DD212580A5 - Verfahren zum messen der tatsaechlichen stellung eines zielkoerpers - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Position eines Siliziumplaettchens (16) als ein zu bestrahlendes Werkstueck. Das Verfahren wird geeigneterweise in einem Elektronenstrahlbelichtungssystem eingesetzt. Ein Plaettchen (16) hat eine Vielzahl von Chip-Ausrichtungsmarken (48), die eine Vielzahl von Chip-Feldbereichen (A) entsprechend kennzeichnen, die in einem linearen Plaettchenzerteilungsbereich (B) eingeschlossen sind. Wenn das Halbleiterplaettchen (16) in einer Halterung (28) eingesetzt und im Bestrahlungssystem befestigt ist, dann werden die Kantenabschnitte des Plaettchens (16) mit d. Elektronenstrahl teilweise abgetastet, um d. Stellung d. Plaettchens (16) grob zu messen. In Uebereinstimmung mit diesen Plaettchenpositionsdaten wird ein Plaettchenflaechenabschnitt, der fuer den Nachweis nur der Ausrichtungsmarken erforderlich ist, innerhalb des linearen Zerteilungsbereiches (B) definiert. Bei dem Markennachweis mit Hilfe des Elektronenstrahls bestrahlt dieser ausschliesslich den begrenzten Plaettchenflaechenbereich der Plaettchenflaeche, wodurch eine sehr genaue Messung der Plaettchenstellung moeglich ist und eine unerwuenschte Bestrahlung des Stromkreisbildungsbereiches verhindert wird.

Description

GZ: 1572657/12744

Verfahren _ZUI:1 Messen der tatsächlicher!. Stellung eines Z ielkörpers

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dia vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein ZielkörperstellongsmeSverfahren für den ITachweis der Stellung eines Zielkörpers durch Slektronenstrahlabtastung für die genaue Ausrichtung eines elektronischen optischen Systems auf einen Zielkörper viie beispielsweise auf ein Halbleiterplättchen in einem Blektroiienstrahlbelichtungssystem zur Herstellung eines ultrafeinen Leitungsmusters in der Größenordnung von Silbmikrometern auf dem Zielkörper durch Elektronenstrahlen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Mit der Entwicklung der Technik der Gröetintagrationsschaltungen (TLSIs) gewann das s-chnelle Slektronenstrahlbelichtungssystem mit hohem AufLösungsgrad für die Herstellung eines hochfeinen Leitungsmusters auf einem Zielkörper ^ie beispielsweise einem monokriatallinen Siliziumplättchen immer mehr an Bedeutung«

Zar Ausrichtung eines elektronischen optischen Systems auf ein SiiLsiumplättchen oder einen Zielkörper, der auf einem Werkstücktisch in einer herkömmlichen EIektronenstrahlbelichtungseinrichtung angeordnet ist, wird eine Ausrichtungs- oder Chipausrichtungsmarke auf dem Plättchen mit einem Elektronenstrahl abgetastet und die Stellung des Siliziumplättchens mit Hilfe dsr Markennachweisdaten gemessen. Wenn ein Stellungsfehlsr zwischen dem optischen System des Elektronenstrshlbelichtangssystems und dem Siliziumplättchen nachgewiesen wird, dann viird sowohl die Stellung des Siliziumplättchens als auch die Stellang des Elektronenstrahls entsprechend den Siliziumplättchen-Stellungsdaten korrigiert, wodurch eine feine Ausrichtung vorgenommen wird. Bei der herkömmlichen Ausrichtungsmethode jedoch neigt der Elektronenstrahl bei der Bestrahlung des SiIisiumplättchens und dem Abtasten seiner Oberfläche zum Fachte is

der Äusrichtungsmarke dazu, die Stromkreisbildungsfläche oder Chipflache (auch als Chipfeldfläche bezeichnet) zu bestrahlen und das Stromkreismuster auf der Chipfläche zu beschädigen. Wenn das Siliziumplättchen mechanisch auf den Werkstücktisch mittels einer Spannvorrichtung oder Halterung aufgebracht viirä, dann ist die mechanische Ausrichtungsgenauigkeit verhältnismäßig gering.

Deshalb müssen die Abmessungen einer solchen Ausrichtungsmarke vergrößert werden, damit diese Marke mit dem Elektronenstrahl ohne weiteres innerhalb einer kurzen Zeit nachgewiesen werden kann» Sine vergrößerte Ausrichtungsmarke jedoch reicht nahe an dia Chipfeldfläche auf dem Siliziumplättchen heran. Wemi ein Elektronenstrahl ein Plättchen bestrahlt, das für die Elektronenstrshlabtastung grob ausgerichtet ist, so daß die größere Ausrichtungsmarke nachgewiesen werden kann, kommt es gewöhnlich, dazu, daß die Stromkreisbildungsfläche in unerwünschter Weise bestrahlt und dadurch der Schaltkreis zerstört v?ird·

Zur Überwindung des oben beschriebenen Nachteils kann die Ausrichtangsmarka auf die Breite einer Stromkreis freien 71äc.he v?ie beispielsweise auf den kleinen Bereich innerhalb einer linearen Plättchenzerteiliingsflache beschränkt «erden, so daß der Elektronenstrahl nur die lineare Plättchenserteilungsflache bestrahlt. Zur wirksamen Anwendung des obigen Verfahrens jedoch muß die mechanische Präzision der Plättchenausrichtung mit Hinblick auf den Werkstücktisch wesentlich verbessert werden (z. muß der Ausrichtungsfehler in einem Bereich von + 20/um liegen), sonst kann die Ausrichtungsmarke- durch die Bestrahlung des Siliziumplättchens innerhalb einer kleinen Flache mit dem Elektronenstrahl nicht schnell und wirksam aufgefunden werden. Mit Hilfe der bekannten mechanischen Ausrichtungsmechanismen ist es jedoch sehr schwierig, eine äußerst genaue Ausrichtung der Siliziumplättchen zu erreichen. Wenn eine derartig hohe Genauigkeit der Ausrichtung erreicht «erden soll, dann ist dies nax durch sehr komplizierte Präzisionsmechanismen möglich, die einen hohen Kostenaufwand ergeben.

Ziel der Erfindung;

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zielkörperstellungsmeßverfahren zu schaffen, das in geeigneter Weise auf ein Slektronenstrahlbellchtiingssystem angewendet werden kann, so daß Beschädigungen eines Chipstromkreismusters auf einem Siliziumplättchen, die durch die Bestrahlung mittels eines Lackmgaträgerstrahles für den Stellungsnachiseis eines Werkstückes nie beispielsweise eines Siliz iump latte hens als Zielkörper und für die Ermittlung einer Plättchenstellung mit hoher Genauigkeit verursacht sird, verhindert werden, so daß eine genaue Ausrichtung von Siliaiumplättchen als Zielkörper und optischem System des Ladungsträgerstrahl-Belichtungssystems möglich ist*

Darlegung des Wesens der Erfindungs

Erfindungsgemäß iaird eine grobe Messung einer'Werkstückstellung als vorläufige Primärmessung zum Nachweis einer Kante eines Werkstückes durchgeführt und anschließend ^ird als Sekundärmessung eine Ausrichtungsmarke mittels eines Ladungsträgerstrahles viie beispielsweise eines Elektronenstrahles abgetastet.

Wsnn ein Halbleiterplättchen als zu belichtendes 'Werkstück verwendet ¹HIrC, ist ein derartiges Halbleiterplättchen im allgemeinen mit einer gestreckten Orientierungskante versehen, Die Kante ces Halbleiterplättchens ?sird mit dem Elektronenstrahl an cer gestreckten Orientierungskante abgetastet, wodurch eine Grobmessung vorgenommen ^ird. In diesem Fall kann die Differenz zwischen den Intensitäten der Elektronenstrahlsignale eines flachliegenden und eines geneigt-- oder schiefliegenden Halbleiterplättchens für die Messung herangezogen werden. Andererseits kann der Strom eines Elektronenstrahles, der durch die Kante fließt, herangezogen werden. Die Intensität bzw. die Stromstärken der Slektronenstrahlen werden an mehreren Punkten an der Kante für den nachweis der Brehstellung und der Stellung auf der X-Achse des Halbleiterplättchens gemessen. Mindestens eine Stelle an einer gebogenen Kante, bei der es sich nicht um die Orientierungskante handeln darf, ^ird nachgewiesen, so dsS die Y-Achsenlage des Halbleiterplättchens bestimmt werden kann. Die

Plättchenausrichtung auf dem Plättchentrsger ^urde mit einer Genauigkeit im Bereich von + 20 /um festgestellt. Sine Markenstellung kann mit Hilfe der Grobatellung des Halbleiterplattchens in Si -»·» f\ h- £2 Ύ"* /"\ Ό CE

vsird die Ausrichtungsmarke mit einem Elektronenstrahl in einem Abstand von 40 /Um abgetastet, wodurch ein reflektiertes Elektronenstrahl signal ermittelt ^ird. Anhand dieses reflektierten Signales vs ird eine Ausrichtungsmarke für den Nachweis der Ausrichtungsmarkenstellung ermittelt. Das Markensignal -Hire durch einen A/D-Wandler umgewandelt und von einem Rechner oder dergleichen analysiert, so daß die Stellung der Marke mit hoher Genauigkeit nachgewiesen werden kann. Selbst, v?enn deshalb die Marke zwischen den Plättchenzerteilungslinien angebracht vmrde, kann diese mit dem Elektronenstrahl ohne weiteres abgetastet und leicht nachgewiesen v?erden.

Die vorliegende Erfindung basiert auf obiger Voraussetzung und schafft ein Verfahren für die Messung einer Werkstückstellung durch die Abtastung einer Marke auf einem 'ferkstück auf einem Werkstücktisch mittels eines Ladungsträgerstrahles, das die folgenden Schritte umfaßt; Abtastung einer Kante des Werkstückes mit einem Ladungsträgerstrahl zur Bestimmung der Grobstellung des Werkstückes; und Abtastung der auf dem werkstück aufgebrachten Marks anhand der Gröbstellungs daten für den ITach^eis der Stellung der Ausrichtungsmarke.

Ausf ührangsbe jg-p iel ?

Die vorliegende Erfindung ist anhand' der zugehörigen Zeichnungen am besten verständlich. In den Zeichnungen zeigen;

Figur 1 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Elektronenstrahlbelichtungssystems, auf das das erf indungagemäße Verfahren vorzugsweise angewendet πird;

Figur 2 eine Draufsicht auf eine Halbleiterplättchenhalterung, die zu dem Elektronenstrahlbelichtungssystea gemäß Figur 1 gehört, für die Aufnahme eines monokristallinen. SiIiziurirDlättchens

als Zielkörper, ao daß das Halbleiterplättchen auf einem Z-Y-Sräger aasgerichtet and gehalten vi ird ;

Figur 3 einen Schnitt durch die Halterang gemäS Figur 2 längs der Linie III-III;

Figur 4A und 43 eine Schnittdarstellung des Halbleiterplattchens und ein Diagramm mit-einer Wellenform eines hochempfindlichen Elektronenstrahls für die Bestrahlung des Halbleiterplattchens, THObei der Elektronenstrahl durch einen Plättchenkantenabschnitt . reflektiert isird; und

Figur 5 ein Verfahrensschema mit den Schritten für die Messung einer Werkstückstellung in einem.Blsktronenstrahlbelichtongss 3^a tem.

Figur 1 ist die schematisch« Darstellung eines Elektronenstrahlbelichtungssystems, auf das ein erfindungsgemäSes Verfahren angewendet ^Nflird. Ein Elektronenstrahlerzeuger 10 ist oben innerhalb eines Vakuumgehäuses 12, das durch eine (nicht dargestellte) Vakuumpumpe evakuiert ??irä, befestigt. Ein Elektronenstrahl 14, der von einem Elektronenstrahlerzeuger 10 emittiert mird und sich in dem Gehäuse 12 nach unten fortpflanzt, bestrahlt ein Werkstück Vi ia beispielsweise eir. monokristallines Siliziumplättchen 16 als Zielkörper durch ein erstes elektromagnetisches Objektiv 18, Abdeckplatten 20, ein zweites elektromagnetisches Objektiv 22 und Abtastablenkplatten 24₅ die durch eine Zentraleinheit 34₅.die nachfolgend beschrieben vVird, gesteuert werden. Das Halbleiterplättchen 16 V5ird in-eine Plättchenhalterung vsie beispielsweise eine Kassette oder eine Halterung 28 (Figuren 2 und 3) eingesteckt und auf einem Tisch oder einem 1-I-Träger 26 positioniert, der in dem Gehäuse 12 in einer Ebene senkrecht zur Strahlungsrichtung des Elektronenstrahls bewegbar ist. Die augenblickliche Lage und die Verschiebung des 2-Y-Trägers 26 werden optisch mittels eines Lasercetektors 30 mit hoher Genauigkeit gemessen. Ein Ausgangsmeß signal 3^JX vom Laserdetektor 30 wird in eine Zentraleinheit (ZE) 34 oins;es-Deist_#

Andererseits trifft ein Elektronenstrahl 14, der durch daa HaIbleiterplättchen 16 reflektiert wird, auf ein Elektronenröhre ise leinen t 36 aaf, das zum Beispiel einen Festkörperfühler enthält. Bas Slaktronermachvieiselement 36 iseist den reflektierten -Elektronenstrahl 14^! nach and liefert ein Fachte issignal 38 über einen SignalVerstärker 40 zu einem Analog/Digital-Wandler 42. Der A/D-Wandler 42 wandelt ein analoges Signal in ein digitales Signal um, das durch das Slektronennachweiseleinent 36 erzeugt und durch den Verstärker 40 verstärkt wird. Ein Digitalspeicher 44 ist an die Ausgangskiemme des A/D-Wandlers 42 für den Empfang und die Speicherung des digitalen Hachse issignales angeschlossen.

Die im Speicher 44 gespeicherten Daten werden in die Zentraleinheit 34 weitergeleitet. Die Zentraleinheit 34 steuert die Abtastablenkplatten 24, '-sie hierin nachfolgend ausführlich beschrieben wird, damit der Elektronenstrahl 14 vom Elektronenerzeuger 1Ό aus gemäß der Eingabedaten richtig auf das Halbleiterplättchen 16 gestrahlt wird. Die Zentraleinheit 34 steuert ebenfalls einen Trägerantrieb' 4c für die Bewegung des 'Trägers 26 in der Horizontalen und Vertikalen.

Das monokristalline Siliziumplättchen 16 in der Form eines dünnen Scheibchens, das in der Halterung 28, die an dem J-Y-Träger 26 befestigt ist, aufgenommen ?>ird, besitzt'einen gestreckten Kantenabschnitt i6a als gestreckte Orientierungskante, die in Figur 2 als Strichlinie gezeichnet ist. Die rechtwinkligen Chipflächen A erstrecken sich über den größten Teil der Fläche äzs Halbleiterplättchens 16. Auf den.Chipflächen A viercen identische Größtintegrations-Chipmuster gebildet. Chip-Ausrichtungsmarken 48 werden innerhalb einer Plättchenfläche 3 (rasterähnlich durch lineare Plättchenzerte ilungsf lachen :/unterte Lite Fläche)außerhalb der Chipflächen A gebildet. Die Chip-Ausrichtungsmarken 48 geben die Chipflächen A an. Jede der Chip-Ausriehtungssarken 48 auf dem Halbleiterplättchen 16 hat einen Y-förniigen Abschnitt und besitzt im wesentlichen die Form eines L an der Kreuzung'von zwei linearen Plättchenzerteilungsflachen 3,

Die Halterung 28 für die Aufnahme eines Siliziuinplättchens 16 besitzt eine Hauptöffnong 51» die kleiner ist als das darauf zu lagernde Siliziumplattchen, und eine Vielzahl von beispielsweise vier öffnungen 5Ca, 50b, 50c und 50d, die auf dem Umfang oder im Kantenbereich des Siliziumplättchens 16 liegen» Die Offnungen 50a und 50b befinden aich im Bereich der gestreckten Orientierungskante i6a dea Piättchens 16, wenn das Plättchen 16 in der Halterung befestigt ist, viie in Pigur 2 gezeigt wird. Die öffnungen 50c und 5Od werden im bogenförmigen Bereich der Kante des Plättchens 16 eingearbeitet., so daß eine Gerade zwischen aen öffnungen 50c und 5Od parallel an. einer Geraden liegt, die die öffnungen 50a und 50b verbindet,, .Figur 3 ist eine Schnittdarsteilung der Halterung 28 länga der Geraden, die die öffnungen 50c und 5Od verbindet. Wie aus Pigar 3 hervorgeht, sind die bogenförmigen Kantenbereiche des Piättchens 16 über die öffnungen 50c und 5Od der Außenatmosphäre ausgesetzt. ?f^re,nn das Plättchen 16 in der Halterung 28 von oben betrachtet ^ird, können mie, durch die durchgezogenen Linien und die durchgezogenen Kurven gemäß Figur 5 deutlich *rird, zvsei Abschnitte dsr geraden, der sogenannten gestreckten Grientierangskante I6a und z^ei Abschnitte der bogenförmigen Kante durch die Öffnungen 50 längs der Y-Achse beobachtet werden. Wenn der Elektronenstrahl 14 durch die Öffnungen 50 die Kantenebschnitte bestrahlt und abtastet, kann die Grobstellung des Piättchens 16 durch einen Tergis ich. mit den Kantenstellungsdaten an vier Stellen auf dem Plättchen ermittelt werden*

Ein Verfahren für die Ermittlung der Stellung eines Halbleiterplättchens im S'lektronenstrahlbelichtungssystein, dessen Aufbau oben beschrieben vmrce., wird nachfolgend anhand eines erfindungsgemäßen Beispieles beschrieben.

Das Slliziumplättcheri 16, das Werkstück, ^ird durch die Halterung 28 an einer vorbestimmten Stelle des Σ-Y-Trägers 26 befestigt. In diesem Fall sird der Σ-Y-Träger 26 durch den Trägerantrieb 46 in bezug auf eine Bahn des Elektronenstrahles 14 in einer vorbestimmten Stellung eingestellt. Die elektromagnetischen Objektive 18 und 22 und die Ablenkplatten 20 und 22 vier-

den durch die Zentraleinheit 34 gesteuert, 30 daß der Elektronenstrahl 14» der aus dem Elektronenerzeuger 10 emittiert ^ird, die Kantenabschnitte des Halbleiterplättchens 16 bestrahlt-, Der Elektronenstrahl I4 bestrahlt und tastet die vier Eantenabschiiitte durch öffnungen oder Fenster 50a, 50b, 50c und 5Od, die in der Halterung 28 gemäß Figur 2 eingearbeitet wurden, ab. Der Elektronenstrahl 14 tastet die geradkantigen Abschnitte der gestreckten Orientierungskante I6a des Plättchens 16 durch die Halteröffnungen 50a und 50b in der Σ-Richtung (d. h. in einer Richtung, die im wesentlichen senkrecht auf der gestreckten Orientierungskante 16a steht) zwischen diesen öffnungen ab. Der Elektronenstrahl 14 tastet die bogenförmigen Kantenabschnitte des Plättchens 16 durch die Öffnungen 50c und 5Od in der^Y-Richtung zwischen diesen öffnungen ab. Der Energiepegel und die Wellenform des durch den Plättchenkantenabschnitt reflektierten Elektronenstrahles ändern sich wie in den Figuren 4A und 4B gezeigt, ab-rupt. Wenn der Elektronenstrahl 14 die für die Bildung des Chipmusters bestimmte Fläche 52 (Kristallfläche) .52 bestrahlt, die jeweils durch eine Plättchenkante i6b des Plättchens begrenzt sind, ή ie in Figur 4A gezeigt wird,' dann haben die'reflektierten Elektronenstrahl en 14*, die von diesen beiden Flächen ausgehen, unterschiedliche Energiepegel 5δ und 53* Eine Änderung des Energiepegels von Pegel 58 auf" Pegel 56 bewirkt eine abrupte rampenförmige Zunahme, 'sie Ln Figur 43. geseigt viird. Demgemäß kann die Stellung einer Plättchenkante durch die Bestimmung des Energiepegels und der Wellenform des reflektierten Elektronenstrahls ermittelt «erden. Die Eantenstellung des Halbleiterplättchens 16 kann durch einen Vergleich mit den Ds ten über den reflektierten Strahl, die durch teil?ieises Abtasten der Hauptkantenbereiche das Plättchens 14 in der oben beschriebenen Weise gemessen werden. Selbst ψ.βηη das Plättchen 16 mit der vorgegebenen Form nur ungenau auf dem X-I-Träger positioniert ^ird (ein Stellungsfehler ^ir z. B. auf mehrere Millimeter vergrößert), geben, die Stallungsdaten die horizontale und vertikale lage an und es kann die Winkelstellung des Plättchens im 2-Y-Koordinatensystem ermittelt werden. Die Stellungsdaten werden in die Zentraleinheit 34 über den

Verstärker 40 und den A/D-Wandler 42 and den Digitalspeicher 44 eingespeist.

Di= Zentraleinheit 34 verarbeitet die Positionsdaten and ermittelt die augenblickliche Lage des Halbleiterplättchens 16 auf dem Z-Y-Träger 26. Dieser Nachweis der augenblickliehen Stellung des Halbleiterplättchens entspricht einer ersten Stufe oder einem ersten Meßachritt des erfindungsgemäßen Plättchenstellungsmeßverfahrens.

Sa vsirddie Kant ens te llung des Plättchens 16 der vorbestimmten Form in bezug auf die Stellungen der Chip-Ausrichtungsmarken 48 auf dem Plättchen 16 beatimint. Mit Hilfe der Plättchenstellungsdaten tritt die Zentraleinheit 34 in Aktion, um eine begrenzte kleine Fläche (die der linearen Plättchenzerteilungafläche 3 entspricht) des Plättchens 16 zum Abtasten der Chip-Ausrichtungsmarken 48 mit Hilfe ces Elektronenstrahls 14 zu bestrahlen, die auf den linearen Plättchenzerteilungsflachen 3 des Plättchens 16 gebildet wurden. Mit anderen Worten, der Flächenbereich des Plättchens 16, der für die Abtastung djsr Chip-Ausrichtungsmarken 48 auf den linearen Plättchenzerteilungsflächen B mit dem Elektronenstrahl 14 erforderlich ist, wird wesentlich durch die groben Plättchenstellungsangaben, die mit dem ersten Meßschritt ermittelt wurden, begrenzt, so daß verhindert ^ird, daß der Abtastbereich den Stromkreisbereich oder die Chip-Feldflächen A des Plättchens 16 überlappt. Der Elektronenstrahl 14 wiederum bestrahlt das Plättchen 16 so, daß der auftreffende Leuchtfleck die begrenzte Slektronenstrahlbelichtungsflache (d. h* die lineare Plättchenzerteilungsfläche B mit einer Breite von 80 /Um) für aexi Hachse is der Ausrichtungsmarken 48 nicht überschreitet. Alle Chip-Ausrichtungsmarken 48, die sich in dem schmalen linearen Plättchenzerteilungsbereich B befinden, können mit großer Genauigkeit nachgewiesen werden (d. h. mit einem Fehler von etna 0,01 /um) ♦ Wenn mehrere Marken 48 nachgewiesen werden, πίτδ die Stellung des Plättchens 16 genau gemessen. Die Stellung des '£-Y-Trägers 26 beziehungsweise die an den Ablenkplatten 24 an-. liegende Ab lenk spannung k;ann in Übereinstimmung mit der Plättchen-

- -tu -

stellang gemessen werden, wodurch eine sehr genaue Ausrichtung zwischen dem optischen System und dem Plättchen 16 erreicht isird.

Der ausführliche Betrieb der Plättchenstellungsberechnung durch die Zentraleinheit 34 gemäß dem StellungsmecTerfanren der vorliegenden Erfindung ^ird nunmehr unter Bezugnahme auf PIgar 5 beschrieben..

Das auf dem X-Y-Träger 26 mittels der Halterung 28 positionierte Siliziumplättchen 16 kann mit einem bekannten Plättchenvoreinateller innerhalb eines Bereiches von 5x10' Rad einer Drehwinkeleinstellung unterworfen werden,- Der. Elektronenstrahl bestrahlt dann die Piättchenkantenbereiche durch die öffnungen 50a, 50b, 50c und 5Od, die in. die Halterung 28 eingearbeitet sind. Wenn die Stellungsise Sterte- an den Plättchenkantenabschnitten, die den. Öffnungen 50a, 50b,. 50c und 5Od entsprechen, gegeben sind durch χ - ,, X^, y_c und y^s kann., die primäre zentrale Position (J^, Yw) des SIlIzimaplattehens bei der Gröbsteilungsmessung 'sie folgt angegeben Tsardenj

Xw = (x_a +-,Xjj) /2 +-

- Tu. = (y_c. + y_d . .

nobel x- - Abstand; der gestreckten Orientierungskante i6a vom Zentrum- des Silizlaiiplättchena.

Die^: Kantenstellung des: Blättchens 16 einer vorbestimmten.Pora in bezug auf die Stellungen der Ghip-Auarichtungsmarken 48, die darauf gebildet werden, ^.ird, ^aIe- zuvor beschrieben, bestiiamt. Wenn die zentrale Stellung- (Xn₁ Yis) bestimmt v?ird, kann der Slektronenstrahlbereich auf dem Plättchen 16 für den Uachnels der Ghip-Ausrichtungsmarken, 48 in. bezag auf die zentrale Stellung (Xw,, Yis) abgegrenzt werden. Wenn; dLe. X-Komponenten der Abstände t\ and & 2 zwischen der zentralen.Stellung des Siliziumplättchena. und einer anderen: Marke gegeben sind durch z«-. und und die Y-Komponenten.derselben gegeben sind durch y_ai und dann sind die Koordinaten Mt und M2, die den Komponsnten der bei den. Marken entsprechen, definiert, als (Xdi + x^-j-»· ^ + J^) und

(Xm + 3%~» ^ⁿ + "Zwo) * ^^{n di}-^e?em ^⁸-!¹ wird, eine quadratische Fläche, die ala Zentrum wie oben "beschrieben einen der Punkte M1 oder M2 und eine vorbestimmte. Größe hat (die Seitenlänge beträgt z. B. 80 /USi), berechnet» Diese quadratische Fläche ist der kleine Oberflächenbereicfc* der für die Abtastung der Marken mit dem Elektronenstrahl genutzt *Lrd. Wenn die Markenstellangen, die wirklich durch Abtasten mit dem Elektronenstrahl gemessen werden, gegeben sind durch MT = (x_M1' , % }^!) ^d M2^f = (²^'' ^yMi'^' dann werden die Winkelstellung θ und eine sekundäre (korrigierte) zentrale Stellung (S^', Yv?^f) wie folgt dargestellt* S - ta.n"¹ ) (x_m ¹ -

/2

Wenn die berechnete Stellung zur Angabe der Stellung der Ausrichtungsmarke innerhalb des linearen Zerteilungsbereich.es 3, die für die einzelnen Chipflächen A gebildet sind, gegeben ist durch (X-,1 s y„> )' und die; wirklich, gemessene Markenstellung gegeben, igt durch, (x^»· y_mj_) » dann sind die Differenzen zwischen den x-Komp orient en und. zwischen- den _ y-Komponent en 'sie folgt i

Die Winkelstallung des Plättchens 16 oder die AbIenkspannung an aen Ablenkplatten 24 wird so. ne.it korrigiert, daß die oben angegebenen Differenzen lull sind, wodurch eine ganz präzise Ausrichtung svsischen dem optischen System und dem Siliziumplättchen 16 möglich ist»

Bei dem Plättchen-StellungsmeSverfahren werden anfänglich die Kantenab.schnitte mit dem Elektronenstrahl, abgetastet und die Grobstellung¹ des Plättchens 16 auf dem Z-Y-Träger 26'wird bestimmt. Der kleine Plächenbereich (der¹ sich auf die lineare . Platt chenzert sil tings fläche B beschränkt) für'den nachweis der

Chip-Ausrichtungsmarken auf dem Plättchen 16 wird in Obere inst Lmmang mit der ersten Messung bestimmt».- Als nächstes bestrahlt der Elektronenstrahl 14 die lineare Plättchenzerteilungsflache B einschließlich der Ghipfeidfläche A aaf dem Plättchen 16 in einer Weise, daß die-Chipfeldflächen A mit dem Leuchtfleck des Elektronenstrahles nicht abgetastet werden. Die Erfinder stellten fest, daß jede der kleinen Chip-Ausrichtungsmarken 48 mit hoher Genauigkeit nachgewiesen werden kann (tatsächlich kann die Plättchenstellang mit einem Fehler in einem Bereich von nicht größer als +_ 20 yum gemessen werden). Zu diesem Vorteil kommt hinzu, daß der Elektronenstrahl den kleinen. Flächenbereich richtig bestrahlt, wobei er die Stromkreisflächen tu ie die Chipfeldbereiche ausspart. Darüber hinaas müssen zur Erzielung der oben angeführten Effekte keine zusätzlichen Bauelemente eingesetzt werden (obwohl die öffnungen 50 in- die Halterung 28 einzuarbeiten sind). Auf diese Weise ist die Hardware-Konfiguration des Slektronenstrahlbelichtungssystems nicht kompliziert.. Erfindungsgemäß muß das Siliziumplätt- -Ghen als das za belichtende Werkstück 'Innerhalb des mechanischen Plättchen-Ausrichtmechanismus nicht genau ausgerichtet werden. Deshalb kann der mechanische Plättchen-Ausrichtinechanisnius "vereinfacht werden* Dies führt zu einer einfachen System-Hardware. Feben diesen Vorteilen bestrahlt der Elektronenstrahl die Plättchenkantenbereiche, so daß ein lichteniittierendes Element ^ie beispielsweise eine lichtemittierende Diode und ein Iicntempiengendes Element vüie beispielsweise ein Fototransistor nicht eingesetzt werden müssen. Selbst ohne diese Elemente können die feinen Chip-Ausrichtungsmarken im linearen. Zerteilungsbereich auf dem Plättchen in Form eines sehr feinen Musters wirksam und genau nachgewiesen werden. ,

Obwohl die vorliegende Erfindung in bezug auf ein ganz bestimmtes Ausführungsbeispiel dargestallt und beschrieben wurde, werden den Fachleuten auf diesem Gebiet verschiedene mögliche Änderungen und Modifikationen offenbar, die die Erfindung betreffen. Zum Beispiel, muß die Anzahl der Fenster oder öffnungen, die in die Kassette oder den Halter eingearbeitet werden, nicht auf vier beschränkt bleiben, sondern kann nach Hot-wendigkeit modifiziert

werden. Die Halterung kann jede beliebige Forin haben, vorausgesetzt, die Kartenabschnitte können mit dem Elektronenstrahl abgetastet werden. Die Form und die Zahl der auf dein Plättchen aufgebrachten'Markierungen kann erforderlichenfalls auch geändert werden* Wenn der Grobstellimgsnach^eia durch den Kantennach^eis geschehen kann* kann die vorliegende Erfindung- auf eine Maske angewendet werden»

Claims (1)

1. - .14 -

   Erfindungsensρräch

   1. Verfahren zur Messung der tatsächlichen-Stellung eines:Ziel-. körpers ?iie beispielsweise eines Hälbleiterplättchens für den Pail, daß der Zielkorper mit einem optischen Ladungsträgersystem eines leitungsmusterbildenden Gerätes für die Herstellung des gewünschten feinen Stromkreismasters auf dem Zielkörper unter Verwendung eines Ladungsträgerstrahl es viie "beispielsweise eines Elektronenstrahles ausgerichtet ^ird, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren, die folgenden Schritte umfaßt: teilweises Abtasten einer Kante eines Zielkörpers mit dem Ladungsträgerstrahl und die Ermittlung von primären Zielkorperpositionsdaten für den Fall, daß der Zielkörper mit seinen Chip-Ausrichtungsmarken in dem leitungssusterbildenen. System positioniert -sird,' vsobei die Chip-Ausrichtungsmarken in einem stromkreisfreien Bereich innerhalb einer Vielzahl von Chipfeldflächen, aufgebracht werden, die einer-Vielzahl von Chipfeldflächen entsprechen und die feinen Stromkreismuster auf einer Vielzahl von Chipfeldflächen gebildet werden; Abgrenzung eines Oberflächenabschnittes des mit dam Ladungsträgerstrahl zu bestrahlenden Zielkörpers, isobe i der Zielkcrperflächenbereich der stromkreisfreien Fläche entspricht und dis Ghip-Aasrichtungsmarken des Zielkörpers gemäß den primären Zielkorperpositionsdaten umfaßt ι Ausstrahlen des Ladungsträgerstrahles auf den Zielkörper, so daß der Ladungsträgerstrahl ausschließlich auf edne Fläche strahlt, die dem abgegrenzten Zielkorperflächenabschnitt; entspricht; und' Abtasten des Zielkörper-Fläohenabschnittes -mit dem Ladungsträgerstrahl zum Hachse is der Chip- Ausrichtungsmarkeni und

   Ermittlung von sekundären Zielkörper-Positionsdaten, die genauer sind als die primären Zielkörper-Positionsdaten in Übereinstimmung mit den nachgewiesenen Markendaten, wodurch schließlich die tataächliche Stellung des Zielkörpers in "oezag auf das elektronische optische System gemessen

   2*. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch. daS der'primäre Positionsdatenermittlungsschritt den Schritt der teilweise^ Ausstrahlung des Elektronenstrahles auf einen geraden Eantenbe-

   - .15 -

   reich des Plättchens durch eine Vielzahl, von öffnungen in einem flachen Plattenabschnitt eines Halbleiterplattenhalteteiles, das das Halbleiterplättchen so bedeckt,.daß sich der flache Plattenabschnitt an einer Stelle des Umfangs des Plättchens zura Zentrum desselben erstreckt, ^obei ein Plättchenhalteteil zum Pesthalten¹ des Plättchens vorgesehen ist, das eine im wesentlichen scheibe nähru. ic he ?orm and den geraden Kantenabschnitt hat und auf einem Werkstücktisch angeordnet ist, wodurch der gerade Kantenabschnitt mit dem Elektronenstrahl abgetastet

   3« Verfahren nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der primäre Positionsdatenermittlungsschritt den Schritt der Abstr.ah- . lung eines Elektronenstrahls auf zumindest eine nicht auf dem geraden Kantenabschnitt des Plättchens liegenden Stelle eines bogenförmigen Abschnitts durch zumindest eine öffnung auf dem flachen Plattenabschnitt des Plättchenhaitete ils umfaßt, wodurch der bogenförmige Kartenabschnitt mit dem Elektronenstrahl abgetastet viird*

   4, Verfahren nach Punkt. 1 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daS der Schritt zur Begrenzung des Strahlbeleuchtungsflächenabschnitts den Schritt der Berechnung des begrenzten Zielkörperf lächens,bschnittes umfaßt, der die Chip-Ausrichtungsmarken umfaßt, die im linearen Zerteilungsbereich eingeschlossen sind, der auf dem Plättchen zur Abgrenzung der Vielzahl von Chipfeldflächen gebildet Tiird and der gleichzeitig als s.tromkreisfreier Bereich dient, so daß die Vielzahl von .Chipfeldflächen entsprechend gekennzeichnet 3irä; 750bei. der Zielkorperflächenabschnitt davor bewahrt . isirä» vom linearen Zerteilungsbereich abzudeichen.

   Verfahren nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die primären Zielkörperpositionsdaten Kantenpositionsdaten des Plättchens einschließen, die in Übereinstimmung mit den reflektierten Elektronenstrahlen, die durch den geraden Kantenabschnitt des Plättchens and den bogenförmigen Kantenabschnitt desselben reflektiert werden, ermittelt werden.

   6, Verfahren nach Punkt 5> gekennzeichnet dadurch, daß der abgegrenzte Zielkorperflächenabschnitt ausschließlich auf der Basis einer bestimmten Positionsbeziehung zwischen den Kantenpos it ionsdaten und Gen Chip-Ausrichtungsmarken in. Übereinstiirnnung mit einem vorgegebenen Algorithmus unter Heranziehung der Kantenpoaitionadaten als Eingangsdaten berechnet ^ird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen