DE2260229B2

DE2260229B2 -

Info

Publication number: DE2260229B2
Application number: DE2260229A
Authority: DE
Inventors: Roger Cranleigh Surrey Cullis; Eric Gordon London Nightingale
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1971-12-08
Filing date: 1972-12-08
Publication date: 1979-07-12
Also published as: JPS4866374A; JPS5215510B2; DE2260229C3; DE2260229A1; GB1391270A; US3771872A

Description

Die Erfindung betrifft eine Maske mit mindestens einer Bezugsmarke und mit einem Muster zur Reproduktion auf einem photoempfindlichen Medium, welches mit Abstand von der Maske angeordnet und mit durch die Maske hindurchgegangenem Licht bestrahlbar ist.

Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen hat sich die sogenannten Planartechnik bewährt. Zum Herstellen der Planarbauelemente werden in einen Halbleiterkörper nacheinander verschiedene Verunreinigungs- oder Störstoffe eingeführt, und zwar in Mustern, die jedesmal durch die Gestalt von Ausnehmungen in einer auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers gebildeten Maskierungsschicht bestimmt sind. Die Gestalt der bei der jeweiligen Verfahrensstufe in der Maskierungsschicht zu bildenden Ausnehmungen wird üblicherweise durch ein photolithographisches Verfahren auf die Maskierungsschicht übertragen, wobei diese mit einem Photolack bedeckt wird, der mit einem Lichtmuster belichtet wird, das in seiner Form durch eine Maske bestimmt ist. Anschließend wird der Photolack entwickelt, worauf die unbelichteten Bereiche weggewaschen werden und die zu entfernenden Teile der Maskierungsschicht entblößt werden. Diese werden einem Ätzmittel ausgesetzt, das den Photolack und das Halbleitermaterial nicht angreift. Wenn das Muster durch die Maskierungsschicht durchgeätzt worden ist, wird der restliche Photolack entfernt, so daß nur die Maskierungsschicht auf dem Halbleiterkörper verbleibt. Dann werden die gewünschten Dotierstoffe beispielsweise mittels eines thermischen Diffusionsprozesses bei hoher Temperatur in den Halbleiterkörper eindiffundiert. Anschließend wird über der Halbleiteroberfläche eine neue Maskierungsschicht gebildet oder die ursprüngliche Schicht an den weggeätzten Stellen erneuert, und auf die Maskierungsschicht wird eine neue Photolackschicht aufgebracht. Beim Einführen weiterer

Störstoffe in das Halbleitermaterial zum Zusammenwir-' ken mit den schon vorhandenen ist es notwendig, daß das folgende Muster in seiner Lage äußere; genau in Bezug auf das erste Muster ausgerichtet wird. Der Grund für die erforderliche hohe Genauigkeit liegt. darin, daß die einzelnen Ausbildungen der Halbleiterelemente oder »Systeme« sehr klein (2 bis 3 μ) sein können. Wegen der geringen Größe jedes Systems ist es üblich, zugleich eine beträchtliche Anzahl von ihnen in Zeilen und Spalten auf einer Halbleiterscheibe zu bilden. Jedes iu der aufeinanderfolgenden Muster wird jedoch individuell automatisch oder von Hand in einem Schritt-Wiederholungsverfahren gebildet Zur Erleichterung der Ausrichtung von Masken und Mustern können mehrere Bezugsmarken auf oder in dem Halbleiterkörper dienen, die ausgebildet oder aufgebracht werden.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer in einem Abstand v->n einem Halbleiterkörper angeordneten Maske mit Bezugsmarkeu auf dem Halbleiterkörper während eines Herstel- lungsverfahrens der oben beschriebenen Art ist aus der GB-PS 12 48 564 bekannt Aus praktischen Gründen wird bevorzugt, zur Herstellung der aufeinanderfolgenden Muster auf dem Photolack nur eine einzige genau geformte Hauptmaske zu verwenden, damit man nicht bei jedem Vorgang eine andere Maske ausrichten muß. Die genau mit all den aufeinanderfolgend auf dem Photolack zu bildenden Mustern versehene Hauptmaske wird in Verbindung mit einem Satz von Hiifsmasken verwendet, welche die bei einem gegebenen Vorgang jo nicht benutzten Muster abblenden. Die Hiifsmasken müssen also nicht mit den gleichen kritischen Toleranzen hergestellt und angeordnet werden, wie die Hauptmaske (weshalb man sie als »unkritische Masken« bezeichnet). Die Hauptmaske muß jedoch bei jedem der r, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte genau ausgerichtet werden. Zu diesem Zweck sind in den Masken des zur Ausbildung der aufeinanderfolgenden Muster verwendeten Satzes Bezugsmarken vorgesehen. Mit ihnen zusammenwirkende Bezugsmarken befinden sich auf der Maskierungsschicht auf dem zu behandelnden Halbleitermaterial. Da der Photolack am empfindlichsten auf Licht kürzerer Wellenlängen anspricht, ist es zweckmäßig, das zu ätzende Muster mit ultraviolettem Licht zu belichten, die Ausrichtung der Masken mittels der Bezugsmarken dagegen unter Verwendung von infrarotem Licht ir; Verbindung mit einem geeigneten Detektorsystem zu prüfen. Das in der genannten GB-PS 12 48 564 beschriebene Detektorsystem ist in der Lage, völlig selbsttätig die Bezugsmarken auf der Maske mit zuvor auf dem Photolack auf dem Halbleiterkörper gebildeten Bezugsmarken auszurichten. Hierzu dienen Mikroskope, die mit photoelektrischen Detektoren verbunden sind, die ihrerseits mit Steuergliedern versehen sind, welche als Ergebnis einer Fehlausrichtung zwischen den Bezugsmarken erzeugte Signale aufnehmen und eine Montageeinrichtung entweder der Maske oder des Halbleiterkörpers in Abhängigkeit von Signalen des Mikroskopes und der Detektoren so bewegen, daß die beiden Gruppen von Bezugsmarken in bo Deckung gebracht werden. Wie in der genannten GB-PS 12 48 564 beschrieben ist, haben die Bezugsmarken auf der Maske und auf dem Halbleiterkörper jeweils die Form von zwei kreuzförmig aufeinander senkrecht stehenden Linien, obwohl es an sich nicht wesentlich ist, μ daß die beiden Linien jeder Sezugsmarken einander schneiden. Die Markierungen werden mittels eines optischen Systems betrachtet, das einen Schirm mit einem entsprechenden Schlitz unmittelbar vor jedem von zwei Photodetektoren hat Das Licht von jeder Bezugsmarke wird so aufgespalten, daß der eine Detektor Licht von der einen Linie und der andere Detektor Licht von der anderen linie der Bezugsmarken empfängt Die Schlitze in den Schirmen haben eine solche Größe und sind so angeordnet, daß das Bild auf der Petektoroberfläche eine Beugungsfigur mit zwei relativ hellen Linien ist Eine Fehlausrichtung zwischen den Bezugsmarken auf der Maske und dem Halbleiterkörper werden dadurch festgestellt, daß die die Schlitze enthaltenden Schirme in Schwingungen versetzt werden und zwar mit einer Frequenz und Phase, die durch eine an einen phasenempfindlichen Demodulatorgleichrichtcr angelegte Referenzspannung bestimmt werden. Wenn Licht von dem zu den Schlitzen im Schirm parallelen Bezugsmarkenelement auf die Schlitze fällt, wird ein oszillierendes Lichtsignal zum entsprechenden Photodetektor übertragen. Das sich ergebende elektrische Ausgangssignal wird durch einen Vorverstärker einer Phasenänderungseinheit zugeführt, die eine bestimmte konstante Korrekturgröße zur Kompensation einer dem System eigenen Phasenverzögerung einführt Die Frequenz und Phase des Ausgangssignals des Photodetektors werden sich in Abhängigkeit von der gegebenenfalls vorhandenen Fehlausrichtung zwischen der mittleren Position der Schlitze auf dem Schirm und dem auf den Schirm projizieren Beleuchtungsmuster ändern. Sie werden im phasenempfindlichen Gleichrichter mit der Frequenz und Phase der Referenzspannung verglichen, und mit einem sich ergebenden Fehlersignal wird dann ein System zum Bewegen der Montageeinrichtungen entweder der Maske oder des Halbleiterkörpers gesteuert

Es wurde nun aber festgestellt, daß dieses System nicht ganz zufriedenstellend arbeitet, weil die Beleuchtung der Schlitzschirme vor den photoelektrischen Detektoren keinen Kontrast ergibt, der für die eindeutige Bestimmung der genauen Ausrichtungsposition ausreichend ist Dies liegt teilweise an den Randbeugungseffekten des Schlitzes und der Bezugsmarke auf der Maske. Damit die Ausrichtungsposition genau bestimmt werden kann, muß die Gesamtgröße der Bezugsmarke hinreichend klein sein, wie oben erwähnt wurde, und zwar so klein, daß Randbeugungseffekte eine wesentliche Rolle spielen. Dies hat jedoch eine zu geringe Empfindlichkeit des oben beschriebenen Positionsdetektorsystems zur Folge.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Maske der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der trotz äußerst fein ausgebildeter Bezugsmarken keine störende Beugung auftritt, und eine Vorrichtung mit einer solchen Maske zur Verwendung bei der Herstellung eines Planar-Halbleiterbauelementes anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bezugsmarke aus mehreren Elementen gebildet ist, die derart angeordnet sind, daß bei ihrer Beleuchtung die Beugungsbilder der Elemente ein durchgehendes Bild ergeben.

Unter dem Ausdruck »durchgehendes Bild« ist im folgenden sowohl ein hdles Bild auf dunklem Hintergrund zu verstehen, in welchem die umgebenden Beugungsfiguren keine Streifen vergleichbarer Helligkeit oder Intensität wie der einzelne zentrale Teil des Bildes enthalten, als auch ein dunkles Bild auf hellem Hintergrund, wobei die umgebenden Beugungsfiguren keine dunklen Streifen vergleichbaren Ausmaßes oder Kontrastes bezüglich der Umgebungsbeleuchtung um-

fassen.

Vorzugsweise sind die Elemente der Bezugsmarke Linien, die parallel Seite an Seite in wenigstens einer sich quer zur Richtung der die Elemente bildenden Linien erstreckenden Reihe angeordnet sind. Ferner wird bevorzugt, daß die Linien als opake Streifen in einem Material ausgebildet sind, das transparent für die Strahlung ist, mit der das photoempfindliche Material belichtet werden soll. Falls es wünschenswert ist, daß die Bezugsmarken in der Maske als transparente Teile einer im übrigen opaken Maske ausgebildet sind, wird der Abstand der Linien so gewählt, daß die Beugungsfiguren benachbarter Linien einander überlappen und verstärken, um ein einzelnes helles Bild zu ergeben.

In jedem Fall wird bevorzugt, daß die Linien gegen die Achse der die Bezugsmarke bildenden Reihe geneigt sind, und zwar bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel um 45°.

Bei praktischen Ausführungsformen können die Bezugsmarken wenigstens zwei solche Reihen von Linien umfassen und die Achsen der beiden Reihen etwa senkrecht aufeinander stehen. Bei einer solchen Ausführungsform liegen vorzugsweise die Linien jeder Reihe etwa parallel zu den Linien der anderen Reihe. Falls die Bezugsmaske zwei aufeinander senkrecht stehende Reihen von Linien aufweist, können die beiden Reihen einander schneiden, und wenn dies der Fall ist, kann es zweckmäßig sein, daß am Schnittpunkt keine Linien vorhanden sind.

Wie schon erwähnt wurde, findet eine Maske nach Erfindung insbesondere Anwendung bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen nach der Planartechnik, bei der in verschiedenen Verfahrensschritten unterschiedliche Muster auf einen Halbleiterkörper zu reproduzieren sind. Diese Muster müssen sehr genau bezüglich zuvor gebildeter liegen, die jedoch z. Zt der Ausbildung der nachfolgenden Muster unsichtbar sein können. Wegen der geringen Größe jedes Halbleiterbauelementes oder Systems ist es zweckmäßig, eine große Anzahl von ihnen aus einem einzigen Halbleiterkörper herzustellen, was aber, wie oben erwähnt wurde, Probleme hinsichtlich der Ausrichtung aufwirft, wenn jedes System individuell im sogenannten Schritt-Wiederholungsverfahren behandelt wird. Es können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angegeben werden, bei denen Bezugsmarken in Gestalt eines Rahmens jedes System auf einem Halbleiterkörper umgeben. In diesem Fall ist zu bevorzugen, daß die Seiten jedes Rahmens an die Seiten benachbarter Rahmen anstoßen oder diese Seiten teilweise bilden, so daß ein Gitter- oder Netzwerk gebildet wird, daß den gesamten Halbleiterkörper bedeckt Vorzugsweise sollte das zu reproduzierende Muster die Linien des Gittermusters der Bezugsmarken nicht überlappen, so daß, mit anderen Worten, das zu reproduzierende Muster allein in den Zwischenräumen des Gittermusters (Zwischengitterplätzen) der Bezugsmarken gebildet ist

Bei einer Vorrichtung, zur Herstellung eines Planar-Halbleiterbauelementes, bei der die hier beschriebene Maske verwendet wird und bei der die Maske in einem Abstand in vorbestimmter Relativlage bezüglich eines auf einer Montageeinrichtung befindlichen Halbleiterkörpers, der eine Schicht aus einem photoempfindlicher. Material trägt angeordnet ist und bei der eine Einrichtung zur Beleuchtung der Maske mit Strahlung, gegen welche die photoempfindliche Schicht unempfindlich ist, vorgesehen ist und von der Maske durchgelassenes Licht auf die photoempfindliche Schicht des Halbleiterkörpers fällt wobei eine auf die relativen Lagen der Bezugsmarke auf der Maske und einer Bezugsmarke auf dem Halbleiterkörper ansprechende Einstelleinrichtung vorgesehen ist durch die beide Bezugsmarken miteinander ausrichtbar sind, wobei diese Einstelleinrichtung wenigstens einen photoelektrischen Detektor enthält vor welchem sich ein Schirm mit in ihrer Form den Bezugsmarken auf der Maske entsprechenden öffnungen befindet wobei der

ίο photoelektrische Detektor mit von dem Halbleiterkörper reflektierten und durch die Maske und den Schirm hindurch gehenden Licht beaufschlagbar ist, wird die Aufgabe dadurch gelöst daß in dem Lichtweg vom Halbleiterkörper zum photoelektrischen Detektor vor dem Schirm ein prismatischer Refraktor angeordnet ist, der durch eine Einrichtung drehbar ist welche ein Referenzsignal erzeugt dessen Frequenz und Phase in Beziehung zur Winkelgeschwindigkeit und Winkelposition des Refraktors stehen, und daß die Bezugsmarke auf der Maske ein Gittermuster aus opaken Elementen ist und der Schirm ein entsprechendes Gittermuster aus transparenten öffnungen aufweist

Ein Vorteil bei dieser Vorrichtung besteht darin, daß die Gesamtheit der Maske für die Ausrichtung bei jedem Verfahrensschritt benutzt wird, so daß sich dadurch eine Mittelwertbildung über die gesamte Maske ergibt. Das der Mittelwertbildung entsprechende Signal wird an dem photoelektrischen Detektor abgenommen. Infolgedessen können kumulative Fehler bei der Bildung der individuellen Marken, die kumulative Fehler beim Schritt-Wiederholungsverfahren der Musterübertragung zur Folge haben, vermieden werden, da nicht nur eine einzelne Bezugsmarke benutzt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in den Unteransprüchen angegeben. Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles einer Maske gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. la eine aus zwei aufeinander senkrecht stehenden, geraden Bezugsmarken gebildete kreuzförmige Bezugsmarke, wobei die senkrechte Bezugsmarke gemäß der Erfindung ausgebildet ist

Fig. Ib eine aus zwei aufeinander senkrecht stehenden, geraden Bezugsmarken gebildete kreuzförmige Bezugsmarke, wobei die waagrechte Bezugsmarke

so gemäß der Erfindung ausgebildet ist

Fig. Ic eine aus zwei aufeinander senkrecht stehenden, geraden Bezugsmarken gebildete kreuzförmige Bezugsmarke, wobei die beiden geraden Bezugsmarker gemäß der Erfindung ausgebildet sind,

Fig.2 eine vergrößerte Teilansicht einer Maske gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.3 die vergrößerte Ansicht eines für das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 verwendbaren korn plementären Schirmes,

Fig.4 und 4a eine vergrößerte Teilansicht einei Maske gemäß einem fritten Ausführungsbeispiel dei Erfindung, F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Vorrich tung, für die die Masken nach F i g. 1,2 oder 4 verwendet werden können, und

Fig.6 die schematische Darstellung einer änderet Vorrichtung, für die die Masken nach Fig. 1, 2 oder '

ebenfalls verwendet werden können.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß F i g. 1 hat eine Maske 11 eine Bezugsmarke 10 in Gestalt einer einzelnen Linie oder Reihe. Die Reihe besteht aus Elementen 10a, die jeweils um ungefähr 45° gegen die Reihe selbst geneigt sind und jeweils einen Abstand voneinander haben, der etwa gleich der Dicke jedes einzelnen Elementes 10a ist. Die Bezugsmarke ist in Fig. 1 in ungefähr 1000-facher Vergrößerung ihrer natürlichen Abmessung dargestellt. Die Querdimension der Elemente der Bezugsmarke liegt demgemäß im Bereich von 4 μ.

In Fig. la ist eine kreuzförmige Bezugsmarke dargestellt, die aus zwei aufeinander senkrecht stehenden geraden Bezugsmarken 1 und 3 gebildet ist. Beide Bezugsmarken werden durch feine Linien la und 10a gebildet, welche jeweils voneinander den gleichen Abstand haben und sich in X-Richtung erstrecken. Jede Linie la der waagerechten Bezugsmarke 1 erstreckt sich in X-Richtung so daß Beugungsstreifen 2 durch Beugung auf beiden Seiten der Bezugsmarke 1 gebildet werden, mit der Folge, daß das Bild dieser Bezugsmarke nicht scharf ist. Jedoch überlagern sich die in ^-Richtung neben einem jeden Linienelement 10a der senkrecht verlaufenden Bezugsmarke 3 erzeugten Beugungsstreifen zwischen aufeinanderfolgenden Elementen, wenn der Abstand zwischen diesen Elementen richtig ausgewählt wird, beispielsweise ungefähr 4 μ beträgt.

Die zwischen den Linienelementen 10a erzeugten Beugungsstreifen verstärken den Kontrast zwischen dem Bild der Bezugsmarke und der Maske und werden gleichzeitig so erzeugt, daß sie aneinander anschließen, so daß ein durchgehendes, dichtes Bild der Bezugsmarke gebildet wird. Die in F i g. la dargestellte Markierung ist zur Lageausrichtung in Bezug auf die X- Richtung, jedoch nicht zur Ausrichtung in der V-Richtung geeignet

Die in F i g. Ib dargestellte kreuzförmige Bezugsmarke besteht aus einzelnen Bezugsmarken Γ und 3', welche durch eine in Y-Richtung verlaufende Linien l'a bzw. 3'a gebildet werden. Der Abstand zwischen den Linien ist gleich groß. Wegen der Beugungsbilder 4 ist die in K-Richtung verlaufende Bezugsmarke nicht scharf. Die waagerechte, in X-Richtung verlaufende Bezugsmarke ist jedoch scharf.

In Fig. Ic ist eine kreuzförmige Bezugsmarke dargestellt, welche aus zwei senkrecht aufeinander stehenden Bezugsmarken 4 und 5 gebildet wird. Die in dieser Figur dargestellte Bezugsmarke stellt eine Kombination der in den Fig. la und Ib dargestellten Bezugsmarken dar. Bei dieser Bezugsmarke ist sowohl das Bild der Bezugsmarke 4 als auch das der Bezugsmarke 5 scharf. Wegen der Oberlagerung der Beugungsbilder erhält man für jede dieser Bezugsmarken ein einzelnes und durchgehendes Bild.

In F i g. 2 ist eine Maske dargestellt, deren Bezugsmarke durch einen ersten Satz von wenigstens annähernd parallelen, sich über die Maske erstreckenden Linien und einen zweiten Satz von etwa parallelen Linien gebildet wird, welche senkrecht zum ersten Satz von Linien verlaufen, mit diesen also ein Gitter bilden. Auch hier wird jede Linie der Bezugsmarken ebenso wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 durch eine Vielzahl von quer oder diagonal angeordneten Elementen gebildet

Fig.3 zeigt einen komplementären Schirm, der in Verbindung mit der in Fig.2 dargestellten Maske verwendet wird. Seine Betriebsweise wird noch genauer erläutert werden. Kurz gesagt, enthält der komplementäre Schirm ein Gittermuster aus transparenten Linien, welche dem Gittermuster aus opaken Linien der Maske nach F i g. 2 entsprechen.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig.4 hat die Bezugsmarke 10 die Form von zwei begrenzten senkrechten Linien oder Reihen aus quer liegenden Elementen 10a. Jede Reihe hat genau die gleiche Form wie die Reihe aus Elementen 10a in F i g. 1. Die Vergrößerung beträgt in Fig.4 ungefähr das 50-fache der natürlichen Abmessungen. Die querliegenden Elemente 10a der Reihen können, wie dies in Fig.4a dargestellt ist. so angeordnet werden, daß sie über die gesamte Länge jeder der senkrechten Reihen vorhanden sind. Stattdessen kann aber auch der Mittelbereich, wo die beiden Reihen einander schneiden, von Elementen 10a entblößt sein.

In F i g. 5 ist eine Anordnung dargestellt, für die sich eine Maske gemäß F i g. 1,2 oder 4 eignet. Die Maske 11 ist über einem auf einer Montageeinrichtung 12a liegenden scheibenförmigen Halbleiterkörper 12 mit einer photoempfindlichen Schicht \2b angeordnet und zwar mit einem kleinen Abstand von diesem derart, daß die Maske und der Halbleiterkörper mit von einer Lampeneinrichtung 13 kommenden Licht über einen geneigten teildurchlässigen Reflektor 14 beleuchtet werden können. Von der Anordnung aus Maske und Halbleiterkörper reflektiertes Licht wird vom Reflektor 14 über einen Refraktorblock 15 zu einer Linse 16 reflektiert und fällt auf einen Schirm 17, der einen in Form und Lageorientierung der Bezugsmarken auf der Maske 11 entsprechenden Schlitz hat. Das Licht von der Bezugsmarke auf der Maske 11 und von der entsprechenden Markierung auf dem Halbleiterkörper 12 gelangt durch den Schlitz im Schirm 17 hindurch zu einem Photodetektor 18. Der Schirm 17 wird in Schwingungen versetzt und zwar von einer Einrichtung 22, die auch ein Referenzsignal erzeugt das in Frequenz und Phase in Beziehung zu den Vibrationen des Schirmes 17 steht. Der Photodetektor 18 erzeugt also ein variierendes Signal, dessen Amplitude von der gegenseitigen Ausrichtung der Bezugsmarken auf der Maske 11 und dem Halbleiterkörper 12 abhängig ist.

Dieses Signal wird nun in einer Vergleichsstufe 23 mit dem Referenzsignal von der Einrichtung 22 verglichen. Die Vergleichsstufe 23 erzeugt eine Fehlerspannung, die dazu verwendet wird, die Positionen der Maske und des Halbleiterkörpers zu justieren, bis die Bezugsmarken

so genau miteinander fluchten.

Das in Fig.6 dargestellte Ausführungsbeispiel ist ähnlich demjenigen nach Fig.5, und entsprechende Bezugszahlen bezeichnen entsprechende Teile. Der Schirm 17 gemäß Fig.5 ist jedoch durch eine rotierende Refraktorplatte 19 und eine Hilfsmaske 20 ersetzt Wenn die Maske 11 beispielsweise ein Gittermuster aus opaken Bezugsmarken aufweist wie sie in F i g. 3 dargestellt sind, muß die Hilfsmaske 20 ein Gittermuster aus transparenten Linien gemäß der Darstellung in Fig.4 haben. Die Refraktorplatte wird so gedreht daß das auf die Hilfsmaske 20 fallende Licht in vorbestimmter Weise oszilliert Die Winkelgeschwindigkeit mit der die Refraktorplatte 19 gedreht wird, wird durch eine Einrichtung 24 gesteuert, die als Ausgangssignal eine Referenzspannung erzeugt, welche ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit und die Phase dei Refraktorplatte 19 ist Eine hinter der Hilfsmaske 20 befindliche Relaislinse 21 fokussiert das gesamte auf die

Hilfsmaske 20 fallende Licht zum Photodetektor 18. Das Ausgangssignal des Photodetektors 18 wird einer Vergleichsstufe 23 zugeführt, die auch das Ausgangssignal der Einrichtung 24 empfängt und ein variierendes Fehlersignal erzeugt, mit dem die Relativpositionen der Maske 11 und des Halbleiterkörpers 12 so justiert werden, daß die beiden darauf befindlichen Bezugsmarken in Deckung gebracht werden. Dieses System hat vor allem bei Verwendung von Bezugsmarken in Form eines Gittermusters den besonderen Vorteil, daß es beim Photodetektor 18 eine Mittelwertbildung über die gesamte Maske erlaubt. Wenn früher zur Bestimmung der Ortspositionen der Maske 11 und des Halbleiterkörpers 12 eine einzelne Bezugsmarkierung benutzt wurde, konnten kumulative Fehler bei der Bildung der individuellen Markierungen kumulative Fehler beim Schritt-Wiederholungsverfahren der Musterübertragung zur Folge haben. Im hier beschriebenen Fall wird dagegen die Gesamtheit der Maske für die Ausrichtung bei jedem Verfahrensschritt benutzt.

Wie weiter oben schon erwähnt wurde, wird bevorzugt, daß die Maske 11 eine Standard- oder Hauptmaske ist, die alle Muster aufweist, die in aufeinanderfolgenden Operationen auf den Halbleiterkörper übertragen werden sollen, wobei eine Anzahl von »unkritischen« Ausblendmasken vorgesehen sind, mit denen das jeweils zu übertragende Muster eingestellt wird. Gleichzeitig mit der Herstellung der Hauptmaske und der unkritischen Masken kann die Hilfsmaske 20 gebildet werden, so daß sie genau mit den Bezugsmarken auf der Maske 11 übereinstimmt.

Auf diese Weise können Fehler infolge der Einführung spezieller Bezugsmarken vermieden werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung in

ίο einem photolithographischen Verfahren der oben beschriebenen Art, bei dem ein belichtetes Muster zum Entblößen einer Markierungsschicht weggewaschen wird. Die Bezugsmarken auf einem solchen Halbleiterbauelement werden die Form eines Gittermusters aus Oxid haben, das von der Halbleiteroberfläche nach dem Ätzen entfernt wird. Dies erleichtert den anschließenden Vorgang des Anreißens und Zerbrechens des scheibenförmigen Halbleiterkörpers 12, wenn dieser fertig ist und in einzelne Bauelemente zerteilt wird. Ein weiterer Vorteil der Bezugsmarken in Form eines Gittermusters besteht darin, daß die zu übertragenden Bildmuster durch die Bezugsmarken nicht gestört werden, weil letztere sich nicht über die Bildmuster erstrecken, sondern diese umgeben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Maske mit mindestens einer Bezugsmarke und mit einem Muster zur Reproduktion auf einem photoempfindlichen Medium, welches mit Abstand s von der Maske angeordnet und mit durch die Maske hindurchgegangenem Licht bestrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarke (10) aus mehreren Elementen (iOa) gebildet ist, die derart angeordnet sind, daß bei ihrer Beleuch- to tung die Beugungsbilder der Elemente (1Oa_-) ein durchgehendes Bild ergeben.

2. Maske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (10a) der Bezugsmarke (10) Linie sind, die parallel Seite an Seite in wenigstens is einer Reihe angeordnet sind, die sich quer zur Richtung der die Elemente (iOa) bildenden Linien erstreckt

3. Maske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (iOa) gegen die Achse der die Bezugsmarke (10) bildenden Reihe geneigt sind.

4. Maske nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (10a) alle um etwa 45° gegen die Achse der die Bezugsmarke (10) bildenden Reihe geneigt sind.

5. Maske nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsmarke (10) wenigstens zwei Reihen länglicher Elemente (10a) umfaßt, und die Achsen der beiden Reihen etwa stinkrecht aufeinander stehen. M

6. Maske nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Elemente (1Oa^ jeder Reihe etwa parallel zu den länglichen Elementen der anderen Reihe der Bezugsmarke (10) liegen.

7. Maske nach Anspruch 5 oder 6, dadurch J^r> gekennzeichnet, daß die beiden Reihen länglicher Elemente (iOa) einander schneiden.

8. Maske nach Anspruch '/, dadurch gekennzeichnet, daß am Schnittpunkt der beiden die Bezugsitiarke (10) bildenden Reihen keine länglichen Elemente w (1Oa^ vorhanden sind.

9. Maske nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zueinander senkrecht liegende Reihen länglicher Elemente (10a) vorhanden sind und eine Bezugsmarke in Form eines ή Gitters bilden.

10. Maske nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Maske zu reproduzierende Muster allein in den Zwischenräumen des Gittermusters der Bezugsmarke (!0) gebildet ist.

11. Maske nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Maske zu reproduzierende Muster sich in jedem der Zwischenräume des Gittermusters der Bezugsmarke (10) wiederholt.

12. Vorrichtung mit einer Maske nach einem der 5^r> vorangehenden Ansprüche zur Verwendung bei der Herstellung eines Planar-Halbleiterbauelements;, bei der die Maske in einem Abstand in vorbestimmter Relativlage bezüglich eines auf einer Montageeinrichtung befindlichen Halbleiterkörpers, der eine ω> Schicht aus einem photoempfindlichen Material trägt, angeordnet ist und bei der eine Einrichtung zur Beleuchtung der Maske mit Strahlung, gegen welche die photoempfindliche Schicht unempfindlich ist, vorgesehen ist und von der Maske durchgelassenes μ Licht auf die photoempfindliche Schicht des Halbleiterkörpers fällt, wobei eine auf die relativen Lagen der Bezugsmarke auf der Maske und einer Bezugsmarke auf dem Halbleiterkörper ansprechende Einstelleinrichtung vorgesehen ist, durch die beide Bezugsmarken miteinander ausrichtbar sind, wobei diese Einstelleinrichtung wenigstens einen photoelektrischen Detektor enthält, vor welchem sich ein Schirm mit in ihrer Form den Bezugsmarken auf der Maske entsprechenden öffnungen befindet, wobei der photoelektrische Detektor mit von dem Halbleiterkörper reflektierten und durch die Maske und den Schirm hindurchgehenden Licht beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Lichtweg vom Halbleiterkörper (12) zum photoelektrischen Detektor (18) vor dem Schirm (20) ein prismatischer Refraktor (19) angeordnet ist, der durch eine Einrichtung (24) drehbar ist, welche ein Referenzsignal erzeugt, dessen Frequenz und Phase in Beziehung zur Winkelgeschwindigkeit und Winkelposition des Refraktors (19) stehen, und daß die Bezugsmarke auf der Maske (11) ein Gittermuster aus opaken Elementen ist und der Schirm (20) ein entsprechendes Gittermuster aus transparenten öffnungen aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der prismatische Refraktor (19) die Form einer Platte mit parallelen Seiten hat, die in Bezug auf die Richtung des vom Halbleiterkörper (12) auftreffenden Lichtes geneigt ist.