Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Beobachtung der Position der Markierung eines Objekts
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung zur Beobachtung der Posi
tion der Markierung eines Objekts, das sowohl ebene Ober
flächenabschnitte, die als ebener Spiegel wirken, als
auch schräg verlaufende Oberflächenabschnitte aufweist,
beispielsweise die Einstellmarke eines Mikroplättchens
oder Wavers zum Drucken des Schaltschemas eines integrier
ten Schaltkreises, ist in dem älteren Patent gemäß DE-PS 26 15 084 beschrieben.
Dabei wird ein Bild einer Lichtquelle zur Beleuchtung
der Oberfläche eines Objektes, das hinsichtlich seiner
Größe kleiner als die Austrittspupille einer telezentri
schen Kollimatorlinse ist, in der Pupillenebene der Kol
limatorlinse abgebildet. Der Gesamtbereich des zu über
wachenden Objektes wird beleuchtet und das von den ebenen
Oberflächenabschnitten innerhalb des überwachten Bereichs
in sich selbst reflektierte Licht wird von einer Lichtab
schirmplatte, deren Größe im wesentlichen dem in der
Pupillenebene der telezentrischen Kollimatorlinse abgebil
deten Bild der Lichtquelle entspricht, abgefangen. Das
von den schrägen Oberflächenabschnitten innerhalb des
zu überwachenden Bereiches unregelmäßig bzw. diffus re
flektierte Licht durchläuft die Lichtabschirmplatte und
dient der Erfassung bzw. Abtastung des Objekts.
Somit wird zwar der gesamte Bereich des zu überwa
chenden Objektes beleuchtet, zur Erfassung des Objektes
kann allerdings nur ein sehr geringer Anteil der zur
Beleuchtung des Objektes verwendeten Lichtmenge verwendet
werden. Der Wirkungsgrad des zur Beleuchtung dienenden
Lichts ist daher sehr niedrig und es kann nur eine sehr
geringe Lichtmenge erfaßt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor
richtung zur Beobachtung der Position der Markierung
eines Objekts zu schaffen, mittels der das zur Beleuchtung
verwendete Licht in hohem Maße und sehr effektiv zur
Erfassung des Objekts ausnutzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrich
tung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß beleuchtet das Beleuchtungsstrahlen
bündel nur einen Teil des Objektes und wird nach Art
eines Abtast-Vorgangs über die Objektfläche bewegt. Der
Hauptstrahl des Beleuchtungsstrahlensbündels trifft senk
recht auf die Objektfläche auf, wodurch Markierungsstellen
des Objektes, die abweichend von der sonstigen Oberfläche
desselben uneben sind und diffus reflektieren, kenntlich
gemacht werden und wodurch von sonstigen Stellen der
Objektoberfläche reflektiertes Licht zuverlässig vom
Detektor abgehalten werden kann. Damit die Filtereinrich
tung, die von den als ebener Spiegel wirkenden Objektstel
len in sich selbst reflektierte Teilbündel ausfiltert
und die von den übrigen Objektstellen diffus reflektierte
Teilbündel zu einer Auswerteinrichtung weiterleitet,
ortsfest ausgebildet sein kann, treffen alle in sich
selbst reflektierte Teilbündel immer auf ein und denselben
Punkt auf, in dem oder einem dazu konjugierten Punkt
die Filtereinrichtung angeordnet wird. Dazu ist es notwen
dig, daß auch das bewegende Beleuchtungsstrahlenbündel
stets durch dieselbe Stelle der Pupillenebene hindurch
geht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung zur
Beobachtung der Position der Markierung eines Objektes
gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 und 2 jeweils schematische Darstellungen einer
Vorrichtung zur Beobachtung der Position der Markierung eines
Objekts gemäß der DE-PS 26 15 084,
Fig. 3 eine schematische Darstellung
einer ersten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Hauptabschnittes
der Vorrichtung gemäß Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Darstellung
einer zweiten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 6 eine mikroskopische Ansicht in Zusammenhang
mit der zweiten Ausführungsform
gemäß Fig. 5,
Fig. 7 eine schematische Darstellung
einer dritten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 8 eine schematische Darstellung
einer vierten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Gemäß Fig. 1, die die optische Anordnung der Vorrichtung zur
Beobachtung der Position der Markierung eines Objekts gemäß der DE-PS 26 15 084
zeigt, weist ein abzutastendes Objekt 1
eine ebene Oberfläche 2 und eine relativ zu dieser ebenen
Oberfläche 2 eine Neigung oder Abschrägung aufweisende schräge
Oberfläche 3 auf. In der Pupillenebene bzw. der Austrittspupille 5 einer telezentrisch ausgebildeten
Kollimatorlinse 4 ist eine Blende angeordnet. Ein optisches Beleuchtungs
system 6 bildet über einen Halbspiegel 7 das Bild einer Licht
quelle mit einer unter dem Pupillendurchmesser der Kollimatorlinse 4
liegenden Größe in ihrer Pupillenebene 5 ab.
Desweiteren sind eine Relais
linse 8, eine Abtasteinheit 9,
die einen offenen Schlitz aufweist und über die Kollimatorlinse 4 und die
Relaislinse 8 bezüglich des Objektes 1 konjugiert ist, eine
Abbildungslinse 10 und eine Filtereinrichtung 11 in Form
einer Lichtabschirmplatte mit einer ringförmigen Öffnung
vorgesehen, die in einer Bildebene der
Austrittspupille 5 der Kollimatorlinse 4 ange
ordnet ist. Der Lichtabschirmteil der Filtereinrichtung 11 entspricht der Größe des
Bildes der Lichtquelle, das auf der Austritts
pupille 5 der Kollimatorlinse 4 abgebildet ist. Desweiteren sind
eine Sammellinse 12, eine Lichterfassungseinrichtung 13 vorgesehen. Da die
Kollimatorlinse 4 die Eigen
schaft aufweist, daß der Hauptlichtstrahl eines Lichtstrahlen
bündels parallel zu ihrer optischen Achse verläuft bzw.
ausgerichtet wird, wenn die Lichtquelle an der Schnittstelle
der optischen Achse mit der Pupillenebene 5 der Kollimatorlinse 4 ange
ordnet ist, wird das von der ebenen Oberfläche 2 reflektierte
Licht A (siehe Fig. 2) wieder in der Position des Bildes der
Lichtquelle gebündelt, wenn die ebene Oberfläche 2 senkrecht
zu der optischen Achse verläuft. Da jedoch bei dem auf die
schräge Oberfläche 3 projizierten Licht eine Ablenkung hin
sichtlich der Ausbreitungsrichtung erfolgt, kehrt es nicht
zu der Position des Bildes der Lichtquelle zurück. Das durch
die Lichtabschirmplatte 11 hindurchtretende Licht besteht
daher allein aus dem von der schrägen Oberfläche 3 reflektier
ten Licht B, so daß das von der Lichterfassungseinrichtung
13 erfaßte Licht allein das von der schrägen Oberfläche 3
des Objektes 1 ausgehende Licht ist.
Bei einer derartigen Vorrichtung
wird somit ein Bild des Objektes 1 durch
Beleuchtung der gesamten Oberfläche des Objektes 1 gebildet
und das Licht eines Teiles dieses Bildes sequentiell von der
Abtasteinheit 9 herausgenommen und der Lichterfassungsvorrichtung 13 zuge
führt. Aufgrund dieser Tatsache ist die Lichtausbeute bzw.
der Wirkungsgrad bei der Erfassung des Beleuchtungslichtes
extrem niedrig, so daß ein Problem hinsichtlich der erfaßten
bzw. erfaßbaren Lichtmenge besteht.
Erfindungsgemäß wird anstelle des Abtastens des Bildes
über die Bildfläche bzw. des Bildes in der Bildebene eine
Vorrichtung geschaffen, bei der ein Objekt mit dem von einem
Beleuchtungssystem abgegebenen Licht abgetastet wird, in
dem das Licht in Form eines Punktes oder Schlitzes bzw. Streifens
auf die Objektoberfläche gerichtet wird. Dement
sprechend kann bei dieser Vorrichtung aufgrund der Tatsache, daß
das Licht, das vorher zur Bestrahlung bzw. Beleuchtung der
gesamten Oberfläche des Objektes diente, numehr auf die
jenige Position konzentriert werden kann, bei der ein Signal
erhalten werden soll, eine bemerkenswerte Steigerung der er
faßten Lichtmenge erzielt werden. Eine Verringerung der
Punktgröße läßt sich erreichen, indem eine Kollimatorlinse
mit großer Brennweite an der Beleuchtungslichtquelle zum
Bündeln des Lichtes angebracht wird. Ferner kann ein Licht
punkt geringer Größe leicht durch Verwendung eines Laser
strahls erhalten werden. Zur Beleuchtung der Objektober
fläche mit einem sich bewegenden Lichtstrahl oder Licht
strahlbündel ist es erforderlich, daß der Abtaststrahl
auf die telezentrische Kollimatorlinse projiziert wird.
In diesem Falle bewegt sich der Abtaststrahl gerad
linig bzw. gleichmäßig über die Pupille dieser Objektivlinse.
Da hierbei die Position des abzuschirmenden reflektierten
Lichtes A die Tendenz zeigt, sich entsprechend dem auf der
Objektoberfläche stattfindenden Abtastvorgang gleichermaßen
auf der Lichtabschirmplatte 11 zu bewegen, die
die konjugierte Position der Pupille bzw. Austrittspupille
darstellt, wird die Trennung des reflektierten Lichtes B
vom reflektierten Licht A zum Zwecke der Erfassung schwierig.
Erfindungsgemäß wird das Auftreten dieses
durch das Abtasten auf der Objekt
oberfläche verursachten Nachteils vermieden, wobei angestrebt wird, daß der ursprüng
liche Ablenkungspunkt des Abtaststrahles an der Schnittstelle
der Pupillenebene und der optischen Achse der Kollimator
linse liegt, wodurch erreicht wird, daß die Position des
Strahles auf der Pupillenebene im wesentlichen unbeweg
lich ist, und zwar unabhängig davon, wie der Abtaststrahl die
Objektoberfläche abtastet. Dieser ursprüngliche Ablenkungs
punkt steht in enger Beziehung zu dem Abtastsystem.
Als Abtasteinrichtung ist eine planparallele Drehscheibe
bzw. Drehplatte bekannt. Beispiele hierfür sind ein Polygonal-
Drehspiegel des Transmissionstyps und eine plan
parallele Vibrations- oder Schwingscheibe eines lichtelektri
schen Mikroskops. Bei dieser Abtasteinrichtung dient
die planparallele Platte zum Lichtdurchlaß,
wobei durch Neigung oder Schrägstellung dieser planparallelen
Platte zu der optischen Achse der Lichtstrahl seitwärts ver
schoben wird. In diesem Falle werden die Eigenschaften der
planparallelen Platte dahingehend ausgenutzt, daß die
Parallelität aufrechterhalten wird, und zwar auch dann
wenn das einfallende Licht und das reflektierte Licht seit
wärts verschoben worden sind. Es ist daher ersichtlich, daß
der Lichtstrahl nach seinem Hindurchtreten durch die plan
parallele Platte im wesentlichen seitwärts in Richtung der
optischen Achse verschoben wird, wobei der Winkel im we
sentlichen unverändert bleibt. In diesem Falle ist die aufgrund
der Neigung oder Schrägstellung auftretende Aberration ange
sichts der Tatsache, daß die Lichtstärke bzw. F-Zahl normaler
weise groß und der Bildwinkel klein sind, im wesentlichen ver
nachlässigbar. Damit der Positionsunterschied des Abtaststrahles
auf der Austrittspupille der telezentrischen Kollimatorlinse
während des Abtastvorganges im wesentlichen null wird, d. h.,
damit der Ablenkungsursprungspunkt auf der Austrittspupille der tele
zentrischen Kollimatorlinse positioniert wird, kann es ausreichend sein,
eine Relaislinse zwischen der planparallelen
Platte für die Abtastung und der telezentrischen Kollimatorlinse
anzuordnen, wobei die Brennebene der Relaislinse mit der
Pupillenebene der telezentrischen Kollimatorlinse zusammenfällt.
Wenn der Weg des Hauptlichtstrahles des abtasten
den Strahlbündels, d. h. die Mitte des Strahlenbündels, als
optische Achse angesehen wird, d. h., wenn der Hauptlichtstrahl
senkrecht auf die planparallele Platte projiziert wird,
bleibt der Hauptlichtstrahl des Strahlenbündels bei der
Seitwärtsverschiebung relativ zu der optischen Achse pa
rallel ausgerichtet, und zwar auch dann, wenn die planparallele Platte
zur Durchführung des Abtastvorganges geneigt bzw. schräg
gestellt wird. Dieses während des Abtastvorganges auftreten
de parallele Hauptlichtstrahlenbündel passiert nach Hindurch
treten durch die Relaislinse deren Brennpunkt
ohne Störung bzw. Ablenkung, d. h. der
Strahl bewegt sich nicht auf der Pupillenebene, und zwar
auch dann nicht, wenn der Abtastvorgang erfolgt.
Als Abtasteinrichtung ist außerdem auch ein Reflexions-
Drehspiegel bekannt. Beispiele für eine solche Abtastein
richtung sind ein Galvanospiegel, ein Polygonalspiegel des
Reflexionstyps u. dgl. In einem solchen Fall ist der Winkel
des Hauptlichtstrahles des Strahlenbündels nach dem Austreten
aus der Abtasteinrichtung nicht parallel wie im
Falle der Verwendung einer Einrichtung des Durchlaß- oder
Transmissionstyps, so daß ein anderes Ver
fahren zur Verhinderung einer Ablenkung des Strahles auf der
Pupillenebene Verwendung finden sollte. Hierzu kann das
Prinzip angewendet werden, daß der auf die Abtasteinrichtung
projizierte Lichtstrahl nicht seinen Reflexions
punkt auf der Abtasteinrichtung ändert. Das heißt, daß der
Reflexionspunkt auf der Abtasteinrichtung und der Mittelpunkt
der Pupillenfläche der telezentrischen Linse über ein Ab
bildungssystem in eine zueinander konjugierte Beziehung ge
bracht werden können. Hierzu sollten die Relaislinse und
eine Feldlinse in zweckmäßiger Weise zwischen der Abtastein
richtung und der Objektivlinse angeordnet werden. Der Re
flexionspunkt des Lichtstrahles auf dem Polygonalspiegel
kann sich aufgrund der Drehung des
betreffenden Spiegels mehr oder weniger bewegen, wobei jedoch
die Ablenkung derart gering ist, daß sie keine betrieblichen
Probleme oder Nachteile verursacht. Dementsprechend kann die
Position des Strahles auf der Pupillenebene während des
Abtastvorganges als annähernd unbeweglich angenommen werden.
Nachstehend wird zunächst die optische Anordnung einer
ersten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf
Fig. 3 beschrieben.
Gemäß Fig. 3 ist eine Blendenöffnung 20 in
Form eines Schlitzes bzw. Spaltes oder Punktes, die in dem
Weg des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahlenbündels
angeordnet ist und zu einem Objekt 1 in konjugierter Beziehung
steht, und ein Abtastsystem 21 vorgesehen, das
bewirkt, daß das Licht aus dem
Abtastsystem parallel austritt, beispielsweise ein Abtastsystem des
Transmissionstyps, das aus einem drehbaren
Glasblock oder einer planparallelen Platte besteht.
Eine Relaislinse 22 ist derart angeordnet, daß
ihre hintere Brennebene bzw. Bildebene mit der Pupillenebene 5 zu
sammenfällt, die sowohl die vordere Brennebene als auch die
Austrittspupille der telezentrischen
Kollimatorlinse 4 bildet. In Fig. 4 ist die Funktion der
Relaislinse 22 veranschaulicht. Bei dieser Darstellung fällt aus
Gründen der Vereinfachung und deutlicheren Darstellung die
Öffnung 20 mit der vorderen Brennebene der Relaislinse 22
zusammen. Die Strahlenbündel 23 werden nach ihrem Hindurch
treten durch die planparallele Platte 21 im wesentlichen seit
wärts zueinander verschoben, und zwar nach dem auf der Eigen
schaft paralleler Ebenen beruhenden Prinzip, daß der Einfalls
winkel gleich dem Ausfallswinkel ist.
Dementsprechend verhält sich jedes Strahlenbündel derart
als würde es aus der Brennebene der Relaislinse 22 austreten
und wird nach Hindurchtreten durch die Relaislinse 22 zu
einem parallelen Strahlenbündel. Da der die Mitte eines
jeden Strahlenbündels bildende Hauptlichtstrahl nach seinem
Austreten aus planparallelen Platten 21 parallel zu der optischen
Achse verläuft, durchläuft er nach seinem Hindurchtreten
durch die Relaislinse 22 die Mitte der Pupillenebene 5, die
die hintere Brennebene der Relaislinse 22 sowie die vor
dere Brennebene der Kollimatorlinse 4 darstellt. Der Winkel
des Lichtdurchtritts hängt von der Seitwärtsverschiebung
des Hauptlichtstrahles ab. Damit in diesem Falle die
Möglichkeit besteht, den in Verbindung mit Fig. 1 bereits
erläuterten Filtervorgang mittels des aus den Bauelementen
10, 11, 12 und 13 gemäß Fig. 1 bestehenden Linsensystems
durchzuführen, ist es wünschenswert, daß die
F-Zahl des Lichtstrahlenbündels 23 größer als die F-
Zahl der Relaislinse ist. Dann wird der Durchmesser des
effektiven Lichtbündels in dem einfallenden Licht, das auf
grund der Relaislinse in Form paralleler Lichtstrahlen
auf die Pupillenebene auftrifft, kleiner als der
Durchmesser der Pupillenebene, wie dies in Fig. 4 veran
schaulicht ist. Aufgrund der Eigenschaften der telezentri
schen Kollimatorlinse 4 erfolgt nach der
Reflexion des Lichtes an dem ebenen Teil der Oberfläche des
Objektes 1 erneut eine Bündelung mit gleicher Vergrößerung
in der Pupillenebene 5. Dementsprechend tritt das an
dem ebenen Teil der Objektoberfläche reflektierte Lichtbün
del erneut durch die Pupillenebene 5 hindurch, und
zwar mit einem effektiven Durchmesser, der kleiner als der
Pupillendurchmesser ist. Daß der Hauptlichstrahl des hin
durchtretenden Strahlenbündels trotz des Abtastvorganges auf
der Oberfläche des Objektes 1 unverändert die Mitte der Pupillenebene
5 durchläuft, ist aus der Tatsache ersichtlich, daß
der Hauptlichtstrahl durch die telezentrische Kollimatorlinse 4
senkrecht auf das Objekt 1 projiziert wird und entlang seines
ursprünglichen Weges wieder reflektiert wird. Das mittels
eines Halbspiegels 7 auf ein Erfassungssystem
gerichtete Licht bildet die Pupillenebene 5 mittels der Abbildungslinse 10
auf der Lichtabschirmplatte 11 ab. Die Art und
Weise, in der lediglich die auf der Lichtab
schirmplatte 11 abgebildete, von dem ebenen Teil des Objek
tes 1 stammende reflektierte Lichtkomponente mittels einer
Abschirmung oder Blende unterdrückt wird, so daß lediglich
das Licht von der Flanke oder Kante des Musters erhalten
wird, ist genau die gleiche wie im Falle der Vorrichtung gemäß
Fig. 1. Da das einfallende Lichtbündel einen hellen Punkt
oder Spalt auf der Pupillenebene 5 bildet, ist der Filtervorgang
an der zu der Pupillenebene 5 konjugierten Lichtab
schirmplatte 11 einfach. Wenn z. B. der Abtaststrahl die
Form eines Punktes aufweist, hat der zu filternde Licht
strahl ebenfalls Punktform. An der Position der Lichtab
schirmplatte 11 kann daher ein Filter zum Abfangen dieses
punktförmigen Lichtstrahles angeordnet sein, wie z. B. das
jenige, das einen Durchlaßteil in Ringform aufweist. Wenn
der Abtaststrahl Streifenform aufweist, nimmt der Querschnitt
des Strahlenbündels auf der Pupillenebene eine
Streifenform an. In diesem Falle kann an
der Lichtabschirmplatte 11 ein Filter mit einem
streifenförmigen Lichtabschirmteil angeordnet werden.
Auf ähnliche Weise kann die Form der Abschirmung bzw. des
Filters 11 wahlweise in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Fall geändert werden.
In Fig. 5 ist die optische Anordnung einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die in Ver
bindung mit einer automatischen Ausrichtungsvorrichtung
für integrierte Schaltkreise (IC) Verwendung findet. Zur
zweidimensionalen Ausrichtung einer Maske und eines Mikro
plättchens oder Wafers unter Verwendung dieser automatischen
Ausrichtungsvorrichtung sollten zumindest zwei Positionen
oder Punkte überwacht werden. In der Figur ist jedoch nur
eine dieser Positionen bzw. Punkte dargestellt. Obwohl somit
ein weiteres optisches Überwachungs- und Erfassungssystem
auf der linken Seite der dargestellten Anordnung vorgesehen
werden müßte, ist dies in der Zeichnung nicht dargestellt
worden, da es genau den gleichen Aufbau aufweist, wie der
auf der rechten Seite der Anordnung dargestellte Teil. Es
sei erwähnt, daß die Abtasteinrichtung derart aufgebaut
ist, daß sie gemeinsam benutzt werden kann. Es ist jedoch
ersichtlich, daß die Anzahl der Abtasteinrichtungen in Ab
hängigkeit von der Anzahl der zu überwachenden Punkte er
höht werden kann.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 bezeichnet die Bezugs
zahl 31 eine Lichtquelle. Unter Berücksichtigung der vor
stehend erwähnten Richtungsbündelung und Helligkeit des
Strahles ist die Verwendung eines Lasers zweckmäßig, so daß
bezüglich der Anordnung gemäß Fig. 5 davon ausgegangen wird,
daß die Lichtquelle 31 ein Laser ist. Da sich das Ausgangs
licht des Lasers 31 mit hohem Wirkungsgrad in ein lichtelektri
sches Signal umsetzen läßt, ist ein Laser von 1 mW und weni
ger ausreichend. Die Bezugszahl
32 bezeichnet einen Strahlaufweiter, der zur Aufweitung des
Laserstrahles dient. Der Strahlaufweiter 32 kann ent
fallen, wenn eine Aufweitung des Strahlendurchmessers nicht er
forderlich ist. Ein Spiegel 33 und eine Linse 34 dienen zur
Bündelung des Laserstrahles auf eine Schlitz-, Spalt-
oder Punktblende 35. Wenn die Blende 35
Spaltform aufweist, sollte die Linse 34 vorzugsweise eine
Zylinderlinse sein, während bei Punktform der Blende
35 eine übliche sphärische Linse ausreicht. Auch ist die
Lichtstärke bzw. F-Zahl der Linse dahingehend festzulegen,
daß eine Beziehung zu der F-Zahl der Relais
linse eingehalten wird, wie dies bereits vorstehend in Ver
bindung mit der Anordnung gemäß Fig. 4 erläutert wurde. Die
Bezugszahl 36 bezeichnet eine Ablenkeinheit des
Transmissionstyps, die aus einem Glasblock hergestellt
ist. Die Drehachse dieser Ablenkeinheit 36 ist in einem Schnitt
punkt der in der Figur dargestellten drei optischen Achsen
angeordnet und verläuft senkrecht zur Zeichenebene, so daß
mittels dieses Blockes drei Signalkanäle erhalten werden
können. Dementsprechend ist auch die Spalt- oder Punktblende 35
dreifach, d. h. für jede der optischen
Achsen vorgesehen. Für jeden Kanal ist ein optisches System vorgesehen,
das aus den Bauelementen 31 bis 34 vor der Spalt- oder Punktblende
35 besteht. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist jedoch lediglich das optische System des
Kanals X gezeigt, während die anderen optischen Systeme nicht
dargestellt sind, da sie den gleichen Aufbau aufweisen. Es
ist natürlich auch möglich, daß das von der Lichtquelle 31
ausgehende Licht mittels eines Strahlenleiters geteilt wird,
so daß eine einzige Lichtquelle 31 Verwendung finden
kann.
Das von der Ablenkeinheit 36 abgelenkte Licht durchläuft
eine Bilddrehungseinrichtung 37, bevor es eine Relaislinse
39 erreicht, die der Relaislinse 22 gemäß Fig. 3 entspricht.
Es sei nun beispielsweise angenommen, daß die Normale der
die Bilddrehungseinrichtung 37 für den Kanal X bildenden drei Spie
gelflächen in der Zeichenebene liegt. Die von gestrichelten
Linien umschlossene Bilddrehungseinrichtung 37 ist in
einer um 45° gedrehten Position angeordnet, wobei die Dreh
achse von einer Achse PP′ gebildet wird. Das durch den
Kanal X hindurchgetretene Licht tastet in der Zeichenebene an den
Punkten 41 und 42 auf der Oberfläche des Objektes ab,
wobei sich die Bezugszahl 41 auf eine Maske und die Be
zugszahl 42 auf ein Mikroplättchen oder Wafer beziehen. Das
durch den Kanal Y hindurchgetretene Licht tastet dagegen in der
senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Richtung, d. h.
daß entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 6 das
aus dem Kanal X stammende Licht und aus dem Kanal Y stammende
Licht einander innerhalb des Sichtfeldes des Mikroskopes in
der dargestellten Weise bewegen, was dazu führt, daß der zwei
dimensionale Unterschied zwischen den Objekten 41 und 42 fest
gestellt werden kann. Wenn die Blende 35 eine Schlitz- oder
Spaltform aufweist, sollte die Richtung des Spaltes vorzugs
weise derart vorgegeben sein, daß er senkrecht zur Abtast
richtung verläuft. Im übrigen ist bei der Anordnung gemäß
Fig. 5 die Bilddrehungseinrichtung 37 des Kanals X zum Zwecke einer
Korrektur der Lichtweglänge vorgesehen. Bei der Anordnung
gemäß Fig. 5 bezeichnen eine Bezugszahl 38 einen Strahlen
teiler und eine Bezugszahl 39 eine Relais
linse, wobei der Aufbau der beiden Bauelemente dem in Fig.
3 dargestellten Aufbau entspricht. Die Bezugszahl 40 be
zeichnet die telezentrische Kollimator- bzw. Objektivlinse.
Das fotoelektrische bzw.
lichtelektrische Erfassungssystem besteht aus
einer Abbildungs
linse 43 der Pupille, einer Filtereinrichtung oder Lichtabschirmungsplatte 44,
einer Sammellinse 45 und einer
Lichterfassungseinrichtung 46, beispielsweise einem Fotodetektor. Der gesamte Auf
bau in der Nähe dieses fotoelektrischen Erfassungssystems
entspricht dem bereits in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen
Aufbau, so daß auf weitere Erläuterungen hier verzichtet wird.
Im übrigen kann der Strahlenteiler 38 so in den Weg des Kanals X
eingefügt sein, daß der
linke Teil der Anordnung ebenfalls abgetastet werden kann, wie
dies in Fig. 5 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
In Fig. 7 ist eine weitere Anordnung des gleichen opti
schen Systems wie das in Fig. 5 dargestellte System veran
schaulicht. Bei dieser Ausführungsform verläuft die optische
Achse der Objektivlinse 40 senkrecht zur Zeichenebene, so daß
die Maske 41 und das Mikroplättchen oder Wafer 42 überwacht
werden können, die in einer zu der Zeichenebene senkrechten
Ebene angeordnet sind. Bei diesem optischen System können
zwei Bilddrehungseinrichtungen 37 Verwendung finden. Eine einzige
Bilddrehungseinrichtung 37 genügt zwar im wesentlichen für den
beabsichtigten Zweck, jedoch werden zur Korrektur der Licht
weglänge bei dieser Ausführungsform zwei Bilddrehungseinrichtungen 37
verwendet. Die Funktion des optischen Systems entspricht der
der Anordnung gemäß Fig. 5, so daß hier auf
eine weitere Beschreibung verzichtet wird.
Bei den Anordnungen gemäß den Fig. 5 und 7 sind das
optische System zur Beobachtung mit den Augen
sowie die gegebenenfalls für die Beobachtung
vorzusehende Lichtquelle nicht dargestellt. Da sie sich leicht
entweder durch Einfügen des Strahlenteilers in einen Teil des
Lichtweges oder durch Ersatz eines Spiegels durch einen Strahlen
teiler realisieren lassen, wurde auf eine nähere Darstellung
in diesen Figuren verzichtet. Außerdem ist bei den Anordnungen
gemäß den Fig. 5 und 7 das Vorhandensein der Bilddrehungseinrich
tung wesentlich. Durch Verbesserung der Einstell- oder Aus
richtungsmarke auf der Maske 41 und dem Mikroplättchen bzw.
Wafer 42 lassen sich jedoch die
Unterschiede sowohl in X-Richtung als auch in Y-Richtung
gleichzeitig durch eine in einer Richtung erfolgende Ab
tastung erfassen. Da in einem solchen Falle der Abtastvorgang
in einer einzigen Richtung durchgeführt werden kann, besteht
nicht das Erfordernis, die Bilddrehungseinrichtung vorzusehen oder
das Strahlenbündel für eine einzige Beobachtung
in zwei Kanäle zu leiten.
In Fig. 8 ist eine unterschiedliche Ausführungsform des
optischen Systems dargestellt, wobei
der Abtaststrahl von dem optischen Ablenksystem derart abge
lenkt wird, daß ein Punkt den Mittelpunkt der Ablenkung bildet,
was z. B. bei einer optischen Anordnung der Fall ist, bei der
ein Abtastsystem wie etwa ein Polygonal-Drehspiegel und ein
Galvanospiegel Verwendung finden. Die Bezugszahl 50 be
zeichnet einen Laserstrahl, in dessen Strahlengang ein Strahlaufweiter
oder eine Sammellinse oder Zerstreuungslinse ein
gefügt werden kann, wenn dies erforderlich ist. Zur Verein
fachung der Darstellung ist ein solches Bauteil nicht in der
Figur enthalten. Eine Sammellinse 51
dient zur Bündelung des Laserstrahls 50 und die Bezugszahl 52 bezeichnet eine
Fläche eines Reflektors in Form eines Polygonal-Drehspiegels.
Eine Feldlinse 53 ist in der Nähe eines sich auf
grund der Linse 51 ergebenden Bündelungspunktes X des Strahlen
bündels angeordnet. Der Punkt X bewegt sich senkrecht in
bezug auf die optische Achse des Polygonal-Drehspiegels 52, was
durch dessen Drehbewegung hervorgerufen wird. Außerdem wird
die Größe des Lichtpunktes an dem Punkt X von der F-Zahl des
von der Sammellinse 51 festzulegenden Lichtbündels bestimmt. Desweiteren sind
eine Relaislinse 54,
eine telezentrische Kollimator- bzw. Objek
tivlinse 4 und eine Aus
trittspupille 5 vorgesehen, deren Pupillenposition dem Objekt 1 entspricht.
Im übrigen entspricht das aus verschiedenen Bauelementen von dem
Strahlenteiler 7 bis zur Lichterfassungs
einrichtung 13 bestehende System dem in
Fig. 3 dargestellten System, so daß auf eine erneute Beschreibung
dieser Bauelemente hier verzichtet wird. Das charakteristische
Merkmal dieses Systems besteht darin, daß bei der Projektion
des Hauptlichtstrahles des Abtaststrahlenbündels auf die Re
laislinse 54 der Hauptlichtstrahl nicht länger
parallel zur optischen Achse der Relaislinse 54 verläuft. Dementsprechend wird das Problem nicht wie
im Falle der Anordnungen gemäß den Fig. 3 bis 7 dadurch
gelöst, daß im wesentlichen die Pupille der telezentrischen
Objektivlinse im Brennpunkt der Relaislinse angeordnet wird,
sondern es ist eine unterschiedliche Anordnung erforderlich.
Damit sich das Strahlenbündel im wesentlichen nicht auf der
Pupillenebene bewegt, während die Abtastung auf der Objektober
fläche erfolgt, wird die Aufmerksamkeit auf die Strahlre
flexionsposition gerichtet, die ein unbeweglicher Punkt auf
dem Polygonal-Drehspiegel ist. Das heißt, daß aufgrund der
Tatsache, daß die Reflexionsposition des auf den Polygonal-
Drehspiegel projizierten Lichtes in einem derart geringen
Ausmaß schwankt, daß sie als ein im wesentlichen unbeweglicher
Punkt angesehen werden kann, dieser Punkt durch Verwendung
der Feldlinse 53 und der Relaislinse 54 in der Pupillenebene
5 der Objektivlinse 4 scharf abgebildet bzw. gebündelt
wird. Auf diese Weise kann die Objektoberfläche abgetastet
werden, während die Position des Strahles auf der Pupillen
ebene unbeweglich festgehalten wird. Andererseits liegt
die vom durch die Sammellinse 51 erzeugten Fokussierpunkt X des Strahlenbündels durchlaufene
Fläche konjugiert zu der
Objektoberfläche 1. Dementsprechend kann die Leistung der Sammel
linse 51 hauptsächlich aus der Größe des für die Abtastung
der Objektoberfläche 1 verwendeten Abtastpunktes, d. h., welchen
Durchmesser der Abtastpunkt auf der Objektoberfläche 1 haben
soll, und aus dem Durchmesser des auf
treffenden Laserstrahls bestimmt werden. Da allgemein der
Durchmesser des Abtastpunktes deutlich größer als der
Beugungsgrenzwert der Objektivlinse 4 ist, ist der effektive
Durchmesser des auf die Pupillenebene auftreffenden Laser
strahls kleiner als der Durchmesser der Pupillenebene, so
daß die in den Fig. 3 bis 8 veranschaulichte Abschirmung
bzw. Ausfilterung durchführbar wird.
Wie vorstehend erläutert, ist die erfindungsgemäße Ab
tastung der Objektoberfläche mit einem Lichtstrahlenbündel
und Erfassung bzw. Auswertung des Lichtstrahlenbündels nach
der Abtastung üblichen
Verfahren in sämtlichen Punkten wie etwa Lichtausbeute, Ver
besserung des Störabstandes bzw. des Verhältnisses von Nutz-
zu Störsignalen, der Polarität des Signals und anderen Pro
blemen deutlich überlegen, so daß die Erfindung einen weiten
Anwendungsbereich aufweist, der sich nicht nur auf die auto
matische Ausrichtungsvorrichtung für integrierte Schaltkreise
bezieht, sondern sich auch auf andere Bereiche wie etwa
Größenmessung, Kurvenverfolgung bzw. Kurvenbahnsteuerung usw.
erstreckt.