Photomasken als sehr nützlich erwiesen.
Aus der europäischen Patentanmeldung 0 061 536 ist ein Verfahren zum Justieren einer Photomaske auf einem Substrat bekannt, bei dem auf dem Substrat eine Substratmarkierung und auf der Photomaske eine Maskenmarkierung angebracht wird. Bei dem bekannten Verfahren weisen die Markierungen Kanten auf, welche zur Justierung pralell zueinander gebracht werden, indem erste Kantenteile der Substratmarkierung zu zweiten Kantenteilen der Maskenmarkierung auf gleiche Abstände gebracht werden, so daß die Kanten der Substratmarkierung die der Maskenmarkierung in gleichen Abständen umgeben.
Das bekannte Maskenmarkierungssystem aus Substratmarkierung und Maskenmarkierung hat den Nachteil, daß ein genaues Justieren in einem Abstand d im Bereich zwischen einer erwünschten Justiergenauigkeit unterhalb von 1 um und einem optisch noch erkennbaren Abstand, d.h. im Abstand der Beugungserscheinungen des verwendeten Lichtes an den zu justierenden Kanten aufgrund der auftretenden Beugungserscheinungen nicht möglich ist. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß im angegebenen Bereich unterhalb von 1 um eine genaue Justierung erst durch Vergleich von gleichartigen Beugungsbildern möglich ist.
Die Erfindung betrifft eine Maskenmarkierung und Substratmarkierung für ein Verfahren zum Justieren einer eine Maskenmarkierung enthaltenden Photomaske auf einer Substratmarkierung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es aus der oben genannten europäischen Patentanmeldung 0 061 536 bekannt ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Justiermöglichkeit im Bereich unterhalb von 1 um und einem optisch noch erkennbaren Abstand.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil im Anspruch 1 angegebene Ausbildung gelöst.
Diese Ausbildung bedeutet beispielsweise für ein Maskenmarkierungssystem aus einer quadratischen Substratmarkierung und einer quadratischen Maskenmarkierung, daß Abstände der Kanten von weniger als 1 um über einen wesentlichen Verlauf dieser Kanten realisierbar sind, daß also im einfachsten Fall der durchgeführten Justierung die Kante einer quadratischen Substratmarkierung die der quadratischen Maskenmarkierung in einem Abstand von weniger als 1 um umgibt, so daß überall das gleiche Beugungsbild erkennbar ist.
In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß durch ein Maskenmarkierungssystem, wie es im Anspruch 1 angegeben ist, wohl eine optimale Feinjustierung möglich ist, daß aber die Möglichkeit einer Grobjustierung fehlt. Lösungen dieses weiteren Problems bei einem Maskenmarkierungssystems gemäß dem Anspruch 1 sind in den Untransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei Ausführungsbeispielen erläutert, wie sie in den drei Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Bei dem Maskenmarkierungssystems des ersten Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 1, welche den Zustand der bereits erfolgten Justierung veranschaulicht, wird die rechteckig in Form eines Bandes ausgebildete Substratmarkierung 1 bei der Grobjustierung in die entsprechend rechteckig ausgebildete Ausnehmung der Maskenmarkierung 2 gebracht, welche aus einem äußeren zweiten Naskenmarkierungsteil 2' und einem inneren ersten Maskenmarkierungsteil 2'' besteht. Es sind somit zwei Kantenteilepaare 11, 21 und 12, 22 realisierbar, bei denen die Kanten des ersten Kantenpaares bei der Justierung aufeinander zu bewegt werden und die Kanten des zweiten Kantenteilepaars von einander entfernt werden. Erfolgt die Justierung in Bewegungsrichtung 3 der Maskenmarkierung 2, so nähert sich die Kante 22 der Maskenmarkierung 2 an die Kante 12 der Substratmarkierung 1 an, während sich die Kanten des auf der anderen Seite des ersten Naskenmarkierungsteils 2 " liegenden Kantenteilepaare 21 und 11 voneinander entfernen. Zwar liegen jenseits der Substratmarkierung 1 relativ zum Kantenteilepaar 12, 22 ebenfalls Kanten, welche sich bei der Bewegungsrichtung 3 voneinander entfernen; die Verwendung dieser Kanten hat aber den Nachteil, daß die Summe der Abstände dl und d2 weniger als 2 um beträgt, so daß die Breite der rahmenförmigen Aus- sparung zwischen dem ersten Maskenmarkierungsteil 22'und dem zweiten Maskenmarkierungsteil 2' dementsprechend begrenzt ist, was die Grobjustierung erschwert. Dieser Nachteil ist nicht gegeben, falls das Kantenteilepaar 11 und 21 zusammen mit dem gegenüber des ersten Maskenmarkierungsteils 2' liegende Kantenteilepaar 12 und 22 verwendet wird. In diesem Fall ist zwar die Summe der Abstände dl umd d3 weniger als 2 um, der Abstand d2 und damit die Breite der Ausnehmung ist aber im Interesse einer Erleichterung der Grobjustierung frei wählbar.
Bei augenscheinlich gleichen Abständen dl und d3, welche unterhalb von 1 um und einem gerade noch durch Vergleich der durch Beugungserscheinungen beeinträchtigten Abschätzung eines Abstandes liegen, ist somit eine Justierung in diesem Bereich unter 1 um möglich, da die Beugungserscheinungen in gleicher Weise in die augenscheinliche Abschätzung der Abstände beider Kantenteilepaare 12, 22 bzw. 11, 21 eingehen.
Die Fig. 2 und 3 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele von Maskenmarkierungssystemen entsprechend der Erfindung, bei denen die beiden Kantenteilepaare 11, 21 und 12, 22 von je einem Substratmarkierungsteil 1 bzw. 1' gegenüber je einer Kante eines von zwei Maskenmarkierungsteilen 2' bzw. 2 " der Maskenmarkierung 2 realisierbar sind, wie die Fig. 2 und 3 veranschaulichen. Ein gemäß den Fig. 2 und 3 aufgeteiltes Maskenmarkierungssystem benötigt zwar eine größere Fläche als das Maskenmarkierungssystem der Fig. 1, hat aber den Vorteil einer größeren Genauigkeit hinsichtlich von Winkellagefehlern der Maskenmarkierung 2' gegenüber der Substratmarkierung 1, 1'. Der von Substratmarkierungsteilen freie Raum innerhalb des Maskenmarkierungsteils 2' erleichtert wiederum die Grobjustierung bzw. das Auffinden der passenden Markierungen bei dem Justieren.
Dieser die Grobjustierung erleichternde freie Raum kann gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 noch dadurch vergrößert werden, daß das eine Kantenteilepaar mittels Teilen eines zweiten Substratmarkierungsteils 1', welches in Form eines mäanderförmigen Bandes ausgebildet ist, an den Kanten eines zweiten Maskenmarkierungsteils 2" realisierbar ist, welcher rechteckförmig in einer rechteckförmigen Aussparung des ersten Maskenmarkierungsteils 2' ausgebildet ist, wie im rechten Teil der Fig. 3 veranschaulicht ist. Ein solches Maskenmarkierungssystem kann bereits entsprechend dem der Fig. 1 verwendet werden.
Zur Verminderung von Winkellagefehlern ist es aber günstig, ein weiteres System mit zu verwenden, durch das die Kanten 12 und 22 des anderen Kantenteilepaars von Teilen einer mäanderförmig ausgebildeten Kante einer Ausnehmung in dem ersten Naskenmarkierungsteils 2' an den Kanten des ersten Substratmarkierungsteils 1 realisierbar ist, der rechteckförmig ausgebildet ist. Natürlich kann auch das im linken Teil der Fig. 3 dargestellte Maskenmarkierungssystem auch entsprechend dem der Fig.
1 alleine verwendet werden.
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Claims

Patentansprüche ~ Maskenmarkierung und Substratmarkierung für ein Verfahren zum Justieren einer eine Maskenmarkierung (2) enthaltenden Photomaske auf einer Substratmarkierung (1) unter Verwendung von parallel zueinander gebrachten Kanten der Maskenmarkierung (2) und der Substratmarkierung (1), bei welchem Verfahren beim Justieren der Maskenmarkierung (2) in einer Richtung (3) innerhalb einer Justiereinrichtung erste Kantenteile (11, 12) der Substratmarkierung (1) zu zweiten Kantenteilen (21, 22) der Maskenmarkierung (2) auf gleiche Abstände gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskenmarkierung (2) und die Substratmarkierung (1) derartig ausgebildet sind, daß beim Justieren in einem Abstand d im Bereich zwischen der erwünschten Justiergenauigkeit unterhalb von 1 um und einem optisch noch erkennbaren Abstand ein erstes Kantenpaar aus einem ersten Kantenteil (11) und einem zweiten Kantenteil (21) angenähert und ein zweites Kantenpaar aus einem ersten Kantenteil (12) und einem zweiten Kantenteil (22) voneinander entfernt werden.
2. Maskenmarkierung und Substratmarkierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Kantenteilepaare (11, 21; 12, 22), von denen das erste Kantenteilepaar (11, 21) mittels eines ersten Maskenmarkierungsteils (2") realisierbar ist, der von der Substratmarkie- kierung (1) umgeben ist, und das zweite Kantenteilepaar (12, 22) mittels eines zweiten Maskenmarkierungsteils (2') realisierbar ist, der die Substratmarkierung (1) umgibt (Fig. 1), wobei ein Abstand d einstellbar ist, der zwischen der erwünschten Justiergenauigkeit und dem Abstand liegt, der-optisch noch erkennbar ist.
3. Maskenmarkierung und Substratmarkierung zur Durch führung eines Verfahrens nach Anspruch 1,, gekennzeichnet durch zwei Kantenteilepaare (11, 21; 12, 22), von denen das erste Kantenteilepaar (12,22) mittels eines ersten Maskenrnarkierungsteils (2') realisierbar ist, der einen ersten Substratmarkierungsteil (1) umgibt, und das zweite Kantenteilepaar (11, 21) mittels eines zweiten Maskenmarkierungsteils (2 " ) realisierbar ist, der einen zweiten Substratmarkierungsteil (1') umgibt (Fig. 2, 3).
4. Maskenmarkierung und Substratmarkierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Kantenteilepaar (11, 21) mittels Teilen eines zweiten Substratmarkierungsteils (1'), welcher in Form eines määnderförmigen Bandes ausgebildet ist, an den Kanten eines zweiten Maskenmarkierungsteils (2"), welcher rechteckförmig in einer rechteckförmigen Aussparung des ersten Maskenmarkierungsteils (2') ausgebildet ist, realisierbar ist, und/ oder das andere Kantenteilepaar (12, 22) von Teilen einer mäanderförmig ausgebildeten Kante eine Ausnehmung in dem ersten Maskenmarkierungsteil (2') an den Kanten eines ersten Substratmarkierungsteils (1) realisierbar ist, der rechteckförmig ausgebildet ist (Fig. 3).