DE1572557A1 - Doppelmikroskop zur Beobachtung von Positionsvorgaengen vorzugsweise in der Siliziumplanartechnologie - Google Patents

Description

• ppelmikroskop zur Beobachtung von Positioniervorgängen lo vorzugsweise in der Siliziumplanartechnologie Die Erfindung betrifft ein Doppelmikroskop, vorzugsweise zur Beobachtung des Positioniervorganges in der Planartechnologie. Mikroskope dieser Art sind der Fachwelt auch unter dem Damen s@)lit Field microscope oder alignment microscope bekannt.
• Bei diesem an sich bekannten @lerf ahren müssen untereinander gleiche Strukturen mit identischem Abstand voneinander auf einer Photoschablone oder Chromschablone und schon vorhandene, untereinander bleiche Strukturen mit dem gleichen Abstand voneinander wie dem der Strukturen auf der Schablone auf einer mit lichtempfindlichem Lack, soUenanntem Photokopierlack, überzogenen Siliziumscheibe einander mit hoher Genauigkeit, in der Größenordnung 1 bum, zugeordnet werden. Anschliel:.end werden die Strukturen auf der Schablone durch Kontaktkopie auf die Photokopierlackschicht übertragen. Um eine hohe Genauig-keit der Zuordnung auf der ganzen Scheibe zu erreichen, müssen beim 1-ositionieren mindestens je zwei weit voneinander entfernt lt-"-ende itrukturen auf Scheibe und Schablone beobachtet werden. Der Abstand der Beobachtungspunkte wird von dem zwischen etwa 15 mm und 4Ci mm liegenden Scheibendurchmesser begrenzt.
• Zur Beobachtung des 1'ositioniervorganges werden zur Zeit entweder einfache 'likroskope einL;tsetzt, die zum-Betrachten von zwei voneinander entfernt liegenden Punkten verschoben werden müssen, oder Doppelmikroskope, bei denen die bildseitigen Strahlengänge der-beiden Objektive mit Hilfe von Prismen zunächst senkrecht zur flittelachse vier Objektive nach außen, dann parallel zur Mittelachse nach oben und anschließend wieder senkrecht zur Mittelachse nach innen gelenkt werden. liier erfolgt die Strahlengangvereinigung und Umlenkung in Pichtung der Okulare mit Hilfe zweier verkitteter Prismen, deren hitfläche halb verspiegelt ist oder durch ein 90o-Dachkantprisma so, daß von beiden Objektiven gleichzeitig jeweils nur die Hälfte des Bildfeldes zu sehen ist. Im ersten Fall können die i-ildfelder beider Objektive entweder gleichzeitig überlagert oder wechselweise durch Einschalten nur einer Auflichtbeleuchtung betrachtet werden. Der Objektivmittenabstand dieser Doppelmikroskope kann nur in einem relativ kleinen Bereich verändert werden (etwa zwischen 12 mm und 25 mm).
• Linfache Mikroskope ergeben zwar eine gute Bildclualit:t't, müssen jedoch verschoben werden, wenn zwei voneinander entfernt liegende Punkte beobachtet werden sollen. Im Gegensatz dazu ist die Bildqualität von Doppelmikroskopen dann schlechter, wenn keine speziell für den bildseitigen Glasweg und die gegenüber herkömmlichen Mikroskopen größere Tubuslänge korrigierte Objektive eingesetzt werden. Für die gleichzeititie Beobachtung je einer Bildhälfte votr beiden objektiven mit einem binokularen Tubus ist außerdem ein spezielles Okularsystem erforderlich. Der Aufbau solcher Geräte ist kompliziert. Sie sind schwierig zu justieren und wegen der kardanischen Prismenaufhängung erschütterungsempfindlich. Zur Aufnahme der vielen optischen Peile, die zudem bei Abstandsärlderung der Objektive noch gegeneinander verschoben werden müssen, ist ein relativ schwerer mechanischer Teil erforderlich, der ein sehr stabiles Mikroskopstativ bedingt, wenn der gesamte Aufbau erschütterungsunempfindlich sein so.il. Dies ist insofern von besonderer Bedeutung, als daß der Positioniervorgang in staubarmer Umgebung vorgenommen wird, die -bei hohen Anforderun,;en tiiit einer Laminarströmungsbox erzeugt wird. Diese wird durch den einebauten Rotor und Ventilator in spürbare -rschütterungen versetzt.
• Zum Belichten wird entweder das Mikroskop weggeschwenkt und die Lampe über den Positioniertisch gebracht oder der lositioniertisch wird unter die Lichtquelle geschoben. Bei dem komplizierten Aufbau des Mikroskops ist das Wegklappen nur des unteren Mikroskopteils und das Einspiegeln des Lichts technisch schwierig möglich.
• Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der mit dem bekannten Stand der Technik verbundenen Mängel sowie die Schaffung von Mitteln, welche den hohen Anforderungen der Mikroelektronik hinsichtlich der cenauigkeit beim Positionierprozeß gerecht werden. Der c:rfindurrl; liegt die AufLabe zugrunde, ein in seinem mechanischen mufbau einfaches, möglichst erschütterungsunempfindliches Doppelzur Beobachtung von Positioniervorgänl;en, vorzu"sweise in der 3iliziumplanartechnologie zu schaffen, dessen Bildqualität innerhalb eures zwischen 15 und 40 mm veränderlichen Ob jektiv-Hittenabstandes uneingeschränkt der eines einfachen liikroskopes entspricht. Erfi!iav;n,;sgeniäß wird ,die Aufhabe dadurch gelöst, daß die bildseitigen parallelen ?ildpunktstrahlengänge beider Objektive mittels eures im Strahlengang des einen Objektivs angeordneten OberflächenspieGels und eines parallel zu diesem und 45o gegen die optischer. Achsen beider Objektive geneigten, im btrahlengang des zweiten Objektivs vorgesehenen halbdurchlässigen Spiegels zu einem optisch asyi;n;ietrisclleli J-trahlengang vereinigt sind. Statt des halbdurchlüssil;en äpiet;els kann auch ein i'eiluilüswürfel in Anwendung geraten, ohne Saß dadurch von dem der Erfindung zugrunde liegenden Prinzip abgewichen würde. Die vorn -den Objehtiven ins Unendliche projizierte Objektebene wird reit Hilfe einer auf der dem Objektiv abgekehrten Seite des Spiegels oder Teilungswürfels in der optischen Achse des Objektives, dessen .itralaill;anl@ nicht umgelenkt wird, angeordneten _'ubuslinse in deren

  Bre:ilic,-ijerle abgebildet.

  il'in wesentlicher 'v orteil der erfindunt;sL;elnäßen Vorrichtung besteht

  darin, Saß mit Hilfe des aus halbdurchlässigem Skiegel bzw. Teilur@t;scriirfel und @ berflächen.piegel bestehenden Umlenksystems das Auflicht für den bildseitigen Strahlenlang von nur einer Lichtquelle einspiegelbar ist. Dabei ist es unerheblich, ob die Einspiel;el;inl; direkt erfolgt oder ob tlmlenkmittel vorgesehen sind.

  Die '@`eri:nderunt@ des ;..ittenabstandes beider objektive geschieht

  ;durch f;leichzeiti;-es Verschieben des Oberflächenspiegels und des

  ihm Zll,,eur'alletel@ objektives.

  Für den Fall, cial: zum Positionieren nur ein Objektiv wehen dessen

  z;r l,ro;;en :.1;?el.durc: me@sera einl_,esetzt werden kann, wird das Objek-

  tiv etc:l ;;eia:@ae.:ä@, .1c::. ;cal ..ti@ahlenE;anl; ni eht ilmL;elell!ct :Die Be-

  c,;@:.@:@.t@crir; vorceiua::?er ec.i.i'err:t liel-eiijet@ :,ei#eicl!e erj'c31?jt dann durch

  "ec,cinsam :il t (lern vollversli c.cel ten @m-

  lenkspiegel mittels einer an sich bekannten Verschiebevorrichtung. Durch die befundene i,ösung werden die Konstruktion, Pertigun f; und Justierung des Doppelmikroskops wesentlich vereinfacht. ,%er ijesnmte Aufbau ist erschütterungsunempfindlicher, da der die optischen `feile tragende Körper relativ leicht gestaltet und sehr stabil drehbar an dem langen unteren Teil des Tubusrohres reit dem Stativ verbunden werden kann. Die Unilenkspiegel, d.h. Oberflächenspiegel und halbdurchlässiUer Spiegel, sind ebenfalls nicht empfindlich geGen fr-. schütterunben. Von besonderem Vorteil ist es, daß für die optische Bestückung ausschließlich Bauteile einfacher Auflichtmikroskope, wie sie hinreichend bekannt sind, verwendet werden, insbesondere alle für Auflicht entwickelten, d.h. auf unendliche Bildweite korri-Cierten laijektive, sofern die Glasdicke der Schablonen ihre Bildqualität nicht wesentlich beeinträchtigt. r;benso läßt sich ein Objektivmittenäbstand von 40 mm einfach realisieren, wobei auch Lxößere Abstände möglich sind.
• Bei der Beobachtung mit einem Objektiv entfällt die Verschiebung des gesamten Mikroskops. Dadurch wird die Beobachtung erleichtert, da die Okulare ruhen.

  Die Erfindung soll nachstehend an einem lusflihrunLsbeisliiel näher

  erläutert werden.

  Die zugehörige Zeichnung zeigt den Strahlenlang bei Beobachtung

  des :ositioniervorgant;es mit zwei Objektiven.

  Die Objektive 1; 5 sind in gleicher Höhe über der Objektebene 11

  angeordnet. Jedes der Objektive projiziert den von ihm erfaßten

  Objektbereich ins Unendliche, d.h. die von einem Objektpunkt ausge-

  henden 3tr@aileii verlaufen nach Durchlaufen der Optik der 0ü jentive

  1; 5 parallel. :)as vom Objektiv 1 aus,--eheiide parallele atralileiib`in-

  del Durchtritt den halbdurchlässigen Spiez:el 2, der um 45o l@el-,en 3i e

  optische Achse des Objektivs 1 I;eneigt ist, ui.d wird von der T'ubus-

  liiise 3 in deren Brennebene 4 zum reellen T3ildpunkt vereint. `as

  vom Ol#jektiv 5 ausgehende parallele Stralilr@iill'indnl wird von dem

  Oberf'l:iclie=isl;iegel 6, der in j;leicher Höhe wie der halb.lurchli@ssi;-e

  :.#hiegel 2 fl:ichenparallel zu diesem anF;eui,ilcill: ist;, auf ii usen um.-

  von dem halbdurchlassicen SpieGel .'_ in di.e ichtiniu der

  optischen .',chse der 'I'uuuslinse 3 i'elenlci, tli:d von dieser :;li eilien

  ."u-#,t in ihrer Brennebene 4 vereint. ',entsprechendes reellen Bild gilt für die außenaxialen ;strahlen bis zum 'and des korrigierten Bildfeldes. Die Einspiegelung des Auflichtes für beide Objektive 1; 5 erfolgt durch eine gemeinsame Lichtquelle 7 mit Kondensor $ über den halbdurchlässigen Spiegel 2 und den Oberflächenspiegel 6. Dabei können Lichtquelle 2 und Kondensor 8 in Höhe des halbdurchlässigen Spiegels 2 angeordnet sein. Es ist indessen auch möglich, über zusätzliche, zeichnerisch nicht näher dargestellte Umlenkmittel einzuspiegeln. für die wechselweise Trennung der Strahlengänge ist eine magnetisch gesteuerte Wechselblende 9 vorgesehen, die wahlweise über das Objektivloder das Objektiv 5 geschwenkt werden kann und in ihrer Mittelstellung beide Strahlengänge freigibt.
• Es können auch getrennte Auflichteinrichtungen für jedes Objektiv eingesetzt werden, jedoch ist hier die Bildhelligkeit um-den Faktor 0,5 geringer, da der Bildstrahlengang zwei halbdurchlässige Spiegel durchlaufen muß.
• Das gleichzeitige Beobachten von nur je einer Bildhälfte der beiden Objektive ist möblich, wenn in den bildseitigen parallelen Strahlengängen oberhalb der Objektive Polarisationsfilter 12; 13 angebracht sind, deren Polarisationsrichtungen senkrecht aufeinander stehen.
• In die zeichnerisch nicht dargestellten Okulare: sind in der Nähe der Zwischenbildebene 4 ebenfalls Polarisationsfilter 14 eingelegt, die aas zwei senkrecht zueinander polarisierenden Hälften bestehen. >>er untere Teil des Doppelmikroskops läßt sich bei feststehendem ükularsystem um die optische Achse 10 des Objekturs 1 drehen, das Objektiv 5 kann gemeinsam mit dem uberflächenspiegel 6 zudem in radialer `Dichtung verschoben werden, ohne daß sich hierbei die Bildschärfe ändert, wenn die Objektivverschiebung parallel zur Objektebene 11 erfolgt. Damit kann mit dem Objektiv 5 das mit dem vom Objektiv 1 erfaßten Gebiet der Öchablone übereinstimmende gesucht und bedarfsweise zur Deckung get-)racht werden, ohne daß das rastere aus dem Blickfeld gerät. Bei der Beobachtung mit einem Objektiv wird das Objektiv 1 weggelassen und das Objektiv 5 gemeinsam mit dem Oberflächenspiegel 6 mit Hilfe eines zeichnerisch nicht näher dargestellten umsteuerbaren Motors

  und einer Spindel parallel zur Objektivebene 11 bewe`t. Das Aus-

  richten der Verschiebungsrichtung parallel zu den Strukturen-

  reihen auf der Schablone kann durch Drehen des unteren i:ikros::op-

  teils um die Achse der Tubus'linse 3 vorgenommen werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche 'l. Doppelmikroskop mit veränderlichem 1#ittenabstand der Objektive, Mittel zum wechselweisen Trennen der Strahlengänge sowie Ruflicht- und Belichtungseinrichtungen zur Beobachtung von Positioniervorgängen, vorzugsweise in der äiliziumplanartechnologie, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die bildseitigen parallelen Bildpunktstrahlengänge beider Objektive (1; 5) mittels eines im Strahlengang des einen Objektivs (5) angeordneten OberflächenspieEels (6) und eines harallel.zu diesem und 45o gegen die optischen Achsen beider Objektive (1; 5) geneigten, im Strahlengang des zweiten Objektivs (1) vorgesehenen halbdurchlässig,en Spiegels (2) in Verbindung mit einer Tubuslinse (3) zu einem optisch asymmetrischen Strahlengang vereinigt sind.
2. 2. Doppelmikroskop nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -il e t , daß zur Einspiegelung des Ruflichtes für beide Objektive (1; 5) eine L;emeinsame Lichtquelle (`l) vorgesehen ist.
3. 3. Doppelmikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß in den bildseitigen parallelen Strahlengängen oberhalb der übjektive ('1; 5) Folarisationsfilter (1'; 13) mit senkrecht aufeinanderstehenden Polarisationsriciitun,.,;eri und in den c.-kularen in der IZähe der '(1%.Tisc!ienbildebene (4) holarisationsfilter (14) mit aus senkrecht zueinander polarisierenden j1ülften angeordnet sind. nufstellung der verwendeten Bezugszeicnen 1. Objektiv 2. halbdurchlässiger Spiegel 3. Tubuslinse 4. Brennebene 5. Objektiv Oberflächenspiegel !. Dichtquelle B. Kondensor g. Magnetblende 10. Üptische Achse des Objektives 1 11. Objektebene 12. Polarisationsfilter 13. Polarisationsfilter 14. Polarisationsfilter