DE2626363A1

DE2626363A1 - Fotoelektrisches mikroskop

Info

Publication number: DE2626363A1
Application number: DE19762626363
Authority: DE
Inventors: Yoshio Kawamura; Shigeo Moriyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-06-13
Filing date: 1976-06-11
Publication date: 1976-12-16
Also published as: US4045141A; DE2626363C2; NL7606427A

Description

ΡΑΤΕΝΤΑΓ- WAL-T¹E 2 O 2 D 3 Ό 3

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS

MÜNCHEN 9Ο, MARIAHluFPLATZ 2 & 3 POSTADRESSE: D-8 MÜNCHEN 05, POSTFACH 95 O1 60

DIPL. CHEM. DR. OTMAH DITTMANN (f 1Θ70)

HITA CH I, LTD.

KARt. LUDWIG SCHIFF DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER DIPL. INQ. PETER STREHL DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF DIPL. ING. DIETER EQBINSHAUS TELEFON (OB9) 48 2OE4 TELEX 6-23 56S AURO D TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

11. Juni DA-12146 DE/bi

1976

Prioritäten: 13. Juni 1975, Japan, Nr. 71 500 2.April 1976, Japan, Nr-. 36 003

Fotoelektrisches_Mikrosko£

Die Erfindung bezieht sich auf ein fotoelektrisches Mikroskop zur Messung sehr kleiner Abstände, insbesondere auf ein fotoelektrisches Mikroskop, bei dem die Stellung einer Bezugslinie oder -marke auf der Oberfläche eines Prüfgegenstandes (Probe) sehr genau als Abstand von der optischen Achse eines optischen Systems zur Messung gemessen werden kann.

Es werden fotoelelektrische Mikroskope unterschiedlicher Art zur Messung sehr kleiner Abstände im Mikron- bis Submikronbereich verwendet. Beispielsweise wird mit dem fotoelektrischen Mikroskop mit vibrierendem Schlitz ein die Stellung einer Bezugslinie (der Abstand von der optischen Achse eines optischen Meßsystems zur Bezugslinie) wiedergebendes Signal derart gewonnen, daß das Bild

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der Bezugslinie auf der Oberfläche eines Prüfgegenstandes auf einer vibrierenden Schlitzplatte mittels eines Objektivs gebildet wird, daß das durch die Schlitzplatte hindurchgetretene Licht mittels eines fotoelektrischen Wandlers erfaßt wird, der hinter der Schlitzplatte angeordnet ist, und daß das erfaßte Signal synchron mittels eines treibenden Signals für die vibrierende Schlitzplatte synchron gleichgerichtet wird.

Weicht jedoch bei dem bekannten fotoelektrischen Mikroskop dieser Art das Schwingungsζentrum der vibrierenden Schlitzplatte ab oder ist die Beleuchtungsintensität um die Bezugslinie auf dem Prüfgegenstand nicht vollkommen liniensymmetrisch, so tritt ein Heßfehler auf. Ändert sich der Kontrast der Bezugslinie auf dem Prüfgegenstand, so schwankt die Heßempfindlichkeit, so daß ebenfalls ein Meßfehler auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es unter anderem, ein fotoelektrisches Mikroskop zu schaffen, mit dem die Stellung der auf der Oberfläche eines Prüfgegenstandes aufgebrachten Bezugslinie genauer gemessen werden kann. Ferner soll ein fotoelektrisches Mikroskop mit vibrierendem Schlitz geschaffen werden, bei dein auch bei abweichendem Vibrationszentrum des vibrierenden Schlitzes die Meßgenauigkeit nicht verschlechtert wird. Weiter soll ein fotoelektrisches Mikroskop geschaffen v/erden, bei dem durch Änderung des Kontrastes einer Bezugslinie oder durch eine Asymmetrie in der Intensitätsverteilung der Beleuchtung um die Bezugslinie kein Meßfehler entsteht.

Erfindungsgemäß wird ein optisches System zur Herstellung punktsymmetrischer Bilder in einem optischen Weg eines Objektivs des fotoelektrischen Mikroskops angeordnet, so daß suf einer identischen Brennebene zwei Bilder einer Bezugslinie (oder--marke) auf einem Prüf gegenstand entstehen, die zueinander punktsymmetrisch sind, und ein Abstand zwischen den beiden Bildern gemessen wird, wodurch der (abweichende) Abstand der Bezugslinie (oder -marke) auf dem Prüfgegenstand von der optischen Achse des Objektivs ermittelt wird.

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~ 3 —

Zur Erzeugung der punktsymmetrischen Bilder kann ein bekanntes optisches System verwendet werden, beispielsweise eine Kombination aus Prismen, z.B. ein Doppelprisma. Der Abstand zwischen den beiden Bildern kann beispielsweise aus der Zeitdifferenz zwischen zwei Meßsignalen ermittelt werden, die durch Abtastung der beiden Bilder bezüglich fotoelektrischen Detektoren und die Abtastgeschwindigkeit erhalten werden.

Erfindungsgemäß wird die Abweichung der Bezugslinie von der optischen Achse als Abstand zwischen den beiden Bildern der Bezugslinie gemessen. Infolgedessen tritt im Gegensatz zum Stand der Technik keine Verschlechterung der Meßgenauigkeit infolge Abweichung des Schwingungsmittelpunktes des vibrierenden Schlitzes auf.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 4 in Blockschaltbildern den schematischen Aufbaii zweier Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Mikroskops;

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des

Prinzips des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Mikroskops;

Fig. 3 Signalverläufe zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsbeispiele der Fig. 1 und 4;

Fig. 5 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer konkreten Schaltungsausführung des fotoelektrischen Mikroskops der Fig. 4; und

Fig. 6 das Blockschaltbild eines Anwendungsbeispiels

des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Mikroskops.

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen fotoelektrischen Mikroskops. Gemäß Fig. 1 wird der Prüfgegenstand W mit einer Bezugslinie (Marke) 1 zur Positionierung versehen. Mit 2 sind ein Objektiv, mit 3 ein bekanntes optisches System zur Erzeugung punktsymmetrischer Bilder bezeichnet; das optische System 3 wird allgemein als Doppelprisma

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bezeichnet. Die zur Positionierung dienende Bezugslinie

(-marke) 1 wird über das Objektiv 2 und das Doppelprisma 3

in zwei zueinander punktsymmetrische Bilder 5 und 6 auf einer Schlitzplatte 4 fokussiert.

Mit 1 und I¹ sind die optischen Achsen des optischen Systems, mit 0 und O¹ die Schnittpunkte zwischen der optischen Achse und dem Prüfgegenstand ¥ "bzw. der optischen Achse 1' und der Schlitzplatte 4 bezeichnet. Es sei nun die Gerade B betrachtet, die durch den Punkt 0 auf dem Prüfgegenstand ¥ verläuft. Es sei angenommen, daß die Gerade B als durch den Punkt O¹ verlaufende Gerade auf die Schlitzplatte 4 projiziert wird. Tatsächlich sind die Geraden B und A durch den Aufbau des optischen Systems eindeutig bestimmt. Liegt die Bezugslinie 1 genau auf der Geraden B auf dem Prüfgegenstand ¥, so kommen beide Bilder 5 und 6 auf die Gerade A auf der Schlitzplatte 4 zu liegen. Weicht aber die Bezugslinie 1 senkrecht hierzu (in x-Richtung) von der Geraden ¥ um +Δχ ab (die in Fig. 2 dargestellte Situation), so weichen die Bilder 5 und 6 von der Geraden A, und zwar senkrecht hierzu (in x-Richtung), um +,dX bzw. -ΔΧ. ab. Zwischen diesen Größen besteht die Beziehung ΔΧ = KvIx (K ist die Vergrößerung des Objektivs 2), der Abstand D in X-Richtung zwischen den Bildern 5 und ist D = 2«<dX = 2*Κ·Λχ. Durch Messung des Abstandes D zwischen den Bildern 5 und 6 kann daher die Abweichung Δx der Bezugslinie 1 von der Geraden B aufgrund der Beziehung Δ χ = ^t- bestimmt werden. Zusätzlich kann die Richtung der Abweichung der Bezugslinie 1 von der Geraden B aus den Richtungen der Abweichungen der Bilder 5 und 6 gegenüber der Geraden A bestimmt werden.

Zur automatischen Messung des Abstandes D zwischen den Bildern 5 und 6 ist das in Fig. 1 dargestellte fotoelektrische Mikroskop folgendermaßen aufgebaut: In der Schlitzplatte 4 sind in Richtung der Geraden A zwei SchiitζÖffnungen 11 und 12 nebeneinander angeordnet. Die Schlitzplatte 4 ist mittels zweier paralleler Federn 7 und 7¹ derart gelagert, daß sie

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nur in x-Richtung translatorisch beweglich ist. An einem in x-Richtung gelegenen Ende der Schlitzplatte 4 ist ein Permanentmagnet 8 befestigt. Entsprechend kann, die Schlitzplatte 4 innerhalb eines sehr geringen Abstandes d in x-Richtung in Sinusschwingungen versetzt werden, wenn durch eine Erregerspule 9 ein sinusfarbiger Strom von einem Signalgenerator (z.B. einem niederfrequenten Sinuswellenoszillator) 10 geschickt wird.

Der Prüfgegenstand ¥ ist um die optische Achse 1 des Objektivs 2 drohbar. Die Bilder 5 und 6 der Bezugslinie 1 auf der Schlitzplatte 4 können daher parallel zur Geraden A eingestellt v/erden (Fig. 2), so daß die Bezugslinie 1 auf dem Prüfgegenstand ¥ parallel zur Geraden B zu liegen kommt. ¥ie erwähnt, v/eichen die Bilder 5 und 6 auf der Schlitzplatte 4 von der Geraden A um + AX bzw. - ΔΧ ab, wenn die Bezugs-

linie 1 von der Geraden um +Ax bzw. ~&x abweicht.

Die Schwingungsamplitude d der Schlitzplatte 4 wird größer ■ als der Abstand ΖΛζ zwischen den beiden Bildern 5 und 6 gewählt, so daß gemäß Fig. 2 die Schlitzöffnungen 11 und 12 aus Stellungen 11a und 12a, die ausreichend weit rechts vom Bild 5 liegen, in Stellungen 11b und 12b bewegt v/erden können, die ausreichend weit links vom Bild 6 liegen. Das Schwingungsζentrum der Schlitzplatte 4 braucht nicht stets auf der Geraden A zu liegen.

Die relative Abtastung zwischen den Bildern 5 und 6 der Bezugslinie 1 und den Schlitzöffnungen 11 und 12 erfolgt durch die oben beschriebene Schwingung der Schlitzplatte 4. ¥enn die Öffnungen 11 und 12 zu den Bildbildungsstellungen der Bezugslinienbilder 5 und 6 gelangen, so ändern sich die durch die Öffnungen hindurchtretenden Lichtmengen. Die Lichtmengenänderungen werden mittels fotoelektrischer Detektoren 13A und 13B erfaßt und als elektrische Signale weitergegeben.

Nimmt man an, daß die Bezugslinienbilder 5 und 6 dunkel und ihre

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Umgebung hell ist, so v/erden von den fotoelektrischen Detektoren 13A und 13B "beispielsweise die in Fig. 3 gezeigten Ausgangssignale IA1 und IB1 erzeugt. Während sich die Schlitzöffnungen 11 und 12 von den Stellungen 11a und 12a in die Stellungen 11b und 12b der Fig. 2 bewegen, wird zuerst das Ausgangssignal IA1 des fotoelektrischen Detektors IjA zur Zeit tAi und dann das Ausgangssignal IB1 des fotoelektrischen Detektors 13B zur Zeit tB1 scharf abgesenkt. Bewegen sich nachfolgend die Schlitzöffnungen 11 und 12 in der Gegenrichtung, so wird zunächst das Ausgangssignal IB1 zur Zeit tB2 und dann das Ausgangesignal IA1 zur Zeit tA2 scharf abgesenkt.

Die Zeitdifferenz zwischen den Zeitpunkten tA1 und tB1 sowie tB2 und tA2 sei mit Γ. bzw. Z^ bezeichnet. Wenn die Abstände, um die die Schlitzplatte 4 innerhalb der Zeitdifferenzen T., undX2 bewegt wurde, berechnet sind, entsprechen sie dem Abstand zwischen den Bildern 5 und 6 in x-Richtung. Weiter wird die Abweichung der Bezugslinie 1 von der Geraden B auf dem Prüfgegenstand W aus dem Abstand in x-Richtung berechnet.

Gemäß Fig. 1 werden die Ausgangssignale IA1 und IB1 der Detektoren 13A und 13B mittels Differentiationsschaltungen 14A und 14B differenziert, so daß die Signale IA2 bzw. IB2 entstehen. Nachfolgend werden die positiven Anteile der Signale IA2 und IB2 mittels Formschaltungen (z.B. Schmitt-Trigger) 15A und 15B geformt. Die entstehenden Signale sind die Signale IA3 und IB3, die einer logischen Schaltung 18 zugeführt v/erden.

Die Logikschaltung 18 wählt eine Logik derart, daß eine Torschaltung 19 durch das zuerst einlaufende Signal IA3 oder IB3 geöffnet und durch das nachfolgende Signal geschlossen wird. Die Logikschaltung 18 erzeugt weiter ein Steuersignal 14. Die Richtung der Abweichung der Bezugslinie wird als positiv erkannt, wenn die Torschaltung durch das Signal IA3 geöffnet wird, und als negativ, wenn sie durch das Signal

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IB3 geöffnet wird (die entgegengesetzten Vorzeichen gelten bei der Rückkehr der Schlitzplatte 4). Ein Erkennungssignal Sd ("1" oder "0") wird einem Zähler 21 zugeführt.

Andererseits wird ein niederfrequentes sinusförmiges Ausgangssignal IS1 eines Signalgenerators 10 durch eine Formschaltung 16 zu einem Signal IS2 geformt, das mittels einer Differenzierschaltung 17 zu Rücksetzimpulsen IS3 weiterverarbeitet v/ird. Die RUcksetzimp.ulse IS3 setzen die Torschaltung 19 bei jeder Halbzelle des sinusförmigen Ausgangssignals IS1 zurück; sie dienen somit zur Einstellung der Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens des Tors. Von einem Taktgenerator 20 erzeugte Rechteckimpulse Sc werden dem Zähler 21 zugeführt und während der Periode als Impulsgruppe 15 gezählt, während die Torschaltung 19 geöffnet ist. Die Richtung der Abweichung wird durch das Vorzeichenerkennungssignal Sd der Logikschaltung 18 erkannt. Ein die Zählung und die Richtung der Abweichung darstellendes Signal 12 werden einem Indikator 22 zugeführt, in dem Größe und Richtung der Abweichung der Bezugs- -linie 1 schließlich angezeigt werden.

Da die Abtastgeschwindigkeit der Schlitzplatte 4 sinusförmig ist, ist die so gemessene Größe der Abweichung der Bezugslinie 1 und der Geraden B nicht genau proportional der tatsächlichen Abweichung. Um dieser Schwierigkeit zu begegnen, kann die Schlitzplatte 4 in Form dreieckiger Wellen in Schwingungen versetzt werden, so daß die Bezugslinienbilder mit gleichförmiger Geschwindigkeit abgetastet werden. Alternativ können, statt die Schlitzplatte 4 in Schwingungen zu versetzen, die Bilder durch Öffnungen abgetastet werden, die in einer eine gleichförmige Drehbewegung ausführenden Schlitzscheibe vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß werden also äquivalent die Bezugslinienbilder mit identischer Geschwindigkeit derart abgetastet, daß die beiden Öffnungen die Bilder von einander gegenüberliegenden Seiten zwischeneinander halten. Werden daher beide Kanten der Bezugslinie in Richtung der Breite gleichzeitig erfaßt,

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so bedeutet dies die Erfassung der Mitte der Bezugslinie. Daher kann auch dann, wenn mehrere Bezugslinien vorhanden sind, der mittlere Teil derselben erfaßt oder gemessen werden. Erfindungsgemäß kann die Differentiation ausgeführt v/erden, indem lediglich die Helligkeitsänderungen nur der Kantenteile der Bezugslinie, wie beschrieben, aufgefangen werdeii. Daher kann selbst dann weder ein Erfassungsfehler oder eine Änderung der Erfassungsempfindlichkeit auftreten, wenn die Kantenteile oder die Umgebung der Bezugslinie rechts und links unterschiedliche Helligkeit aufweisen.

Wie erwähnt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Schlitzplatte 4 nicht genau konstant, wenn das Antriebssignal IS1 der Schlitzplatte 4 sinusförmig ist. Daher ist die Messung des Abstandes zwischen den Bezugslinienbildern 5 und 6 nicht genau, so daß ein Fehler auftritt, selbst wenn die Erfassung der Zeitdifferenz zwischen den Bezugslinienbildern 5 und 6 (Öffnungsdauer der Torschaltung 19) durch Zählung der Taktimpulse in regelmäßigen Intervallen gemessen wird, die während der Periode die Torschaltung 19 durchlaufen. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit kann der tatsächliche Abstand der Bewegung der Schlitzplatte 4 während der Öffnung der Torschaltung 19 gemessen werden.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Mikroskops, bei dem der tatsächliche Bewegungsabstand der Schlitzplatte in dieser Art gemessen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der Schlitzplatte 4 eine bewegliche Skala 41 befestigt, beispielsweise daran angeformt. Die Schlitzplatte 4 und die bewegliche Skala 41 werden durch das sinusförmige Ausgangssignal des Signalgenerators 10 in sinusförmige Schwingungen versetzt.

Die bewegliche Skala 41 ist ein Raster oder Gitter mit einer großen Anzahl rechteckiger, in gleichen Abständen zueinander angeordneter Öffnungen. Sie wird hergestellt, indem Chrom oder dergleichen auf einem Glassubstrat durch Vakuumauf-

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dampfung abgeschieden wird, worauf das sich ergebende Glassubstrat einer Fotoätzung unterworfen wird, wie sie bei der Herstellung integrierter Schaltungen usw.. angewandt wird. Die Skala 41 wird dann an der Schlitzplatte 4 befestigt.

Gegenüber der beweglichen Skala 41 befindet sich eine stationäre Skala 42, die wenigstens eine rechteckige Öffnung aufweist. Beide Skalen werden mittels eines Strahls aus parallelem Licht beleuchtet, der aus einer Lichtquelle 43 und einer Kondenserlinse 44 gewonnen wird. Wenn bei diesem Aufbau die bewegliche Skala 41 zusammen mit der Schlitzplatte 4 verschoben wird, fällt das Licht intermittierend auf einen Lichtrezeptor 45 und wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Der Intensität des elektrischen Signals entsprechende Impulse entstehen je Teilung der Öffnungen der beweglichen Skala 41, d.h. jedem Einheitsabstand der Bewegung der Schlitzplatte 4. Die Wellenform des pulsierenden elektrischen Signals wird mit Hilfe einer Pormschaltung 46 in Impulse schmaler Breite umgeformt und wird zu einem Impulszug S'c '(Fig. 3). Der Impulszug S'c wird der Torschaltung 19 zugeführt.

Wie sich aus dem oben beschriebenen Aufbau ergibt, liefert das Signal S'c den Impuls bei jedem Einheits-Bewegungsabstand der Schlitzplatte 4. Demgemäß entspricht, wenn die Anzahl der durch die Torschaltung 19 während der Öffnungsperiode desselben hindurchtretenden Impulse gezählt wird, die Zählung genau dem Abstand zwischen den Bezugslinienbildern 5 und 6.

Die restliche Schaltungsanordnung der Fig. 4 ist die gleiche wie die der Fig. 1, so daß sich eine Beschreibung ihres Aufbaus erübrigt. Ein Rücksetzimpulsgenerator 17' dient bei der Schaltung der Fig. 4 sowohl zur Signalformung als auch zur Differentiation entsprechend den Schaltungen 16 und 17 der Fig. 1.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer konkreten Schaltungsanordnung der Logikschaltung 18 der Fig. 4. Die Logikschaltung 18 der

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- ίο -

Fig. 1 kann ähnlich oder ebenso aufgebaut sein.

Die Schaltung der Fig. 5 enthält NAND-Gatter 410 und 411, UND-Gatter 412 bis 415, ODER-Gatter 416 bis 418, eine Umkehrstufe 419 und RS-Flip-Flops 144 bis 148. Die Wahrheitstabeile der Flip-Flops 144 bis 148 ist in der folgenden Tabelle dargestellt :

Tabelle .

S	R	^Qt₊1	^Qt₊1
0	0	^Qt
1 0	0	1	0
1	1	0	.1
1	unbestimmt

In jedem der Flip-Flops 144 bis 148 ist mit Re ein Löscheingang bezeichnet. Ferner enthält die Schaltung Schmitt-Trigger 141 und 142.

Das Ausgangssignal IS1 des Signalgenerators 10 versetzt die Schlitzplatte 4 in Schwingungen. Gleichzeitig hierzu wird es mittels des Rücksetzimpulsgenerators 17' (Schmitt-Trigger 143) differenziert und geformt. Das hierbei entstehende Signal IS2 wird differenziert und zu den Rücksetzimpulsen IS3 umgeformt. Der Rücksetzimpuls setzt das Flip-Flop 148 der Logikschaltung und den Zähler 21 sowie die Torschaltung zurück. Der von der beweglichen Skala 41 und dem fot©elektrischen Wandler derselben erzeugte Impulszug S'c v/ird dem Zähler 21 nur während der Periode zugeführt, während der die Torschaltung 19 offen ist. Die Impulse werden als Impulsgruppe 15 gezählt. Die Richtung der Abweichung wird durch das Vorzeichen-Unterscheidungssignal Sd von dem Ausgang Q des Flip-Flops

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der Logikschaltung ermittelt. Beispielsweise wird der positive oder negative Wert ermittelt oder unterschieden, indem das logische Produkt aus dem Vorzeichen-Bestimmungssignal Sd und dem Steuersignal 14 ermittelt wird. Das den Zählwert mit dem ermittelten Vorzeichen wiedergebende Signal 12 wird dem Indikator oder Meßgerät 22 zugeführt, so daß die Größe der Abweichung der Bezugslinie 1 von der Geraden B und die Richtung der Abweichung der Bezugslinie 1 angezeigt werden.

Der auf diese Weise an der Indikatorschaltung 22 erhaltene numerische Wert bezeichnet die Größe der Abweichung der mittleren Stellung der Bezugslinie 1 und der Geraden B. Nimmt man an, daß die Vergrößerung des Objektivs gleich 50 ist, so beträgt der Abstand in Schwingungsrichtung der Schlitzplatte 4 (x-Richtung) zwischen den punktsymmetrischen Bildern 5 und 6 der Bezugslinie 1, die auf die Schlitzplatte 4 projiziert v/erden, den 100-fachen Wert der tatsächlichen Abweichung der Bezugslinie 1 von der Geraden B. Ist daher die Teilung der Öffnungen der beweglichen Skala 41 gleich 5 /U, so wird die Einheit des in der Indikatorschaltung 22 erhaltenen numerischen Werts 5/100 μ, und die Stellung der Bezugslinie kann mit sehr hoher Genauigkeit gemessen werden.

Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, werden bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 äquivalent die Bezugslinienbilder derart abgetastet, daß sie auf beiden Seiten von den Öffnungen eingeschlossen sind. Daher kann die mittlere Stellung der Bezugslinie genau erfaßt oder gemessen werden. Darüberhinaus wird die Größe der Abweichung der mittleren Stellung der Bezugslinie von der optischen Achse aus dem tatsächlichen Abtastabstand der beiden Öffnungen ermittelt. Daher kann die Abweichung stets genau gemessen werden, ohne Beeinflussung durch eine Schwankung der Abtastgeschwindigkeit der Öffnungen, d.h. der Abtastgeschwindigkeit der Schlitzplatte. Darüberhinaus ist die Meßgenauigkeit nicht abhängig von der Tastgeschwindigkeit der Schlitzplatte, so daß der Schwingungsabtastbereich der Schlitzplatte erweitert werden kann.

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Aufgrund dieser Vorteile kann das erfindungsgeraäße fotoelektrische Mikroskop wirksam bei der Positionierung eines Plättchens eingesetzt werden, was einen Schritt "bei der Herstellung integrierter Schaltungen darstellt. Fig. 6 zeigt ein Beispiel dieser Anv/endungsmöglichkeit.

Fig. 6 zeigt ein Belichtungsgerät zum genauen Drucken eines neuen Musters auf ein Muster auf einem Plättchen einer integrierten Schaltung, das im vorherigen Schritt bearbeitet wurde.

Ein mit einem empfindlichen Material 24 beschichtetes Plättchen 23 wird auf einem beweglichen Tisch 26 befestigt. Die Stellung einer Bezugslinie oder einer Registriermarke 25 auf dem Plättchen 23 wird mittels eines Stellungsdetektors 28 gemessen, der einer Regelschaltung 30 ein Stellungssignal 12 zuführt. Entsprechend dem Stellungssignal 12 führt die Regelschaltung 30 einem Servomotor 29 ein Antriebssignal 13 zu. Daraufhin bewegt sich der bewegliche Tisch 26 derart, daß das Plättchen 23 an einer vorherbestimmten Stelle positioniert wird.. Nach Vollendung der Positionierung gibt die Regelschaltung 30 ein Signal 11 ab, das einen Verschluß 31 öffnet. Mit Hilfe eines optischen Belichtungssystems 32 wird ein neues Muster auf das im vorherigen Schritt gebildete Muster 27 aufgedruckt. Hierbei sind schwierig die Stellungsmeßgenauigkeit und der Meßbereich des Stellungsdetektors 28. Jedesmal, wenn das Plättchen 23 einen Schritt ausführt, ändert sich die Form der Registriermarke 25, optisch gesehen, geringfügig. Daher wird bei den bisher bekannten Stellungsdetektoren ein Meßfehler hervorgerufen. Im Gegensatz dazu kann mit dem erfindungsgemäßen fotoelektrischen Mikroskop die mittlere Stellung der Registriermarke genau erkannt und gefunden werden. Verwendet man es daher als Positionsdetektor 28, so wird eine genaue Stellungserfassung ermöglicht, die durch optische Formänderungen der Registriermarke nicht beeinflußt wird. Zusätzlich wird der Meß- oder Erfassungsbereich erweitert. Das Plättchen 23 kann daher innerhalb eines weiten Bereiches auf dem beweglichen Tisch 26 befestigt werden.

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Wie oben erwähnt, ist bei dem erfindungsgemäßen fotoelektrisehen Mikroskop eine sehr genaue Erfassung der Stellung des mittleren Teils der Bezugslinie möglich. Außer bei dem vorstehend beschriebenen Anwendungsbeispiel ist die Erfindung auch bei der Ausrichtung von Masken, bei Koordinaten-Meßinstrumenten usw. mit gutem Erfolg anwendbar.

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Claims

P_a_t_e_n_t_a_n_s_p__r_ü_c_h_e

1J Fotoelektrisches Mikroskop, gekennzeichnet
S durch eine optische Einrichtung mit einem Objektiv (2) und einem optischen System (3) zur Herstellung punktsymmetrischer Bilder im optischen Weg des Objektivs, wobei die optische Einrichtung auf einer identischen Brennebene (4)
zwei vergrößerte Bilder einer Bezugslinie (1) auf einem
Prüfgegenstand (W) bildet, und durch eine Abstands-Meßeinrichtung (4) zur automatischen Messung des Abstandes zwischen den beiden vergrößerten Bildern auf der Brennebene.
2. Fotoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch.eine Einrichtung (14 bis 22) zur
Berechnung der Größe der Abweichung der Bezugslinie (1)
auf dem Prüfgegenstand (W) von der optischen Achse (1)
der optischen Einrichtung (3) aufgrund des mittels der
Abstands-Meßeinrichtung erhaltenen Meßwertes.
3. Fotoelektrisches Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeichnet, daß die Abstands-Meßeinrichtung einen Detektor (13A, 13B; 43, 44, 45), eine Abtasteinrichtung zur Ausbildung einer Relativbewegung zwischen der fotoelektrischen Abtasteinrichtung und den beiden vergrößerten Bildern und eine Einrichtung zur Messung des Abstandes der Relativbewegung durch die Abtasteinrichtung während
einer Periode enthält, während der die fotoelektrische Detektoreinrichtung die zwei vergrößerten Bilder aufeinander folgend erfaßt.
4. Fotoelektrisches Mikroskop, dadurch gekennzeichnet, daß ein vergrößertes reelles Bild eines Prüfgegenstandes (W) und ein hierzu punktsymmetrisches Bild mittels eines Objektivs und eines optischen Systems zur Ausbildung

. punktsymmetrischer Bilder, das in dem optischen Weg der
Objektive angeordnet ist, auf einer identischen Brennebene gebildet werden, daß Licht der Bilder durch zwei Öff-

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nungen in einer Schlitzplatte zur Abtastung der Brennebene projiziert und in zwei fotoelektrische Wandler geleitet wird, die hinter den jeweiligen Öffnungen angeordnet sind, so daß das Licht in elektrische Signale umgewandelt wird, und daß die Größe der Abweichung des Prüfgegenstandes von einer mittleren optischen Achse durch das Objektiv und das optische System zur Bildung punktsymmetrischer Bilder aus der Beziehung einer Zeitdifferenz zwischen den beiden elektrischen Signalen erfaßt wird.

Fotoelektrisches Mikroskop, dadurch gekennzei chn e t, daß ein Objektiv und ein optisches System zur Erzeugung punktsymmetrischer Bilder im optischen Weg des Objektivs vorgesehen sind, daß zueinander punktsymmetrische und durch das Objektiv und das optische System zur Herstellung punktsymmetrischer Bilder gewonnene optische Bilder einer Bezugslinie auf einem Prüfgegenstand auf einer identischen Brennebene gebildet werden, daß die Helligkeit, der jeweiligen optischen Bilder in elektrische Signale mittels photoelektrischer Elemente umgewandelt wird, die den jeweiligen optischen Bildern entsprechen und die die identische Brennebene abtasten können, und daß die relativen Stellungen zwischen der Bezugslinie und der optischen Achse des Objektivs sowie des punktsymmetrischen optischen Systems von einem Abstand erfaßt werden, durch den die zugehörigen fotoelektrischen Elemente tatsächlich abtasten können, während die Ausgangssignale von den fotoelektrischen Elementen gewonnen werden.

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