DE10320135B4 - Method for positioning bump masks - Google Patents
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- G05B2219/45027—Masking, project image on wafer semiconductor, photo tracer
Abstract
Verfahren
zum Positionieren einer teildurchlässigen Maske (1) relativ zu
einem Substrat (2), die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet
sind und jeweils mindestens eine Struktur, vorzugsweise eine Justiermarke
(11 bzw. 21), zum Ausrichten der Maske (1) relativ zu dem Substrat
(2) aufweisen, durch optische Bestimmung der Position der Justiermarke
(21) des Substrats (2) relativ zur Position der Struktur (11) der
Maske (1) mit den Schritten:
(a) Bewegen der Maske (1) oder
des Substrats (2) im Wesentlichen in ihrer Ebene,
(b) Zusammensetzen
eines Gesamtbilds der Struktur (21) des Substrats (2) aus den während der
Bewegung der Maske (1) und/oder des Substrats (2) durch die freien Strukturen
(13) der Maske (1) sichtbaren Teilbildern der Substratstruktur (21),
(c)
Bestimmen der Position der Struktur (21) des Substrats aus dem Gesamtbild
der Substratstruktur (21),
(d) Bestimmen der Position der Struktur
(11) der Maske (1), und
(e) Ausrichten der Maske (1) relativ...Method for positioning a partially transmissive mask (1) relative to a substrate (2), which are arranged substantially parallel to each other and at least one structure, preferably an alignment mark (11 or 21), for aligning the mask (1) relative to the Substrate (2), by optically determining the position of the alignment mark (21) of the substrate (2) relative to the position of the structure (11) of the mask (1) with the steps:
(a) moving the mask (1) or the substrate (2) substantially in its plane,
(b) assembling an overall image of the structure (21) of the substrate (2) from the partial images of the substrate structure visible during movement of the mask (1) and / or the substrate (2) through the free structures (13) of the mask (1) (21)
(c) determining the position of the structure (21) of the substrate from the overall image of the substrate structure (21),
(d) determining the position of the structure (11) of the mask (1), and
(e) aligning the mask (1) relatively ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Positionieren einer nahezu vollständig bedeckten, z.B. verchromten Maske zu einem Substrat.The The invention relates to a method for positioning a nearly Completely covered, e.g. chrome mask to a substrate.
Vor dem Belichten eines Substrates durch eine Maske im Rahmen der Fertigung von Halbleiterbauelementen muss zunächst die Maske zum Substrat positioniert werden. Dies geschieht üblicherweise in einem Maskaligner bzw. einer Maskenpositioniereinrichtung. Hierbei weisen sowohl die Maske als auch das Substrat Justiermarken auf, mit deren Hilfe die Maske zum Substrat ausgerichtet werden kann. Dies ist problemlos möglich, wenn die Maske im Wesentlichen transparent ist, wenn also die Justiermarke auf dem Substrat durch die Maske hindurch sichtbar ist. Werden allerdings Masken verwendet, die nahezu vollständig bedeckt, z.B. verchromt, sind, was beispielsweise bei Bumpmasken für Positivresist der Fall ist, ist das Ausrichten dieser Maske zum Substrat nach dem herkömmlichen einfachen Verfahren nicht möglich, sofern auf den Masken keine transparenten Teilabschnitte vorgesehen sind, durch die die Justiermasken des Substrats sichtbar sind.In front the exposure of a substrate through a mask as part of the production of semiconductor devices, the mask must first become the substrate be positioned. This is usually done in a Maskaligner or a mask positioning device. Here are both the Mask as well as the substrate alignment marks, with the help of the Mask can be aligned to the substrate. This is easy possible, when the mask is substantially transparent, that is, the alignment mark visible on the substrate through the mask. Become though Masks that are almost completely covered, e.g. chrome, are what is the case for bump masks for positive resist, for example, is the alignment of this mask to the substrate according to the conventional simple procedure not possible provided that no transparent sections provided on the masks are through which the adjustment masks of the substrate are visible.
Anstelle des üblicherweise verwendeten Chroms oder anderer Bedeckungsmaterialien kann ein Maskenmaterial benutzt werden, welches im infraroten bzw. sichtbaren Bereich des Lichts transparent ist, um so die Positionierung der Maske zum Substrat zu ermöglichen. Ein solches Maskenmaterial muss allerdings Licht im UV-Bereich, mit dem der Photoresist belichtet wird, absorbieren und/oder reflektieren. Masken, die ein Maskenmaterial mit diesen Eigenschaften verwenden, haben den Nachteil, dass sie sehr teuer sind.Instead of usually Chromium or other covering materials used may be a masking material be used, which in the infrared or visible range of Light is transparent, so the positioning of the mask to the substrate to enable. However, such a mask material must have light in the UV range, with which the photoresist is exposed, absorb and / or reflect. Masks that use a mask material with these properties have the disadvantage that they are very expensive.
In einem bekannten Verfahren zum Positionieren der üblicherweise verwendeten, nahezu vollständig bedeckten Masken zu einem Substrat wird ein spezieller Maskenhalter eingesetzt, der das Herausfahren der Maske aus dem Objektfeld des Mikroskops ermöglicht. Ein solcher Maskenhalter wird auch als "Large Clearfield"-Maskenhalter bezeichnet. Bei diesem bekannten Verfahren fährt die Maske zunächst vollständig aus dem Objektfeld des Mikroskops heraus. Um die optische Weglänge der Maske auszugleichen, muss das Substrat in Richtung der optischen Achse des Mikroskops, also senkrecht zur Ebene des Substrats, in den Arbeitsabstand des Mikroskops verschoben werden. Nachdem die Justiermarken auf dem Substrat durch eine Bildverarbeitung erkannt und die Positionen der Justiermarken des Substrats bestimmt wurden, wird das Substrat in seine Ausgangslage zurückgebracht. Anschließend wird die Maske wieder über das Substrat gefahren, die Justiermarken auf der Maske durch die Bildverarbeitung erkannt und die Positionen der Justiermarken der Maske bestimmt. Die Maske und das Substrat können nun anhand der Positionen der jeweiligen Justiermarken zueinander ausgerichtet werden, und der Photoresist auf dem Substrat kann anschließend belichtet werden.In a known method for positioning the commonly used, almost Completely covered masks to a substrate becomes a special mask holder used to move the mask out of the object field of the mask Microscope allows. Such a mask holder is also referred to as a "Large Clearfield" mask holder. In this known method moves the mask first Completely out of the object field of the microscope. To the optical path length of To balance the mask, the substrate must be in the direction of the optical Axis of the microscope, ie perpendicular to the plane of the substrate, in the working distance of the microscope are moved. after the Alignment marks detected on the substrate by image processing and the positions of the alignment marks of the substrate have been determined, the substrate is returned to its original position. Subsequently, will the mask over again moved the substrate, the alignment marks on the mask through the Image processing detected and the positions of the alignment marks of Mask determined. The mask and the substrate can now be determined by the positions the respective alignment marks are aligned with each other, and the Photoresist on the substrate can then be exposed.
Diese Verfahren hat die folgenden Nachteile:
- – Um das Ausrichten von Maske und Substrat mit einer hohen Genauigkeit ausführen zu können, muss das Mikroskop sehr genau zum Substrat ausgerichtet sein, die optische Achse des Mikroskops muss also möglichst genau senkrecht zur Ebene des Substrats sein. Diese Ausrichtung muss auch während der Bewegung des Substrats zum Fokussieren des Mikroskops erhalten bleiben.
- – Das Heraus- und Hereinfahren der Maske führt zu Verunreinigungen von Maske und Substrat.
- – Das Positionieren ist wegen des Heraus- und Hereinfahrens der Maske sehr zeitaufwendig.
- – Der komplizierte Aufbau des speziellen "Large Clearfield"-Maskenhalters führt zu einer erhöhten Ausfallwahrscheinlichkeit des Maskaligners.
- – Wird ein Thermochuck (d.h. eine Thermo-Einspannvorrichtung) zur Run-out-Kompensation eingesetzt, ist der thermische Kontakt von Maske zu Wafer stark eingeschränkt. Eine stabile Regelung des "Run Out", d.h. des Verlustes der Maßhaltigkeit, ist dadurch schwer bzw. nicht zu realisieren.
- - In order to perform the alignment of the mask and substrate with high accuracy, the microscope must be aligned very closely to the substrate, so the optical axis of the microscope must be as accurate as possible perpendicular to the plane of the substrate. This alignment must also be maintained during the movement of the substrate to focus the microscope.
- - Moving in and out of the mask leads to contamination of the mask and substrate.
- - Positioning is very time consuming because of moving the mask in and out.
- - The complicated structure of the special "Large Clearfield" mask holder leads to an increased probability of failure of the Maskaligners.
- - If a thermo chuck (ie, a thermal chuck) is used for run-out compensation, thermal contact between mask and wafer is severely limited. A stable control of the "run out", ie the loss of dimensional stability, is difficult or impossible to realize.
Die US-A-5 204 739 beschreibt ein Verfahren zum Positionieren einer teildurchlässigen Maske relativ zu einem Substrat, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind und jeweils mindestens eine Struktur zum Ausrichten der Maske relativ zu dem Substrat aufweisen. Die Positionierung erfolgt durch optische Bestimmung der Position der Justiermarke des Substrats relativ zur Position der Struktur der Maske.The US-A-5 204 739 describes a method for positioning a partially transmitting Mask relative to a substrate, which are substantially parallel to each other are arranged and each at least one structure for aligning the mask relative to the substrate. The positioning is done by optically determining the position of the alignment mark of the substrate relative to the position of the structure of the mask.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zum Positionieren nahezu vollständig bedeckter Masken zu einem Substrat bereitzustellen, das die oben beschriebenen Probleme löst. Insbesondere soll durch das erfindungsgemäße Verfahren bei der Verwendung einer herkömmlichen bedeckten Maske das Herausfahren der Maske während des Positioniervorgangs vermieden bzw. unnötig werden.Of the The invention is therefore based on the object, an improved method for positioning almost completely Covered masks to provide a substrate, the top solved problems. In particular, should by the inventive method in use a conventional one mask masked out the mask during the positioning process avoided or unnecessary become.
Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen enthaltenen Merkmalen gelöst.The The object is achieved by the features contained in the claims solved.
Die vorliegende Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, die durch die freien Strukturen der fast vollständig bedeckten Maske sichtbaren Teilbilder der Struktur, wie z.B. der Justiermarke, des Substrats durch Bewegen der Maske relativ zum Substrat oder umgekehrt des Substrats relativ zur Maske zu einem Gesamtbild zusammenzusetzen und somit die Position der Struktur des Substrats bestimmen zu können. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird also nur die Maske oder das Substrat relativ geringfügig bewegt; ein vollständiges Entfernen der Maske ist nicht erforderlich.The present invention is based on the idea of the partial image visible through the free structures of the almost completely covered mask that of the structure, such as the alignment mark, of the substrate by moving the mask relative to the substrate or vice versa of the substrate relative to the mask to form an overall image and thus to be able to determine the position of the structure of the substrate. In the method according to the invention, therefore, only the mask or the substrate is moved relatively slightly; a complete removal of the mask is not required.
Die Bewegung nur des Substrats bei feststehender Maske ist insbesondere bei teiltransparenten Masken vorteilhaft, da die Maskenbewegung (Scannen) zu einem Vermischen der Brechungsindexkanten führt.The Movement of only the substrate with the mask fixed is particular in partially transparent masks advantageous because the mask movement (Scanning) leads to a mixing of the refractive index edges.
Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren mit dem "Large Clearfield"-Maskenhalter hat das erfindungsgemäße Verfahren folgende Vorteile:
- – Da auf das vollständige Ausfahren der Maske, der sogenannten Clearfeld-Bewegung verzichtet werden kann, verkürzt sich die zum Positionieren der Maske benötigte Zeit erheblich.
- – Durch die geringere Bewegung der Maske werden deutlich weniger Partikel erzeugt, die Verunreinigung von Maske und Substrat wird also deutlich verringert.
- – Die genaue Ausrichtung des Mikroskops zu der Maske und dem Substrat ist weniger kritisch.
- – Die Regelung für die "Run Out"-Kompensation mit einem Thermochuck ist es deutlich einfacher bzw. überhaupt erst möglich.
- – Da auf den relativ komplizierten speziellen "Large Clearfield"-Maskenhalter verzichtet werden kann, verringert sich die Ausfallwahrscheinlichkeit des Maskaligners deutlich.
- - Since it is possible to dispense with the complete extension of the mask, the so-called clear field movement, the time required for positioning the mask is considerably shortened.
- - Due to the lower movement of the mask significantly fewer particles are generated, the contamination of the mask and substrate is thus significantly reduced.
- The exact alignment of the microscope to the mask and the substrate is less critical.
- - The regulation for the "Run Out" compensation with a thermo chuck is much easier or even possible.
- - Since the relatively complicated special "Large Clearfield" mask holder can be dispensed with, the failure probability of the mask aligner is significantly reduced.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail; show it:
Gemäß
Die
bedeckte Maske weist freie Strukturen
Diese
Aufintegration kann sowohl softwaretechnisch als auch hardwaretechnisch
gelöst
werden. Eine softwaretechnische Lösung besteht darin, Einzelbilder
während
der Bewegung der Maske elektronisch zu erfassen und die gespeicherten
Einzelbilder zu einem Gesamtbild zu addieren; bei einer hardwaretechnischen
Lösung
erfolgt die Beobachtung während
der Bewegung mit einer Belichtungszeit, die lange genug ist, um
ein Gesamtbild der Justiermarke
Die
Bewegung der Maske erfolgt vorzugsweise sowohl in die X- als auch
in die Y-Richtung, beispielsweise in Form eines Mäanders oder
kreis- oder spiralförmig.
Um ein möglichst
vollständiges
Bild der Justiermarke
Die
Ausleuchtung des aufintegrierten Bildes ist auf Grund der unterschiedlichen
freien Strukturen der Maske
Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Maske in der Maskenebene geringfügig bewegt, während das Substrat nicht bewegt werden muss.in the described embodiment the mask in the mask plane is slightly moved while the mask Substrate does not have to be moved.
Im Rahmen der Erfindung kommt es jedoch nur auf die Relativbewegung von Maske und Substrat an, d. h. es ist auch möglich, während der Justierung nur das Substrat geringfügig in seiner Ebene zu bewegen und die Maske in ihrer Position festzuhalten; oder beide Elemente, das Substrat sowie die Maske in ihrer jeweiligen Ebene relativ zueinander zu bewegen.in the However, the scope of the invention only depends on the relative movement of mask and substrate, d. H. it is also possible during the adjustment only the Substrate slightly move in its plane and hold the mask in place; or both elements, the substrate as well as the mask in their respective Plane to move relative to each other.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003120135 DE10320135B4 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Method for positioning bump masks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2003120135 DE10320135B4 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Method for positioning bump masks |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10320135A1 DE10320135A1 (en) | 2004-12-02 |
DE10320135B4 true DE10320135B4 (en) | 2006-02-23 |
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ID=33394171
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2003120135 Expired - Fee Related DE10320135B4 (en) | 2003-05-06 | 2003-05-06 | Method for positioning bump masks |
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Country | Link |
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DE (1) | DE10320135B4 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5204739A (en) * | 1992-02-07 | 1993-04-20 | Karl Suss America, Inc. | Proximity mask alignment using a stored video image |
-
2003
- 2003-05-06 DE DE2003120135 patent/DE10320135B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5204739A (en) * | 1992-02-07 | 1993-04-20 | Karl Suss America, Inc. | Proximity mask alignment using a stored video image |
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE10320135A1 (en) | 2004-12-02 |
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