DE1930325B2 - Vorrichtung zum Vermessen von zur Herstellung integrierter Schaltkreise dienenden Masken - Google Patents

Description

werden, welche ein Multiplikationsorgan zwischen Zähler und Speicher beinhaltet. Oder dies kann nach dem Ablesen durch eine von der Vorrichtung e,etrennte Einrichtung erfolgen.

Die mit dem Interferometer gemessenen Entfernungen sind durch die Unterschiede der Luftkennziffer gestört, deren Differenz in einer normalen Umgebung 10—· erreichen kann, wohingegen die Bedingungen von 0,1 μτη für einen Durchgang von 100 mm

wird. Dieses löst von der Zelle 16 ausgehende elektrische Signale aus, welche durch entsprechende bekannte elektronische Kreise 19, 20 verstärkt und formiert werden. Die Signale sind abhängig von der 5 Form der transparenten öffnungen:

Wenn diese groß sind, dann ist das Signal rechtekkig, und es ist möglich, durch Ableiten elektrischer Rechtecksignale hinsichtlich der Zeit die Lag·. d°r Kanten zu ermitteln. Diese ergeben zwei Dreieckim-

durch die Distanz zwischen dm beiden Kanten bestimmt werden. Aber sie kann im Falle einer kleinen öffnung auch durch die Vergleichsmessung der

eine Präzision von 10-" erfordert. Um diesen Einfluß io pulse, einen für jede Kante,
der Umgebung zu vermeiden, ist das Interferometer Wenn sie schmal sind, bildet das Signal ein spitzes von einem Unterdruckmantel umgeben, für den ein Dreieck und ist exakt vergleichbar mit dem in einem Unterdruck von 1 mm Quecksilbersäule ausreicht. üblichen photoelektrischen Mikroskop entstehenden. Um die Konstruktion zu vereinfachen und den ge- Man bestimmt so die Position der Kanten einer ringen Ausmaßen der Meßvorrichtung Rechnung zu 15 großen Öffnung und die Lage des Mittelpunktes tragen, arbeitet diese in einem sie völlig umgebenden, einer kleinen oder großen öffnung mit einer Gedurch eine Flügelpumpe ständig erzeugten Unter- nauigkeit von etwa V100 μπι. Der Motor zur Lageverdruckmantel von 1 mm Quecksilbersäule. änderung des Tisches wird vom Signal so gesteuert, Um die Handhabung bei wieder über der zu mes- daß er diesen genau auf die gewählte Markierung senden Maske geschlossenem Mantel zu beschleuni- 20 zentriert.

gen, wird diese über ein Ventil mit einem Vakuum- Die öffnungsweite kann Tür eine große öffnung behälter, d. h. mit einem luftdichten Hilfsmantel, verbunden, welcher während der Handhabungsdauer
durch die gleiche Flügelpumpe erzeugt wird. So werden in weniger als 1 Minute die für eine ungestörte »5 durchfallenden Lichtmenge, d. h. durch das Integrie-Funktion des Interferometers erforderlichen Bedin- wn des durch die Zelle gelieferten Stromes, bestimmt gungen erreicht. Das öffnen geht nach dem Einlas- werden. Man kann die gelieferte Anzeige leicht sen von Luft über ein anderes Ventil und durch ein durch Einstellen der Intensität der Lichtquelle beein-Staubfilter vonstatten. flüssen. Eine sehr dünne undurchlässige Linie zwi-Der so durch die Schraube und den Motor ver- 30 sehen zwei transparenten Zonen ergibt ein spitzwinschobene Tisch, dessen Lage dank dem Interfprome- keliges Dreiecksignal, welches jedoch in bezug auf ter bekannt ist, trägt einen senkrecht dazu verschieb- ein von einer dünnen Spalte ausgestrahltes umgebaren anderen Tisch 11. Dieser ist seinerseits mit kehrt ist. Das so umgekehrte Signal ist auch elektrisch einer Drehscheibe 12 versehen, auf der die Maske umgekehrt und wie weiter oben beschrieben zu befestgelegt ist. Diese Anordnung erlaubt es, die Lagen 35 handeln. Es ist zu diesem ganz äquivalent,
der Zeichen auf der Maske Linie für Linie und nach Während des Messens ist es wünschenswert, daß dem Verstellen der Maske im rechten oder gegebe- die Bedienungsperson das einheitliche Zeichen der nenfalls irgendeinem anderen Winkel die Lagen der gemessenen Maske sehen kann. Deshalb ist die gedazu senkrechten Zeichen zu messen. samte Oberfläche des Klischees durch ein diffuses Die Elemente der Zeichen der Maske müssen mit .\o Licht erhellt, welches vom Laser 5 durch eine zum einer ausreichenden Genauigkeit markiert werden. gleichen Objektiv 14 quer verlaufende mattgeschlif-Da; verwendete System weist ein photoelektrisches fene Scheibe 22 geschickt und durch ein Objektiv 21 Abtast- oder Abienkmikroskop nach den schweizeri- aufgenommen wird, welches ein vergrößertes Bild sehen Patentschriften 280 542, 299 742, 343 486, des einheitlichen Zeichens (etwa 1,2 χ 1,2 mm) auf 343 487, 353 904, 341653, 422 951, 406 370, 45 der Oberfläche einer Bildröhre einer Fernsehanlage 444 504, 462 481, 463 130 und 465 250 auf. eines geschlossenen Kreises (9x9 mm) wiedergibt,

Der Untersuchungspunkt ist das im Brennpunkt eines Objektives großer Weite durch Konzentrieren eines Strahlenbündels des Lasers 5 geformte Bild, welches leicht abweichend durch eine konkave Linse 5° 13 erzeugt wird. Der so gebildete Lichtpunkt ist kleidessen Projektion vergrößert auf einer normalen Empfangsröhre von beispielsweise 200 χ 200 mm empfangen wird.

Es ist jedesmal derselbe Laser, der als Lichtquelle für die drei erwähnten Elemente dient, nämlich:

Das Interferometer,

das photoelektrische Mikroskop zum Markieren

die Fernsehanlage zur Beobachtung.

Die optische Vorrichtung zur Aufteilung des Lichtes ist die folgende: Das vom Laser 5 ausgeschickte Strahlenbündel durchsetzt ein Vergrößerungsteleskop 23 von der Weite des Bündeldurchmessers, da der

ner und lichtstärker als jeder durch andere Methoden erreichbare.

Vor seiner Konzentrierung durch das Objektiv 14
wird das Strahlenbündel des Lasers 5 durch einen 55
mit einem elektrodynamischen Wechselstrommotor
zum Verschwenken eines das Strahlenbündel reflektierenden Spiegels versehener Deflektor 15 in seitliche Oszillation versetzt. Man erreicht so eine Lageveränderung des Punktes, der das parallel zur Meß- 60 Anfangsdurchmesser von 3 mm, insbesondere in achse von links nach rechts oder von rechts nach einem Interferometer schlecht verwendbar ist. Das links zu markierende Element des Zeichens unter- Teleskop 23 gibt ein paralleles Strahlenbündel von sucht. 6 mm Durchmesser ab.

Eine auf der anderen Seite der Maske 17 und hin- Die verwendeten Lichtgruppen sind mittels Platten

ter einer Sammellinse 18 angebrachte photoelektri- 65 paralleler Flachgläser 6, 24 ausgeschieden, die zum sehe Zelle 16, beispielsweise aus Germanium, fängt Bündel um 45° gewinkelt sind und auf einer Oberdas die Maske 17 querende Licht auf, das mehr oder fläche eine teilweise reflektierende und teilweise weniger durch die, opaken Teile der Maske verwischt transparente Schicht aufweisen. Die andere Ober-

fläche ist nicht reflektierend, um Doppelbilder und Lichtverluste zu vermeiden.

Die so durch dieses Brechungssystem voneinander getrennten Bündel folgen verschiedenen optischen Wegen, welche nunmehr beschrieben werden:

1. Erste Gruppe für das direkt vom verbreiteten Strahlenbündel getroffene Interferometer;

2. Zweite Gruppe für das photoelektrische Mikroskop: Das Bündel durchsetzt eine Divergenz-Linse 13, damit das den Punkt bildende Objektiv über seinen ganzen in der Größenordnung von 15 mm liegenden Durchmesser hinweg erhellt wird; vor dem Erreichen des Objektivs 14 passiert das Bündel einen schwenkbaren Spiegel 15, der ihm die Prüfungsablenkung vermittelt;

3. Dritte Gruppe für die Fernsehbetrachtung: Das Bündel erhellt durch Transparenz ein diffundierendes Glas 22, welches so angeordnet ist, daß sein vom Objektiv 14 aufgegebenes, den Punkt bildendes reelles Bild dem Objektiv 21 zugeführt wird, welches ein reelles Bild des betrachteten Zeichens auf der Maske vor der Bildröhre 25 der Fernsehanlage wirft.

Die erhellenden Bündel der durch das gleiche Objektiv und das gleiche Objekt hindurchgehenden zweiten und dritten Gruppe werden aber, bevor das erste zur photoelektrischen Zelle aus Germanium und das andere zur Bildröhre gelangt, vor dem Objektiv durch ein planparalleles geneigtes Glas 26 vereinigt, dessen eine Seite teilweise reflektierend und transparent und dessen andere Seite antireflektierend behandelt ist Nach dem Queren des ersten Objektivs 26 und des Objekts 17 (der Maske) werden sie durch ein dem ersten ähnelndes weiteres planparalleles Glas 27 auf die Zelle 16 und die Bildröhre 25 aufgeteilt. Dies hat zur Folge, daß die Zelle 16 ein für sie bestimmtes und durch die vor ihr liegende Linse konzentriertes Bündel aufnimmt, wobei ein Großteil

ίο des Lichts durch die Bewegung des Punktes in bezug auf die Elemente des Zeichens moduliert wird. Aber darüber hinaus diffundiert ein Teil des Lichtes und ist nicht moduliert, weshalb es kein Signal hervorruft.

Was auch immer hier hindurchgehen mag, die Zelle wird nur durch jenes für sie bestimmte Bündel erhellt.

Die andere Gruppe dieser beiden kombinierten Bündel erreicht infolge des zweiten Objektivs 21 die Oberfläche der Fernsehröhre 25 als reelles Bild. Diese beiden Bilder sind das Abbild des Einheitszeichens. Aber darüber hinaus wird auch der in Bewegung befindliche Punkt überlagert, der als kleiner glänzender Stab quer zum transparenten Teil des Zeichens erscheint. Dies erlaubt auf dem gesamten Bild die Stelle zu markieren, deren Lage gemessen ist.

Bei einer anderen Ausführungsform könnte das Interferometer durch eine andere Meßvorrichtung ersetzt werden, welche die exakte Bestimmung der

Lage des Tisches ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

/M 10

Claims (3)

1 2 stimmbar ist, und daß eine zweite Betröduungsein- Patentansprüche· richtung für die zu vermessende Maske vorgesehen v ' ist. Mit besonderem Vorteil kann dabei in Weiterbtl-

1. Vorrichtung zum Vermessen der zur Her- S dung der Erfindung vorgesehen sein, daß als Meßstellung integrierter Schaltkreise dienenden Mas- vorrichtung ein Interferometer vorgesehen ist, als deken, welche ein photoelektrisches Mikroskop auf- ren Lichtquelle der die Lichtquelle des Mikroskops weist, dadurch gekennzeichnet, daß bildende Laser dient.

als Lichtquelle für das photoelektrische Mikro- Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Er-

skop (15) ein Laser (5) dient, daß die zu vermes- io findung, daß die Betrachtungseinrichtung ein vergrö-

sende Maske (17) in an sich bekannter Weise auf ßertes Fernsehbild der Maske zeigt und daß als

einem ortsveränderlichen Tisch (11) festlegbar Lichtquelle für die Betrachtungseinrichtung der die

ist, dessen Lage mittels einer optischen Meßvor- Lichtquelle des photoelektrischen Mikroskops bil-

richtung (7, 8) bestimmbar ist, und daß eine dende Laser dient, wcbei auf diese Weise sowohl der

zweite Betrachtungseinrichtung (25) für die zu 15 als Lichtquelle des photoelektrischen Mikroskops

vermessende Maske (17) vorgesehen ist. dienende Laser vorteilhafterweise mehrfach ausge-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- nützt ist als auch die durch seine Verwendung erzielkennzeichnet, daß als Meßvorrichtung (7,8) ein bare Genauigkeit sich in allen Beobachtuiigs- und Interferometer vorgesehen ist, als deren Licht- Meßvorrichtungen auswirkt.

quelle der die Lichtquelle des Mikroskops (16) 20 Die Erfindung soll nachstehend an einem bevorbildende Laser (5) dient. zugten Ausführungsbeispiel sowie an Hand der

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt
durch gekennzeichnet, daß die Betrachtungsein- F i g. 1 eine perspektivische Gesamtansicht der richtung (25) ein vergrößertes Fernsehbild der Vorrichtung und

Maske (17) zeigt und daß als Lichtquelle für die 35 F i g. 2 eine optische Schemaskizze hierzu.
Betrachtungseinrichtung (25) der die Lichtquelle Die an eine derartige Vorrichtung gestellten geo-

des photoelektrischen Mikroskops (16) bildende metrischen Anforderungen zum Messen solcher Mas-Laser (5) dient. kcn könnten die folgenden sein:

Gesamtstrecke etwa 100 mm: Präzision der Kenn-30 zeichnung einer Position zumindest 0,1 μπι.

Um derartige Resultate zu erhalten, muß eine bestimmte Anzahl im folgenden aufgezählter Geräte

vorhanden sein, welche die zu beschreibende Vorrichtung kennzeichnen.

35 Diese Vorrichtung wird gebildet von einem Gestell 1 mit einer ebenen und V-förmig ausgebildeten Gleitbahn, welche einen abnehmbaren, auf einem

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum au- Bett aus hohlen, zum Lastausgleich leicht elastischen ßerst genauen Vermessen der zur Herstellung inte- Walzen rollend gelagerten Tisch 2 trägt,
grierter Schallkreise dienenden Masken, welche ein 40 Der Tisch 2 wird durch eine Schraube 3 und eine photoelektrisches Mikroskop aufweist. Kugelmutter zum Einstellen des Spiels bewegt. Die

Bislang erfolgt die Kontrolle der zur Herstellung Schraube ist von einem handgesteuerten Motor 4 für integrierter Schaltkreise dienenden Masken aus- verschiedene Geschwindigkeiten bewegbar und kann schließlich durch optischen Vergleich und nicht auch, wie weiter unten ausgeführt, in ihrer Lage festdurch eine echte Vermessung der Dimensionen die- 45 gestellt werden.

ser Masken. Ein derartiger optischer Vergleich ist je- Die Lage dieses Tisches 2 wird mittels eines durch

doch weit weniger genau und kann darüber hinaus einen stabilisierten Laser 5 beleuchteten Interferomenicht automatisiert werden. ters gemessen. Das Interferometer besteht aus be-

Aus der Zeitschrift »Feinwerktechnik« 1966, S. kannten Elementen, beispielsweise einem festen Spie-410, Abbildung 32 ist zwar bereits ein ein photoelek- 50 gel 6, einem Strahlenscheidersystem 7, einem am trisches Mikroskop für Meßzwecke enthaltender so- Tisch befestigten Spiegele in Maskenhöhe, welcher genannter Strichmaßstab-Interferenzkomparator be- als optischer Winkel (rechtwinkeliges Trieder) ausgekanntgeworden, doch dient bei dieser Vorrichtung bildet ist, damit der Lichtstrahl zu sich selbst parallel das photoelektrische Mikroskop lediglich zur Abta- zurückkommt und damit die Messung der Länge in stung eines Strichiiiüßstabs, während dessen Ver- 55 der Achse des zu messenden Objektes erfolgen kann. Schiebung und damit die eigentliche Messung mittels Die Interferenzstreifen werden mittels einer pho-

eines photoelektrischen Interferometers erfolgt. toelektrischen Zelle 9 in elektrische Impulse transfor-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine miert und durch einen elektronischen Schnellzähler Vorrichtung zum einfachen und genauen Vermessen 10 gezählt, welcher in einer Verschiebungsrichtung der zur Herstellung integrierter Schaltkreise dienen- 60 addiert und in der anderen subtrahiert,
den Masken zu schaffen. Die Anordnung des Interferometers und des

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrich- Schnellzählers ist so getroffen, daß der Speicher acht tung der eingangs genannten Art gemäß der Erfin- Impulse je Wellenlänge A sammelt, beispielsweise für dung vorgesehen, daß als Lichtquelle für das photo- λ = 0,628 μηι (Laser Neon-Helium). Dies entspricht elektrische Mikroskop ein Laser dient, daß die zu ver- 65 einem Schritt von 0,0785 μπι, welcher feiner als der messende Maske in an sich bekannter Weise auf geforderte von V₁₀ μπι ist.

einem ortsveränderlichen Tisch festlegbar ist, dessen Die Übertragung der Gruppen von Wellenlängen X

Lage mittels einer optischen Meßvorrichtung be- in μπι kann an der Vorrichtung selbst ausgeführt