DE2935265A1

DE2935265A1 - Ausrichtvorrichtung

Info

Publication number: DE2935265A1
Application number: DE19792935265
Authority: DE
Inventors: Ryozo Hiraga; Akiyoshi Suzuki; Kanagawa Yokohama; Hideki Yoshinari
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1978-09-01
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1980-03-13
Also published as: GB2039030B; JPS5534490A; GB2039030A; US4301363A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Maske und eines Mikroplättchens bzw. ΐ-lafers zur Verwendung in einer Druckvorrichtung zur Herstellung eines Halbleiterschaltungseleinents.

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Aus den japanischen Patentanmeldungen Fr. 51-49109 und Nr. 52-50605 ist eine Vorrichtung zum Ausrichten ein ?r Maske und eines Wafers bekannt, bei der Ausrichtmarken auf der Maske und den Wafer mit einer Abtast?inheit vorgegebener Größe entlang einer /ibtastlinie abgetastet werden. Dabei werden Lichtstrahlen dieser Ausrichtmarke photoelektrisch erfaßt, um die Größe des Versatzes zwischen der Maske und dem Wafer herauszufinden. Mit der Bezeichnung "Abtasteinhe.it" ist folgendes gemeint: Es gibt eine Vielzahl von Abtastsystemen, das "Durchlaufpunktsystem", das "Durchlaufbildsystem", ein System, bei d:;m das Bild eines Abtastobjektes auf einer lichtempfänglichen Fläche einer Bildaufnahmeröhre, einer Photosensoranordnung usw.· abgebildet wird und andere, die alle die sequentielle Ab-

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tastung eines Bereichs vorgegebener Größe entlancr der Abtastlinie durchführen, wenn die Beobachtunq- entlana einer solchen Abtastlinie erfolat. Diener bereich wird als Abtasteinheit bezeichnet. Tatsächlich entspricht rer Bereich bei dem Durch] aufpunktsystem der kreiße eines Abtastpunktes auf der Abtastfläche, bo?i dem Durchlaufbildsystem einer Größe,die entsteht, wenn die lichtempfängliche Fläche einer ortsfesten Lichtempf ancrseinrichtung auf die Abtastfläche projiziert ist, und bei den TO Photosensorsystem eine F'läche, die entsteht, wenn ein Photodetektor auf die Abtastfläche projiziert ist.

Zum besseren Verständnis des Standes der Technik wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 die '5 Ausrichtvorrichtung der erwähnten früheren 7\nmeldunqer , bei dem das Durchlaufpunktsystem Verwendung findet, näher erläutert.

Die Figur zeigt ein optisches System mit Laser-^ζυ Strahlabtastung mit folgenden Bestandteilen: einer Laserstrahlenquelle 1, einer Strahlensammellinse 2, einem drehbaren Polygonspiegel 3, einer Ubertraaunaslinse 4, einem Strahlenteiler 5 zum Einleite·"! von Licht in ein optisches System 22 bis 24 zur Pichtüberwachung, einer Feldlinse 6, einem Strahlenteiler 7 ζυη Einleiten von Licht in ein photoelektrisches Erfassungssystem 14 bis 18, einer Pelaislinse 8, einem Strahlenteiler 9 zur Einleiten von Licht aus einem optischen Beleuchtunassyste·*¹ 19 bis 21 zur Sichtüberwachung, einem Objektiv 11, einer

Pupille 10, einer Maske 12, und einem Wafer 13. Datei sollte beachtet werden, daß das System zum Übertraaen des Ilaskenbildes auf den VJafer bei der in Fi 7. 1 Gezeigten Einrichtung auf dem Kontakt-Druckverfahren oder den Annäherungs-Druckverfahren beruht und im Falle des Bild-'

Projektionsverfahrens, bei dem Linsen und Spieael renutzt werden, ein optisches Abbildungssystem zwischen die Maske

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und den Wafer einaefügt ist. Wird nun angenommen,, daß das optische Abbildungssystem telezentrisch ist, so kann der Wafer 13 in Fig. 1 al? ein RiId des Wafers betrachtet werden. Bei der Abtastoptik nach Fig. 1 ir-;t die Abbildunasbeziehunq dos Abtastpunkte-s die folgende: 34 bezeichnet einen Abtastramkt. Verfolnt r.an nun den T.ichtvea 'On diesen Abtastpunk(; 34 zurück zur¹, drehbaren Polygonspiegel 3, so wird der Punkt ein erstes Mal an einem Punkt 32 nahe der Feldlinse 6 durch das Objektiv 11 und die P.elaislinse 8 und ein zweites FIaI an einem Punkt 3o durch die P.elaislinse 4 nach der Reflexion durch den drehbaren Polygonspiegel 3 fokussiert. D. h., die Punkte 3O, 32 und 34 sind zueinander konjugiert. Hat nun ein Li'-Mnxinkt; des Laserstrahls am Ort 30 den Durchmesser φ und ist der Abbildungs-Vergrößerungsfaktor von Ort 30 zum Ort 34 ß, so wird der Durchmesser des Abtastpunktes am Ort 34 durch β χ φ ausgedrückt.

Neben der erwähnten Konjugation des Abtaststrahls auf der Fläche des tatsächlichen Objektes ist die Abbildung?- eigenschaft der Pupille 10 des optischen Systems nach Fig. 1 ebenfalls"von Bedeutung. D. h., ein Ort 33 auf der optischen Achse des Objektivs 11, welcher die Mitte der Pupille 10 darstellt, ist konjugiert mit einer' Reflexionspunkt" 31 des drehbaren Pblvaonspie-iels 3.

D. h. für den Einfall des Laserstrahls in das Objektiv ist die Anordnung nach Ficj. 1 einer Anordnung gleichbedeutend, bei der der drehbare Polygonspiegel am Ort der

Pupille 10 angebracht ist.
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Das Verständnis des optischen Systems nach Fig. 1 setzt die Kenntnis der Funktionsweise des Objektivs 11 voraus. Fig. 2 zeigt das Funktionsprinzip des Objektivs 11 in telezentrischer Anordnung. Telezentrisches" ° Objektiv heißt, daß der Ort der Pupille 10, die die Größe

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"- 2935255 ^{E 9β85}

des Lichtstrahles, der das Objektiv passiert, bestimmt, mit dem vorderen Brennpunkt des Objektivs zusammenfällt. Lichtstrahlen, die das Zentrum der Pupille passieren, werden Hauptlichtstrahlen genannt, weil sie die zentralen ^ Lichtstrahlen des Lichtstrahlenbündels bilden. Das Zentrum der Pupille ist der Brennpunkt des Objektivs,weshalb die Hauptlichtstrahlen nach den Passieren desselben parallel zu seiner optischen Achse verlaufen und senkrecht auf die Objektflächen 12 und 13 auftreffen. Die senkrecht auf den Bereich des Objektes,- der durch die Reflexion an der Spiegeloberfläche bestimrat wird, auftreffenden Lichtstrahlen werden reflektiert und laufen den gleichen Weg zurück^, auf dem sie angekommen sind,und passieren nach Durchlauf durch das Objektiv 11 wieder das Zentrum 33 der Pupille 10. Nimmt man an, daß sich in einem bestrahlten Bereich ein Muster befindet, so wird das Licht an einem Abschnitt der Begrenzungslinie des Musters gestreut. Bezeichnet man allgemein diesen Abschnitt der Eegrenzunc ■;-linie als Rand, so wird das an diesem Randabschnitt ge-

streute Licht im Unterschied zum Fall der Reflexion an der Spiegelfläche nicht den Weg zurückgehen, auf cem es gekommen ist. Das gestreute Licht wird deshalb, wenn es vom Objektiv 11 wieder eingefangen ist und die Pupil!?

10 passiert.nicht durch ihr Zentrum laufen. Es zeigt sich,

'

daß das reflektierte Licht, welches das Objektiv passiert hat, in der Pupille räumlich voneinander getrennt eine spiegelflächenreflektierte und. eine Streulichtkoinponente besitzt. Fig. 2 zeigt diesen Trennuncrszustard. Die diaa··: .". schraffierte Fläche der Figur stellt die Spiegelflächenreflektierte Komponente dar, die durch die Pupille tritt und das Objektiv und dann wieder die Pupille passiert, während die Streulichtkomponente/die vom Objektiv eingefangen werden kann, durch eine gepunktete Fläche dargestellt ist. Es ist klar, daß der Durchmesser des Lichtbürdeis des spiegelreflektierten Anteiles ausreichend kleirer ist als der Durchmesser der Pupille zum wirkungsvollen Eirfangen des Streulichtes. Normalerweise sollte das Verhält-

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""'". nis der Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 0,1 bis 0,7 liegen.

Anhand der Fig. 1 wird nun die photoelektrische Erfassungscr tik betrachtet, die vom Strahlenteiler 7 abzweigt, und zum Photodetektor 18 führt. Die Fokusnierlinse 14 fokussiert die Pupille 10 des Objektivs 11/Uiv.l der Filter 15 läßt Licht für die photoe'ektrische Erfassung passieren und hindert in starkem Maße Licht mit anderer

^O -.Wellenlänge,"z. B. Licht in einem Wellenbereich für die Sichtüberwachung daran, hindurchzutreten. Am Ort 16 wird durch die Pupillenfokussierlinse .14 die Pupille 10 abgebildet. An dieser Stelle befindet sich eine Lichtauffanaplatte 16 bzw. Blende, die nur das Streulicht und nicht

'^³ das ungestreute Licht passieren läßt. Ist das Streulicht durch die Blende 16 hindurchgetreten, no wird es mit einer Kondensorlinse 17 auf den Photodetektor 1ß gesammelt.

D. h., die Pupille 10, die Blende 16 und der Photodetektrr 18 konjugieren zueinander. Die Lichtauffanaplatte kann

leicht durch Auftragen einer Substanz wie Metall odor Kohle auf durchsichtiges Glassubstrat hergestellt werden. Deshalb erzeugt das photoelektrische Erfassunassys.tem, das das Streulicht erfaßt, nur dann '-in Ausaancssictnal, wenn der Abtastpunkt den Randabschnüt des

Musters erreicht, nimmt man an, daß das Muster die Ausrichtmarken auf der Maske und dem Viafer bildf t, so kann ein gegenseitiger Versatz zwischen der Maske und dem Käfer mit dem Ausgangssignal erfaßt werden. I emnach wird ein gegenseiticter Versatz zwischen ihnen durch JJ- ■

ein nicht gezeigtes Steuersystem entsprechend dem erfaßten Haß des Versatzes korrigiert, wodurch ein.; automatische Ausrichtung bewirkt werden kann.

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- 8 - B 0P85

* Neben den aufgeführten Systemen verftkrt die /aipricht-Vorrichtung nach Fig. 1 über ein Beleuchtungssystem¹ :'.ur Sichtübervachung mit aen Bestandteilen 19, 2O und ? 1 und ein Beobachtungssystem mit den Bestandteilen 22, ?? ur ■ 24. Das Beleuchtungssystem besteht aus einer Lichtnue"Ie 19, einer Kondensorlinse 20, die eine sog. Köh.l ersehe Beleuchtung bewirkt,- durch die das Bild der Lichtque]]e auf die Pupille 1O des Objektivs 11 abgebildet wird_/urd einem Filter 21, der nur Licht mit Wellenlänaen ivz nicht photoenpf indlichen Bereich des Photolacks, nit der.¹ der Wafer beschichtet ist, durchläßt. In einigen Folien muß der Filter 21 das Licht mit den Wellenlängen im Bereich der photoelelrtricchen Erf assur.n unterdrückten , um die übermäßige Übertragung von Licht zum photoelektri-

'5 sehen Erfassungssystem zu verhindern. Γ-u diesem Zweck geschieht die Auswahl des Filters 21 in aeeigneter ?7ei se in Verbindung mit dem Filter 15. Das Beobachtungssystem besteht aus einer Uirkehrlinse 22 zum Umkehren des Bildes, einem photoelektrischen Frfassunassystem

^ζυ 23, genauer einem Filter zum Dämpfen des Laserabta^tlichtes,und einen Okular 24.

Im. Hinblick auf eine passende Ausrichts- Trke einer solchen Vorrichtung v/ird auf die japanische "atentanmeldung Nr. 52-5502 Bezug genommen.

Fig. 3 zeigt eine Ausrichtmarke MIi der Maske, eine Ausrichtmarke WM des Wafers und eine Abtastlinie £ zum Erfassen von Signalen der Marken. SP ist ein ?>bt.a£tpunkt.

Die Abtastlinie wird durch die Bewegung eines Lrserpunktlichtes gebildet, das auf der Objektfläche fokussiert ist und das mit Hilfe des optischen Systems nach Fig. 1 entsprechend der Drehung des drehbaren Polygonsnieaels 3 die Maske 12 und den Wafer 13 überstreicht. Die Abfast-

linie bildet mit den Ausrichtmarken einen Winkel vrn 45°. Bei Anwenduna dieser Ausrichtmarke:! kann ein Verr.itz

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. sowohl in x-und y-P.ichtung durch eine Abtastung in eine Richtung erfaßt werden. Besteht ein Versatz Δ>: und Ay des Viafers zur Maske und bezeichnet van die räumlichen Abstände zwischen ihnen mit v; , w₀, w.,, v.

und Vi_n. gewäß Fig. 3, so kann der Versal.:', anhand der folgenden Gleichung leicht ermittelt verdeni

Jx =i (w, - w„) + (w. - w_)' / Ί

1 1 - ^l ■> J ( ι ι

Jy ^=J-(K₁ - K₂) ₊-U,_t - W₃

Die tatsächlichen photoelehtrischen Ausaan^sKicrnale erhalten die im unteren 'Teil der Fi". 3 aezei^te Fern.

Dabei werden sechs Signale durch die Pnndabschnitte der Karken erzeugt; dir- Ver^rbeitnu-:; dicier' Signale führt ε-ir CröSy des Vsrsstz;;= Bei sin;:: C]·--schwindii-rrc ii ν dss Abtsstyiinkcs? ϋπΐ⁷ de:i Ir/.'v.lscib'itonder: - -^ bis -Ii._

der erv/ähnt-n -:rühe::co. ; n:--iidu::~ lient in de:- Reziehnna zwischen ei-ior S;ri;r:;;::üit^ fs2 I'ust^rr- v.nd ⁷e::i iHirch--

Bei aer Erläuterung des i^r

nach Fiu. 3

WUi. %

in^ips aer Ausrichtrnar3:e r l.Tipulserzeu'-i'unq an einer ;t auf.die Msrkenlinie

Steile gezeigt - >:o d^r Lichipun
auftrifft. Die Marke kann jedoch ksine mathematische Linie sein/ in Falle eines in dor Tig. 3 gezeigten endlichen Striches hat sie sine Brei te, die .'.n der gleichen Größenordnung liegt wie der Durchmesser des Lichtpunktes „ was ciovjisse Probleme aufv/irft. Gemäß dem B<:is:jiei

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des Ausgangssignals im unteren Teil der Fig. 3 ist der Strich so gezogen, daß von jedem Markenabschnitt ein Einzelimpuls emittiert wird. Tatsächlich jedoch besteht dieses Ausgangssignal aus der zusammengesetzten Wellen- form zweier Impulse von zwei Rändern des Striches der Marke. Wird die Strichbreite der Marke ausreichend breiter gemacht als der tatsächliche Abtastpunkt, so werden die Ausgangssignale der beiden Ränder voneinander getrennt, wodurch man auf leichte Weise erkennen kann, daß die WeI- lenform, die bisher als Einzelimpuls erschienen ist,.eine Verbindung zweier Wellenformen ist;.

Wie beschrieben, erfolgt die Signalverarbeitung durch Messung dex" Impulsabstände. Wird das Verfahren der Impulserzeugung nach Fig. 3 angewendet, bei dem ein Ein^eI-impuis als Ergebnis der Verbinäung zweier Impulse von zwei Räiiclera erhalten wird, so wird die Herstellung eines Gleichgewichts Epischen diesen beiden Inipulsen schwierig. Wird ein ■ Iütsj-Ih rröSer als der andere/ so erscheint in - ■ der zusammengesetzten Wellenform eine Verzerrung, wodurch keine genaue Z-iessung mehr durchgeführt '-erden kann» Im besonderen nsiai üas Ausgangssignal -der Waf ermarke dazu, verzerrt zi; ~-;a"aBn_f da die Formen der beiden Ränder/ nachdem der iiafer mehrere Verarbaitungsschritte durchlaufen hat, voneinander abweichen, wodurch das Gleichgewicht zwischen den -beiden Impulsen gestört wird. D...es war bisher das Probier; vom Standpunkt der MeSgenauigkeit aus betrachtet=

Der Erfindung.liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ausrichtvorrichtung mit hoher Meßgenauigkeit ^u schaffen.,

Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Aufgabe wurde beachtet, daß ein exakt in zwei Impulsen auflos-

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} barer Impuls , der bisher photoelektrisch erfaßt wurde, die Genauigkeit der Messung nachteilig beeinflußt hat. Diese Erkenntnis hat zar Entwicklung einer Ausrichtmarke geführt, bei der jeder Impuls durch ein Signal eines einzelnen Randabschnittes erzeugt wird. Ein Merkmal der Erfindung liegt also darin, daß die Ausrichtmarke durch einen Strich gebildet wird, der mindestens zweimal so breit ist, wie der Durchmesser des Abtastpunktes. Aus der USP 3 497 705 ist die Bildung der Ausrichtmarke durch einen Strich mit der mindestens zt-zeifachen Breite des Durchmessers des Abtastpunktes bekannt. Jedoch führt die Einrichtung gemäß dieser Patentschrift nicht die photoelektrische nunkeifeld-Erfassung durch. Obwohl diese patentierte Einrichtung im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Ausrichtmarke und dem Abtastpunkt mit der vorliegenden Erfindung übereinzustimmen scheint, unterscheiden sie sich deshalb wesentlich.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figuren zeigen:

Fig .1,2 und 3 Darstellungen der Ausi ichtvorrichtung des Standes der Technik zur

Erläuterung;

Fig. 4 eine Ausrichtmarke und ihr photoelektrisches Ausgangssignal bei der Ausrichtvorrichtung; 30

Fig. 5 bis 10 jeweils unterschiedlich

ausgebildete Ausrichtmarken unc^: ihre photoelektrischen Ausgangssignale;

Fig. 11 die perspektivische Ansicht eines Objektivteils;

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Fig. 12 und 13 jeweils die durch das Objektiv

erhaltenen Abbildungen der Ausrichtmarken nach Fig. 8;

Fig. 14 die optische Anordnung der erfindungs

gemäßen Ausrichtvorrichtung.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In gleicher Weise wie in Fig. 3 stellt die durch-

]0 gezogene Linie das Muster einer Ausrichtmarko MM der Maske dar. Die gestrichelte Linie ist ein Wafarmuster

WM , und die strichpunktierte Linie ist eine Signalerfassungslinie S, die ein Lichtpunkt überstreicht. Bei diesem Ausführungsbeisniel ist die Strichbreite des Masken- und Wafermusters nach Fig. 3 in Abtastrichtung mehr als zweimal so breit wie die des Abtastpunktes SP in Abtastrichtung, so daß das Ausgangssignal des Abtastpunktes an jedem Rand vollkommen getrennt werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwölf Impuls züge mit elf Impuls zwischenräumen erhalten. Setzt man sie in die folgende Gleichung ein, so kann die Größe des Versatzes mit dei Gleichung (2) berechnet werden, da der Schnittwinkel zwischen dem Muster und der Abtastlinie 45° beträgt.

^fc! ^{= T}2 ⁺ (T₁ + T₃)/2 ν,
^fc2 ^{= T}4 ^{+ (T}3 ⁺ T₅)/2

4- T₉)/2

(3)

"9

^fc5 ^{= T}10 ⁺ (^Tq ⁺ 30

Die Strichbreite des Wafers kann ausreichend breit gemacht werden, so daß die Ausgangsimpulse der zwei Ränder auch dann nicht überlappen, wenn sich die Verarbeitung überlappt. In diesem Ausführungsbeipiel können das Masken- und Wafermuster sicher gegeneinander vertauscht werden.

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Dabei müssen bei der Berechnung des-Versatzes mit oer ' ■" Gleichung (2) die Bezeichnungen vertäuscht werden.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführung der Erfindung, bei der die Strichbreite der Ausrichtmarken MM und WM mohr als zweimal so breit wie der Durchmesser des Abtastpunkces sind. Im. Beispiels nach Fig. 4 ist die Anzahl, der zu verarbeitenden Impulse von sechs des Systems des Standes der Technik auf zwölf verqrößert, was einer- Verdoppelung entspricht. Im Beispiel nach Fig. 5 kann jedoch die Verarbeitung mit acht Impulsen geschehen, was gegenüber dem herkömmlichen System eine Zunahme um zwei bedeutet. Bei einer Umwandlung- wie folgt kann die Größe des Versatzes mit der Gleichung (2) berechnet werden, denn der Schnittwinkel zwischen dem Muster und der"Abtastlinie beträgt 45°. ; "-.-"■

ι ^Ti ⁺ i~ Λ

S = ^T3

v⁼

t₅ =

"T,

(AY

Die Bedingung für die Strichbreite des Wavermusters ist dieselbe wie im Beispiel der Fig. 4. Das heißt, die Strichbreite muß ausreichend groß sein, um keine Überlappung der Ausgangsimpulse von den zwei Rändern zu verursachen, auch wenn sich die Bearbeitungsschritte überlappen.

-Bei der in Fig. 6 gezeigten umgekehrten Anordnung von Maske und Wafer, kann die Signalverarbeitung ebenfalls mit acht Impulsen geschehen.

0 3 0 Q 1 1 / 0 8-7 0

Werden die zeitlichen Abhängigkeiten durch die Gleichung (5) dargestellt, so kann die Größe des Versatzes Λx und Δ y gemäß Gleichung (6) dargestellt werden'

1 ~ ^Tl 2

= ^T

= i-(f ₁-f₂)-(f₄-f₅)}.v/4

Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Größe des Versatzes mit sechs Signalen erfaßt werden kann, was der Anzahl der Impulse des herkömmlichen Verfahrens entspricht. In diesem Beispie L hat das Wafermuster die Form einer dreieckigen Insel. Die Berechnung des Versatzes geschieht, indem die folgenden Werte in die Gleichung (2) eingesetzt werden, wodurch die Signalverarbeitung in genau der gleichen Weise wie bei dem herkömmlichen Verfahren erfolgen kanni

t₁ = T₁,

t₂ =

t₄ = T₄,

t₅ = T₅

Durch Vertauschen des Systems des Einfangens von Streulicht on des Randabschnittes mit dem System, bei dem ein Signal eines Randes einem Ausgangsimpuls entspricht, vird es möglich, die Genauigkeit der Messung gegenüber dem herkömmlichen System zu verbessern.

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15 B 9885

Bei der Maske kann ein verändertes Konzept der Erfindung verwendet werden. Da das Maskenmuster der Ausrichtmarke die Funktion des Elementes nicht beeinflußt, besteht keine Notwendigkeit, es auf den Wafer zu übertragen, xtfeshaib es ohne Schwierigkeiten dünner als das tatsächliche Element gestaltet werden kann. Deshalb kann das Maskenmuster durch Verdünnung in etwa als mathematische Linie betrachtet werden. Diese Vorgehensweise kann jedoch nicht auf das Muster des Wafers angewendet werden. Deshalb wird dieselbe Wirkung erreicht, wenn das Muster auf der Seite der Maske im Vergleich zum Durchmesser des Abtastpunktes schmal ausgeführt wird, d.h. schmaler als eine einfache Multiplikation des Durchmessers mit einsend das Wafermuster verbreitert wird.

Das Beispiel nach Fig. 8 ist eine geänderte Ausführung des Beispiels nach Fig. 5, das_nach Fig. 9 eine geänderte Ausführung nach Fig. 6 und das nach Fig. 10 eine geänderte Ausführung nach Fig. 7. Da sich die Berechnungsgleichungen entsprechend, wird eine nähere Erläuterung weu· -elasren -

Beim optischen System der Peispiele wird ein Laser als Lichtquelle verwendet und das Abtastlicht durch einen Laserlichtpunkt gebildet. Die Beleuchtung der Fläche des Abtastobjektes mit einer großen Lichtmenge und die Kontraktion des Abtastlichtes zu einem kleinen Lichtpunktdurchmesser für eine hohe Genauigkeit ist mit einer gewöhnlichen Lichtquelle schwer zu erreichen. In diese: Hinsicht hat Laserlicht eine hohe Leuchtkraft und gute Richteigenschaften, so daß es die oben beschriebenen Forderungen vollkommen erfüllt. Das Verfahren, die Oberfläche eines Objektes mit einem Lichtpunkt abzutasten, wie es bei der Ausrichtvorrichtung erfolat, wurde durch die Benutzung ■ eines Lasers äußerst wirkungsvoll und nützlich.

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Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die parallelen Vorsatzkomponenten in x- und y-Richtung der Maske und des Wafers erfaßt. Zum Anordnen von zveidimensin-inlen Objekten, wie einer wirklichen Maske und eines Wafers^ sollte jedoch neben diesen parallelversetzten Komponenten eine Verdrehkomponente (9 ebenfalls erfaßt werden. Zur Erfassung der Verdrehkomponente kann z.B. der Versatz zwischen Maske und Wafer an einer Vielzahl von Stellen erfaßt werden. Diese Möglichkeit wird in Fig. 11 gezeigt, bei der zwei verschiedene Stellen der Maske 12 mit zwei Objektiven 11 und 11' beobachtet werden. An diesen Stellen sind die beschriebenen Ausrichtmarken erfindungsgemäß angeordnet. Obwohl nicht gezeigt, sind auf dem Wafer 13 an den entsprechenden Stellen ebenfalls Ausrichtmarken anqebracht. Die Fig. 12 bzw. 13 zeigen Muster, die durch Zusammensetzung von Halbbildern der Objektive 11 und 11' bei Betrachtung der Maske und des Wafers gebildet werden. Diese Beobachtungsweise wird Spaltfeld-Verfahren genannt.

^" Fig. 12 zeigt einen Fall, bei dem die strichpunktierte Abtastlinie parallel zur Bildteilungslinie gelegt wird und bei dem die in den Fig. 4 bis 9 gezeigte Marke so angebracht ist, daß sie mit der Abtastlinie in Berührung gebracht werden kann. ^ei dieser Ausführung wird das Beispiel nach

*■** Fig. 4 als typisch gezeigt. Fig. 13 zeigt einen Fall, bei dem die Abtastlinie die Bildteilungslinie rechtwinklig schneidet. Da jedoch im Beispiel nach Fig. 12 die Richtung der Marke in Bezug zur Marke nach Fig. 4 bis 9 um 90° gedreht ist, wird sich die Berechnungsgleichung hierfür in

den Bezeichnungen etwas von denen in den Gleichungen (2) und (6) unterscheiden. Eines der geteilten Bildfelder wird "rechtes Bildfeld", das andere "linkes Bildfeld" genannt. Für diesen Fall gibt es eine Vielzahl von Verfahren, das rechte und linke Bildfeld abzutasten. Im Beispiel nach Fig."

12 besteht das einfachste Verfahren darin, eine Vielzahl

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] von Strahlenbündeln zu erzeugen und sie auf beide, das linke und das rechte Bildfeld zu verteilen. Eine solche Vielzahl von Strahlenbündeln kann leicht durch eine Vielzahl von Lichtquellen oder durch Strahlenteilerelemente, wie z.B. einen Strahlenteiler oder einen Kristall als Einzellichtquelle erzeugt werden. Ein weiteres Verfahren, des rechte und linke Bildfeld abzutasten, beruht auf einer zeitlichen Unterteilung. In diesem Fall kann die Einzellichtquelle benutzt werden, und es besteht keine Notwendigkeit, das Lichtbündel aufzuteilen. Für den Fall nach Fig. erweist sich das Verfahren der zeitlichen Unterteilung der Lichtverteilung einer Einzellichtquelle auf das linke und rechte Bildfeld, z.B. durch wechselweises Abtasten des linken und rechten Bildfelds, als das vorteilhafteste.

Dieses System kann leicht dadurch verwirklicht werden, daß das Licht vom optischen System geführt wird, nachdem das linke und rechte Feldbild zur Überlappung gebracht worden sind. Diese Anordnung wird im einzelnen in Fig. 14 gezeigt.

Auf die beschriebene Weise mißt das Beispiel lach Fig. 11 an zwei Stellen der Maske und des Wavers den Versatz zwischen Maske und Waver in beiden der x- und der y-Richtung. Werden diese Versätze durch Ax rechts,/'χ links, 4 Υ rechts und Λ y links, und ein Abstand zwischen den beiden Marken durch /2R ausgedrückt, so körnen die Größen der Versätze Δχ, ^y und A-Θ des Wavers in Bezug zur Maske im ganzen wie folgt dargestellt werden:

	rechts	+	^y	links	links
		2
_ AY	rechts	+	links
		2
	-1 AY		rechts- ^Jy

R
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Somit kann durch Korrektur der Größen der Versätze durch ein in Fig. 14 nicht gezeigtes Steuersystem die gewünschte Ausrichtung durchgeführt werden.

Die Erfindung betrifft somit eine Ausrichtvorrichtung, bei der ein Ausrichtmuster auf einer Maske Herstellung von Halbleiterschaltungselementen und eine Ausrichtmarke auf einem Wafer mit Hilfe eines Durchlauf punktsystems oder eines Durchlaufbildsystems in einem Dunkelfeld photoelektrisch abgelesen werden, um die geometrische Anordnung der Maske und des Kifers zueinander zu erfassen und eine gewünschte Anordnung beider dadurch erzielt wird, daß mit Hilfe eines erfaßten Signals zumindest ein Teil, die Maske oder der VTafer , bewegt wird. Die Neuheit dieser Ausrichtvorrichtung liegt darin, daß die Breite eines Striches, der das Ausrichtmuster bildet, entlang der Abtastlinie mindestens zweimal so groß ist wie die Größe des Abtastpunktes.

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Claims

Patentansprüche

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(a) ein Maskenträaerteil zum Tragen einer Maske (12), - (b) ein Uafer-Trägertei1 zum Tragen eines Unfern (13)

(c) einen Dev;egungs~ und J-usrichtrvjcnanisnus zur; Bewegen von zumindest der Maske oder dc-r^ Käfer,

(d) einer photoelektrischen Erfassun-rspinrichtuna (1, 3, 11, 18), die die ficiEke und den Koi^-r nit einer 1'V--· tasLeinheit: (DP) vorcft-cfebener Größe entinn·-' -iner I^ktast ■ linie (S) abtastet und die in einen r-unl'elfe' π 7-usrichtmarken auf der "lai-ke und den "ofer abliest,

(e) eine fiaske,- die von rl ein rtasker-trrkfo^teil betragen v;ird,

(f) eine" Wafer, der von dem I7afertrJU-e "tei 1 qetrao-n

wird und eine Ausrichtmarke (WM), deren Größe in

Abtastrichtunq mindestens zweimal so groß ir : wie die der Abtasteinheit in gleicher Fichtimg, niif>:eir,t ur ί

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Sd¹C- Bar.k

(g) eine Funktionsschaltung,die das Ausganassignal der photoelektrischen F.rfassungseinrichtunq verarbeitet und den Bewegungs- und Ausrichtmechanismis betätigt, wenn sich die Maske und der VJafer nicht in einer vorbestimmten Anordnung befinden.
2. Ausrichtvorrichtunq nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Größe der Ausrichtmarke (HM) clr-r M-.iske ir Richtung der Abtastlinie mindestens zweimal so groß wie die der Abtasteirheit (SP) in der Abtastricbtung ist.
3. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Ausrichtmarke (Mf!) der Maske in Richtung der Abtastlinie (S) kleiner ist als die der Abtasteinheit (SP) in Abtastrichtuna.
4. Ausrichtvorrichtunq nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Ausrichtmarke durch ein^ Linie gebildet wird, die die Abtastlinie unter zwei Winkeln schneidet, und daß eine zweite Ausrichtmarke durch eine Linie gebildet wird, die im .ausgerichteten Sustand parallel zur Linie der ersten Ausrichtmarke verläuft und die Abtastlinie in zwei Winkeln schneidet.

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