DE4439296A1 - Verfahren und Anordnung zum Belichten von Halbleiterscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Belichten von Halbleiterscheiben mittels eines Wafer-Steppers, bei dem die auf der Halbleiterscheibe herzustellenden Halb­ leiterchips schrittweise nacheinander, oder in Gruppen belich­ tet werden.

Üblicherweise werden Halbleiterschaltkreise insbesondere hochintegrierte Schaltkreise in einer Mehrzahl von Schritten hergestellt, indem die einzelnen Strukturebenen nacheinander durch Belichten, Entwickeln und nachfolgendes Ausbilden der entsprechenden Halbleiterstrukturen hergestellt werden. Die Herstellung der einzelnen Strukturebenen erfolgt mit Hilfe von Masken, bei denen die jeweilige Strukturebene für alle auf der Halbleiterscheibe herzustellenden Schaltkreise gleichzeitig durch Belichten erzeugt wird. Dieses Verfahren ist jedoch im allgemeinen nur für niedrig integrierte Schaltkreise geeignet. Bei höher integrierten Schaltkreisen erfolgt die Belichtung, bzw. die Herstellung der jeweiligen Ebene, schrittweise nach­ einander für jeden Schaltkreis auf der Halbleiterscheibe. D.h., die Halbleiterscheibe wird mit Hilfe eines Wafer-Step­ pers schrittweise abgerastert, wobei das Bild auf der Maske auf den herzustellenden Halbleiterschaltkreis übertragen wird. Bei diesem Verfahren wird allerdings in der Regel eine Maske verwendet, die entsprechend der Bildfeldgröße des Wafer-Step­ pers und der Größe der herzustellenden Halbleiterschaltkreise in vier oder mehr Abschnitte eingeteilt ist, so daß jeweils vier oder mehr Halbleiterschaltkreise gleichzeitig belichtet werden können. Allerdings kann dabei nur jeweils eine Struk­ turebene je Maske auf die auf der Halbleiterscheibe herzustel­ lenden Halbleiterschaltkreise übertragen werden.

Um möglichst feine Strukturen ausbilden zu können, beträgt die jeweilige Fläche eines Maskenelementes das fünffache der Flä­ che des herzustellenden Halbleiterschaltkreises. Die Über­ tragung des Bildes der Maske auf die Halbleiterscheibe erfolgt demzufolge im Verhältnis 5 : 1. Derartige Masken sind insbeson­ dere für hochintegrierte Schaltkreise wegen der feinen Struk­ turen äußerst teuer in ihrer Herstellung, so daß die Kosten für die Vielzahl der erforderlichen Masken einen erheblichen Einfluß auf den Preis der fertiggestellten Halbleiterschalt­ kreise haben.

Prinzipiell besteht allerdings die Möglichkeit, einzelne Ebe­ nen auch unterschiedlicher Halbleiterschaltkreise auf der Halbleiterscheibe auszubilden. Hierzu ist es lediglich erfor­ derlich, entsprechende Abschnitte auf der Maske auszubilden, die den unterschiedlichen Schaltkreisen entsprechen. Damit kann die Belichtung jeweils einer Ebene für unterschiedliche Schaltkreise auf einer Siliziumscheibe gleichzeitig erfolgen. Eine Kostenreduzierung kann hierdurch zwar erreicht werden, bringt jedoch einen erheblichen Aufwand in der Verwaltung mehrerer Schaltkreisprojekte mit sich. Dieses Verfahren setzt zusätzlich in der Serie gleiche Produktionsstückzahlen oder ganzzahlige Vielfache der Produktionsstückzahlen der verschie­ denen Schaltkreisprojekte voraus.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Belichten von Halbleiterscheiben mittels Wafer- Steppern anzugeben, mit dem die Kosten für die Herstellung der Masken erheblich reduziert werden können, wobei diese auch in der Serienproduktion ohne bzw. nur mit geringem zusätzlichem Aufwand im Vergleich zu normalen Masken eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird die der Erfindung zugrundeliegende Auf­ gabenstellung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der Maske gleichzeitig mehrere Gruppen von Abschnitten ausgebildet werden, wobei jeder Abschnitt einer Strukturebene den Bildern des herzustellenden Halb­ leiterschaltkreises entspricht, daß jede Gruppe von Abschnit­ ten mit den Bildern jeweils einer Strukturebene versehen werden und daß die Belichtung der gesamten Halbleiterscheibe jeweils schrittweise mit einer Gruppe von Abschnitten erfolgt.

Durch dieses Verfahren lassen sich die Kosten für die Herstel­ lung der Masken und damit für die Herstellung der Halbleiter­ schaltkreise wesentlich reduzieren, da auf der Maske gleich­ zeitig mehrere Strukturebenen des herzustellenden Halbleiter­ schaltkreises ausgebildet werden können. Das bedeutet, daß die Herstellung mehrerer Strukturebenen mit einer einzigen Maske erfolgen kann.

Dabei ist es zwingend notwendig, daß beim Belichten einer Strukturebene mit einer Gruppe von Abschnitten die Gruppen von Abschnitten der jeweils anderen Strukturebenen ausgeblendet werden.

In einer Fortbildung der Erfindung werden auf der Maske min­ destens zwei Gruppen von Abschnitten zweier unterschiedlicher Strukturebenen ausgebildet. Die Anzahl der auf der Maske unterzubringenden Strukturebenen mit ähnlichen Qualitätsan­ forderungen an die Maske hängt lediglich von der Größe der einzelnen Abschnitte ab.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch eine Anordnung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Maske matrixartig mit mehreren Gruppen von Abschnitten ver­ sehen ist, wobei die Abschnitte einer Zeile oder Spalte der Matrix jeweils einer Strukturebene entsprechen und die Ab­ schnitte jeder folgenden Zeile oder Spalte von Abschnitten jeweils einer anderen Strukturebene mit ähnlichen Qualitäts­ anforderungen an die Maske entsprechen.

Damit wird eine Maske geschaffen, die die Herstellung mehrerer aufeinanderfolgender Strukturebenen ermöglicht. Die Anzahl der Zeilen oder Spalten muß nicht gleich sein und hängt vom Breiten-/Längenverhältnis des Halbleiterchips ab. Um das Ver­ fahren anwenden zu können, müssen wenigstens zwei Zeilen oder zwei Spalten auf der Maske vorhanden sein. Das bedeutet, daß sich die Anzahl der Schritte mit einer Vergrößerung der Anzahl der Abschnitte verringert.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Ausführung der Maske zur Belichtung von drei Strukturebenen auf einer Halbleiterscheibe; und

Fig. 2 eine Ausführung der Maske zur Belichtung von zwei Strukturebenen auf der Halbleiterscheibe für größere Hableiterschaltkreise.

Aus den Fig. 1 wird der Aufbau einer Maske 1 zur schrittweisen Belichtung von Halbleiterscheiben mit einem Wafer-Stepper ersichtlich. Die Maske 1 ist dazu matrixartig in drei Gruppen 2, 3, 4 von Abschnitten 5 eingeteilt, wobei die Abschnitte 5 einer Gruppe 2; 3; 4, d. h. einer Zeile der Matrix, jeweils einer Strukturebene des herzustellenden Halbleiterschalt­ kreises entsprechen. Dadurch besteht die Möglichkeit, mit jeweils nur einer Maske nacheinander drei Strukturebenen her­ zustellen. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß die ver­ schiedenen auf der Maske 1 unterzubringenden Strukturebenen ähnliche Qualitätsanforderungen aufweisen. Demzufolge ist es nicht erforderlich, daß auf einer Maske 1 jeweils die auf­ einanderfolgenden Strukturebenen des herzustellenden Halb­ leiterschaltkreises untergebracht werden müssen.

Beispielsweise sind bei insgesamt 15 Strukturebenen fünf Mas­ ken 1 mit folgender Aufteilung in drei Zeilen und drei Spalten möglich (Fig. 1):

Bei der in Fig. 2 dargestellten Maske 1 ist bei erforderlichen 15 Strukturebenen und einer Aufteilung in zwei Zeilen und zwei Spalten beispielsweise folgende Verteilung der Strukturebenen möglich:

Unter Datensätzen ist hierbei das Bild (Abschnitt) jeweils einer Strukturebene zu verstehen.

Die Anzahl der auf der Maske 1 unterzubringenden Abschnitte ist von der Bildfeldgröße des Wafer-Steppers und der Größe der einzelnen zu belichtenden Halbleiterschaltkreise abhängig. In den Fig. 1 und 2 ist die Anzahl der Zeilen und Spalten jeweils gleich, wobei die Möglichkeit besteht, eine unter­ schiedliche Anzahl von Zeilen und Spalten vorzugeben, wenn die Halbleiterschaltkreise eine rechteckige Form, also ein Breiten-/Längenverhältnis < 1, aufweisen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die Abschnitte 5 auch spaltenweise anzuordnen.

Durch eine derartige Maske 1 ist es möglich, auf den Halb­ leiterscheiben nacheinander unterschiedliche Strukturebenen zu erzeugen, indem die Belichtung der Halbleiterscheibe schritt­ weise jeweils mit einer Gruppe 2; 3; 4 von Abschnitten 5 er­ folgt, wobei jede Gruppe 2; 3; 4 von Abschnitten 5 die Bilder bzw. Datensätze einer Strukturebene enthält. Die Belichtung der Halbleiterscheibe mit dem Wafer-Stepper erfolgt dabei in der Weise, daß die Gruppen 2; 3; 4 der jeweils anderen Gruppen ausgeblendet werden und daß mit der gewünschten Gruppe 2; 3; 4 die Halbleiterscheibe schrittweise abgerastert wird. Bei der Belichtung mit einer jeweils anderen Gruppe ist entsprechend zu verfahren.

Durch dieses einfache Verfahren lassen sich die durch die erforderlichen Masken bedingten Kosten wesentlich reduzieren, da sich die Anzahl der insgesamt benötigten Masken erheblich verringert.

Claims (5)

1. Verfahren zum Belichten von Halbleiterscheiben mittels eines Wafer-Steppers, bei dem die auf der Halbleiterschei­ be herzustellenden Halbleiterchips schrittweise nach­ einander, oder in Gruppen belichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Maske (1) gleichzeitig mehrere Gruppen (2, 3, 4) von Abschnitten (5) ausgebildet werden, wobei jeder Abschnitt (5) einer Struk­ turebene den Bildern des herzustellenden Halbleiterschalt­ kreises entspricht, daß jede Gruppe (2; 3; 4) von Ab­ schnitten (5) mit den Bildern jeweils einer Strukturebene versehen wird und daß die Belichtung der gesamten Halb­ leiterscheibe jeweils schrittweise mit einer Gruppe (2; 3; 4) von Abschnitten (5) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Belichten einer Strukturebene mit einer Gruppe (2; 3; 4) von Abschnitten (5) die Gruppen (2; 3; 4) von Abschnitten (5) der jeweils anderen Struk­ turebenen ausgeblendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der Maske (1) mindestens zwei Gruppen von Abschnitten (5) zweier unterschiedlicher Strukturebenen ausgebildet werden.

4. Anordnung zum Belichten von Halbleiterscheiben mittels eines Wafer-Steppers, bei dem die auf der Halbleiter­ scheibe herzustellenden Halbleiterchips schrittweise nach­ einander, oder in Gruppen belichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (1) matrix­ artig mit mehreren Gruppen (2, 3, 4) von Abschnitten (5) versehen ist, wobei die Abschnitte (5) einer Zeile oder Spalte der Matrix jeweils einer Strukturebene entsprechen und die Abschnitte (5) jeder folgenden Zeile von Abschnit­ ten (5) einer anderen Strukturebene entsprechen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf der Maske (1) wenigstens zwei Zeilen und zwei Spalten ausgebildet sind.