DE2222249C3 - Doppelobjektiv-Einrichtung zum Indeckungbringen einer Photomaske mit einer Unterlage wie einem Halbleiter-Plättchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppvj'objektiv-Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei einer derartigen bekannten Doppelobjektiv-Einrichtung (vgl. DE-Gbm 19 68 343) sind die beiden Objektive Bestandteil eines Mikroskops, über dessen Okular das Indeckungbringen von Photomaske und Unterlage wie Halbleiter· Plättchen bebachtet wird. Die episkopische Beleuchtungseinrichtung besteht aus einer einzigen Lampe.

Nachteilig bei dieser bekannten Doppelobjektiv-Einrichtung ist insbesondere, daß die beiden Objektive Mikroskopobjektive mit naturgemäß kleinem Gesichtsfeld und geringer Tiefenschärfe sind, was hohe Anforderungen an das Sehvermögen des Bedieners der Doppelobjektiv-Einrichtung stellt, nämlich dessen Augen relativ schnell ermüden läßt, so daß auch die Genauigkeit des Indeckungbringens von Photoma.ske und Unterlage am Ende der normalen Arbeitszeit des Bedieners merklich nachläßt Gegebenenfalls kommt es sogar vor, daß selbst erfahrene Bediener der Doppelobjektiv-Einrichtung nach geraumer Zeit in ihrer Sehkraft so beeinträchtigt sind, daß sie diese Tätigkeit aufgeben müssen. Außerdem erschwert das bei dieser bekannten Doppelobjektiv-Einrichtung vorgesehene Mikroskop das Anlernen von Bedienern. Schließlich ist es wegen vorspringender Teile des Mikromkop-Okulars unmöglich, einen photolithographischeri Vorgang, wie er bei der Halbleiterfertigung benötigt wird, vollständig gegen Fremdlicht abzuschirmen, wobei hinzukommt, daß die Lichtstärke verhältnismäßig niedrig ist, da die episkopische Beleuchtungseinrichtung nur eine einzige Lampe aufweist.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine

Doppelobjektiv-Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß das Indeckungbringen der Photomaske mit der Unterlage auf einem Projektionsschirm kontrolliert werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs.

Es ist zwar noch ganz allgemein bereits vor längerer Zeit ein optisches Gerät zur episkopischen und

ίο diaskopischen Projektion von Gegenständen bekanntgeworden (vgl. CH-PS 2 20 790), das jedoch in verschiedener Weise gegenüber der erfindungsgemäßen Doppelobjektiv-Einrichtung nachteilig ist:
Zunächst besitzt dieses bekannte optische Gerät keine ausreichende Lichtstärke, insbesondere nicht für hohe Vergrößerungen (etwa 200-fach und höher), die für das Indeckungbringen von topologischen Elementen von Halbleiter-Plättchen mit Abmessungen von 3—5 μΐη notwendig sind. Das bekannte optische Gerät ist offensichtlich nur für große Gegenstände bestimmt, da sonst dort nicht auch eine Dia-Beleuchtungsoptik vorgesehen worden wäre. Dagegen ist die erfindungsgemäße Doppelobjektiv-Einrichtung wegen der doppelt vorhandenen optischen Beleuchtungsstrahl-Leitung besonders lichtstark, was die Beobachtung der Bilder auf dem Projektionsschirm praktisch bei Tageslicht erlaubt

Beim bekannten optischen Gerät ist auch nichts über

einen Projektionsschirm ausgesagt, während bei der erfindungsgemäßen Doppelobjektiv-Einrichtung der Projektionsschirm feinkörnig lichtstreuend ausgebildet ist, um das erforderliche Auflösungsvermögen für die kleinen topologischen Elemente (vgl. oben) von Photomaske und Unterlage auch auf einer großen Arbeitsfläche von z. B. 400 ■ 500 mm² zu sichern.

Außerdem ist im Gegensatz zum bekannten optischen Gerät bei der erfindungsgemäßen Doppelobjektiv-Einrichtung in grundsätzlich (aus dem DE-Gbm 19 68 343) bekannter Weise die aus den Projektionsobjektiven und den optischen Beleuchtungsstrahl-Leitungen od. dgl. gebildete Einheit oberhalb der Unterlage angeordnet, so daß die Unterlage vorzugsweise an einem beweglichen Tisch mit einer schwimmend gelagerten Halbkugel, die axiale Kräfte zum Ansaugen der Unterlage aufweist, sicher gehaltert werden kann.

Ferner sind bei der erfindungsgemäßen Doppelobjektiv-Einrichtung die optischen Beleuchtungsstrahl-Leitungen od. dgl. starr mit den Projektionsobjektiven verbunden, so daß bei einer axialen Verschiebung oder Fokussierung der aus den Projektionsobjektiven und den optischen Beleucntungsstrahl-Leitungen gebildeten Einheit die Justierung von deren optischen Achsen nicht gestört und auch nicht die Beleuchtungsstärke geändert wird. Im Gegensatz dazu fehlt es beim bekannten optischen Gerät an einer derartigen starren Verbindung, da dort das Spiegel- bzw. Prismensystem sowie die anderen unter der Objektebene liegenden, zur episkopischen Beleuchtung notwendigen Bauteile an einem gesonderten Objekttisch angebracht sind, der um die Objektivachse drehbar in einer Platte gelagert ist.

Schließlich weist die erfindungsgemäße Doppelobjektiv-Einrichtung im Unterschied zum bekannten optischen Gerät zwischen den Stahlengängen von den beiden Projektionsobjektiven zum Projektionsschirm den Strahlbegrenzer od. dgl. auf, damit Lichtstrahlen mit Information von unterschiedlichen Abschnitten der Unterlage nicht in der Schirmebene aufeinanderfallen, was das Indeckungbringen erschweren würde.

Die erfindungsgemäße Doppelobjektiv-Einrichtung

gestattet also eine wirksame visuelle Kontrolle des Indeckungbringens von Photomaske und Unterlage auf dem Projektionsschirm anstatt mühsamer Beobachtung durch ein Mikroskop, was nicht nur die Genauigkeit des Indeckungbringens erhöht, sondern auch die Arbeitsleistung des Bedieners steigert

Anhand der aus einer einzigen Figur bestehenden Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert, wo schematisch die Doppelobjektiv-Einrichtung zum Indeckungbringen einer Photomaske mit einer Unterlage gezeigt ist

Die Doppelobjektiv-Einrichtung zum Indeckungbringen einer Photomaske mit einer Unterlage, enthält einen Tisch 1, der zur Befestigung einer Unterlage 2 (z. B. einem Halbleiter-Plätiehen) vorgesehen ist Der Tisch 1 mit der Unterlage 2 kann sich entlang zweier Achsen bewegen und bezüglich einer starr befestigten Photomaske 3 drehen. Außerdem hat die Einrichtung zwei Projektionsobjektive 4 und zwei Prismen 5, von denen jedes zwischen einem der Objektive 4 und der Photomaske 3 angebracht wird Die Prismen 5 sind in einem Träger 6 befestigt, der starr mit den Haltern der Objektive 4 verbunden ist Lichtströme zur Beleuchtung der Deckungsfelder der Photomaske 3 mit der Unterlage 2 werden mittels episkopischer Beleuchtungseinheiten 7 erzeugt und mit Schrägspiegein 8 zu Doppelkondensoren 9 der Prismen 5 gerichtet Jede Beleuchtungseinheit 7 enthält hintereinander auf einer optischen Achse angeordnet einen Reflektor 10, eine Lichtquelle 11, ein Wärmefilter 12, einen Kondensator 13 und ein Lichtfilter 14.

Die Doppelobjektiv-Einrichtung ist mit einem System von Spiegeln 15 zur Übertragung der Bilder der Deckungsfelder von den Projektionsobjektiven 4 auf einen Projektionsschirm 16 versehen, der eine feinkörnige Struktur einer lichtstreuenden Schicht aufweist, über der ein Lichtschirmgehäuse 17 angeordnet ist

Zur Verhinderung einer möglichen Überlappung der Projektionsbilder zweier Deckungsfelder wird hinter den Projektionsobjektiven 4 im Lichtstromgang ein Lichtstromver^eiler 18 angeordnet

Die Projektionsobjektive 4 sind an einem beweglichen Drehhalter 19 befestigt, der sich längs der optischen Objektiv-Achsen bewegen kann. An demselben Drehhalter 19 wird ein Objektiv 20 für das Grobindeckungbringen der Photomaske 3 mit der Unterlage 2 -ur Projsktion auf den Projektionsschirm 16 des Bildes eines größeren Deckungsfeldes montiert, der mit einem Parabolspiegel versehen ist

Außerdem wird auf demselben Drehhalter 19 eine Xenonröhre 21 zur Belichtung der auf der Unterlage 2 vorhandenen lichtempfindlichen Schicht angeordnet.

Die Einrichtung ist auch mit einer hermetischen Kammer 22 versehen, die die Unterlage 2 und Photomaske 3 vor Verunreinigungen mit Staubteilchen schützt

Das Indeckungbringen der Unterlage 2 mit der Photomaske 3 wird wie folgt vorgenommen:

Zunächst wird ein Grobindeckungbringen durchgeführt:
Hierfür wird das Objektiv 20 ungefähr über dem

ίο Mittelpunkt der Unterlage 2 mittels Bewegung des

Drehhalters 19 justiert, und das Indeckungbringen wird

mittels geringerer Verschiebungen des Tisches 1 mit der

Unterlage 2 durchgeführt Das Grobindeckungbringen kann im hellen oder im

is dunklen Feld in Abhängigkeit von der Drehung des Parabolspiegels des Objektives 20 vorgenommen werden.

Der dunkle Untergrund der Bilder auf dem Projektionsschirm 16 ermöglicht scharf ausgeprägte Kontraste der Abbildungen der Photomaske 3 und der Unterlage 2 zu erhalten.

Das Objektiv 20 wird mit einer um eine Größenordnung kleineren Vergrößerung als die Projeictionsobjektive 4 gewählt Das Objektiv 20 kann z.B. eine Vergrößerung zwanzig (20 χ) und die Projektionsobjektive 4 zweihundert (200 χ) aufweisen.

Danach wird das FeLnindeckungbringen vorgenommen.
Der Drehhalter 19 wird in die Ausgangsstellung gebracht in der die Projektionsobjektive 4 gegenüber den Deckungsfeldern auf der Photomaske 3 eingestellt werden. Dabei richtet man die Lichtströme von den Beleuchtungseinheiten 7 mittels der Prismen 5 auf die Deckungsfelder, die Lichtströme werden von diesen reflektiert und treffen auf die Eintrittsöffnungen der Projektionsobjektive 4. Die Lichtströme, die die Information über die Deckungsfelder tragen, gelangen vom Austritt der Projektionsobjektive 4 durch das Spiegelsystem 15 auf den Projektionsschirm 16. Der Bediener beobachtet die vergrößerten Bilder der Deckungsfelder auf dem Projektionsschirm 16 und durch Verschiebung mittels (schematisch angedeuteter) Mikrometer-Stellschrauben (ohne Bezugszeichen) des Tisches 1 erreicht er ein präzises Indeckungbringen topologischer Elemente der Phtomaske 3 und der Unterlage 2.

Danach kann die Belichtung der lichtempfindlichen Schicht auf der Unterlage 2 durch die Photomaske 3 vorgenommen werden. Hierfür wird durch die Verschiebung des Drehhalters 19 die Xenonröhre 21 über die Unterlage 2 mit der Photomaske 3 justiert und ein Lichtimpuls abgegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Doppelobjektiv-Einrichtuniä zum Indeckungbringen einer Photomaske mit einer eine lichtempfindliche Schicht tragenden Unterlage wie einem Halbleiter-Plättchen mit zwei Objektiven und diesen zugeordneter episkopischer Beleuchtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung nicht aktinisches Licht abgibt, daß ein feinkörniger, lichtstreuender Projektionsschirm (16) vorgesehen ist, daß die Objektive stark vergrößernde Projektionsobjektive (4) sind, daß zwischen jedem Projektionsobjektiv (4) und der Photomaske (3) je eine optische Beleuchtungsstrahl-Leitung od. dgl. mit einem den Beleuchtungsstrahlengang mit dem Projektionüstrahlengang vereinigenden Prisma (5) zur Projektion der Bilder der Deckungsfelder der Photomaske (3) und der Unterlage (2) auf den Projektionsschirm (16) angeordnet ist, daß die optischen Beleuchtungsstrahl-Leitungen od. dgl. stair mit den Projektionsobjektiven (4) verbunden sind, daß das Prisma (5) zur Bündelung der nicht aktinischen Lichtstrahlen auf den nutzbaren Abschnitt der in Deckung zu bringenden Objekte eine reflektierende Spiegelfläche hat, daß zwischen den Strahlengängen von den beiden Projektionsobjektiven (4) zum Projektionsschirm (16) ein Strahlbegrenzer (18), Blende od. dgl. angeordnet ist, und daß cine Einrichtung zur Relatiwerschiebung von Unterlage (2) und Photomaske (3) vorgesehen ist