DE2615084A1

DE2615084A1 - Vorrichtung zum beobachten eines objekts

Info

Publication number: DE2615084A1
Application number: DE19762615084
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Suzuki; Masao Totsuka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-04-07
Publication date: 1976-10-28
Also published as: DE2615084C2; JPS593791B2; US4062623A; JPS51117538A; GB1549727A

Description

■Ι- η I/ /*» Patentanwälte:

ΤΐΈϋΤΚΕ - BüHLING " IVlNNE - V3RUPF Dipl-Ing.Tiedtke

Dipl.-Ctem. Bühling

2 6 1 S O 8 Λ Dipl.-Ing. Grupe

8000 München 2, Postfach202403 Bavariaring 4

Tel.: (0 89)53 96 53-56

Telex: 5 24845 tipat

cable. Germaniapatent München

7. April 1976

B 7258/case CFO1354-GP 575

Canon Kabushiki Kaisha Tokyo, Japan

Vorrichtung zum Beobachten eines Objekts

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beobachten eines Objekts mit einer ebenen reflektierenden Oberfläche und einer dazu in einem bestimmten Winkel geneigten reflektierenden Oberfläche, beispielweise Masken, Scheiben (wafer), die bei einem Herstellungsgerät für einfache und komplexe integrierte Schaltungen verwendet wird.

Die Schritte bei der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen/ wie beispielsweise Transistoren und integrierte Schaltungen (SSI-IC, LSI-IC) umfassen das Herstellen (Drucken) von feinen Mustern, das Anschweißen (das Bonden) von Leitungsdrähten und weitere ähnliche Aufgaben, die alle ein zum Aufbringen des Musters sehr präzises Posi-

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tionieren der Scheibe oder der Tablette an einer vorbestimmten Lage erfordern. Da die Scheibe, usw. eine derartige Feinstruktur in der Größenordnung von 1 um oder noch kleiner aufweisen, sollte die Positionsgenauigkeit dieser Scheiben in entsprechender Größenordnung liegen. Diese Art von Arbeit ist jedoch selbst für geschickte Arbeiter äußerst kompliziert und erfordert eine längere Praxis, bis eine derart hohe Geschicklichkeit erreicht ist.

Bei der sehr genauen Positionierung einer Mikro-Struktur auf der Scheibe, auf der die Kopie erfolgen soll, und eines feinen Musters auf der Maske, ist es bisher üblich gewesen, daß eine Bedienungsperson ein zu positionierendes Objekt durch ein Mikroskop beobachtet und das Objekt von Hand in eine vorbestimmte Stellung verschiebt. In den letzten Jahren wurden jedoch verschiedene Anstrengungen gemacht, diese Art einer Positionierung durch eine automatisch betätigte Positioniermaschine auszuführen. Dazu gehört auch die sogenannte automatische Ausrichtmaschine.

Bei einer derartigen automatischen Ausrichtung, d. h., einem Verfahren für eine automatische Lagejustierung, wird ein photoelektrisches Hilfsmittel für die Positionierung verwendet. Wird

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beispielsweise ein separates Muster auf ein Muster eines tatsächlichen Schaltungselements kopiert und überlagert, das bereits auf der Scheibe ausgebildet ist, wird eine Richtmarkierung, die vorher auf der Scheibe angebracht wurde, auf eine weitere auf der Maske vorgesehene Richtmarkierung ausgerichtet, wodurch das gebildete Muster und das separate Muster in eine gewünschte Beziehung gebracht werden. Befinden sich·bei diesem Ausrichtverfahren die auf der Scheibe angebrachte Richtmarkierung und die auf der Maske angebrachte Richtmarkierung nicht in ihrer vorbestimmten Stellung zueinander, wird eine solche Lageunstimmigkeit photoelektrisch erfaßt und läßt einen Servomechanismus arbeiten,

bis der Unterschied zu Null wird, wodurch die Lage zwischen der Scheibe und der Maske justiert wird.Es sollte erwähnt werden, daß eine ausschließende Richtmarkierung nicht immer auf der Scheibe angebracht werden muß, sondern daß stattdessen ein Teil des darauf bereits befindlichen Elementmusters als Richtmarkierung mit dem gleichen Ergebnis verwendet werden kann.

Bei der vorstehend beschriebenen photoelektrischen Erfassung bei der Ausrichttechnik bildet der Bildkontrast des zu beobachtenden Objekts einen Faktor, der einen entscheidenden Einfluß auf die Nachweisgenauigkeit darstellt. Ein Problem, das mit der herkömmlichen automatischen Ausrichtvorrichtung zusammenhängt, beruht darauf, daß kein ausreichender Bildkontrast erreicht werden kann; mögliche

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Gründe dafür werden nachstehend genannt.

Läßt man zuerst die Qualität des optischen Systems an sich bei Seite, so sind die Hauptgründe das von der Maske und das von der Scheibe herrührende Problem; d. h., das reflektierte Licht von der Oberfläche von Chrom, das als Material für die Maske herkömmlich verwendet worden ist, verursacht ein Glitzern_rdas das Signal-Rausch-Verhältnis eines Signals verschlechtert; das reflektierte Licht von der Oberfläche von Siliziumdioxyd oder von Photoresist (Photoresist = Photoabdecklack) ,der das Siliziumsubstrat bedeckt, beinhaltet den gleichen Nachteil. Da die Siliziumdioxydschicht und die Photoresistschicht die Funktion eines dünnen Interferenzfilms besitzen, kann das zu beobachtende Muster in manchen Fällen außerdem noch ein Umkehr-Phänomen zwischen einem hellen Anteil und einem dunklen Anteil hervorbringen, wenn die bedeckte Schicht in einer bestimmten speziellen Filmdicke vorliegt, was einen Faktor bildet, der die Verarbeitung der Musterteile als ein elektrisches Signal ungünstig beeinflußt.

Eine Vorrichtung, die diesen Nachteil vermeidet, ist in der US-PS 3 796 497 beschrieben. Diese Vorrichtung verwendet eine Scheibe und eine Maske, wobei eine Richtmarkierung durch eine flache reflektierende Oberfläche und eine geneigte reflektierende Oberfläche gebildet wird, die bezüglich der flachen reflektierenden Oberfläche eine Neigung aufweist; eine telezentrische Linse (obwohl die Patentschrift die Verwendung einer telezentrischen Linse nicht ausdrücklich erwähnt) wird in der Weise angeordnet, daß ihre

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optische Achse senkrecht zu der flachen reflektierenden Oberfläche der Scheibe und zu der Maske vorliegt. An der Stelle, wo sich die optische Achse der telezentrischen Linse mit der Blendenebene schneidet, ist ein Bild einer Lichtquelle abgebildet, das kleiner als die Blendenöffnung ist.Durch das Licht des Bildes dieser Lichtquelle werden die Scheibe und die Maske durch die telezentrische Linse beleuchtet. Die telezentrische Linse hat, wenn die Lichtquelle im Schnittpunkt der optischen Achse mit der Blendenebene vorgesehen ist, die Eigenschaft, daß das Hauptlicht (der hauptsächliche Anteil des Lichts) parallel zu der optischen Achse wird. Dadurch wird das Hauptlicht des Lichtstrahls von der telezentrischen Linse senkrecht auf die flache Oberfläche der Maske und der Scheibe projiziert. Das Licht, das senkrecht auf die flache Oberfläche projiziert worden ist, läuft natürlich auf dem einfallenden Lichtweg entlang zurück und bildet wieder die Abbildung der Lichtquelle an der vorstehend genannten Stellet Andererseits läuft das Licht von der geneigten reflektierenden Oberfläche, die bezüglich dieser flachen Oberfläche eine Neigung aufweist, unter einer bestimmten Neigung in bezug zu der optischen Achse der telezentrischen Linse, so daß kein Abbild der Lichtquelle an der vorstehend genannten Stellung abgebildet wird. Berücksichtigt man dies, so wird das reflektierte Licht von der flachen Oberfläche durch die Anordnung einer Einrichtung entfernt, die das Licht abhält und die gleiche Größe aufweist, wie das Bild der Lichtquelle an der genannten Stelle. Wenn deshalb die Oberfläche der Maske und

die Oberfläche der Scheibe von der Rückseite dieser Lichtabdeckeinrichtung betrachtet werden, so kann die flache Oberfläche nicht beobachtet werden, sondern nur die geneigte Oberfläche, mit dem Ergebnis, daß eine Richtmarkierung mit einem sehr hohen Bildkontrast erreicht werden kann.

Zusätzlich zu dieser vorstehend beschriebenen Konstruktion ist in dieser Vorrichtung ein halbdurchlässiger Spiegel

in der Blendenebene der telezentrischen Linse unter einem Neigungswinkel vorgesehen, um das Bild der Lichtquelle darauf abzubilden; gleichzeitig sieht diese Vorrichtung die oben erwähnte Filtereinrichtung auf der Oberfläche dieses Spiegels vor. Diese Anordnung besitzt jedoch verschiedene Nachteile. Wenn beispielsweise die Oberfläche der Blende der telezentrischen Linse nicht weit von der telezentrischen Linse entfernt liegt, ist der Abstand zwischen der telezentrischen Linse und der Stelle der Blendenebene normalerweise sehr gering, und im Extremfall taucht die Blendenebene möglicherweise in das Linsensystem ein. In diesem Fall ist es fast unmöglich, den Spiegel innerhalb eines derartig kleinen Raums in einem Neigungswinkel anzuordnen caher braucht die

bei dieser Vorrichtung verwendete Linse nicht die tele-

zentrische Linse zu sein).

Unter Berücksichtigung des vorstehend Genannten ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Beobachten eines Objekts

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zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. Hierzu ist der Halb-Spiegel außerhalb der Blendenebene angeordnet, während das Lichtfilter an einer Abbildungsstelle der
Blende angeordnet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematicehe Schnittansieht, die die
optische Anordnung und den optischen Voraang
erläutert, die die Grundlage der Erfindung bilden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine Änderung des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 4 zeigt in schaubildlicher Darstellung und teilweise im Schnitt das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 bei der Verwendung als Ausrichtgerät für eine Maskenherstellungsvorrichtung .
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Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines Weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 6 zeigt im Schnitt eine teilweise Ansicht des Ausführungsbeispiels der Fig. 5, wobei eine Änderung durchgeführt ist.

Unter Bezugnahme zu Fig. 1 werden die optische Anordnung und der daraus abgeleitete Vorgang erläutert, die die Grundlagen des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels sind. In der Darstellung bezeichnet ein Bezugszeichen 1 ein Objekt, wie beispielsweise eine dünne Scheibe, die eine flache Oberfläche la aufweist, die das Licht leicht reflektiert. Ebenso bezeichnet ein Bezugszeichen Ib einen geneigten Teil, der die Abgrenzung einer auf einem Halbleiterkörper ausgebildeten Richtmarkierung bildet. Ein Bezugszeichen 2 bezieht sich auf eine telezentrische Linse, deren optische Achse senkrecht zu der flachen Oberfläche la des Objekts 1 angeordnet ist. Ein Bezugszeichen 3 kennzeichnet eine öffnung, die in Flucht zu dem vorderen Brennpunkt der telezentrischen Linse 2 angeordnet ist und eine Einfallsblende für ein aus der Linse 2 und der öffnung 3 bestehendes optisches System bildet. Wenn eine Lichtquelle im Schnittpunkt der optischen Achse mit der Blendenebene angeordnet wird, gelangt das jedem Bildwinkel entsprechende Hauptlicht durch die Linse 2, wodurch es parallel zu der optischen Achse wird. Wenn ein derartiger Lichtstrahl auf das zu beobachtende Objekt 1 projiziert wird, gelangt das Hauptiicht, das die Mitte der an der

ebenen Reflektionsfläche la reflektierten Lichtstrahlen darstellt/ auf dem gleichen Lichtweg zurück, auf dem es kam; daher konvergiert das reflektierte Licht an dem Ort der Blende, d. h., im vorderen Brennpunkt der Objektlinse. Die Lichtstrahlen, bei denen das auf das Objekt projizierte Hauptlicht auf dem gleichen Lichtweg zurückkehrt, auf dem es kam, werden nachstehend das "reflektierte Licht A" genannt. Andererseits wird das auf die geneigte Oberfläche Ib des Objekts projizierte Hauptlicht von der optischen Achse abgelenkt und verläuft nicht mehr im ursprünglichen Lichtweg, weshalb es nicht zum Ursprungspunkt der Lichtaussendung zurückkehrt. Diese Lichtstrahlen werden nachstehend als das "reflektierte Licht B" bezeichnet. Dadurch, daß dieses reflektierte Licht A entfernt wird und nur das reflektierte Licht B weitergeleitet wird, wird es möglich, ein Bild auf der geneigten Oberfläche Ib unter einem hohen Bildkontrast zu beobachten. Die "Bildbeobachtung",wie sie hier verwendet wird, bedeutet nicht nur die Beobachtung durch¹das Auge, sondern auch das Empfangen des Bildes oder des reflektierten Lichts von der geneigten Oberfläche Ib mittels einer Lichtempfangsvorrichtung, einer Bildaufnahmeröhre oder ähnlichem.

In Fig. 2 ist ein Objekt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet, Ein Bezugszeichen 11 bezeichnet eine telezentrische Objektlinse eines Mikroskops und das Bezugszeichen 12 eine Öffnung, die in Aus-

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richtung mit dem Brennpunkt der Objektlinse 11 angeordnet ist, der auch die Lage der Blende der Objektlinse 11 festlegt. Ein Bezugszeichen 13 bezieht sich auf eine Lampe, ein Bezugszeichen

14 bezeichnet eine Blende für die Helligkeit und ein Bezugszeichen

15 bezeichnet eine Linse, die ein Bild der Lampe 13 auf die öffnung der Blende 14 abbildet. Die Blende 14 für die Helligkeit legt die Größe des auf der Blende 12 abzubildenden Bildes einer

Sekundärlichtguelle fest. Ein Bezugszeichen 16 bezieht sich auf eine Sichtblende, die einen Bereich des zu beleuchtenden Objekts

10 festlegt. Das Fehlen einer Sichtblende würde eine Verschlechterung in der Beobachtungsgenauigkeit bewirken, was auf die äußere wirksame Sichtfläche des Mikroskops zurückzuführen ist, die übermäßig belichtet würde, oder auf die Lichtstreuung, die außerhalb des wirksamen Durchmessers der Objektlinse stattfinden würde. Ein Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Linse, die ein Bild der Lampe 13 auf die Blende 12 der Linse 11 fokussiert; ein Bezugszeichen 18 bezieht sich auf einen halbdurchlässigen Spiegel. Dieser halbdurchlässige Spiegel 18 dient dazu, Licht vom optischen System für die Beleuchtung (13 bis 17), das senkrecht zu der optischen Achse der Objektlinse 11 vorgesehen ist,.

in den Lichtweg dieser Objektlinse

11 einzuführen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß nicht das Bild der Lichtquelle auf eine Weise gebildet wird, daß der gesamte

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Durchmesser der Blende bedeckt wird, der durch die Öffnungszahl der Objektlinsen in einem Mikroskop festgelegt ist, sondern daß die Beleuchtung durchgeführt wird, indem die Lichtquelle beträchtlich kleiner als der Durchmesser der Blende abgebildet wird, d. h. , daß eine kohärente Beleuchtung oder eineteilweise kohärente Beleuchtung bewirkt wird. Wenn der Durchmesser der Blende mit "R" bezeichnet wird und der Durchmesser des Bildes der Lichtquelle mit "tf-ⁿ , dann liegt der Wert von <f/R in einem Bereich, der von einem Wert von 0,2 bis 0,3 bis zu Werten von 0,6 bis 0,7 reicht.

Ein Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Zwischenlinse oder Relais·! linse, während das Bezugszeichen 20 sich auf einen Abtaster bezieht; der Abtaster 20 ist in der Ebene angeordnet, in der das Objekt 10 infolge der Objektlinse 11 und der Relaislinse 19 abgebildet wird. Die gestrichtelten Linien in der optischen Anordnung bezeichnen den Lichtweg. Der Abtaster 20 besitzt eine Schlitzöffnung, die sich in einer Richtung quer zu der optischen Achse bewegt und bewirkt, daß das Licht von einem Teil des Objekts 10 aufeinanderfolgend hindurchgeht. Dieser Abtaster 20 kann vom Transmissions- oder vom Reflexions-Typ sein, falls nur ein Abtasten der photoelektrischen Informationen in einem beliebigen Bereich des Objekts erfolgen kann. Eine Nachweismethode ist beispielsweise in der US-PS 3 683 195 beschrieben.

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Die Bezugszeichen 21 und 22 bezeichnen Sammellinsen für jede der Blenden; ihre Arbeitsweise ist so festgelegt, daß, wenn die Blende 12 durch die Relaislinse 19 und durch die Sammellinse 21 abgebildet wird, sie wieder durch die Sammellinse 22 abgebildet wird. Dünne durchge hence Linien in der optischen Anordnung bezeichnen den Lichtweg. Ein Bezugszeichen 23 bezeichnet ein Filter, das in seiner Mitte eine Abdeckblende 23a aufweist, die das reflektierte Licht A entfernt. Die Größe dieser Abdeckblende ist sowohl durch die Größe der auf die Blende 12 abgebildeten Lichtquelle als auch durch die von den Linsen 19 und 21 herrührende Abbildungsvergrößerung der Blende festgelegt. Mit 24 ist ein Photodetektor bezeichnet, wie er allgemein bekannt ist. Die Lage des Photodetektors 24 ergibt sich aus der Lage der Blende 12.

Bei der vorstehend beschriebenen optischen Anordnung gelangt der auf die Blende 12 abgebildete Lichtstrahl von der teilweise kohärenten Lichtquelle durch die Objektlinse 11 des Mikroskops, nach der das Hauptlicht parallel zu der optischen Achse wird und auf das Objekt projiziert wird. Da die Linse telezentrisch ist, stimmt die Abbildung der Lichtquelle infolge des reflektierten Lichts A des vom reflektierenden Objekts 10 reflektierten Lichtstrahls mit der Abbildung der ursprünglichen Lichtquelle überein, und das reflektierte Licht B erreicht eine stelle, wo kein reflektiertes Bild

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der Lichtquelle auf der Blende abgebildet wird. Was im Bereich des photoelektrischen Detektors nachgewiesen wird, ist ein von der geneigten Oberfläche des Objekts kommendes reflektiertes Licht, demzufolge die Wirkung der dünnen Interferenzschicht bei dem Belag mit . Siliziumdioxyd oder dem Photoresistbelag vollkommen vernachlässigt werden kann. Wenn die geneigte Oberfläche als Richtmarkierung verwendet wird, ist es vorzuziehen, daß ein derartiges Zeichen so aufgebaut ist, daß eine große Anzahl von geneigten Oberflächen eingeschlossen wird.

Das reflektierte Licht A und das reflektierte Licht B, die durch die Ebene der Blende 12 gelangt sind, treten durch die Relaislinse 19 und durch die Sammellinse 21 hindurch, wobei das reflektierte Licht A auf die Abdeckblende 2 3a des Filters 2 3 fokussiert und aufgefangen wird. Gleichzeitig dringt das reflektierte Licht B durch den Filter hindurch ohne gefiltert zu werden, und es wird durch die Linse 22 vom Photodetektor 24 empfangen. Die Information von dem geneigten Teil wird zu dem Photodetektor übertragen. Da in diesem Fall das reflektierte Licht A entfernt wird Λ?ηη eine Information von genügend hohem Kontrast erhalten werden, was eine elektrische Verarbeitung nach dem Vorgang des Filterns bequem erleichtert. Auch wird der vom Photodetektor er-

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mittelte Bereich durch eine Betätigung des Abtasters in seinem Vorschub ausgewählt.

Ein Bezugszeichen 25 bezeichnet einen halbdurchlässigen Spiegel, der den Beobachtungslichtstrahl herausführt? eine Kollektorlinse ist mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet und ein Okular mit 27. Ein Beobachter kann ein Objekt durch das Okular 27 und durch die Kollektorlinse 26 als ein helles imaginäres Bild 10* beobachten.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel dient zur elektrischen Verarbeitung der von einer Aufnahmeröhre empfangenen Information, wobei die Aufnahmeröhre anstelle des Abtasters verwendet wird. In diesem dargestellten Ausführunsbeispiel ist das Objekt 10 beispielsweise eine mit einem Photoresist überzogene dünne Scheibe (wafer). Ein Bezugszeichen 10a bezeichnet eine Richtmarkierung, während das Bezugszeichen 30 eine Maske bezeichnet, in der sich eine Richtmarkierung 30a befindet, die als Öffnung in dieser Maskenplatte ausgebildet ist. Die Maskenplatte 30 hat von der dünnen Scheibe 10 etwa einen Abstand von einigen IO um. Ein Bezugszeichen 32 bezieht sich auf eine zweite Relaislinse, ein Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Bildaufnahmeröhre, während mit 34 eine elektrische Schaltung bezeichnet ist, die eine differentielle Information zwischen der von der Bildaufnahmeröhre 33 er-

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faßten Richtmarkierung 10a auf der dünnen Scheibe 10 und der Richtmarkierung 30a der Maske 30 in ein elektrisches Signal umwandelt; das Bezugszeichen 35 bezieht sich auf einen Servomechnismus, der durch ein Ausgangssignal von der elektrischen Schaltung 34 betätigt wird, wodurch die Scheibe 10 solange verschoben wird, bis das Ausgangssignal einen vorbestimmten Zustand erreicht. Die verbleibenden Bezugszeichen dieser Darstellung bezeichnen die gleichen oder ähnliche Bauteile wie in Fig. 2. Die Wellenlänge der Lichtquelle sollte innerhalb eines Bereiches liegen, in dem der Photoresist nicht sensibilisiert wird. Auch ist in diesem Ausführungsbeispiel die verwendete Lichtquelle eine Lampe für sich, die nicht durch irgendwelche Mittel fokussiert wird.

Die Linse 17 bewirkt, daß die Lichtquelle 13 auf die Blende 12 der Objektlinse 11 abgebildet wird. In diesem Fall befindet sich die Blende im vorderen Brennpunkt der Objektlinse 11. Auch wird die Lichtquelle auf die Blende in einer Weise fokussiert, daß sie ganz oder teilweise kohärent ist; das Bild der Lichtquelle, die auf das von der Scheibe und von der Maske reflektierte Licht A zurückzuführen ist, wird mittels der Abdeckblende 23a entfernt, die sich in der zu der Blende 12 konjugierten Ebene befindet. Bilder auf der Scheibe 10 und auf der Maske 30 werden auf die lichtempfangende Oberfläche der Aufnahmeröhre 33 abgebildet und elektrisch verarbeitet.

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Das Kennzeichen dieses Verfahrens beruht darauf, daß das Licht, bevor es von einem Filter abgedeckt wird; von der gleichen Qualität ist wie das Licht, das in der herkömmlichen Ausrichtung verwendet worden ist. Folglich wird es möglich, wenn der Strahlteiler vor oder hinter der Linse 19 angeordnet wird und das reflektierte Licht, das dadurch abgespalten worden ist, in das Beobachtungssystem eingeführt wird, genau das gleiche Bild zu sehen, wie das, das mittels des herkömmlichen Systems zur Beobachtung der Ausrichtung beobachtet worden ist. Die Sicht durch das Beobachtungssystem ist normal hell; das optische System des elektrischen Verarbeitungssytems kann das reflektierte Licht A durch den Filter abdecken und den Bildkontrast vergrößern.

Statt der Aufnahmeröhre 33 kann eine CCD-Anordnung (Vorrichtung mit gekoppelten Ladungen) oder eine Anordnung von Photodetektoren vorgesehen sein;das Abtasten kann sequentiell von der Detektoranordnung erfolgen.

Ferner ist vom Aufbau der Richtmarkierung abhängig ein Abtasten nicht immer notwendig, aber eine Verschiedenheit in der Position zwischen der Scheibe und der Maske kann durch den Unterschied in der Lichtmenge erfaßt werden, die durch jede einer Mehrzahl von Photodetektoren empfangen wird.

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Fig. 4 zeigt eine Ausrichtvorrichtung, in der das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 benutzt wird. In den meisten Fällen ist die Richtmarkierung in einer größeren Anzahl auf der Scheibe vorgesehen, so daß die Genauigkeit in der Ausrichtung gesichert wird. Mindestens zwei Richtmarkierungen sind erforderlich, um zwei Freiheitsgrade der Verschiebung und einen Freiheitsgrad der Drehung zu beschränken.

In der Darstellung ist eine Halbleiter-Scheibe mit 10 bezeichnet, wobei sich die Bezugszeichen 10a und 10b auf Richtmarkierungen beziehen. Ein Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Maske, 30a und 30b stellen Richtmarkierungen dar. Ein Bezugszeichen 36 bezieht sich auf ein parallel verschiebbares Gestell für die Befestigung und für die Verschiebung der Scheibe 10; das Gestell kann in den Richtungen X und Y linear verschoben und in der Richtung R gedreht werden. Die Bezugszeichen 101, 102, .... beziehen sich auf reelle Schaltelemente, die bereits auf die Scheibe 10 kopiert . sind, während die Bezugszeichen 301, 302, ... auf der Maske 30 ausgebildete Muster von reellen Schaltelementen sind, die auf die Scheibe kopiert werden.

Das System, das aus den Bauteilen zusammengesetzt ist, die durch die Bezugszeichen 11 bis einschließlich 28 bezeichnet sind, ist genau das gleiche wie bei dem Aufbau, der bereits unter Bezugnahme zu Fig. 2 erläutert wurde. In diesem Ausführungsbeispiel

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ist eine weitere Einheit eines solchen Systems Vorgesehen, das
aus den Teilen aufgebaut ist, die durch die Bezugszeichen 11a bis einschließlich 28a bezeichnet sind. Total reflektierende Spiegel 28 und 28a sind vorgesehen, um die Richtung der optischen Achse
umzulenken. Ferner sind bei diesem Gerät die Objektlinse 11 bzw. 11a, die Blende 12 bzw. 12a und der total reflektierende Spiegel 28 bzw. 28a zu einem Stück verbunden, womit eine parallele Bewegung erreicht werden kann. Sie können gemäß der Lage der Richtmarkierung oder der Größe der Scheibe mehr oder weniger weit von dem halbdurchlässigen Spiegel 18 bzw. 18 a angeordnet sein. Wenn jedoch die Objektlinsen 11 und 11a für die Lagejustierung bewegt werden, erfüllen die Lichtquelle (ein Blendenloch in der öffnung 14) und die Eintrittsblende (die öffnung 12) nicht notwendigerweise die Abbildungsgleichung. Diese Unstimmigkeit kann durch eine geringfügige Lageverschiebung der Linse 19 justiert werden. In der Praxis ist die F-Zahl des optischen Abbildungssystems, das sich
von der Lichtquelle bis zu der Eintrittsblende erstreckt, dunkel gehalten; es tritt selbst dann keine Unannehmlichkeit auf, wenn die Linse 19 nicht bewegt wird.

Ferner werden die Eintrittsblende (die öffnung 12-*) und der Filter 23 durch die Linsen 19 und 21 aufeinander abgebildet. Auch in diesem Fall braucht eine genaue Abbildungsbeziehung nicht notwendigerweise durch die Bewegung der Objektlinse hergestellt werden.

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In einem derartigen Fall jedoch, wenn die Abbildungsvergrößerung von der Eintrittsblende zum Filter klein gemacht wird, entsteht in der Praxis kein Problem, was die mangelhafte Abbildung betrifft,· die Größe der Abdeckblende auf dem Filter kann im voraus unter Berücksichtigung der Unstimmigkeit der Lage festgelegt werden. Die Justierung der Abbildung kann auch durch eine Verschiebung der Linse 21 erfolgen.

Das Maskenausrichtgerät,das diese Art einer Anordnung benutzt, kann bei einer Vorrichtung verwendet werden, bei der das Vorlagenmuster in einem Zustand der Maske durchgeführt wird, die mit der Scheibe in Berührung steht; sie kann auch bei einer Vorrichtung verwendet werden, bei der das Vorlagenmuster in einem Zustand der Maske durchgeführt wird, wobei ein sehr geringer Abstand von beispielsweise einigen 10 pm zu der Scheibe besteht. Wie es bekannt ist, ist die Beleuchtungsvorrichtung oberhalb der Maske angeordnet, obwohl sie in Fig. 4 nicht dargestellt ist.

Die Maskenausrichtgeräte,die die mit den Bezugszeichen 11 bis einschließlich 28 und 11a bis einschließlich 28a bezeichneten Teile umfassen, werden zum Zeitpunkt der Kopienherstellung aus dem Lichtweg entfernt, und zum Zeitpunkt des Ausrichtens in eine solche Position geschoben, wie sie in der Zeichnung dargestellt

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ist. Eine gewöhnliche Kopienherstellungsvorrichtung hat einen derartigen Aufbau, daß die Maske auf dem Hauptkörper der Vorrichtung befestigt ist, während die Lageeinstellung durch ein Verschieben der Scheibe erreicht wird; weitere Erläuterungen erfolgen nachstehend unter Bezugnahme auf diesen Aufbau.

Zuerst werden die symmetrischen Objektlinsen 11 und 11a in eine solche Position gebracht, daß die Richtmarkierungen 30a und 30b durch sie hindurch betrachtet werden können. Das Licht von den Lichtquellen 13 und 13a beleuchtet die Ebene der öffnungen 12 und 12a teilweise kohärent und dann durch die Objektlinsen und 11a die Richtmarkierungen 10a und 10b der Scheibe auf eine Weise, die auch die Richtmarkierungen 30a und 30b der Maske mitbeleuchtet. Dabei werden das reflektierte Licht A, das das Hauptlicht des Beleuchtunsstrahls ist , der sowohl an der Oberfläche in der Umgebung der Richtmarkierung als auch an der Oberfläche der Richtmarkierung selbst senkrecht reflektiert.wird, und das erfaßte reflektierte Licht entweder durch die Filter 23 und 23a abgedeckt oder durch die Photodetektoren 24 und 24a empfangen, wobei das gleiche gilt, wie es in bezug zu Fig. 2 erläutert wurde. Der in der Zeichnung nicht dargestellte Servomechanismus wird durch eine Information betätigt, die einen Positionsunterschied zwischen der Scheibe und der Maske darstellt, die beleuchtet wurden, wo·? durch sich das parallelverschiebbare Gestell 36 sowohl linear

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und parallel in der X- und in der Y-Richtung verschiebt als auch in der Richtung von R dreht, so daß die Lage der Scheibe verschoben werden kann, bis die vorbestimmten Bedingungen erreicht sind.

Es ist natürlich möglich, daß das Objekt direkt mit den Augen betrachtet werden kann, indem ein halbdurchlässiger Spiegel zwischen die Linse 19 bzw. 19a und den Abtaster 20 bzw. 20 a gestellt wird, der den Lichtstrahl herausführt, wie es in Fig. dargestellt ist.

Das optische Filtersystem kann in weiteren unterschiedlichen Arten verwendet werden, als es in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Ferner kann in der in Fig. 2 dargestellten optischen Anordnung das Abtasten nach dem Filtern erfolgen. Der Typ des Abtasters kann auch in zwei Hauptgruppen klassifiziert werden, den Transmissionstyp, bei dem das Abtasten durch das hindurchgehende Licht entsprechend der zeitlichen Folge des Abtastabstands erfolgt, der den Lichtstrahl vom zu beobachtenden Objekt empfängt, und den Reflexionstyp , bei dem das Abtasten dadurch erfolgt, daß das Licht mittels Reflexion in einer unterschiedlichen Richtung entfernt wird. Sogar bei dem Abtaster vom Transmissionstyp gibt es unterschiedliche Konstruktionen, wobei das Abtasten durch ein einfaches Bewegen eines Schlitzes oder einer Faseranordnung oder durch Drehen eines Prismas oder ähnlich erfolgt.

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Das wichtigste bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch, daß das Bild der Lichtquelle in der Blende durch das Filter so abgedeckt wird, daß die Blendenebene entweder kohärent oder teilweise kohärent beleuchtet wird. Da das Hellfeldbeobachtungssystem benutzt werden kann, kann dieses Ausführungsbeispiel auch als Ausrichtgerät für eine manuelle Justierung benutzt werden, was einen der Vorteile darstellt.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Erfindung bei einer Herstellungsvorrichtung des Typs angewendet wird, die ein Bild der Maske durch ein optisches Projektionssystem auf eine lichtempfindliche Schicht projiziert. Bei diesem illustrierten Ausführungsbeispiel bezeichnet ein Bezugszeichen

eine Projektionslinse (für eine passende Erläuterung ist diese Projektionslinse in eine vordere Gruppe 40a und in eine telezentrische hintere Gruppe 40b unterteilt). Ein Bezugszeichen bezieht sich auf die Lage einer Blende in diesem.optischen System, während 42 eine lichtempfindliche Oberfläche der Scheibe bezeichnet und 43 eine Photomaske darstellt. Die lichtempfindliche Oberfläche 42 und die Maske 43 sind bezüglich der Projektionslinse 40 konjugiert (sie bilden sich aufeinander ab). Ein Bezugszeichen 44 bezeichnet eine Lichtquelle und mit 45 ist eine Kondensorlinse bezeichnet, die die Lichtquelle auf die Blende 41 abbildet. In diesem Fall sollte das Verhältnis zwischen der Bildgröße der Lichtquelle und der Blendengröße bevorzugt von 0_fl bis etwa 0,4

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betragen, was die vorstehend bereits erwähnte teilweise kohärente Beleuchtung ausmacht. Ein Bezugszeichen 46 bezeichnet einen· Strahlteiler , der zu einem Stück mit dem optischen Nachweis- und Beobachtungssystem verbunden ist, das aus den Teilen aufgebaut ist, die durch die Bezugszeichen 11 bis einschließlich 27 bezeichnet sind; der Strahlteiler wird im Zeitpunkt des Ausrichtens in den Lichtweg zwischen der Maske 43 und der Kondensorlinse 45 eingesetzt. Ein Bezugszeichen 47 bezeichnet einen Filter, der in dem Lichtstrahl von der Lichtquelle 44 Anteile abdeckt, deren Wellenlängen in einem Bereich liegen, Innerhalb dessen die lichtempfindliche Schicht sensibilisiert wird.

Nachstehend wird die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels erläutert. Das von der Lichtquelle 44 ausgesandte Licht wird auf die Blende 41 fokussiert, wobei das Hauptlicht durch die hintere Gruppe 40 b der Projektionslinse parallel zu der optischen-Achse und auf die lichtempfindliche Oberfläche 42 projiziert wird. Auf der lichtempfindlichen Oberfläche 42 ist bereits durch einen Kopiervorgang eine Mikrokonstruktion ausgebildet, die von einem lichtempfindlichen Material bedeckt ist. Das voa dieser lichtempfindlichen Oberfläche reflektierte Licht wird auf die zu der lichtempfindlichen oberfläche 42 konjugierte Maske 43 übertragen und darauf als Bild 42' abgebildet.

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Bei dieser optischen Anordnung entsprechen das Bild 42' der Oberfläche der Scheibe und die Maske 43 in bezug auf die Objektlinse 11 dem zu beobachtenden Objekt; das (in dünnen Linien dargestellte) Hauptlicht von der Maske 43 und von der lichtempfindlichen Oberfläche 42 wird auf der Rückseite der Objektlinse 11 fokussiert. Dies entspricht dem vorgenannten reflektierten Licht A.

Obwohl die Filterwirkung an dieser Stelle durchgeführt werden kann, befinden sich eine El^ktor-Linse 26 und ein Okular 27 des Beobachtungssystems hinter einem Strahlteiler 25, der Licht in dieses Beobachtungssystem reflektiert, da sich alle beide hinter dieser Stelle befinden. Wenn die Bildbeobachtung nach der Filterwirkung durchgeführt wird, kann eine Dunkelfeldbeobachtung erreicht werden.

Andererseits bilden die Relaislinse 19 und die Objektlinse 11 das Bild 42' der Scheibe 42 auf der Maske 43 auf den Abtaster 20 ab. Dieser Abtaster 20 tastet dann das Bild 42' der Scheibe auf der Maske 43 ab. Wenn der abgetastete Lichtstrahl auf die Sammellinse 21 projiziert wird, vereinigt sich das reflektierte Licht A in einem Bereich, in dem die Abdeckblende 23a das Licht absorbiert.

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2 61 b O 3 A

Folglich wird der Lichtstrahl, der abgetastet worden ist, und aus dem das reflektierte Licht A entfernt worden ist, auf die Linse 22 geworfen, wodurch der Photodetektor 24 das Licht anschließend empfängt. Der Photodetektor 24 erfaßt den Lageunterschied zwischen der Maske 43 und der Scheibe 42, indem er eine mit dem Abtasten des Abtasters 20 synchronisierte Änderung in der Lichtmenge oder eine unveränderliche Lichtmenge empfängt.

Fig. 6 zeigt eine Ansicht eines Teils der optischen Anordnung im Schnitt, bei der das Filter 23 direkt nach der Objektlinse 11 angeordnet ist. Dies ist ein Beispiel für eine optische Anordnung, bei der das reflektierte Licht A entfernt wird, bevor der Abtaster das Bild des zu beobachtenden Objekts abtastet.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zum Beobachten eines Objekts, wie beispielsweise eine Maske, eine Scheibe, usw., die in einem Herstellungsgerät für einfache und komplexe integrierte Schaltungen verwendet werden, und die eine flache reflektierende Oberfläche und eine geneigte reflektierende Oberfläche aufweisen, die eine gewisse Neigung bezüglich der flachen reflektierenden Oberfläche besitzt, wobei ein an der flachen reflektierenden Oberfläche reflektierter Lichtstrahl durch eine Filtereinrichtung entfernt wird, so daß es möglich ist, nur die geneigte reflektierende Oberfläche des Objekts zu beobachten.

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Claims

Patentansprüche

I 1J Vorrichtung zum Beobachten eines Objekts, das eine flache reflektierende Oberfläche und eine geneigte Oberfläche aufweist, die eine bestimmte Neigung bezüglich der flachen"reflektierenden Oberfläche besitzt, gekennzeichnet durch

a) eine telezentrische Linse (2, 11), deren optische Achse senkrecht zu der flachen reflektierenden Oberfläche (la) des Objekts ist, durch

b) eine optische Durchlaß- und Reflexionseinrichtung (18), die an einer Stelle außerhalb der Ebene der Blende (12) der telezentrischen Linse (11) in einer Weise angeordnet ist, daß sie quer zu der optischen Achse der Linse steht, durch

c) ein optisches Beleuchtungssystem (13 bis 17), das durch die optische Durchlaß- und Reflexionseinrichtung (18) auf die Ebene der Blende (12) der telezentrischen Linse (11) ein Bild der Lichtquelle (13) abbildet, das kleiner als ^die Blende (12) ist, durch

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d) eine Abbildungseinrichtung (19) , die in einem Lichtweg von der optischen Einrichtung angeordnet ist und die

Blende (12) der telezentrischen Linse (11) fokussiert, und durch

e) eine optische Filtereinrichtung (23), die am Ort der Abbildung der Blende (12) der telezentrischen Linse (11) angeordnet ist und das Licht von der flachen reflektierenden Oberfläche (la) des Objekts abfängt und das Licht von der geneigten Reflexionsflache (Ib) zum Ort der Betrachtung (24) führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Durchlaß- und Reflexionseinrichtung (18) Licht von dem optischen Beleuchtungssystem (13 bis 17) reflektiert und Licht von dem Objekt zu der Abbildungseinrichtung (19, 21) weiterleitet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtasteinrichtung (20) in der Abbildungsebene der Abbildungseinrichtung (19) angeordnet ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaß- und Reflexionseinrichtung (18) ein halbdurchlässiger Spiegel ist.
5. Vorrichtung zum Beobachten eines Objekts, das eine flache reflektierende Oberfläche und eine geneigte Oberfläche aufweist, die eine bestimmte Neigung bezüglichder flachen reflektierenden Oberfläche besitzt, gekennzeichnet durch

a) eine telezentrische Linse (2,11), deren optische Achse senkrecht zu der flachen reflektierenden Oberfläche (la) des Objekts ist, durch

b) eine optische Durchlaß- und Reflexionseinrichtung (18), die an einer Stelle außerhalb der Ebene der Elende (12) der telezentrischen Linse (11) in einer Weise angeordnet ist, daß sie quer zu der optischen Achse der Linse steht, durch

c) ein optisches Beleuchtungssystem (13 bis 17), das durch die optische Durchlaß- und Reflexionseinrichtung (18) auf die Ebene der Blende (12) der telezentrischen Linse (11) ein Bild der Lichtquelle (13) .abbildet, das kleiner alsr die Blende (12) ist, durch

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d) eine Abbildungseinrichtung (19) , die in einem Lichtweg von der optischen Einrichtung angeordnet ist und die Blende (12) der telezentrischen Linse (11) fokussiert, durch ■:?■-.. - - ■"■ . ·'- ■ -■■■"-.■.· ■ ..

e) eine optische Filtereinrichtung (23)-, die am Ort

der Abbildung der. Blende (12) der telezentrischen Linse (11) angeordnet ist und das Licht von der flachen reflektierenden Oberfläche (la) des Objekts abfängt, und ■ "durdh :.·'·-·-.?.:· ..·-.. - ■---:·.-

f) eine das Bild des Objekts abtastende Bildaufnahmeeinrichtung (33) vom Abtasttyp, die in einer Bildebene des Objekts angeordnet ist, die durch das Licht von der optischen Filtereinrichtung gebildet ist.

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ORIGINAL INSPECTED