DE2731142C3 - Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt angeordnete Ausrichtmarkierungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt angeordnete Ausrichtmarkierungen und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- DE2731142C3 DE2731142C3 DE2731142A DE2731142A DE2731142C3 DE 2731142 C3 DE2731142 C3 DE 2731142C3 DE 2731142 A DE2731142 A DE 2731142A DE 2731142 A DE2731142 A DE 2731142A DE 2731142 C3 DE2731142 C3 DE 2731142C3
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Description
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 mit vier Detektoren, vorzugsweise
Detektordioden, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, daß die von den ersten beiden
Detektoren stammenden Signale der Dichte der bei der Abtastung im wesentlichen parallel zur Richtung
des abtastenden Elektronenstrahls (11) gestreuten Elektronen und die durch die beiden anderen
Detektoren erzeugten Signale der Dichte der bei der Abtastung senkrecht zur Richtung des abtastenden
Elektronenstrahls gestreuten Elektronen entsprechen.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 mit vier Detektoren, vorzugsweise
Diodendetektoren, gekennzeichnet durch eine derartige Anordnung, daß die an zwei Detektoren
auftretenden Signale der Dichte der bei der Abtastung der Ausrichtmarkierungen (43) in eine··
ersten positiven und negativen Richtung gestreuten Elektronen und die am Ausgang der anderen zwei
Detektoren auftretenden Signale der Dichte der bei Abtastung einer Ausrichtmarkierung (44) in einer
zweiten positiven und negativen Richtung gestreuten Elektronen entsprechen, wobei diese Richtungen
voneinander verschieden sind.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem
Objekt, beispielsweise einem Halbleiterplättchen, angeordnete Ausrichtmarkierungen, bei dem die an den
Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen durch Detektoren erfaßt werden, um dem zeitlichen Verlauf
der Dichte der auf die Detektoren auftreffenden Elektronen entsprechende Detektorsignale zu erzeugen,
die einer Analysiervorrichtung zur Erzeugung von die Lage des Elektronenstrahls in bezug auf die
Ausrichtmarkierungen angebende Daten zugeführt werden.
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen werden in einer Vielzahl von Verfahrensschritten die
einzeln nach besonderen Vorschriften zu dotierenden oder mit metallischen Leiterzügen, Widerständen usw.
zu versehenden Bereiche durch wiederholtes Aufbringen von jeweils mit besonderen Lichtmustern zu
belichtenden Photolackschichten definiert. Die Belichtung der Photolackschichten kann entweder durch
besondere Masken im Kontakt- oder im Projektionsdruck oder durch besonders ausgebildete, im allgemei-
nen durch Computer gesteuerte Lichtpunktschreiber (artwork generator) erfolgen. In beiden Fällen ist es für
die Funktionsfähigkeit der zu erzeugenden integrierten Schaltungen von ausschlaggebender Bedeutung, daß die
in sehr zahlreichen Verfahrensschritten in zeitlicher Aufeinanderfolge auf die gleichen Bereiche aufzubringenden
Muster mit größter Genauigkeit, d. h. wesentlich genauer als die kleinste Breite der aufgebrachten
Linienbereiche oder Schaltelemente, ausgerichtet sind.
Da die bisher durch optische Belichtung übertragenen Linienbereiche etwa 2 bis 3 μΐη breit waren, ist es leicht
einzusehen, daß an die Genauigkeit der Ausrichtung extrem hohe Anforderungen gestellt werden mußten.
Entsprechend hoch war daher auch der, insbesondere
für eine automatische Ausrichtung erforderliche technische
Aufwand. Im Verlaufe der stets weiter fortschreitenden Miniaturisierung der integrierten Schaltungen
hat es sich gezeigt, daß das Auflösungsvermögen optischer Verfahren nicht mehr ausreichte, so daß man ■-.
zur Belichtung mittels Elektronerstrahl übergehen mußte. Naturgemäß wurden durch die kleinerwerdenden
Abmessungen der die übertragenen Schaltungsmuster bildenden linienförmigen Bereiche und Schaltungselemente
auch die Anforderungen an die Ausrichtge- ίο
nauigkeii immer höher und der damit verbundene technische Aufwand immer größer.
Da die Funktionsfähigkeit und die Qualität der hergestellten integrierten Schaltungen weitgehend von
der Genauigkeit abhängt, mit der die in den einzelnen Verfahrensschritten in zeitlicher Aufeinanderfolge aufgebrachten
Lichtmuster in Bezug aufeinander ausgerichtet sind, und da die Leistungsfähigkeit einer
integrierte Schaltungen herstellenden automatischen Anlage weitgehend von der Ausrichtgeschwindigkeit
abhängig ist, wurden viele Vorschläge zur automatischen Erhöhung der Ausrichtgenauigkeit, zur Verkürzung
der Ausrichtzeit und zur Vereinfachung der diese Ausrichtung bewirkenden, im allgemeinen sehr komplizierten
und technisch aufwendigen Vorrichtungen gemacht. In der DE-OS 20 56 620 wird eine Elektronenstrahlvorrichtung
zum Belichten von Halbleiterplättchen mit einer Elektronenkanone, einem Rasterablenksystem
und einem Korrekturablenksystem beschrieben, bei der die Ausrichtung der jeweils aufzubringenden so
Teilmuster mit Hilfe von kreuzförmigen Ausrichunarkierungen
erfolgt und wobei die an diesen Markierungen gestreuten Elektronen auf einen elektronenempfindlichen
Detektor fallen. Die dabei entstehenden elektrischen Signale werden in einer nachgeschalteten Ji
Analysiervorrichtung zur Anzeige und Korrektur des Ausrichtungszustandes verarbeitet. Aus dieser Offenlegungsschrift
ist somit ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt.
In der DE-OS 24 43 625 wird eine Vorrichtung mit einer Vielzahl vor. Speichern zur Steuerung des
Elektronenstrahls bei der Belichtung von Halbleiterplättchen beschrieben.
In der DE-OS 25 02 591 wird ein Verfahren mit erhöhter Genauigkeit für die Ausrichtung eines
Elektronenstrahls in bezug auf ein Halbleiterplättchen beschrieben, bei dem die Auswertung der Abtastung der
einzelnen Ausrichtmarkierungen in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten erfolgt, um die Ausrichtgenauigkeit
weitgehend unabhängig von Störeinflüssen wie Oberflächenbeschaffenheit, Materialbeschaffenheit,
Verunreinigungen und dergleichen zu machen.
In der DE-OS 25 25 235 wird ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zum
Feststellen einer Ausrichtmarke auf einem Objekt, wie z. B. einem Halbleiterplättchen, beschrieben, bei der die
an Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen auf paarweise angeordnete elektronenempfindliche Diodendetektoren
fallen, deren elektrische Signale zur Anzeige der Ausrichtung des Elektronenstrahls in bezug
auf die Ausrichtmarkierungen ausgewertet werden. Insbesondere sind Mittel iur Erzeugung von Signalen
vorgesehen, die der Differenz der von den Dioden eines Diodenpaares erzeugten Signale entsprechen. Eine
Dilferentiation der Signale findet nicht statt.
Die in den oben genannten Offenlegungsschriften beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sind
entweder technisch sehr aufwendig oder wegen der erforderlichen großen Anzahl von Schritten relativ
langsam, so daß sie für die Überwachung und Steuerung einer rationell arbeilenden automatischen Fertigungsanlage für integrierte Schaltungen nur begrenzt
verwendbar sind. Darüber hinaus entspricht die erreichbare Genauigkeit im aligemeinen nicht den
praktischen Erfordernissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit
dem eine sehr genaue und technisch sowie zeitlich wenig aufwendige Ausrichtung eines Elektronenstrahls
in bezug auf auf einem Objekt, beispielsweise einem Halbleiterplättchen angeordnete Ausrichtmarkierungen
möglich ist, und mit dem möglicherweise auftretende Ausrichtfehler weitgehend unmöglich gemacht
werden können. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 genannten
Merkmale gelöst.
Weiterbild'ingen der Erfindung sind in den we.teren
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung an Stelle der zum Stande der Technik gehörenden Differenzbildung
der von den Detektoren gelieferten Signale eine Differenzierung der von den Detektoren gelieferten
Signale und eine Differenzbildung der differenzierten Signale erfolgt, sind die Anstiegszeiten dieser Signale
kurzer als die Anstiegizeiten der beim bisherigen Stand der Technik verwendeten Differenzsignale. Da Ausrichtfehler
direkt proportional der Anstiegszeit der Ausrichtsignale sind, können diese verringert werden.
Weiterhin sind die bei Anwendung der vorliegenden Erfindung vorkommenden Ausrichtfehler umgekehrt
proportional der Quadratwurzel der Anzahl der bei einer Ausrichtmarkierung auftretenden Kanten. Wegen
der gemäß der Erfindung ermöglichten Verkürzung der Anstiegszeiten und der dadurch ermöglichten engeren
Anordnung der einzelnen Kanten bzw. Linien einer Ausrichtmarkierung sowie wegen der oben angesprochenen
inversen Proportionalität des Ausrichtfehlcrs mit der Quadratwurzel der Anzahl der in einer
Ausrichtmarkierung untergebrachten Kanten oder Linien, wird die Genauigkeit der Anzeige und der
abgeleiteten Steuersignale trotz geringen technischen Aufwands weiterhin erhöht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung weiden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Elektronenstrahlvorrichtung
zur Steuerung des Strahls,
F i g. 2 die Draufsicht auf einen Teil eines Halbleiterplättchens mit vom Strahl zu beaufschlagenden
Bereichen,
Fig. 3 die vergrößerte Darstellung einer Ausrichtmarkierung,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Verarbeitung der bei der Abtastung einer Ausrichtmarkierung
auftretenden Signale,
Fig. 5 die schematische Darstellung der relativen Formen und Größen der von einem Diodendetektorpaar
abgefühlten Signale sowie deren Differenz und Summe,
Fig. 6 die schematische Darstellung der relativen Formen und Größen der an einer Kante von vier
Detektoren abgefühlten Signale sowie die Summe dieser Signale.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Elektronenkanone 10, die in an sich bekannter
Weise einen Elektronenstrahl 11 erzeugt, der durch eine
Öffnung 12 in einer Pintle 14 zur .Strahlformung
hindurchgeht. Der .Strahl 11 weist vorzugsweise einen
quadratischen Querschnitt auf. dessen Breite der kleinsten Linienbreitc des zu erzeugenden Musters
entspricht. Der Strahl 11 tritt anschließend zwischen zwei Austastplatten 16 hindurch, durch die bestimmt
wird, ob der Strahl das Material beaufschlagt oder ausgetastet wird. Die Austasiplatten 16 werden durch
Schaltungen der Analogeinheit 17 gesteuert, die durch eine Digitalsteuereinheit 18 in an sich bekannter Weise
gesteuert wird, die ihrerseits mit einem Computer 10 verbunden ist.
Der Strahl 11 durchsetzt weiterhin eine kreisförmige
Öffnung 21 in einer Platte 22, durch die der Strahl so beeinflußt wird, daß nur die den achsennahen Bereich
der nicht dargestellten Linsen durchsetzenden Elektronen verwendet werden, so daß ein quadratischer Fleck
ohne jede Verzerrung entsteht.
Anschließend durchsetzt der Strahl 11 magnetische Ablenkspulen 23, 24, 25 und 26, von denen die Spulen 23
und 24 die Ablenkung des Strahles 11 in Α-Richtung und
die Spulen 25 und 26 die Ablenkung des Strahles II in
K-Richtung bewirken. Die Spulen 23 bis 26 wirken derart zusammen, daß der Strahl durch geeignete Ablenkung
eine horizontale Abtastbewegung durchführt. Obwohl der Strahl an und für sich rasterförmig abgelenkt
werden könnte, wird er im vorliegenden Ausführungsbeispiel hin- und herbewegt, so daß er eine entlang
nebeneinanderliegender Spuren verlaufende Bewegung in entgegengesetzten Richtungen durchführt. Dabei
wird den Spulen 23 und 24, wie beispielsweise in der obengenannten DE-OS 20 56 620 näher beschrieben,
während der Vorwärtsabtastung eine Kompensationssägezahnspannung und während der Rückwärtsabtastung
eine in bezug auf die erstgenannte Sägezahnspannung eine entgegengesetzte Polarität aufweisende
Sägezahnspannung zugeführt wird.
Weitet hin durchsetzt der Strahl 11 auch einen ersten
Satz elektrostatischer Ablenkplatten 27, 28, 29 und 30. von denen die elektrostatischen Ablenkplatten 27 und
28 den Strahl in Α-Richtung und die elektrostatischen Ablenkplatten 29 und 30 den Strahl 11 in y-Richtung
ablenken. Die Platten 27 bis 30 dienen dazu, dem Strahl 11 jede gewünschte Versetzung in jeder der vorgegebenen
Lagen oder Punkten, in die er bewegt wird, zu verleihen. Den Spulen 23 bis 26 werden lineare
Korrektursignale zugeleitet.
Nach Durchsetzen der elektrostatischen Ablenkplatten 27 bis 30 durchsetzt der Strahl 11 einen zweiten Satz
elektrostatischer Ablenkplatten 31, 32, 33 und 34. von denen die elektrostatischen Ablenkplatten 31 und 32
eine Verschiebung des Strahls in x-Richtung und die elektrostatischen Ablenkplatten 33 und 34 eine Verschiebung
des Strahls 11 in y-Richtung bewirken. Die Platten 31 bis 34 dienen dazu, den Strahl in an sich
bekannter Weise in jeder der vorgegebenen Lagen, in die er bewegt werden kann, in eine tatsächliche
Ablenklage zu überführen, in die der Strahl überführt werden muß. um in das im betreffenden Feld befindliche
Muster zu passen.
Anschließend fällt der Strahl 11 auf ein auf einem Tisch 35 angeordnetes Objekt, das beispielsweise aus
einem mit einer Photolackschicht überzogenen HaIbleiterplättchen
bestehen kann. Dieser Tisch kann in an sich bekannter Weise, beispielsweise wie im einzelnen in
der oben genannten DE-OS 20 56 620 beschrieben, in x- und y-Richtung bewegt werden.
Wie aus Ii g. 2 ersichtlich enthält das Halblciterpläitchen
41 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von einander überlappender Felder 40. Das in
dieser Figur dargestellte vollständige Feld 40 wird durch die Linien 4O.i. 406. 40c und 40c/ begrenzt. Auf jedem
Malblcilcrplätichcn 41 ist eine Vielzahl von Feldern 40
angeordnet, von denen jedes mit einer vom Strahl 11 zu belichtenden Photolackschicht überzogen ist.
In jeder Ecke eines Feldes 40 befindet sich eine (in
Fig. 2 schematisch durch ein Kreuz dargestellt) Ausrichtmarkierung 42. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, hat
die Überlappung benachbarter Felder zur Folge, daß dieselbe Ausrichlmarkierung 42 jeweils in vier verschiedenen
Feldern benutzt wird. So ist die Ausrichtmarkierung 42 in der unleren rechten Ecke des in Fig. 2
dargestellten einzigen vollständigen Feldes 40 gleichzeitig eine Ausrichlmarkierung in der unteren linken Ecke
eines Feldes 40, das rechts vom vollständig wiedergegebenen Feld liegt, und eine Ausrichtmarkierung in der
oberen rechten Ecke eines Feldes unterhalb des vollständig wiedergegebenen Feldes 40 und eine
Ausrichlmarkierung in der linken oberen Ecke eines diagonal unten rechts vom Feld 40 angeordneten Feldes.
Selbstverständlich könnten auch einander nicht überlappende Felder, die jeweils ihre eigenen Ausrichtmarkierungen
haben, verwende! werden.
Wie in F i g. 3 wiedergegeben, besteht jede Ausrichtmarkierung 42 vorzugsweise aus einer Vielzahl, im
vorliegenden Falle jeweils zwei, von horizontal und vertikal verlaufenden Stäben 43 und 44, wobei die
Anzahl der horizontal verlaufenden Stäbe gleich der Anzahl der vertikal verlaufenden Stäbe ist.
Die einzelnen Ausrichtmarkierungen an den vier Ecken eines Feldes werden in an sich bekannter Weise
zur genauen Festlegung der Lage eines Feldes 40 verwendet, wenn in dieses Feld ein Muster eingeschrieben
werden soll. Die genaue Lage der einzelnen Ausrichtmarkierungen 42 wird durch Abtastungen der
senkrechten Kanten der senkrecht verlaufenden Stäbe
44. während der in x-Richtung erfolgenden Abtastung
und die Lage der horizontalen Kanten der in horizontaler Richtung verlaufenden Stäbe 43 einer
Ausrichtmarkierung 42 durch Abtastung in ^-Richtung ermittelt. Mit Hilfe eines Detektors wird festgestellt,
wann der Elektrostahl 11 über jede einzelne der Kanten einer Ausrichtmarkierung 42 hinweggeht.
Bei der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung besteht der Detektor vorzugsweise aus vier Dioden 45, 46, 45',
46' . die oberhalb des Halbleiterplättchens angeordnet sind und zwischen einander eine Öffnung aufweisen,
durch die der Strahl 11 hindurch tritt, um auf einen Teil
des Halbleiterplättchens 41 aufzutreffen. Die vier Dioden 45, 46, 45' und 46' sind vorzugsweise in Form
von Quadranten angeordnet.
Während einer x-Abtastung ändert sich die Anzahl der am Halbleiterplättchen 41 gestreuten Elektronen,
sobald der Strahl 11 über eine der vertikalen Kanten einer der Stäbe 44 einer Ausrichtmarkierung 42
hinweggeht. Jeder der Stäbe 43 und 44 einer Ausrichtmarkierung 42 wird entweder durch eine
Ausnehmung in oder durch eine Erhebung auf der Oberfläche eines Halbleiterplättchens 41 gebildet Die
Detektordioden 45. 46, 45' und 46' sind vollkommen entleert. Jede von ihnen ist mit einer zweiten Diode 47
verbunden, die als Schutzring dient Die Detektordioden
45, 46, 45' und 46' sind mit ihren Obergängen für Schutzzwecke an der vom Strahl 11 abgewandten Seite
angeordnet Jede dieser Dioden ist so vorgespannt daß
die dem Strahl ti zugekehrte Seite auf Erdpotential
liegt, um eine Ablenkung des Strahles zu vermeiden.
Wie aus F i g. 4 ersichtlich .sind die Detektordioden 45,
46, 45' und 46' mit Vorverstärkern 48, 66, 65 bzw. 49 verbunden, leder dieser Vorverstärker besteht aus
einem Operationsverstärker, einem Kondensator und einem parallel dazu geschalteten Widerstand, die eine
Rückkopplung bilden und die Verstärkung und die Bandbreite des Vorverstärkers steuern.
Die Anode jeder einzelnen Detektordiode ist mit dem negativen Eingang des entsprechenden Operationsverstärkers
über einen Widerstand 53 und einen Kondensator 54 verbunden, der mit einer Batterie 55 parallel
geschaltet ist. Die als Schutzring wirkende Diode 47 ist mit einer positiven Spannungsquelle verbunden, die ein
geringfügig niedrigeres Potential als die Batterie 55 hat.
Jede dieser Dioden ist mit dem positiven Eingang eines Operationsverstärkers des Vorverstärkers verbunden
und über einen Draht geerdet, der um den die Kathode der Diode mit dem Widerstand 53 verbindenden
Draht gewunden ist. Die Windung dient zur Rauschunterdrückung.
Der Ausgang jeder der Vorverstärker 48, 49, 65 und 66 ist mit einer Differenzierschaltung 57, 59, 61 bzw. 62
verbunden. Die Ausgänge der Differenzierschaltungen sind mit Signalbalanceeinheiten oder Signalsymmetrierstufen
58, 60, 63 bzw. 64 verbunden. Die Signalbalanceeinheiten symmetrieren das Signal automatisch bezüglich
der Lage einer Ausrichtmarkierung 42 im Bezug zu jeder der Detektordioden 45,46,45' und 46'. Sie sind mit
einer Summicrschaltung 69 verbunden, die die von den Differenzierschaltungen 57, 59, 61 und 62 erzeugten
Signale addiert.
Der Ausgang der Summierschaltung 69 ist über ein Filter 89 mit einer automatischen Verstärkungssteuerungsschaltung
90 verbunden, die den Verstärkungsfaktor in Übereinstimmung mit der Höhe der Stufe
(aufwärts oder abwärts) der Ausrichtmarkierung und mit den Materialeigenschaften des die Ausrichtmarkierung
42 aufweisenden und vom Elektronenstrahl 11 abgetasteten Bereichs eines Halbleiterplättchens 41
steuert.
Der Verstärkungsfaktor wird während einer ersten Abtastung eines eine Ausrichtmarkierung 42 aufweisenden
Teils eines Halbleiterplättchens 41 durch den Elektronenstrahl 11 bestimmt und während der übrigen
Abtastungen der gleichen Stäbe 43 oder 44 der gleichen Ausrichtmarkierung verwendet.
Durch die automatische Verstärkungssteuerschaltung 90 wird das Signal während der darauffolgenden
Abtastungen auf eine vorgegebene Amplitude in Übereinstimmung mit den bei der ersten Abtastung
ermittelten Werten eingestellt.
Der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 ist mit einem elektronischen Schalter 98
verbunden, der geschlossen ist. wenn der Strahl 11 eingeschaltet und ein durch eine Ausrichtmarkierung
verursachtes Signal erwartet wird: in allen anderen Fällen ist der Schalter offen. Durch das Schließen des
elektronischen Schalters 98 werden die am Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 auftretenden Signale zu einem positiven Spitzendetektor 99
und einem negativen Spitzendetektor 100 übertragen. Die am Ausgang des positiven Spitzendetektors 99
auftretenden Signale werden über eine Leitung 103 und die am Ausgang des negativen Spitzendetektors 100
auftretenden Signale über eine Leitung 104 der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 zugeführt. Wie schon gesagt, wird der Verstärkungsfaktor
der automatischen Verstärkungssteuerschaltiing 90, beispielsweise für alle Abtastungen einer Ausrichtmarkierung
42 in x-Richtung während der ersten Abtastung in Ar-Richtung eingestellt.
Desgleichen wird die automatische Verstärkungssteuerschaltung 90 während der ersten Abtastung durch den
Strahl 11 in y-Richtung neu eingestellt. Ebenso erfolgt
eine Neueinstellung der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90, wenn der Strahl 11 zu einer anderen
Ausrichtmarkierung 42 verschoben wird, und zwar zunächst für die x-Abtastungen und dann für die
y-Abtastungen.
Der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 ist bei geschlossenem elektrischem
Schalter 98 nicht nur mit dem positiven Spitzendetektor 90 und dem negativen Spitzendetektor 100, sondern
auch über einen Inverter 239 über eine Leitung 115 mit
einem elektronischen Schalter 116 und über eine Leitung 117 mit einem positiven Spannungsvergleicher
118 und einem negativen Spannungsvergleicher 119 verbunden. Während der ersten Abtastung ist der
elektronische Schalter 116 geöffnet, so daß den Vergleichern 118 und 119 während der ersten Abtastung
(die Lage der Ausrichtmarkierung 42 ist zu diesem Zeitpunkt noch nicht festgelegt) keine Signale zugeleitet
werden.
Der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 ist auch über eine Leitung 121 mit einer
Prüf- und Mittelwertschaltung 122 verbunden, so daß bei geschlossenem elektronischen Schalter 98 der
Ausgang der automatischen Verstärkungsschaltung 90 über die Leitung 121 mit dem Eingang der Prüf- und
Mittelwertschaltung 122 bei eingeschaltetem Strahl 11 während aller Abtastungen verbunden ist.
Mit Ausnahme der automatischen Verstärkungssteuerschaltung werden alle Teile der in F i g. 4 dargestellten
Schaltung sowohl während der Abtastung in Vorwärtsrichtung als auch bei der Abtastung in Rückwärtsrichtung
verwendet. Die anschließende Verarbeitung der Lagedaten erfordert besondere Schaltungen für Strahlablenkungen
nach beiden Seiten. Die durch die gestrichelte Linie 150 eingeschlossenen Schaltungen
sind Abtastungen in einer Richtung (beispielsweise in Vorwärtsrichtung) zugeordnet, während die im Block
160 angeordneten, nicht dargestellten Schaltungen den Abtastungen in der entgegengesetzten Richtung zugeordnet
sind. Es sei noch darauf hingewiesen, daß beide Blocks gleich ausgebildet sind.
Um vom Block 150 zum Block 160 oder umgekehrt schalten zu können, werden über eine Vorwärts/Rückwärtsleitung
130 Schaltsignale zur Verfügung gestellt. Durch diese Schaltsignale werden nicht dargestellte
Torschaltungen innerhalb der Blocks 150 und 160 in an sich bekannter Weise gesteuert. Durch die über die
Leitung 130 übertragenen Schaltsignale werden auch die Tore 139 und 146 an den Ausgängen der Blocks 150
und 160 betätigt
Es folgt eine Beschreibung der Funktion der innerhalb des Blocks 150 enthaltenen Schaltungen während der
Abtastungen in einer Richtung. Die gleichen Ausführungen treffen auch auf den Block 160 während der
Abtastungen in der anderen Richtung zu. Zur Vereinfachung der Darstellung in der folgenden Beschreibung
des Blocks 150 wird unter »nächste Abtastung« die nächste Abtastung in dergleichen Richtung verstanden.
Die am Ausgang der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 auftretenden Signale werden über eine Leitung 129
einer Prüf- und Halteschaltung 128 zugeführt. Wird der elektronische Schalter 98 geöffnet um die Zufuhr der
Ausgangsspannung der automatischen Verstärkungssteuerschaltung 90 zur Prüf- und Mitielwertschaltung
122 zu unterbrechen, so wird ein nicht dargestellter elektronischer Schalter zur Erregung der Prüf- und
Halteschaltung 128 geschlossen, so daß diese ein Mittelwertsignal der Abtastung von der Prüf- und
Mittelwertschaltung 122 erhalten kann. Auf diese Weise wird am Ende des Teils jeder Abtastung in der der
Strahl 11 ausgeschaltet wird, die Prüf- und Halteschaltung
128 die Mittelwertspannung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 erhalten. Das am Ausgang der
Prüf- und Halteschaltung 128 vorliegende Signal wird während der nächsten Abtastung durch den Strahl U in
dergleichen Richtung benützt.
Ist der elektronische Schalter geöffnet um die Übertragung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122
zur Prüf- und Halteschaltung 128 zu unterbrechen, wird ein anderer elektronischer Schalter geschlossen um die
Mittelwertspannung von der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 zu entfernen, bevor die nächste Abtastung
beginnt. Der zuletzt genannte elektronische Schalter wird geöffnet, wenn die nächste Abtastung beginnt und
der Strahl 11 eingeschaltet wird. Dieser Vorgang findet
auch vor dem neuerlichen Schließen des Schalters 98 statt, durch das die Spannung von der automatischen
Verstärkungssteuerschaltung 90 zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122 übertragen wird.
Das am Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 128 auftretende und über die Leitung 132 weitergeleitete
Signal stellt eine Restgrundspannung dar. Die Ausgangsleitung 132 der Prüf- und Halteschaltung 128 ist
über einen Widerstand 133 mit der Eingangsleitung 134 eines Pufferverstärkers 135 verbunden. Die Leitung 134
ist auch über einen Widerstand 137 mit dem Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 136 verbunden. Die Prüf-
und Halteschaltung 136 ist über eine Leitung 138 mit dem Ausgang des negativen Spitzendetektors 100
verbunden. Auf diese Weise liefert der Ausgang des Pufferverstärkers 135 über eine Torschaltung 146 ein
Referenzschwellenwertsignal zum positiven Spannungsvergleicher 118.
Das positive Schwellenwertsignal ist eine Spannung, die zwischen der von der Prüf- und Halteschaltung 128
gelieferten Restgrundspannung und der von der Prüf- und Halteschaltung 136 gelieferten Spitzenspannung
liegt, wobei die Werte der Widerstände 133 und 137 die Größe des positiven Schwellenwertsignals bestimmen.
Die Werte der Widerstände 133 und 137 sind vorzugsweise einander gleich, so daß die positive
Schwellenwertspannung in der Mitte zwischen den an den Ausgängen der Sciialiungen J2S und 136 aufüciciiden
Werte liegt-
Wird die Prüf- und Halteschaltung 136 über ein Signal auf der Leitung 130 erregt so empfängt sie über die
Leitung 138 die am Ausgang des negativen Spitzendetektors 100 auftretenden Signale. Dieser Vorgang findet
statt, wenn der Strahl 11 am Ende einer Abtastung abgeschaltet wird.
Die mit dem Ausgang der Prüf- und Halteschaltung 128 verbundene Leitung 132 ist über einen Widerstand
140 mit einer Eingabeleitung 141 eines Pufferverstärkers 142 verbunden. Die gleiche Eingabeleitung 141 des
Pufferverstärkers 142 ist über einen Widerstand 144 mit einer Prüf- und Halteschaltung 143 verbunden, die über
eine Leitung 145 mit dem Ausgang des positiven Spitzendetektors 99 verbunden ist
Die Prüf- und Halteschaltung 143 wird ebenfalls
durch ein über die Leitung 130 übertragenes Signal erregt, wenn der Strahl Il am Ende einer Abtastung
abgeschaltet wird. Die Ausgänge der mit dem positiven Spitzendetektor 99 verbundenen Prüf- und Halteschaltung
und der mit der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 verbundenen Prüf- und Halteschaltung 128 werden über
den Pufferverstärker 142 und über die Torschaltung 139 weiter geleitet, um eine Referenzschwellenwertspannung
für den negativen Spannungsvergleicher 119 zur Verfügung zu stellen.
Das negative Schwellenwertsignal ist eine Spannung, die zwischen der Restgrundspannung der Prüf- und
Halteschaltung 128 und der Spitzenspannung der Prüf- und Halteschaltung 143 liegt, wobei die Widerstände
140 und 144 die Größe des negativen Schwellenwertsignals bestimmen. Die Größen der Widerstände 140 und
144 sind vorzugsweise gleich, so daß die negative Schwellwertspannung in der Mitte zwischen den
Ausgangswerten der Prüf- und Halteschaltung 128 und der Prüf- und Halteschaltung 143 liegt.
Demzufolge werden die Schwellenwertspannungen für die Vergleicher 118 und 119 am Ende einer
Abtastung durch den Strahl 11 erzeugt und als Schwellenwertspannungen während der nächsten Abtastung
in der gleichen Richtung verwendet. Somit werden die Schwellenwertspannungen für die Vergleicher
118 und 119 am Ende jeder Abtastung geändert, damit die wirksamen Schwellenwertspannungen jeweils
die Spannungen sind, die bei einer vorhergehenden Abtastung in der gleichen Richtung erzeugt wurden.
Jeder am Ausgang des Vergleichers 118 oder 119 auftretende Ausgangsimpuls wird über eine Torschaltung
151 zu einen Rückkopplungskanal 152 der digitalen Steuereinheit 18 geleitet. Ein Zähler 153
erzeugt Taktimpulse, die über die Torschaltung 151, sobald diese durch ein Signal von den Vergleichern 118
und 119 erregt ist, zum Rückkopplungskanal 152 der digitalen Steuereinheit 18 übertragen werden, so daß
jede der Kanten jeder der vertikalen Stäbe 44 durch den Computer 19 festgestellt werden kann. Auf diese Weise
werden sowohl die positiven als auch die negativen Kanten jeder der vertikalen Stäbe 44 der Ausrichtmarkierungen
42 zu den logischen Schaltungen des Rückkopplungskanals 152 übertragen, so daß die
richtige Lage der Ausrichtmarkierung 42 schnell bestimmt werden kann. Die Identität der positiven und
negativen Kanten wird darüberhinaus auch zum Computer übertragen, wodurch die Unterscheidung der
Markierungsdaten von Störungen erleichtert wird.
Der Strahl 11 führt bei der Durchführung von Ar-Abtastungen eine erste Abtastung in der plus
Ar-Richtung durch, unmittelbar vor dem Beginn der ersten Ar-Abtastung wird der elektronische Schalter der
Prüf- und Mittelwertschaltung 122 und der elektronische Schalter des positiven Spitzendetektors 99 und des
negativen Spitzendetektors 100 geschlossen. Das hat zur Folge, daß die in der Prüf- und Mittelwertschaltung
122, den positiven Spitzendetektor 99 und den negativen
Spitzendetektor 100 gespeicherten Signale vor Beginn der ersten Abtastung entfernt werden, so daß diese
Einheiten bereit sind, während der ersten x-Abtastung
Informationen aufzunehmen.
Im Zeitpunkt der Einschaltung des Strahles 11 zum Beginn der ersten x-Abtastung einer Ausrichtmarkierung
42 des Halbleiterplättchens 41 wird der elektronische Schalter der Prüf- und Mittelwertschaltung 122 und
der elektronische Schalter des positiven Spitzendetek-
tors 99 und des negativen Spit/endetektors 100
geöffnet. Auf diese Weise weiden die besagten Einheiten in die Lage versetzt, erneut Signale zur
Speicherung aufzunehmen. Im Zeitpunkt, indem der Strahl It die erste x-Abtastung beginnt, werden die ι
Signale von den Detektordioden 45, 46, 45' und 46' zu den Differenzierschaltungen 57, 59, 61 bzw. 62
übertragen.
Unmittelbar nach Beginn der ersten Abtastung wird der elektronische Schalter 98 geschlossen, während der h>
elektronische Schalter 116 am Beginn der ersten Abtastung geöffnet wird. Durch das Schließen des
elektronischen Schalters 98 kann der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerung zum positiven
Spitzendetektor 99, zum negativen Spitzendetektor 100 ι ■■;
und zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122 übertragen werden. Durch die Öffnung des elektronischen Schalters
116 werden die Vergleicher 118 und 119 von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 getrennt.
Während der Strahl 11 seine erste x-Abtastung durchführt, wird der Ausgang der Summiervorrichtung
69 durch die automatische Verstärkungssteuerung 90 zum positiven Spitzendetektor 99, zum negativen
Spitzendetektor 100 und zur Prüf- und Mittelwertschaltung 122, jedoch nicht zu den Vergleichern 118 und 119
übertragen. Die Ausgänge des positiven Spitzendetektors 99 und des negativen Spitzendetektors 100 werden
zur automatischen Verstärkungssteuerung 90 unmittelbar nach der ersten x-Abtastung übertragen, um den
Verstärkungsfaktor für die verbleibenden x-Abtastungen zu erzeugen.
Durch das Schließen des Schalters 116 wird der Ausgang der automatischen Verstärkungsschaltung 90
mit jedem der Vergleicher 118 und 119 während der restlichen Af-Abtastungen einer Ausrichtmarkierung 42
verbunden, wann immer der elektronische Schalter 98 geschlossen ist.
Wird der Strahl 11 nach der ersten x-Abtastung ausgeschaltet, so erregt ein über die Leitung 130
übertragenes Signal die Prüf- und Halteschaltungen 128, 136 und 143. Diese Information wird zu den Vergleichern
118 und 119 übertragen, jedoch nicht verwendet,
da keine Informationen über die Leitung 117 von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 während der
ersten Abtastung übertragen werden, nachdem der « elektronische Schalter 116 offen war.
Nach Erregung der Prüf- und Halteschaltung 118,136
und 143 verschwindet das Signal auf der Leitung 130, wobei der Strahl 11 immer noch seine erste x-Abtastung
durchführt, jedoch schon abgeschaltet ist. Beim w Verschwinden des Signals werden nicht dargestellte
elektronische Schalter geschlossen, um die Prüf-und MiUeiwertschaitung Ϊ22, den positiven Spitzendetektor
99 und den negativen Spitzendetektor 100 zu entladen.
Die zuletzt genannten elektronischen Schalter wer- ss
den zu dem Zeitpunkt geöffnet, indem der Strahl 11 seine Abtastrichtung umkehrt und eingeschaltet wird.
Auf diese Weise erhalten der positive Spitzendetektor 99, der negative Spitzendetektor 100 und die Prüf- und
Mittelwertschaltung 122 Information von der zweiten bO x-Abtastung, da der elektronische Schalter 98 zur
gleichen Zeit geschlossen ist
Während der zweiten x-Abtastung speichert der positive Spitzendetektor 99 das maximale Spitzensignal,
der negative Spitzendetektor das negative Spitzensignal und die Prüf- und Mittelwertschaltung 122 enthält
einen Mittelwert des Signals von der automatischen Verstärkungssteuerung 90.
Während dieser Abtastung ist der elektronische Schulter 116 geschlossen, da er seit dem Zeitpunkt
indem der Strahl 11 während der ersten A-Abtastung eingeschaltet wurde, geschlossen geblieben ist und
wahrend der restlichen ^-Abtastungen einer Ausrichtmarkierung
42 geschlossen bleibt. Auf diese Weise wird dem positiven .Spannungsvergleicher 118 und dem
negativen Spannungsvergleicher 119 weiterhin der Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerung 90
zugeführt wann immer der elektronische Schalter 98 geschlossen ist. Die automatische Verstärkungssteuerung
90 enthält jedoch nicht vor der zweiten Α-Abtastung den gewünschten Verstärkungsfaktor für
den Teil des Halbleiterplättchens 41 auf dem eine Ausrichtmarkierung 42 abgetastet wird. Demzufolge
können nach Abschaltung des Strahles 11 während der zweiten und der folgenden x-Abtastungen Ausgangssignale
am positiven Spitzendetektor 99, am negativen Spitzendetektor 100 und an der Prüf- und Mittelwertschaltung
122 zur Verwendung in den Vergleichern 118 und 119 zur Erzeugung der Schwellenwertspannungen
vorliegen.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Ausgangsimpulse der Vergleicher 118 und 119 während der zweiten und
dritten Abtastungen nicht wirksam sind, da die digitale Steuereinheit 18 eine Verwendung dieser Information
während der zweiten und dritten Abtastungen verhindert. Erst bei der dritten x-Abtastung wird die
Information von den Ausgängen der Vergleicher 118 und 119 zur Feststellung der Lage der Kanten jeder der
vertikalen Stege 44 einer Ausrichtungsmarkierung 42 verwendet.
Während der zweiten x-Abtastung stellt der positive Spitzendetektor 99 das von der automatischen Verstärkungssteuerung
90 kommende positive Signal fest, während der negative Spitzendetektor 100 das von der
automatischen Verstärkungssteuerung 90 kommende negative Signa! feststellt. Die Prüf- und Mittelwertschaltung
122 stellt einen Mittelwert des vom Ausgang der automatischen Verstärkungssteuerung 90 kommenden
Signals her. Wird der Strahl 11 während der zweiten x-Abtastung ausgeschaltet, so erregt ein über die
Leitung 130 übertragenes Signal die Prüf- und Halteschaltungen 128, 136 bzw. 143. Auf diese Weise
wird die Prüf- und Halteschaltung 128 eine Durchschnittsspannung von der zweiten x-Abtastung während
der dritten und vierten Abtastungen enthalten und über die Leitung 132 zu den Pufferverstärkern 135 und 142
während der vierten Abtastung übertragen. Die Prüf- und Halteschaltung 136 wird während der vierten
Abtastung einen positiven Impuls aufrecht erhalten, der das negative Spitzensignal während der zweiten
Abtastung anzeigt.
Die Prüf- und Halteschaltung 143 erzeugt während der vierten Abtastung ein negatives Signal, das für die
positive Spitzenspannung während der zweiten x-Abtastung charakteristisch ist.
Somit enthält der positive Spannungsvergleicher 118
während der vierten x-Abtastung eine Schwellenwertspannung, die mit der Restgrundspannung und der
invertierten negativen Spitzenspannung während der zweiten Abtastung korreliert ist Der Vergleicher 118
hat während der ganzen vierten Abtastung die gleiche Schwellenwertspannung.
Entsprechend enthält der negative Spannungsvergleicher 119 während der vierten Abtastung eine Schwellenwertspannung
die mit der Restgrundspannung und dem invertierten positiven Spitzensignal während der
zweiten Abtastung korrelieri i:;t. Der Vergleicher 119
hat während der ganzen vierten Abtastung die gleiche Schwellenwerlspannu.-g.
Während der zweiten Abtastung und bei abgeschaltetem
Strahl 11 steigt das Signal auf der Leitung 130 etwa
in der Mitte des Zeitabschnittes, indem der Strahl 11 während der zweiten Abtastung abgeschaltet ist, an. Ist
das Signal angestiegen, so werden elektronische Schalter geschlossen, um die Restgrundspannung von
der Prüf- und Mittelwertspannung 122 abzuleiten und das gespeicherte Spitzensignal vom positiven Spitzendetektor
99 und vom negativen Spitzendetektor 100 zu entfernen. Die zuletzt angesprochenen elektronischen
Schalter werden geöffnet, wenn der Strahl 11 zur Einleitung der dritten Abtastung eingeschaltet wird, so
daß der positive Spitzendetektor 99, der negative Spitzendetektor 100 und die Prüf- und Mittelwertschaltung
122 erneut die Ausgangssignale von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 während der dritten
Abtastung erhalten. Unmittelbar nach Beginn der dritten Abtastung durch den Strahl 11 wird der Schalter
98 ebenfalls geschlossen, um erneut zu ermöglichen, daß die automatische Verstärkungssteuerung 90 die Ergebnisse
der Abtastung durch Dioden 45, 46, 45' bzw. 46 weiterleitet.
In jeder der dritten Abtastung folgenden x-Abtastung erzeugt der positive Spannungsvergleicher 118 ein
Ausgangssignal, wenn seine Schwellenwertspannung vom Wert des von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 über den Inverter 239 auf der Leitung 117
übertragenen Signals gekreuzt wird. Das hat zur Folge, daß die Torschaltung 151 die Übertragung der
Taktimpulse vom Zähler 153 zum Rückkopplungskanal 152 ermöglicht. Auf diese Weise ist es möglich, daß die
Lage jedes positiven Spitzensignals durch den Computer 19 bestimmt werden kann.
In gleicher Weise erzeugt der Spannungsvergleicher 119 nach jeder der dritten Abtastung folgenden
Abtastung einen Ausgangsimpuls, der entsteht, wenn die negative Schwellenwertspannung vom Wert des invertierten
Signals gekreuzt wird, das von der automatischen Verstärkungssteuerung 90 erzeugt wird. Auch die
vom negativen Spannungsvergleicher 119 kommenden Signale ermöglichen es dem Computer die Lage des
negativen Signals zu bestimmen. Die den ersten drei Abtastungen folgenden 27 Abtastungen der Ausrichtmarkierung
42 in x-Richtung, dienen zur Ausmittelung der Lage der Ausrichtmarkierung 42. Dadurch wird der
prozentuale Fehleranteil zu einem befriedigendem Minimum. Nachdem der Strahl 11 seine 30 Abtastungen
bei Richtungsumkehr nach jeder Abtastung beendet hat, tastet er dieselbe Ausrichtmarkierung 42 in y-Richtung
ab, um die Lage jeder einzelnen Kante jedes einzelnen Stabes 43 der Ausrichtmarkierung 42 zu bestimmen.
Zur Abtastung durch den Strahl 11 in y-Richtung liefert die digitale Steuerungseinheil 18 den einzelnen
Signalbalanceeinheiten 58, 60, 63 bzw. 64, verschiedene Multiplikationskoeffizienten. Der Rest des Verfahrens
zur y-Ablastung erfolgt in gleicher Weise wie bei der
x-Abtastung.
Befindet sich die Information bezüglich der Lage der Ausrichtnicirkierungen 42 in bezug auf ihre gewünschte
Lage im Rückkopplungskanal 152, kann die Lage eines Feldes 40 durch die vier Ausrichtmarkierungen an
seinen vier Ecken bestimmt werden.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbcispiel
kann beispielsweise die Reihenfolge der Differentialion
und der Stimulierung geändert werden. Obwohl im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Differentiation
vor der Summierung stattfindet, ist es auch möglich, die Differentiation nach der Summierung
durchzuführen. In diesem Fall ist anstatt von vier Differenzierschaltungen nur eine einzige Differenzierschaltung
erforderlich. Dabei darf aber nicht übersehen werden, daß bei der in F i g. 4 dargestellten Vorrichtung
die Gleichstromkomponente durch die Differentiation unschädlich gemacht wird, bevor eine Summation
ίο erfolgt.
Weiterhin ist es auch möglich, die Anzahl der Detektoren zu verändern. Obwohl im vorgehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel mehrere Detektoren verwendet werden, während Ausgangssignale vor
Ii oder nach der Differenzierung summiert werden,
können auch gute Ergebnisse durch Auswertung des Signals von einem einzigen, in richtiger Weise
angeordneten Detektor und durch Differenzierung des dabei erhaltenen Signals erzielt werden. Die auf diese
Weise erreichbare Genauigkeit ist zwar kleiner als bei der in Fig.4 dargestellten Vorrichtung, sie liegt aber
weit über den mit den bisher bekannten Vorrichtungen erzielbaren Werten. Die Lage des einzigen zu
verwendenden Detektors kann beispielsweise durch
2r) eine Anordnung entsprechend Fig.4 und einem
Schalter zur Auswahl jeweils eines besonderen Detektors optimiert werden. Durch geeignete Ausbildung
dieses Detektors, beispielsweise durch eine sphärische oder kreisförmige Ausbildung, kann die Genauigkeit
ίο und der Wirkungsgrad der Anordnung verbesserl
werden. In F i g. 6 wird der Verlauf von Signalen wiedergegeben, die bei einer Vorrichtung gemäß F i g. 4
entstehen, wenn die Summation vor der Differentiation durchgeführt wird. Die Wellenformen Xl, X2, Vl und
Vi Y2 sind in Bezug aufeinander maßstäblich gezeichnel
und stellen die Ausgänge der Detektoren 45,46,45' und
46' dar. Die fünfte Wellenform ist die Summe der Wellenformen Xl, X 2, Vl und Y2 und entsteh!
beispielsweise am Ausgang einer Summiervorrichtung
4(i 69. Dieses Summcnsignal weist eine sehr starke
Steigung auf und hat daher eine sehr kurze Anstiegszeit was zur Folge hat, daß die Ausrichtfehler wesentlich
herabgesetzt werden. Als Folge davon kann die Dichte der Ausrichtmarkierungen, beispielsweise durch Herab-
4Ί setzung des Abstandes zwischen den eine Markierung
bildenden Stäben, erhöht werden, was zu einer weiteren Herabsetzung der Ausrichtfehler führt.
Eine weitere Abänderung des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels besteht in der Benützung der
Detektordioden 45, 46, 45' und 46' gleichzeitig für x- bzw. y- Abtastungen.
Einer der Gründe für die gleichzeitige Benutzung aller Delektordioden besteht vor allem darin, daß be
einer gleichzeitigen Benützung der Detektordioden die zur abwechselnden Benutzung erforderlichen zusätzlichen
Schaltelemente fortfallen. Von besonderer Wichtigkeit ist jedoch die nicht vorhersehbare Tatsache, dal;
bei gleichzeitiger Verwendung aller vier Delektordi öden steilere Abtastsignale entstehen. Besonders die
M) letzte Eigenschaft des in Fig. 4 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels stellt einen wesentlichen Fortschriti gegenüber dem vorbekannten Stande der Technik dar.
In Fig. 5 weiden die bei Verwendung von zwe Detektordioden auftretenden Wcllcnformcn darge
b5 stellt. Die mit A und B bezeichneten Wellcnformer
entstehen bei Verwendung von Detektordiodenpaaren beispielsweise der Detektordioden 45 und 46 oder 45
und 46', wenn der Elektronenstrahl sich der Kante einei
Ausrichtmarkierung nähert. Es ist für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich, daß die in F i g. 5 dargestellten
Wellenformen bei Abtastung einer Kante (beispielsweise einer positiv verlaufenden Stufe auf eine mit
Photolack überzogenen Fläche) einer Ausrichtmarkierung entstehen und daß die an der anderen Kante
(beispielsweise einer negativ verlaufenden Stufe) der Ausrichtmarkierung erzeugten Signale im wesentlichen
die gleiche Form jedoch die entgegengesetzter Polarität aufweisen werden. Die dritte in Fig.5 dargestellte
Wellenform stellt die Differenz zwischen den durch A und B dargestellten Wellenformen dar und würde bei
Verwendung eines Differentialverstärkers entstehen, dem die Ausgänge von Signalbalancevorrichtungen
zugeführt werden. Die vierte in Fig.5 dargestellte Wellenform stellt die Summe der mit A und B
bezeichneten Wellenformen dar und entspricht einem Signal, das durch eine Summiervorrichtung (beispielsweise
die in F i g. 4 mit 69 bezeichnete Summiervorrichtung) entstehen würde, der die Ausgänge eines
Diodenpaars zugeführt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die zuletzt genannte Wellenform eine sehr
starke Steigung aufweist, was bei der Abtastung der gegenüberliegenden Kante einen entsprechend starken
Abfall zur Folge hat. Wie schon weiter oben erläutert, hat die kurze Anstiegzeit eine Herabsetzung der
Ausrichtfehler zur Folge, wodurch eine stärkere Konzentration der Ausrichtmarkierungen und somit
eine weitere Herabsetzung der Ausrichtfehler möglich ist. Zur Erleichterung der Signalermittlung und zur
Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses wird die zuletzt genannte Wellenform einer bandbreitenbegrenzten
Differenziervorrichtung (entweder vor oder nach der Summation) zugeführt.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß für den Strahl U
10
15
20 in an sich bekannter Weise ein Fokusier- und ein Kalibriergitter erforderlich ist.
Die die oben beschriebenen Ausrichtmarkierungen 42 bildenden Stäbe 43 und 44 können sowohl, wie oben
beschrieben, aus Vertiefungen als auch als Erhöhungen oder in anderer Weise ausgebildet werden, solange bei
der Abtastung einer ihrer Kanten durch den Strahl 11 ein geeignetes Signal entsteht. Weiterhin ist es auch
möglich, die Markierungen durch unterschiedliche Materialbeschaffung von ihrer Umgebung unterscheidbar
zu machen. In allen Fällen ist, wie aus der Darstellung in F i g. 5 zu entnehmen, ersichtlich, daß bei
Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Einzelsignal eine kürzere Anstiegszeit hat als die nach
dem bekannten Verfahren und mit den bekannten Vorrichtungen erzeugten Differenzsignale. Aus den
F i g. 5 und 6 ergibt sich weiterhin, daß die Summe der Signale einen noch stärkeren Anstieg als die Einzelsignale
haben, wodurch die Eignung des Systems zur Abtastung von Ausrichtmarkierungen noch weiter
verbessert wird.
Weiterhin ist es möglich, die Schwellenwertspannungen nicht, wie oben beschrieben, bei der vorhergehenden
Abtastung in der gleichen Richtung sondern auch bei der vorhergehenden Abtastung in der entgegengesetzten
Richtung zu bilden. In diesem Fall müßten die Ausgangssignale der automatischen Verstärkungssteuerung
90 invertiert werden. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
beschriebene Abtastung durch Bewegung des Strahls in entgegengesetzt laufender Richtungen nicht
die einzige mögliche Ausbildung ist. Es können auch beliebig andere Abtastungen, z. B. Abtastungen mit
einer Strahlbewegung nur in einer Richtung, spiralförmige Abtastuüg usw. verwendet werden.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Feststellung der Lage eines Elektronenstrahls in bezug auf auf einem Objekt,
beispielsweise einem Halbleiterplättchen, angeordnete Ausrichtmarkierungen, bei dem die an den
Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen durch Detektoren erfaßt werden, um dem zeitlichen
Verlauf der Dichte der auf die Detektoren auftreffenden gestreuten Elektronen entsprechende
Detektorsignale zu erzeugen, die einer Analysiervorrichtung zur Erzeugung von die Lage der
Ausrichtmarkierungen angebenden Daten zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die
am Ausgang der Detektoren (45, 46, 45', 46') auftretenden Detektorsignale vor ihrer Weiterleitung
zur Analysiervorrichtung differenziert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die differenzierten Detektorsignale
vor ihrer Weiterleitung an die Analysiervorrichtung paarweise, gruppenweise oder gemeinsam summiert
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorsignale vor ihrer Differentiation
und Weiterleitung an die Analysiervorrichtung paarweise, gruppenweise oder gemeinsam
summiert werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Elektronenstrahlvorrichtung
zur Abtastung der Ausrichtmarkierungen, Detektoren, vorzugsweise Detektordioden zur Feststellung
der bei der Abtastung der Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen und zur Erzeugung
von dem zeitlichen Verlauf der Dichte der auf sie auftreffenden Elektronen darstellenden Detektorsignalen
und Analysiervorrichtungen zur Umwandlung der bei der Abtastung entstehenden Detektorsignale
in Angaben über die Lage der Ausrichtmarkierungen, gekennzeichnet durch eine oder mehrere
Differenzierschaltungen (57,59,61,62) zur Differentiation
der Detektorsignale und durch Mittel zur Weiterleitung dieser Signale an die Analysiervorrichtung.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einer Elektronenstrahlvorrichtung
zur Abtastung von Ausrichtmarkierungen, mit mehreren Detektoren zur Erfassung der an den
Ausrichtmarkierungen gestreuten Elektronen und zur Erzeugung von dem zeitlichen Verlauf der
Dichte der auftreffenden Elektronen darstellenden Detektorsignalen und einer Analysiervorrichtung
zur Umwandlung der bei der Abtastung entstehenden Detektorsignale in Angaben über die Lage der
Ausrichtmarkierungen, gekennzeichnet durch Summiervorrichtungen (69) und Differenzierschaltungen
zur Erzeugung der zeitlichen Ableitung der Summe von mindestens zwei Detektorsignalen sowie durch
Mittel zur Weiterleitung dieser Signale an die Analysiervorrichtung
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mindestens zwei Differenzierschaltungen (57,
59, 61, 62) zur Erzeugung der zeitlichen Ableitung der Detektorsignale und eine Summiervorrichtung
(69) zur Summierung der Differenziersignale.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine mit den Ausgängen der Detektoren (45,
46, 45', 46') verbundene Schaltung, an deren Ausgang ein Signal auftritt, das die zeitliche
Ableitung der Summe der an den Ausgängen von mindestens zwei Detektoren auftretenden Signalen
darstellt.
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