DE1919991C3

DE1919991C3 - Anordnung zur automatischen Aus richtung von zwei aufeinander einzu justierenden Objekten

Info

Publication number: DE1919991C3
Application number: DE1919991A
Authority: DE
Inventors: K. Dipl.-Phys.Dr. 7100 Heilbronn Hennings
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-04-19
Filing date: 1969-04-19
Publication date: 1973-11-29
Also published as: US3712740A; DE1919991B2; DE1919991A1

Description

in ein größeres Quadrat justiert. Es ist jedoch auch Meßsystem ausgerichtet, wodurch sich eine Ausmöglich, zwei bei exakter Ausrichtung in Maske und richtung der Platten relativ zueinander ergibt.
Halbleiterscheibe in definiertem Abstand nebenein- Aufgabe der Erfindung soll es sein, eine Anord-

ander liegende Justiermarken zu zwei mit entspre- nung anzügeben, bei der die Ausrichtung von zwei chendem Abstand nebeneinander liegenden Marken 5 mit Strukturen versehenen Platten zueinander mit im Justiermikroskop auszurichten oder mit zwei ge- nur drei oder sogar nur zwei Meßsystemen an Stelle trennten Mikroskopen zu arbeiten, die je eine ein- von sechs Systemen, möglich ist.
gebaute Marke und einen definierten Abstand zuein- Diese Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen

ander besitzen. Anordnung dadurch gelöst, daß für die einander zu-

Bisher ist die beschriebene Ausrichtung von Plat- ίο geordneten Justiermarken beider Objekte dasselbe ten zueinander stets durch visuelle Beobachtung und optische Meßsystem' vorgesehen ist, durch das die manuelle Bewegung durchgeführt worden. Mit Hilfe Justiermarken der ursprünglich zueinander und zu der in neuerer Zeit entwickelten sogenannten licht- den lichtelektrischen Meßvorrichtungen unjustierten elektrischen oder photoelektrischen Meßmikroskope Objekte — gleichzeitig oder nacheinander — auf die ist jedoch eine vollautomatische Ausrichtung der 15 Eingangsebene eines Bezugssystems abgebildet wer-Muster möglich. Das Grundprinzip des photo- oder den, daß ferner das Bezugssystem die Sensoren auflichtelektrischen Meßmikroskops besteht darin, daß weist, durch die Signale erzeugt werden, die der Lage eine im Einfangbereich des Mikroskops befindliche beider Objekte zugeordnet sind, und daß an die Marke einer Platte ein vorzeichenrichtiges Signal er- Sensoren eine Elektronik und eine von der Elekzeugt, das der linearen Entfernung von der optischen 20 tronik gesteuerte Regelvorrichtung angeschlossen ist, Achse des Meßsystems proportional oder zumindest durch das die beiden Objekte 1, 2 automatisch bezugeordnet ist. Mittels einer Regeleinrichtung ist es wegt und zueinander einjustiert werden,
möglich, die Platte in eine durch die optische Achse Mit dieser Anordnung kann die Zahl der Meß-

des Meßsystems gegebene definierte Lage zu bringen. systeme zunächst auf je eine für die drei Justier-

Die geschieht beispielsweise dadurch, daß das as koordinaten x, y, φ reduziert werden, wenn sicher-Bildfeld des Meßsystems auf eine Ebene vergrößert gestellt ist, daß sich die Justiervorgänge der beiden abgebildet wird, in der sich die brechende Kante Strichplatten jeweils zum Meßsystem nicht oder nur eines verspiegelten Prismas befindet. Das Prima teilt unwesentlich gegenseitig beeinflussen. Bei der vorden gesamten Lichtfluß in je einen Teil zu beiden geschlagenen Anordnung werden auf die Eingangs-Seiten der brechenden Kante und leitet beide Anteile 30 ebene eines Bezugssystems einer lichtelektrischen auf je einen Sensor. Bei gleichmäßiger Ausleuchtung Meßvorrichtung, das aus Spiegel- oder Blendenverschwindet die Differenz beider Lichtströme, wenn anordnung besteht, Justiermarken der aufeinander die Marke der Platte symmetrisch auf die brechende einzujustierenden Platten abgebildet. Hierbei wird Kante abgebildet wird. Bei Auslenkung der Marke ein Signal erzeugt, das der relativen Lage der Justierbildet die Differenz der Lichtströme das gewünschte 35 marken zur Bezugsachse oder zur Bezugsebene des Signal, das die Position der Strichplatte in bezug auf Bezugssystems entspricht. Dieses Signal steuert seidie Lage bei verschwindendem Signal angibt und zu nerseits eine Regelvorrichtung. Die aufeinander einihrer Steuerung benutzt wird. Es ist auch möglich, zujustierenden Platten werden vorzugsweise in Richdas Prisma in der Bildebene senkrecht zur brechen- tung der definierten kartesischen Koordinaten χ den Kante zu bewegen und mit einer Nachführvor- 40 und y und des Drehwinkels y aufeinander ausgerichrichtung der Lage der Strichmarke nachzuführen. In tet. Daher ist auf jeder Platte mindestens eine Justierdiesem Fall wird das gewünschte Signal zur Steue- marke für jede der drei genannten Richtungen vorrung der zu justierenden Platte der Nachführregelung hariden.

des Prismas entnommen. Das Prisma kann in der Mit der vorliegenden Anordnung werden in einer

bezeichneten Richtung auch eine oszillierende Bewe- 45 Ausführungsform zwei einander zugeordnete Justiergung ausführen, wodurch Wechsellichtsignale an marken auf den beiden Platten gleichzeitig oder Stelle von Gleichüchtsignalen entstehen. Die Prismen- nacheinander auf dasselbe Bezugssystem der iichtnachführung kann dieser oszillierenden Bewegung elektrischen Meßvorrichtung abgebildet und zu deren überlagert werden. Bezugsachse eine -ebene ausgerichtet. Hierbei kön-

Das Prima wurde hier als Beispiel für eine ein- 50 nen verschiedene Methoden angewendet werden. So fache Erläuterung gewählt. Es kann durch andere ist es beispielsweise möglich, daß zum Ausrichten Anordnungen wie z. B. feste oder oszillierende Blen- beider Platten relativ zu einer ortsfesten Jichtelekden ersetzt werden. frischen Meßvorrichtung entsprechend dem vom

Allen beschriebenen Systemen ist gemeinsam, daß lichtelektrischen Meßsystem gelieferten Signal bedas Signal einer linearen Auslenkung in vorgegebener 55 wegt werden, und daß dann in ausgerichteter Sollage Richtung zugeordnet ist Um eine Strichplatte in die einander zugeordneten Justiermarken beider einer Ebene festzulegen bzw. auszurichten, braucht Platten bei eingeschalteter Beleuchtung gleichzeitig man drei Größen, nämlich x, y und φ und demnach auf die Bezugsachse oder -ebene des Bezugssystems drei lineare Meßsysteme Mx, My, Μψ. Um eine abgebildet werden.

zweite Strichplatte zur ersten auszurichten, braucht 60 Ferner besteht die Möglichkeit, die lichtelektrische man drei weitere Meßsysteme Sx, Sy, S<r, die in einer Meßvorrichtung bzw. das Bezugssystem in der lichtfesten Ortbeziehung Ac, Ay, Αφ zu den ersten drei elektrischen Meßvorrichtung nach dem Ausrichten Systemen stehen. Insgesamt wird also bei bekannten der ersten Platte relativ zur Meßvorrichtung um eine Verfahren eine Kombination von sechs linearen definierte Strecke* zu verschieben und danach die Meßsystemen benotigt 65 zweite Platte relativ zur Meßvorrichtung auszurich-

Es wird also zunächst die erste Platte relativ zum ten. Die Strecke s muß dann bei der Ortswahl der Meßsystem bzw. zur Meßsystemkombination und einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden dann die zweite Strichplatte ebenfalls relativ zum Platten so berücksichtigt werden, daß die beiden

A '-'■ V"'

Platten nach den beiden einzelnen Ausrichtvorgängen auf zueinander ausgerichtet sind.

In einer abgewandelten Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, daß von den zwei einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten je eine auf eines von zwei optisch um die Strecke s nebeneinanderliegenden Bezugssystemen der gleichen lichtelektrischen Meßvorrichtung abgebildet und zu deren Bezugsebene oder -achsen ausgerichtet werden. Auch dann muß die Strecke ί bei der Ortswahl der einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten so berücksichtigt werden, daß die beiden Platten nach den einzelnen Ausrichtvorgängen zueinander ausgerichtet sind. Die Strecke s wird vorzugsweise so groß gewählt, daß sich die beiden Justiermarken auf den beiden Platten bei den Ausrichtvorgängen gegenseitig nicht beeinflussen. Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Justiermarken läßt sich jedoch beispielsweise auch durch abwechselndes wiederholtes Ausrichten beider Justiermarken eliminieren.

In einer vorteilhaften Weilerbildung werden für die Ausrichtung von zwei einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten zwei verschiedene Lichtwellenlängen oder Wellenlängenbereiche für die Abbildung der Justiermarken auf das oder die Bezugssysteme in der lichtelektrischen Meßvorrichtung verwendet.

Die Erfindung soll im weiteren an Hand der Fig. 1 bis 12 näher erläutert werden.

In der F i g. 1 ist eine vollautomatisch arbeitende Justieranordnung dargestellt. Jede der beiden aufeinander einzujustierenden Platten 1 und 2 enthält für jede der drei Koordinaten mindestens eine Justiermarke 3 und 4, die der entsprechenden Justiermarke der anderen Platte zugeordnet sind. Die lichtelektrische Meßvorrichtung 5 — im folgenden kurz LEM genannt — enthält ein Bezugssystem 6 in Form von Spiegel- oder Blendenanordnungen, auf dessen Eingangsebene 7 — beim Prismenspiegel die Ebene, in der die brechende Kante liegt —■ die Justiermarken der Platten abgebildet werden und damit ein Signal 9 erzeugt wird. Dieses Signal entspricht der relativen Lage der Justiermarken 3 und 4 zur Bezugsachse oder Bezugsebene 8 des Bezugssystems 6. Das Signal wird mittels einer Elektronik 10 von dem oder den Sensoren des Bezugssystems G — gegebenenfalls nach geeigneter Umformung — gewonnen und kann direkt oder indirekt zur Steuerung der aufeinander einzujustierenden Platten in ihrer Sollage benutzt werden.

Die einander zugeordneten Justiermarken der beiden Platten werden in der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform gleichzeitig oder zeitlich nacheinander auf dasselbe Bezugssystem 6 einer LEM (lichtelektrische Meßvorrichtung) abgebildet und zu deren Bezugsebene 8 ausgerichtet. Bei gleichzeitiger Abbildung beider Marken auf das Bezugssystem kann eine Trennung beider Informationen dadurch erfolgen und damit eine gegenseitige Beeinflussung unterbunden oder zumindest vernachlässigbar klein gemacht werden, daß für die Abbildung beider Marken verschiedene Lichtwellenlängen oder Wechsellicht verschiedener Frequenz verwendet wird. Bei zeitlich aufeinanderfolgender Abbildung der Marken auf das Bezugssystem kann eine gegenseitige Beeinflussung außerdem durch abwechselndes Einschalten der Beleuchtung der einen oder der anderen Platte 1 oder 2, durch Einschalten von Blenden zwischen den Platten, durch Ausschwenken einer Platte oder ihrer Justiermarke aus dem Bildfeld der LEM, durch eine spezielle Wahl der Konfigurationen der Justiermarken oder durch mehrere dieser Maßnahmen vermieden werden.

In allen diesen Fällen ist die LEM ortsfest angeordnet und die aufeinander auszurichtenden Platten werden relativ zu ihr verschoben. Die beiden

ίο Justiermarken werden bei eingeschalteter Beleuchtung bzw. bei ausgeschwenkter Blende aufeinander abgebildet.

Bei einem abgeänderten Verfahren liegen die beiden Justiermarke 11 in ausgerichtetem Zustand um den Betrag s nebeneinander. Wie die F i g. 2 zeigt, kommt die Abbildung auf das gleiche Bezugssystem 6 dadurch zustande, daß z. B. die gesamte LEM 5 zwischen der Ausrichtung der ersten und der zweiten Strichplatte um den Betrag s exakt verschoben wird.

so Gemäß F i g. 3 kann jedoch auch nur das Bezugssystem 6 außerhalb der LEM 5 um diesen Betrag bzw. um einen um die Apparaturkonstante veränderten analogen Betrag f' verschoben werden.

Schließlich ist es, wie die F i g. 4 zeigt, auch möglieh, in einer LEM 5 mit dem Objektiv 11 zwei Bezugssysteme 6 α und 6 b anzuordnen, die um den Betrag v' versetzt sind. Im letzten Fall wird eine Justiermarke 3 beispielsweise auf das Bezugssystem 6 b abgebildet, während die Justiermarke 4 auf das Bezugssystem 6 α abgebildet wird. Beide Justiermarken sind dann zueinander ausgerichtet.

Gegenüber de* Benutzung von zwei getrennten LEM pro Koordinate — also sechs für x, y, T — hat das Verfahren nach F i g. 2 bis 4 den großen Vorteil, daß die beiden einander zugeordneten Justierniarken relativ dicht beeinander angebracht werden können und damit der Platzbedarf für die Ausrichtung wesentlich geringer ist. Tritt dabei eine Justiermarke bei extremer Abweichung von der SoIl-

^o lage in das Bildfeld der anderen Marke ein, kann der dadurch entstehende Justierfehler zumindest bei nicht oszillierenden Meßanordnungen durch eine wiederholte abwechselnde Justierung beider Strichplatten eliminiert werden. Bei der ersten Justierung werden dabei beide Marken so weit ausgerichtet, daß sie sich nicht mehr beeinflussen, die zweite Justierung ist dann exakt.

Tm weiteren sollen die vorteilhaften Ausführungsformen mit ruhender Anordnung der LEM und gleichzeitiger oder zeitlich aufeinanderfolgender Abbildung beider Justiermarken auf das gleiche Bezugssystem näher erläutert werden. Hier ist der Platzbedarf für die Justiermarken noch geringer als bei den Anordnungen nach F i g. 2 bis 4, da die einander zugeordneten .Justiermarken direkt übereinanderliegen. Im Prinzip sind dabei drei Fälle zu unterscheiden:

1. Die beiden einander zugeordneten Justiermarken werden zeitlich nacheinander auf das Bezugssystem abgebildet und dabei jeweils justiert.

2. Die beiden Marken werden gleichzeitig auf das Bezugssystem abgebildet, jedoch zeitlich nacheinander justiert, und

6s 3. die beiden Marken werden gleichzeitig abgebildet und justiert.

Der 1. Fall kann dadurch realisiert werden, daß für beide Platten verschiedene Lichtquellen und Be-

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leuchtungsstrahlengänge verwendet werden. Sind die neben anderen, für die Maskierung der Halbleiterabbildenden Strahlengänge unabhängig voneinander, oberfläche vorgesehenen Strukturen, die Justiermargenügt ein wechselweiscs Einschalten der Lichtquel- ken als Positiv oder Negativ. Diese Materialien billen. Werden aber — wie bei der Kontaktkopie den einen Tiefpaß mit Absorptionskante im Gebiet (F i g. 5) und dem Projektionsverfahren (F i g. 6) — 5 von etwa 500 nm. Für kürzere Wellenlängen entsteht beide Strichplatten aufeinander abgebildet, muß also ein hoher, für größere Wellenlängen ein nieddurch besondere Maßnahmen eine gegenseitige Be- riger Kontrast. Die Musterübertragung und die Auseinflussung ausgeschaltet werden. In beiden Fällen richtung der Maske zur lichtelektrischen Meßvorgeschieht die Beobachtung und Ausrichtung nor- richtung erfolgt dann mit Wellenlängen, die kleiner malerweise durch die eine Platte 2 hindurch, die io als 500 nm sind. Die Ausrichtung der Strichplatte 1 üblicherweise als Maske bezeichnet wird. erfolgt mit einer Wellenlänge, die größer als 500 nm

Bei der Kontaktkopie in F i g. 5 sind die Beleuch- ist. Bei der Ausrichtung der Maske ist darauf zu tungs- und Abbildungsstrahlengänge beider Strich- achten, daß der Photolack auf der Platte 1, die beiplatten identisch, bei der Projektion nach F i g. 6 spielsweise aus einer Halbleiterscheibe besteht, nicht können sie voneinander in die Strahlengänge 12 und 15 vorbelichtet wird.

13 getrennt werden. Bei der Projektion ist eine Für die Ausrichtung beider Justiermarken bei den alleinige Abbildung der Maske 2 auf das Bezugs- angegebenen Verfahren können die gleichen Sensystem ζ. B. mit Hilfe der Durchlichtbeleuchtung 12 soren verwendet werden, wobei diese Sensoren für möglich. Eine alleinige Abbildung der Maske 2 kann beide verwendeten Wellenlängen empfindlich sind, in beiden Fällen außerdem mit Auflichtbeleuchtung 20 F.s hat sich jedoch auch als vorteilhaft erwiesen, daß erfolgen, wenn die Platte 1 entfernt oder durch eine für jede der beiden Justiermarken ein für ihre WeI-Blende abgedeckt wird. Je nach Art der Justier- lenlange geeignetes Filter verwendet wird, das den marke in der Maske ist diese Blende als schwarze Sensoren vorgeschaltet wird.

oder reflektierende Fläche auszuführen. Eine alleinige Natürlich ist es auch möglich, Maske und/oder

Abbildung der Platte 1 ist möglich, wenn die Maske 2 25 Platte mit strukturierten Oberflächen mit weißem

ausgeschwenkt wird. Insbesondere bei Kontaktkopie, Licht zu beleuchten und den für die Abbildung ge-

aber auch bei Projektion, kann es sehr vorteilhaft wünschten Wellenlängenbereich durch Einschalten

sein, die Maske zum LEM auszurichten, bevor die entsprechender Filter vor die Sensoren auszuwählen.

Halbleiterscheibe in ihre Position unter der Maske Bei der beschriebenen Verwendung zweier WeI-

gebracht wird oder umgekehrt die Halbleiterscheibe 30 lenlängen ist die zeitlich aufeinanderfolgende Abbil-

zur LF.M auszurichten, bevor die Maske in ihre dung beider Justiermarken nicht mehr ganz eingehal-

Position über der Halbleiterscheibe gebracht wird. ten, da bei der Festlegung der spektralen Reflexion

Das Ausschwenken ist jedoch mit mechanischem oder Transmission der Justiermarken stets Kornpro-Aufwand verbunden. F.s wird daher weiterführend misse eingegangen werden müssen. Dem gewünschvorgeschlagen, für die beiden Justiervorgänge, wie 35 ten Bild ist daher meist noch ein kontrastschwaches die Fig. 5 und 6 zeigen, verschiedene Lichtwellen- Bild der anderen Marke überlagert. Es ist jedoch längen zu benutzen. Die Maske 2 und ihre Justier- möglich, Bezugssysteme zu verwenden, bei denen marke werden aus einem Material hergestellt, das in eine bereits ausgerichtete Justiermarke die Ausricheinem bestimmten Wellenlängenbercich P., eine hohe tung einer weiteren Justiermarke auf dem gleichen Transmission besitzt. Die Abbildung der Strich- 40 Bezugssystem nur unwesentlich beeinflußt,
platte 1 erfolgt dann mit Licht aus diesem Wellen- Als Beispiel sei das System genannt, bei dem die längenbereich/, durch die Maske 2 hindurch. Die Justiermarke auf die brechende Kante eines in der Justiermarke der Strichplatte 1 wird so ausgebildet, Fig. 7 dargestellten verspiegelten Prismas 17 abdaß sie bei dieser Wellenlänge einen möglichst hohen gebildet wird. Allgemein wird davon ausgegangen. Kontrast liefert. Die alleinige Abbildung der Maske 2 45 daß in der Ebene, auf die das Bildfeld des Meßerfolgt bei Projektion z. B im Durchlicht 12 mit systems abgebi'det wird. Mittel zur Teilung des einer anderen Wellenlänge /.,. bei der ihre Justier- I ichtfhisses vorgesehen sind, und daß ferner rwei marke einen hohen Kontrast liefert. Die Beleuchtung Sensoren vorhanden sind, auf die je ein Teil des der Maske kann jedoch auch mit Auflicht erfolgen. Lichtflusses auftrifft. In dem speziellen Fall, der in Dabei wird vorgeschlagen, die Strichplatte 1 durch 50 der Fig. 7 dargestellt wird, wird zur Teilung des eine Blende abzudecken, oder die Wellenlänge ?.., Lichtflusses die brechende Kante eines Prismas 17 und die Reflexion der Justiermarke der Strichplatte ί verwendet. Ist in dem in der Fig. 7 dargestellten so zu wählen, daß nur ein kontrastarmes Bild von Beispiel die Marke 4 ausgerichtet, liegt ihr Bild 4' ihr entsteht Bei der Projektionsabbildung sind halb- symmetrisch zur Prismenkante, so daß beide Sendurchlässige Spiegel 15 und 16 und ein Abbildungs- 55 soren 18 und 19 den gleichen Lichtstrom erhalten, objektiv 14 erforderlich. In diesem Zustand ist es möglich, eine zweite

Bei der Festlegung der spektralen Transmission Marke 3 mit dem Bild 3' mit derselben lichtelektrider Maske muß allerdings berücksichtigt werden, sehen Meßvorrichtung auf dem selben Bezugssystem daß die Maske bei der späteren Übertragung ihrer auszurichten, da bei der Differenzbildung der Licht-Muster auf die Platte 1, die beispielsweise aus einer 60 ströme der Einfluß der ersten Marke herausfällt. Für Halbleiterscheibe besteht, einen hohen Kontrast den Fall, daß die Bilder der beiden Justiermarken liefern soll. Es wird daher vorgeschlagen, das Justier- auf dem Bezugssystem leuchtende Linien sind, ist muster und die übrigen Strukturen der Maske als der Stromverlauf der beiden Sensoren in der F i g, 8 dünnen absorbierenden Film z. B. aus ZnSe, CdS, aufgetragen. Hierbei gibt b die Breite der leuchten-GaP, einer photographischen Emulsion, einem 65 den Justiermarke an. Der Differenzstrom ist bei der Photolack, einem Metall oder einer Verbindung mit ersten und zweiten Justierung Δ /, die Einzelströme einer speziellen spektralen Transmission auf einem der ersten Justierung sind /_1H und /_1B, die der zweiten Glassubstrat anzuordnen. Diese Schicht enthält Justierung /',„ und /',„.

-j r· -7 -»

13 14

Dieses Verfahren kann bei F i g. 5 und 6 beispiels- angebracht werden. In beiden Fällen verschwindet

weise derart angewendet werden, daß zunächst die das Signal und die erste Ausrichtung wird beendet,

Maske 2 in alleiniger Abbildung mit der ihr zugeord- bevor die Linie 21 exakt zur Sollage 23 ausgerichtet

neten Wellenlänge mit hohem Kontrast ausgerichtet ist, da das Signal der anderen Marke 22 überlagert

wird. Das Justiermuster besteht dabei aus einer 5 ist (Fig. 11). Es wird daher weiter vorgeschlagen,

Fläche von z. B. ZnSe mit einer Schlitzblende (öff- nach dem ersten Justiervorgang eine Hilfsmaske vor

nung) der Breite b. Anschließend wird das Justier- das Bezugssystem zu schalten, die das Bildfeld bzw.

muster der Strichplatte 1 in Form eines leuchtenden die Meßfläche auf den kleinen Bereich 26 um die

Streifens mit der zugeordneten Wellenlänge durch Sollage 23 herum einschränkt. Jetzt wird der erste

die ZnSe-Schicht hindurch auf das Bezugssystem io Justiervorgang wiederholt und eine exakte Ausrich-

abgebildet und ausgerichtet. Diesem Justiervorgang tung der Marke 21 erreicht, da das Signal der Marke

ist dann ein kontrastarmes Bild des ZnSe-Schlitzes 22 ausgeschaltet ist. Die Ausrichtung der zweiten

überlagert, wobei ein ähnlicher Stromverlauf ent- Marke 22 erfolgt anschließend ohne die Hilfsmaske

steht, wie in Fig. 8 gezeigt. mit vollem Gesichtsfeld.

Das Verfahren ist auch anwendbar, wenn die 15 Als bester Lösungsweg für eine gleichzeitige AbMaske 2 nicht semitransparent ist, d. h., wenn ihre bildung beider Strichplatten auf das Bezugssystem Marke für die Wellenlänge X₂ (Fig. 5) undurchlässig wird schließlich vorgeschlagen, beide Platten mit ist. In diesem Fall muß allerdings statt der Dunkel- verschiedenen Lichtquellen unterschiedlicher WeI-feld-Justiermarke (leuchtende Linie im dunklen Feld) lenlänge zu beleuchten — etwa 12, 13 nach eine Hellfeld-Marke (dunkle Linie im hellen Feld) ao Fig. 6. Durch Einschalten entsprechender Filter benutzt werden. Fig. 9 zeigt die entsprechenden vor das Bezugssystem bzw. vor die Sensoren ist es Stromverläufe für diesen Fall. Δ/, /₁₈ und Z₁₉ sind dabei möglich, für die Ausrichtung einer Marke jedie Ströme für die Justierung der ersten Marke, die weils nur diese allein auf das Bezugssystem abzuallein auf das Bezugssystem abgebildet wird. In bilden. Gegebenenfalls müssen die spektrale Rejustierter Position wird durch diese Marke der zen- as flexion bzw. Transmission der Marken entsprechend trale Bereich in der Breite b der Justiermarke ab- eingerichtet sein. Beide Ausrichtvorgänge sind damit gedeckt. Bei der Justierung der zweiten Marke er- voneinander unabhängig.

geben sich damit die Ströme Δ /', /Ί₈ und Z'_1S. 1st die Dies bietet weiterhin die Möglichkeit, beide Aus-Justiermarke der Maske 2 außerdem semitranspa- richtvorgänge gleichzeitig auszuführen, indem hinter rent, wird die Empfindlichkeit der zweiten Justierung 30 dem Bezugssystem Strahlenteiler eingeführt werden, etwas erhöht. die den Lichtstrom auf jeweils zwei Sensoren ver-

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß es teilen. Die spektrale Empfindlichkeit dieser beiden

prinzipiell auch möglich ist, die eine Strichmarke Sensoren wird — gegebenenfalls mittels Filter — so

mit einer Hellfeldmarke und die andere mit einer gewählt, daß jeder Sensor für je eine der beiden

Dunkelfeldmarke zu versehen. Es ist außerdem mög- 35 Marken empfindlich ist. Füi je ein Sensorpaar glei-

lich, den beiden Marken unterschiedliche Konfigu- eher Wellenlänge ist dann natürlich je eine Elektro-

ration zu geben, z. B. also verschiedene Linier' reite. nik erforderlich.

Im Fall der Fig. 9 kann z. B. eine Empfindlichkeits- Die Justiennarken auf den Platten können im steigerung der zweiten Ausrichtung erzielt werden, allgemeinen bestehen aus dünnen Filmen auf einem wenn die Ausdehnung der zuerst auszurichtenden 40 Substrat oder Höhenstrukturen in der Substratober-Justiermarke in Richtung der Justierbewegung gerin- fläche. Sie können in Auflicht oder Durchlicht beger gewählt wird als die der anderen Justiermarke. leuchtet werden, aus Amplituden-(hell-dunkel)-Vorzugsweise wird die Linienbreite der zuerst aus- Phasen-Strukturen bestehen und Hell- oder Dunkelzurichtenden Justiermarke kleiner als die der ande- feldmarken (Helligkeit im Umfeld) bilden. Spezielle ren Justiermarke gewählt. 45 Beispiele sind bei Durchlicht Strukturen aus Metall-

Nunmehr soll der allgemeine Fall der ständigen oder anderen absorbierenden Filmen and natürBch gleichzeitigen Abbildung beider Marken auf das photographische Emulsionen oder in die Substrat-Bezugssystem untersucht werden. Er liegt insbeson- oberfläche geätzte und gegebenenfalls eingefärbte dere vor bei Fig. 5, wenn keine Blende zwischen Strukturen auf der Substratoberfläche. Für Auflicht-Strichplatte 1 und Maske 2 eingeschaltet wird, und 50 beleuchtung sind im Prinzip die gleichen Strukturen bei Fig. 6, wenn nur ein Beleuchtungsstrahlengang geeignet, wenn man darauf achtet, daß sie einen verwendet wird. Dabei muß damit gerechnet werden, hohen Reflexionskontrast liefern. Allgemein heißt daß anfänglich je eine Marke auf beiden Seiten der das, die Struktur soll hoch reflektierend sein — z. B. Sollage 23 (F »8- 1°) ^u'egt und bei gleichen oder ein Silberfilm —, wenn die Substratoberfläche gleichartigen Justiermarken kein ausreichendes 55 schlecht reflektiert, bzw. die Struktur soll einer Signal zustande kommt. Es wird daher vorgeschla- kleinen Reflexionsfaktor besitzen — z. B. eine dunkle gen, die zuerst zu justierende Marke 21 so auszubil- (reflexionsgeminderte) Chromschicht oder Graphitden, daß sie ein größeres Signal liefert als die zweite schicht —, wenn das Substrat einen hohen Re-20, z. B. durch unterschiedlichen Kontrast oder flexionsfaktor besitzt. Insbesondere bei Justlermar· unterschiedliche Konfiguration. Insbesondere wird 60 ken, die aus Höhen- bzw. Dickenstrukturen bestehen vorgeschlagen, die Flächenausdehnung der ersten kann auch die Dunkelfeldbeleuchtung vorteilhafi Marke größer zu machen als die der zweiten. Bei angewendet werden, um Dunkelfeldmarken mii den vorzugsweise zu verwendenden langen, schmalen hohem Kontrast zu erzeugen.
Linien — z. B. langer als der Bildfelddurchmesser 24 Um einen hohen Kontrast auch erzielen zu kön bzw. der Einfangbereich — kann z. B. die Linien- 65 nen, wenn die beschriebenen Möglichkeiten nich breite der ersten Linie 21 breiter gemacht werden anwendbar sind, wird in einer Weiterbildung dei als die der zweiten, oder es kann ein Flächengewicht Erfindung vorgeschlagen, die Justiermarken al· in Form eines kurzen Querbalkens 28 an der Linie Dickenstruktiar dünner Schichten auszubilden, di(

durch Dickeninterferenzen im monochromatischen oder schmalbandigem Licht ein Interferenzkontrast-

K , !f^ern·,^{Als Materi}al kommen z. B. Si-Oxyd und -Nitnd, viele andere Metalloxyde und auch Photon u,¹"u Ψ' ^{Die Schlc}hten können sowohl im Durchlxht als auch im Aunicht auf reflektierendem Substrat verwendet werden.

Ein spezieller Anwendungsfall ist die Halbleiterscheibe. Sie ist im Planarprozeß im allgemeinen mit einer Si-Oxydschicht bedeckt. Die Justiermarke kann ,o also hier dadurch erzeugt werden, daß Öffnungen oder Höhenunterschiede in dieser Deckschicht gebildet werden. Bei öffnungen, die bis auf die hoch reflekt.erende Halbleiteroberfläche reichen, muß die Tnterferenzordnung der Schicht mittels der Schicht-

'?,^od _D ^er _n ^der Wellenlänge so eingestellt werden,

w ^ ^- t^{leXiOn an der Sohicht} ein Minimum bildet. Wird die Strucktur durch eine Dickenstufe gebildet, muß die Stufenhöhe ein ungeradzahliges Vielfaches M»n λ./ Kiragon (;.· Wellenlänge in der Schicht).

IJiC Imerierenzordnung der Gesamtschichtdicke uird danach gewählt, ob eine Hellfdd oder Dunkcileldmarke gewünscht wird.

Beim Halbleiterfertigungsprozeß tritt nun die Komplikation auf, daß die Schichtdicken der Deck- s₅ schuht nicht beliebig wählbar sind und sich außerdem wahrend des Fertigungsprozesses zwischen zwei aufeinanderfolgenden Maskierungsprozessen verandern können. Das gilt sowohl für die Gesamtdicke als auch für die Stufenhöhe. Es wird deshalb weiter vorgeschlagen, das Justiermuster als sehr schmale i.inie auszubnden, die von dem optischen Meßsystem gerade noch aufgelöst wird. Mittels der Beleuchtungswellenlänge wird jetzt die Interferenzordnung der umhegenden Fläche konstanter Schichtdicke auf Renexionsminimum eingestellt (Dunkelfeld). Die schmale Linie oder die Stufe an ihren Kanten muß jetzt in jedem Fall eine Aufhellung ergeben, die vom LhM eingefangen wird. Beträgt die Stufenhöhe λ/., oder ein Vielfaches davon, erscheint die Linie selbst dunkel, und es entsteht eine helle Doppellinie vor den beiden Kanten. Die Linienbreite der Justiermarke muß daher so schmal gemacht werden, daß das LEM die Kanten nicht als Einzellinien auflöst, sondern nur ihre Intensitätssumme registriert. Ist diese Intensitätssumme oder die resultierende Linienbreite zu klein, wird weiter vorgeschlagen, die Justiermarke aus mehreren parallelen schmalen Linien zusammenzusetzen, die dem LEM als eine Linie erscheinen. Em praktisches Beispiel ist eine Justiermarke, die aus zwei bis drei Linien der Breite von etwa 2 /1 mit einem Abstand von 2 μ besteht.

Ein ähnlicher Effekt kann mit den gleichen Justiermarken erzielt werden, wenn statt der Interferenzkontrastmethode eine übliche Dunkelfeldbeleuchtung angewendet wird. Auch dabei erscheinen die beiden Kanten der schmalen Linie hell im dunklen Umfeld. Die Dunkelfeldbeleuchtung ist insbesondere dann vorzuziehen, wenn eine schmalbandige Beleuchtung zur Erzielung eines ausreichenden Interferenzkontrastes nicht angewendet werden kann oder die Einstellung der Interferenzordnung auf helles oder dunkles Umfeld zu kompliziert ist.

Als weiteres Ausführungsbeispiel einer Justiermarke auf einer Halbleiterscheibe wird schließlich vorgeschlagen, vor Beginn des Halbleiterprozesses Justiermarken als schmale Linien in Form eines dünnen Metallnlms aufzubringen. Dieser Mctallfilm

— z. B. aus Mo, Ta, Cr, Ti, Au oder Al — soll be den folgenden Oxydations- und Diffusionsprozessei die Bildung einer Oxydschicht im Bereich de Justierrnarke verhindern und seine eigene Reflexioi möglichst beibehalten. Auf diese Weise läßt siel erreichen, daß die Justiermarke stets als helle Linn in dunklem Feld erscheint, sofern die Interferenz Ordnung im Umfeld, wie oben beschrieben, mittel: der Wellenlänge auf Reflexionsminimum eingestell wird.

Zur Einstellung des Reflexionsminimum im Um feld (Dunkelfeld) wird weiter vorgeschlagen, weiße: Licht oder Licht eines ausreichend breiten Wellen längenbereichs zur Beleuchtung zu verwenden um mittels eines Verlauffilters an geeigneter Stelle in Strahlengang die Wellenlänge so einzustellen, dai das Umfeld mit einem Helligkeitsminimum erscheint Für diese Einstellung kann die Summe der Licht· simme der Sensoren bzw. die auf das Bezugssystem fallende integrale Helligkeit benutzt werden. Es wire daher weiter vorgeschlagen, das Verlauffilter in einei Regelschaltung mil diesel integralen Helligkeit s>u l\. steuern, daß ein Intensitätsminimum auftritt. Diest Linstellung kann automatisch vor jedem Ausrichtvorgang einer Halbleiterscheibe vorgenommen wer den. Natürlich gelten die Vorschläge der Interferenzkontrast-Justiermarken und der automatischen Kontrasteinstellung sinngemäß ebenso für Hellfeld Justiermarken (Umfeld Intensitätsmaximum).

Die bisher behandelten Justiermarken und Bezugssysteme sind für die Ausrichtung in jeweils einei Richtung ausgelegt. Für die Ausrichtung in jc, y und ν sind also je drei dieser Justiermarken und Bezugssysteme erforderlich. Die Anordnung der drei Marken auf den Strichplatten 1, 2 bzw. auf der Halbleiterscheibe 33 oder der Maske zeigt Fig. 12. An zwei weit auseinanderliegenden Stellen befinden sich die Marken 27 für die y- und 28 für die «p-Ausrichtung. Die senkrecht dazu angeordnete Strichmarke 29 für die ^-Ausrichtung kann in der Nähe einer dei beiden anderen Marken 27, 28 angeordnet sein. Jede Marke bzw. jedes Markenpaar von Maske und Halbleiterscheibe wird von je einer LEM mit den Bildfeldern 31, 32,30 erfaßt. Es wird also vorgeschlagen, daß die Länge der Justiermarken jeweils größer — speziell doppelt so groß — als der Bildfelddurchmesser ist, um eine sichere Ausrichtung z. B. ir λ-Richtung auch dann zu erreichen, wenn die y-Richtung noch eine große Abweichung von ihrer Sollage besitzt.

Das Umfeld der Justiermarke muß frei von anderen Strukturen sein, um eine Beeinflussung der Ausrichtung auszuschließen. Jede Justiermarke bedeute! also Verlust an aktiver Fläche auf der Halbleiterscheibe. Es wird daher weiter vorgeschlagen, die beiden Justiermarken für die x- und y-Ausrichtung als kreuzweise Linienordnung übereinander zu legen, Eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Justiermarken bzw. -paare tritt dabei nicht auf, da z. B. die Intensität der x-Marke bei der Messung der Lichtströme für y-Ausrichtung konstant bleibt und sich heraushebt, so lange die Linien das Bildfeld an jede.i Seite überragen. Die Ausrichtung in beiden Richtungen kann mit einer einzigen LEM erfolgen, inckni die LEM oder das Bezugssystem der LEM um 90 gedreht werden. In beiden Stellungen spricht das Bezugssystem jeweils nur auf das in dieser Richtung liegende Justiermarkenpaar an. Damit ist der Auf-

π 18

wand für die Ausrichtung von zwei Strichplatten geordneten Justiermarken einer Koordinate auf den

zueinander auf zwei LEM reduziert. beiden Platten durch dasselbe optische MeBsystem

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, statt noch zwei weitere, einander zugeordnete Justiermarder Drehung des Meßsystems um 90° ein Kreuz- ken einer anderen Koordinate erfaßt und zueinander system zu verwenden, das das Gesichtsfeld nicht in 5 ausgerichtet werden können. Im letzteren Fall hat es zwei Halbkreise, sondern in vier Quadranten mit je sich als vorteilhaft erwiesen, für die Ausrichtung in einem Sensor aufteilt. Die in Fig. 7 als Beispiel Richtung der drei Koordinatenx,y und ψ ein Zweigezeigte Prismenspiegelanordnung wird dann zu koordinatensystem für χ und y und ein Euikoordinaeiner Pyramidenspiegelanordnung mit der Spitze in tensystem für ν zu verwenden. Hierbei wird weiter der Eingangsebene 7. Die in der Papierebene ge- ίο vorgeschlagen, das Einkoordinatensystem m bezug zeichnete Anordnung wiederholt sich also in der auf das Bezugssystem der lichtelektnschen Meßvor-Ebene senkrecht zur Papierebene. Um Fehler durch richtung vorzugsweise mit einer Koordinate des die begrenzte TCefenschärfe der Abbildung auf die Zweikoordinatensystems zusammenzulegen. Nach Eingangsebene zu vermeiden, wird weiter vor- der Ausrichtung der x- und y-Koordinaten werden geschlagen, die Spitze der Pyramide stumpf zu 15 dabei die der «^-Koordinate zugeordneten Justiermarmachen und damit den Lichtstrom statt um etwa 90° ken auf das Bezugssystem der x- oder y-Koordinate um etwa 150° umzulenken. Für-den Wechsel der abgebildet und dort ausgerichtet Damit wird es Justierrichtung werden jetzt nur die Sensoren paar- möglich, zwei Strichplatten zueinander mit nur weise umgeschaltet. Für Ausrichtung in jc-Richtung einem einzigen Doppelkoordinaten-Meßsystem ausmit der in y-Richtung liegenden Ar-Strichmarke wer- 20 zurichten.

den also z. B. die in positiver ^-Richtung liegenden Die Ausrichtung in den drei Koordinaten x, y

Sensoren zusammengeschaltet zur Differenzbildung und 9" ist dabei mit einer lichtelektnschen Meßvor-

mi; den beiden Sensoren in negativer Richtung. richtung ausgeführt, die entsprechend den bekannten

Durch eine geeignete elektrische Schaltung kann je- Dual-Image- bzw. Splitfieldmikroskopen aufgebaut

doch auch eine gleichzeitige Ausrichtung in beiden 25 ist. Dabei werden die Bilder von zwei nebeneinander

Richtungen erreicht werden. angeordneten Objektiven einander überlagert. Ent-

Die Signale für x- und y-Ausrichtung werden auf sprechend wird vorgeschlagen, ein Objektiv an die Stellglieder gegeben, die eine lineare x- bzw. Stelle der x-, y-Marke und ein anderes an die Stelle y-Bewegung bewirken, das 7 -Signal dagegen steuert der ν-Marke zu setzen und das Bezugssystem in die eine Drehung der Strichplatte. Der Drehpunkt kann 30 Überlagerungsbildebene zu bringen. Mittels der Beim Prinzip an beliebiger Stelle liegen, solange er der leuchtung oder mittels Blenden kann dabei abwechy-Marke näher ist als der <r-Marke. Zur Verein- selnd auf die beiden Meßstellen umgeschaltet werden, fachung der Ausrichtung wird jedoch vorgeschlagen, Die Justiermarken auf der Halbleiterscheibe werihn in die y-Marke und speziell in den Kreuzungs- den vorzugsweise bei einem nicht automatisch aus' punkt mit der j-Marke zu legen. 35 gerichteten Maskierungsprozeß erzeugt

Somit hat sich gezeigt, daß für die Ausrichtung Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur zweier Strichplatten in Richtung der drei Koordina- relativ wenige lichtelektrische MeßvorrichtungeK beten je, y und?» je eine lichtelektrische Meßvorrichtung nötigt werden, konnten die für die vollautomatische verwendet werden kann. Ferner konnte aber nach- Ausrichtung erforderlichen Geräte wesentlich vergewiesen werden, daß außer den zwei einander zu- 40 einfacht und verbilligt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 91S991 Patentansprüche:

1. Anordnung zur vollautomatischen Ausrichtung von zwei mit Justiermarken versehenen Objekten unter Verwendung lichtelektrischer Meßvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß für die einander zugeordneten Justiermarken (3,4) beider Objekte (1,2) dasselbe optische Meßsystem vorgesehen ist, durch das die Justiermarken der ursprünglich zueinander und zu den lichtelektrischen Meßvorrichtungen (5) unjustierten Objekte — gleichzeitig oder nacheinander — auf die Eingangsebene (7) eines Bezugssysteros (6) abgebildet werden, daß ferner das Bezugssystem (6) die Sensoren (z. B. 18,19) aufweist, durch die Signale erzeugt werden, die der Lage beider Objekte zugeordnet sind, und daß an die Sensoren eine Elektronik (16) und eine von der Elektronik gesteuerte Regelvorrichtung angeschlossen ist, durch das die beiden Objekte (1, 2) automatisch bewegt und zueinander einjustiert werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gegekennzeichnet, daß das Bezugssystem (6) der lichtelektrischen Meßvorrichtung (5) aus Spiegelbzw. Prismen- oder Blendenanordnungen (z. B. 17) besteht, die bei der Abbildung der Justiermarken der Platten der Erzeugung eines Signals dienen, das der relativen Lage der Justiermarken zur Bezugsachse oder Bezugsebene (8) des Bezugssystems (6) entsprich! und eine Regelvorrichtung steuert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der beiden Platten (1, 2 b/w 33) mindestens eine Justiermarke für die definierten kartesischen Koordinaten χ (29) und y (27) und den Drchwinkel φ (28) angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrische Meßvorrichtung (5) bzw. das Bezugssystem (6) in der lichtelektrischen Meßvorrichtung um eine definierte Strecke s verschiebbar ist, wobei die eine Stellung für die Ausrichtung der einen Platte und die andere Stellung für die Ausrichtung der zweiten Platte relativ zur Meßvorrichtung vorgesehen ist, und daß die Strecke s bei der Ortswahl der einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten so berücksichtigt ist, daß die beiden Platten nach den beiden einzelnen Ausrichtvorgängen zueinander ausgerichtet sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrische Meßvorrichtung zwei Teilbezugssysteme (6 α, 6 b) aufweist, die optisch den Abstand s voneinander aufweisen, wobei je ein Teilbezugssystem für die Abbildung und Ausrichtung einer Justiermarke von zwei einander zugeordneten Justiermarken beider Platten vorgesehen ist, und daß die Strecke s bei der Ortswahl der einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten so berücksichtigt ist, daß die beiden Platten nach den beiden einzigen Ausrichtvorgängen zueinander ausgerichtet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke s so groß gewählt ist, daß sich die beiden Uistiermarken (3,4) auf den beiden Platten (1, 2) bei den Ausrichtvorgängen gegenseitig nicht beeinflussen.

7. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einei gegenseitigen Beeinflussung der beiden Justiermarken Mittel zur abwechselnden wiederholten Ausrichtung beider Justiermarken vorgesehen sind.

8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung von zwei einander zugeordneten Justiermarken auf den beiden Platten zwei verschiedene Lichtwellenlängen oder Wellenlängenbereiche für die Abbildung der Justiermarken auf das oder die Bezugssysteme (6) in der lichtelektrischen Meßvorrichtung (5) vorgesehen sind.

9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der aufeinanderfolgenden Ausrichtung zweier einander zugeordneter Justiermarken auf den beiden Platten auf dasselbe Bezugssystem der Meßvorrichtung während der ersten Ausrichtung der einen Justiermarke Mittel zur ganzen oder teilweisen Unterdrückung der Abbildung der anderen Justiermarke vorgesehen sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur ganzen oder teilweisen Unterdrückung der Abbildung der anderen Justiermarke die Abschaltung ihrer Beleuchtung oder das Einschalten einer Blende vorgesehen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet), daß die Linienbreite bzw. die Längsausdehnung der zuerst auszurichtenden Justiermarke in Richtung der Justierbewegung geringer ist als die der anderen Justiermarke.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Linienbreite der zuerst auszurichtenden Justiermarke kleiner ist als die der anderen Justiermarke.

13. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung so gewählt ist, daß bei der Ausrichtung der ersten Justiermarke diese hell im dunklen Umfeld auf das Bezugssystem (6) abgebildet wird, und daß bei der Ausrichtung der anderen Justiermarke diese als dunkles Muster im hellen Umfeld auf das Bezugssystem (6) abgebildet wird.

14. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum vollautomatischen Ausrichten von plattenförmigen Objekten, wobei die eine Platte aus einer auf der Oberfläche mit Strukturen versehenen Halbleiterscheibe (33) besteht, während die andere Platte eine Maske ist.

15. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum vollautomatischen Justieren einer Maske auf eine Halbleiterscheibe, wobei die Justiermarken aus aufgedampften Metallfilm- oder Isoliermaterialnlm-Mustern oder aus Ätzfiguren bestehen, die voi cder zwischen verschiedenen, aufeinanderfolgenden Bearbeitungsvorgängen des Halbleiterkörpers (33) auf die Halbleiteroberfläche aufgebrachl werden.

16. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß füi die Abbildung der Justiermarken (n) .(27, 28, 29] auf den Halbleiterkörper (33) auf das Bezugs-

system der lichtelektrischen Meßvorrichtung (5) eine monochromatische oder schmalbandige Beleuchtung vorgesehen ist.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Bild des Justiermusters auf dem Bezugssystem (6) ein Interferenzkontrastbild vorgesehen ist, das durch Schichtdickeninterferenz in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Isolierschicht oder in der Maskenschicht bei monochromatischer Beleuchtung entsteht.

18. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in den Beleuchtungs- oder Abbildungsstrahlengang ein Verlanfsfilter einschaltbar ist, mit dessen Hilfe die Wellenlänge variierbar ist.

19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch Variation der Wellenlängen des Interferenzkontrastbilds entsprechend die Dicke der auf der Halbleiteroberfläche be- ao Endlichen Isolierschicht optimal einstellbar und eine Umstellung auf Hellfeld- oder Dunkelfeldabbildung der Justiermarken möglich.

20. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Wellenlänge as mit Hilfe einer von Sensoren (18, 19) gesteuerten Regeleinrichtung automatisch am Verlauffilter einstellbar ist, wobei die auf die Sensoren fallende integrale Helligkeit auf einen maximalen oder minimalen Extremwert eingeregelt wird.

21. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Justiermarken (3,4) auf das Bezugssystem aus dem Interferenzkontrast an den Rändern von Fenstern oder von Stufen in der Isolierschicht auf der Halbleiteroberfläche besteht.

22. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung dei Maske (2) auf die Halbleiterscheibe (1) die Kontaktkopie vorgesehen ist, wobei die Maske (2) direkt über der Halbleiterscheibe angeordnet ist und zur Ausrichtung der Strukturen der Maske und der Halbleiterscheibe eine Auflichtbeleuchtung vorgesehen ist.

23. Anordnung nach Anspruch 2.2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen der Maske (2) oder der Halbleiterscheibe (1) einzeln zum Bezugssystem (6) der lichtelektrischen Meßvorrichtung (5) ausrichtbar sind bevor die Halbleiterscheibe unter die Maske bzw. die Maske über die Halbleiterscheibe gebracht wird.

24. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abbildung der Maske (2) auf die Halbleiterscheibe (1) eine Projektionsabbildung mit Hilfe einer zwischengeschalteten Optik (14) vorgesehen ist, wobei bei der Ausrichtung die Halbleiteroberfläche durch diese Optik im umgekehrten Strahlengang in die Mas- ' kenebene und zusammen mit der Maskenebene auf das Bezugssystem der lichtelektrischen Meß- ίο vorrichtung abgebildet wird.

25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe (1) im Auflicht direkt und die Maske (2) im Durchlicht (12) mittels eines halbdurchlässigen Spiegels (15, 16) und/oder durch die Projektionsoptik (14) hindurch beleuchtbar ist.

26. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung in Richtung der drei Koordinaten x, y und φ je eine lichtelektrische Meßvorrichtung (5) vorgesehen ist.

27. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe optische Meßsystem außer für die zwei einander zugeordneten Justiermarken einer Koordinate auf den beiden Platten (x_s und x_M) auch noch für die Erfassung und gegenseitige Ausrichtung zweier weiterer einander zugeordneter Justiermarken einer anderen Koordinate (Y_M und Y_s oder cp_M und (p_s) vorgesehen sind.

28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung in Richtung der drei Koordinaten x, y und φ ein Zweikoordinatensystem für χ und y und ein Einkoordinatensystem für ψ vorhanden ist.

29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Einkoordinatensystem in bezug auf das Bezugssystem der lichtelektrischen Meßvorrichtung mit einer Koordinate des Zweikoordinatensystems zusammengelegt ist.

30. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission bzw. die Reflexion wenigstens einer der beiden einander zugeordneten Justiermarken derart gewählt ist, daß die dieser Justiermarke zugeordnete Wellenlänge ein kontrastreiches Bild dieser Justiermarke auf dem Bezugssystem hervorruft, während die andere Wellenlänge von dieser Justiermarke dagegen kein oder nur ein kontrastschwaches Bild erzeugt.

31. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausrichtung beider Justiermarken die gleichen Sensoren vorgesehen sind, die für beide Wellenlängen empfindlich sind

32. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für jede der beiden Justiermarken ein für ihre Wellenlänge geeignetes Filter vorgesehen ist, das den Sensoren vorgeschaltet ist.

33. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum vollautomatischen Ausrichten von plattenförmigen Objekten, wobei die Justiermarke aus einer einzelnen Linie, zwei oder mehreren dicht zusammenliegenden, parallelen, schmalen Linien oder einer kreuzweisen Anordnung einer oder mehrerer Linien bestehen.

34. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum vollautomatischen Ausrichten einer Maske auf eine Halbleiterscheibe, wobei die Maske eine Glasplatte mit einer aufgebrachten Schicht aus einer photographischen Emulsion, einem Photolack, einem Metall oder einer Verbindung mit einer speziellen spektralen Transmission ist, wobei die Schicht neben anderen für die Maskierung der Halbleiteroberfläche vorgesehenen Strukturen, die Justiermarken als Positiv oder Negativ enthält.

35. Anordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zum vollautomatischen Ausrichten einer Maske auf eine Halbleiterscheibe, wobei die Halbleiterscheibe die Justiermuster in Form von Stufen oder Fenstern in der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen

Isolierschicht oder in Form von Stufen oder Be- spielsweise bei bekannten Vorrichtungen mit Hilfe

reichen unterschiedlicher Reflexion an der Halb- eines Mikromanipulätors. Bei einem anderen, be-

leiteroberfläche enthält. kannten Justierverfahren sind die beiden mit Struk-

36. Anordnung nach einem der vorhergehen- türen versehenen Platten räumlich voneinander geden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in 5 trennt und werden mittels eines optischen Systems der Ebene, auf die das Bildfeld des Meßsystems aufeinander abgebildet. Dabei kann entweder das abgebildet wird, Mittel zur Teilung des Licht- eine Muster auf das andere oder beide Muster in eine flusses vorgesehen sind und daß zwei Sensoren dritte Ebene abgebildet werden, wobei die Abbildung (18.19) vorgesehen sind, auf die je ein Teil des und Beobachtung sowohl in einer Auflicht- oder .Lichtflusses auftrifft. io Durchlichtbeleuchtung geschehen kann. Im allge-

37. Anordnung nach Anspruch 36, dadurch meinsten Falle befinden sich die beiden räumlich gekennzeichnet, daß zur Teilung des Lichtflusses voneinander getrennten strukturierten Platten auf die brechende Kante eines Prismas (17) vorge- Teilen, die in eine definierte Lage zueinander gesehen ist. bracht werden müssen. Hierbei dienen die beiden

38. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch ge- 15 strukturierten Platten nur als Hilfsmittel zur Auskennzeichnet, daß optisch gesehen hinter dem richtung der sie tragenden Teile. Diese Methode wird Bezugssystem Strahlenteiler angeordnet sind, die beispielsweise bei interferometrischen Anordnungen die Lichtströme auf je einen der beiden Wellen- eingesetzt.

längenbereiche empfindlichen Sensor leiten. In der Halbleitertechnologie muß im allgemeinen

39. Anordnung nach Anspruch 38, dadurch 20 auf eine Halbleiterscheibe, die an ihrer Oberfläche gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Ausrich- bereits ein erstes Muster trägt und dort mit einem tung beider Platten zur lichtelektrischen Meßvor- lichtempfindlichen Lack beschichtet ist, ein zweites richtung (5) verschiedene, von den spektralen in einer Maske enthaltenes Muster in einer zum Sensoren gesteuerte Regel einrichten vorgesehen ersten Muster genau justierten Lage abgebildet wersind. »5 den. Im einfachsten Fall wird bei einem bekannten

'

40. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch Verfahren das Maskenmuster durch Kontaktkopie

gekennzeichnet, daß das Zweikoordinatensystem auf die Halbleiterscheibe übertragen. Zur Ausrich-

ein Bezugssystem in Form einer kreuzweisen tung der Muster zueinander wird zwischen HaIb-

Spiegel- oder Blendenanordnung und für jede der leiterscheibe und Maske, deren jeweilige Muster ein-

beiden gekreuzten Richtungen mindestens ein 30 ander zugekehrt sind, ein Luftspalt von einigen μϊη

Sensorenpaar enthält. eingestellt. Die Strukturen beider Platten werden in

41. Anordnung nach Anspruch 40, dadurch einer Auflichtbeleuchtung durch das transparente gekennzeichnet, daß das kreuzweise Spiegel- Substrat der Maske hindurch mit einem Mikroskop system aus einer verspiegelten Pyramide besteht, beobachtet und durch Bewegung von Maske oder deren Spitze in der Bezugsebene der lichtelektri- 35 Halbleiterscheibe zueinander ausgerichtet. Zweckschen Meßvorrichtung liegt. mäßigerweise wird dabei die Tiefenschärfe größer

42. Anordnung nach Anspruch 40, dadurch gewählt als der Luftspalt zwischen Maske und Halbgekennzeichnet, daß der Kreuzwinkel recht- leiterscheibe, damit beide Muster gleichzeitig scharf winkelig ist. erscheinen. Bei sehr kleinen Strukturen und der da-

43. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch 40 bei erforderlichen starken Mikroskopvergrößerung gekennzeichnet, daß die Achse des Zweikoordi- kann die Tiefenschärfe aber auch kleiner werden als natensystems für χ und y durch das Zentrum der der kleinste noch einstellbare Luftspalt. In diesem 7-Drehung läuft. Fall ist es auch möglich, erst auf die Halbleiterscheibe zu fokussieren und diese relativ zu einem

45 Fadenkreuz oder einem äquivalenten optischen Gebilde im Mikroskop auszurichten und dann das gleiche mit der Maske durchzuführen. Auch damit

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur auto- werden Maske und Halbleiterscheibe relativ zueinan-

matischen Ausrichtung von zwei aufeinander einzu- der ausgerichtet.

justierenden Objekten mit Hilfe von lichtelektrischen 5° Das Maskenmuster kann bei einem anderen be-

Meßvorrichtungen. Derartige Objekte sind beispiels- kannten Verfahren jedoch auch durch Projektion mit

weise mit Strukturen versehene Platten. einem hochauflösenden Objekt auf die Halbleiter-

In der Halbleitertechnologie und in vielen anderen scheibe übertragen werden. Zur Musterübertragung Anwendungsfällen, z. B. bei der Herstellung von wird dabei das Maskenmuster auf die Halbleiterstr ikturierten Platten für Skalen, steht man vor der 55 scheibe projiziert. Zur Ausrichtung der Muster zuAufgabe, zwei strukturierte Platten mit hoher Ge- einander kann man dieses auf die Halbleiterscheibe nauigkeit zueinander auszurichten. Hierbei handelt projezierte Muster und das Muster auf der Halbleiteres sich beispielsweise um zwei Substratplatten, von scheibe direkt beobachten oder auch indirekt nach denen wenigstens eine transparent ist und die beide einer Abbildung durch das Projektionsobjektiv in an einer Oberflächenseite ein Muster tragen. Beide 60 eine ausgespicgelte Bildebene. Da dieser Weg mit Substratplatten werden mit oder ohne Luftspalt der- Nachteilen verbunden ist, wird zweckmäßigerweise art aufeinandergelegt, daß die Muster einander züge- das Muster der Halbleiterscheibe in die Ebene der kehrt sind. Die Muster werden bei bekannten Anord- Maske im umgekehrten Projektionsstrahlengang zunungen und Justierverfahren durch das oder die rückgebildet und die beiden Muster in der Maskentransparenten Substratplatlen hindurch im Durchlicht 65 ebene beobachtet.

oder Auflicht mit einem Mikroskop beobachtet und Normalerweise werden zur gegenseitigen Ausrich-

in einer Kbcnc senkrecht zur Mikroskopachse zuein- tung der Muster Striche beider Muster übereinander,

ander ausgerichtet. Diese Ausrichtung geschieht bei- oder z. B. ein Kreis in ein Quadrat, oder ein kleineres