DE3343181A1

DE3343181A1 - Beobachtungsvorrichtung und ausrichtungsvorrichtung zur verwendung derselben

Info

Publication number: DE3343181A1
Application number: DE19833343181
Authority: DE
Inventors: Akiyoshi Tokyo Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1983-11-29
Publication date: 1984-06-07
Also published as: GB8331676D0; US4655601A; DE3343181C2; JPS59101828A; GB2133565A; JPS6348422B2; GB2133565B

Description

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FtLLMANN - ÜIRAMS - OTRUIF Dlpl.-Chem.G. Bühling

Dipl.-lng. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe

- 5 - Dipl.-lng. B. Pellmann

Dipl.-lng. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 8000 München 2

Tel.: 089-5396 Telex; 5-24 845 tipat Canon Kabushiki Kaisha Telecopier: O 89-537377

cable: Germaniapatent Mür

Tokyo, Japan 29. November 1983

DE 3502

Beobachtungsvorrichtung und Ausrichtungsvorrichtung zur Verwendung derselben

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beobachtungsvorrichtung, die bei der" Ausrichtung von Gegenständen oder Teilen Verwendung findet, sowie eine Ausrichtungsvorrichtung für die Herstellung von Halbleiter-Schaltungen, bei der diese Beobachtungsvorrichtung eingesetzt wird.

Wie allgemein bekannt ist, werden ICs und LSIs hergestellt, indem eine Anzahl von kompliziert ausgebildeten Schaltungsmustern übereinander angeordnet wird. Da die Tendenz zu einer höheren Betriebsgeschwindigkeit und einer höheren Dichte der Muster geht, muß die Breite der Schaltungsleitungen immer kleiner und kleiner werden, was eine immer höhere Genauigkeit bis unter den ^m-Bereich erforderlich macht. Um diesen Erfordernissen gerecht zu werden, ist eine schrittweise und repetierend arbeitende Ausrichtungsvorrichtung entwickelt worden, die als Schrittvorrichtung bezeichnet wird. Bei einer derartigen Vorrichtung wird ein Muster einer Strichplatte im Maßstab 1 : 1 oder im verkleinerten Maßstab auf ein Microplättchen projiziert. Aufgrund der durch die Ausbildung des optischen Projektionssystems vorgegebenen Grenzen ist der Projektionsbereich notwendigerweise begrenzt

oder klein, so daß normalerweise die gesamte Oberfläche des Microplättchens nicht in einem einzigen Schritt belichtet werden kann. Um daher die gesamte Oberfläche abzudecken, wird das Muster auf einen Teil der Oberfläche des Plättchens projiziert, wonach zum nächsten Teil übergegangen und dort projiziert wird» Dies wird über das gesamte Microplättchen wiederholt. Mit zunehmender Größe der Micoplättchen steigt auch die Anzahl der Schritte, die für ein Plättchen erforderlich sind, so daß auch die zur Bearbeitung eines Microplättchens erforderliche Zeit ansteigt. Vor einem Jeden Projektionsvorgang, d.h. der Belichtung des Plättchens mit dem Muster, müssen die Strichplatte und das Plättchen zueinander ausgerichtet werden. Diesem Ausrichtungsvorgang kommt daher sowohl in bezug auf die Genauigkeit als auch die hierfür erforderliche Zeitdauer eine große Bedeutung zu. Bei einer Ausrichtung mit versetzter Achse (OiT-AXIS alignment) ist es bekannt, ein Teil an einer vorgegebenen Stelle außerhalb der Belichtungsstation korrekt anzuordnen und dieses Teil danach über eine vorgegebene Strecke, ermittelt durch ein Laser-Interferrometer,in die Belichtungsposition zu bewegen. Diese Vorrichtung ermöglicht eine hohe Betriebsgeschwindigkeit, bringt jedoch insofern Probleme mit sich, als daß die Ausrichtung nicht unmittelbar an der Belichtungsstation bestätigt werden kann. Ferner kann die Vorrichtung keine nichtlinearen örtlichen Formänderungen erfassen, die, wie die Erfahrung zeigt, bei der Bearbeitung des Plättchens hervorgerufen werden können. Schließlich kann die Genauigkeit der überwachung der Tischbewegung die Ausrichtung beeinflussen.

Bei einer sogenannten TTL-Vorrichtung wird das

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Microplättchen durch das Projektiv an der Belichtungsstelle oder in der Nähe derselben beobachtet, um es zur Strichplatte auszurichten. Hierbei können örtliche Formänderungen des Plättchens erfaßt und Ungenauigkeiten bei der Bewegung des Plättchentisches vermieden werden, so daß eine bessere Ausrichtung zwischen der Strichplatte und dem Plättchen erreicht wird.

Bei diesem TTL-System ist es bekannt, den Ausrichtungs-Vorgang mit Hilfe einer Laserstrahlabtastung durchzuführen. Ein Beispiel hierfür ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 54-53562 beschrieben, die von dem gleichen Anmelder eingereicht worden ist. Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Vorrichtung. Hierbei wird ein einziger Laserstrahl von einer einzigen Laserstrahlquelle 1 in zwei Strahlen aufgeteilt, die danach auf ein linkes und rechtes Objektiv gerichtet werden, so daß auf diese Weise die Erfassung der Verschiebung oder des Fehlausrichtungsgrades zwischen der Strichplatte 12 und dem Plättchen 13 an zwei Stellen möglich ist. Hierdurch können zwei Arten von Verschiebungen, nämlich in X- und X-Richtung (translatorisch) und in θ Richtung (rotatorisch), korrigiert werden, indem entweder die Strichplatte oder das Microplättchen relativ zu dem anderen Element bewegt wird.

Das in Figur 1 dargestellte optische System umfaßt eine Sammellinse 2 zum Fokussieren des Laserstrahles, einen Polygonalspiegel 3, eine f- S -Linse 4- und einen Strahlenteiler 5· Der von der Laserstrahlquelle 1 abgegebene Laserstrahl wird zur Abtastung von dem Polygonalspiegel 3 abgelenkt und trifft dann auf den Strahlenteiler 5 etc.

Das System umfaßt desweiteren eine Feldlinse 6 und ein Gesichtsfeldteilerprisma 25» das ebenfalls den Laserstrahl in zwei Strahlen aufteilt. Aufgrund seiner zwei Punktionen kann man das Prisma 25 als Gesichtsfeldteilerprisma und räumliches Strahlenteilerprisma bezeichnen. Der Strahl passiert einen Polarisationsstrahlenteiler 7 bzw. wird durch diesen reflektiert, eine Relaislinse 8 und einen Strahlenteiler 9 und erreicht das Objektiv 11, durch das er auf den Gegenständen abgebildet wird, um diese abzutasten. Das System von optischen Elementen, das sich von einer Pupillenabbildungslinse 14 bis zu einem Detector 18 erstreckt, stellt ein fotoelektrisches Erfassungssystem dar. Die Vorrichtung umfaßt desweiteren ein chromatisches Filter 15, ein Ortsfrequenzfilter 16, der spiegelnd reflektierte Strahlen (von der Strichplatte oder dem Plättchen) blockiert, Jedoch gestreut reflektierte Strahlen durchläßt, ein optisches Beleuchtungssystem mit einer Sammellinse 17, einer Lichtquelle 19» einer Sammellinse 20 und einem chromatischen Filter 21 und ein optisches Beobachtungssystem mit einem entsprechenden Aufbau und einem Okular. Die Funktionsweise dieser Elemente ist im einzelnen in der vorstehend erwähnten Patentanmeldung beschrieben, so daß an dieser Stelle auf ausführliche Erläuterungen verzichtet werden kann. Bei diesem Beispiel wird der vom Polygonalspiegel 3 abgelenkte Strahl in seinem Ablenkbereich durch das Gesichtsfeldteilerprisma 25, das relativ zu der Strichplatte 12 und dem Plättchen 13 optisch konjugiert ist, geteilt, um in wirksamer Weise die Ljchtmenge des Laserstrahles auszunutzen. Die Ablenklinie verläuft quer zur Kante des Prismas 25. Die entsprechenden vom Prisma 25 geteilten Strahlen treffen durch die jeweiligen Objektive 11 auf Ausrichtungsmarken "F" und

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tasten diese ab. Das mit Microskopen versehene Ausrichtungssystem besitzt eine bedeutende zusätzliche Punktion, nämlich die Beobachtung der Ausrichtungsmarken. Hierauf kann insbesondere bei der Überwachung des Ausrichtungszustandes und der anfänglichen Einstellung einer Strichplatte nicht verzichtet werden. Bei dem optischen Beobachtungssystem ist es wünschenswert, daß die Bilder in natürlicher und einfacher Weise beobachtet werden können.

Figur 2 zeigt die Gesichtsfelder des Bildes, wie sie durch das Okular 23 bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform erscheinen. In Figur 2 ist mit 31 die Gesichtsfeldteilungslinie bezeichnet, die durch die Kante des Gesichtsfeldteilerprismas 25 gebildet wird. Mit 32 ist die Abtastlinie des Laserstrahles, mit das Gesichtsfeld durch das rechte Objektiv und mit 34- das Gesichtsfeld durch das linke Objektiv bezeichnet· Die Ausrichtungsmarke ist durch den Buchstäben "F" gekennzeichnet. Wie aus Figur 2 hervorgeht, werden die linke und die rechte Ausrichtungsmarke auf der Strichplatte 12 im rechten und linken Gesichtsfeld ■ durch die Microskope als aufrechtstehende Bilder gesehen. Diese Ausrichtungsmarken spielen bedeutende Rollen bei der Herstellung von Halbleiterschaltungen, stellen jedoch kein tatsächliches Schaltungsmuster dar. Nach der vollständigen Bearbeitung des Microplättchens ist daher der mit den Ausrichtungsmarken versehene Teil des Plättchens ein Bereich, der nicht genutzt

■zQ werden kann. Aus diesem Grunde sollte der von einer Ausrichtungsmarke eingenommene Bereich so klein wie möglich sein, um eine bessere Ausbeute zu erhalten.

Figur 3 zeigt ein Beispiel einer Strichplatte oder Maske (hiernach einfacherweise als Strichplatte bezeichnet). Wenn die Ausrichtungsmarken auf den

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Trennlinien zwischen benachbarten Chips 101 vorgesehen werden, fordern sie keinen speziellen Raum, so daß das vorstehend genannte Problem gelöst ist. Da sich der abtastende Laserstrahl in der die Ausrichtungs-'marken verbindenden Richtung (nachfolgend als Längsrichtung bezeichnet) bewegt, sind zwei Ausrichtungsmarken in dieser Richtung angeordnet, d.h. entlang und innerhalb einer Trennlinie, die sich in der Nähe des Mittelpunktes der Strichplatte befindet. Die sich in der Nähe des Mittelpunktes befindende Trennlinie ist für diesen Zweck geeignet, da dadurch eine höhere Genauigkeit erreicht werden kann.

Bei einer schrittweise arbeitenden Belichtungs- und Ausrichtungsvorrichtung, u.a. einer schrittweise arbeitenden Vorrichtung mit Verkleinerung, ist es jedoch möglich, daß eine Strichplatte als Ganzes nur einem einzigen Chip entspricht, so daß sich eine derartige Trennlinie nur am Grenzbereich befindet, d.h. es ist keine Trennlinie in der Nähe des Mittelpunktes vorhanden, die sich besser zur Aufnahme der Ausrichtungsmarken eignen würde, wie vorstehend erläutert.

Figur 4- zeigt eine solche Strichplatte, die mit einem Muster von nur einem Chip versehen ist, in der die möglichen Ausrichtungsmarken durch die Bezugsziffern 102 und 103 gekennzeichnet sind. Wenn man voraussetzt, daß die Abtaststrahlen beispielsweise von links nach rechts laufen, sollte ein Paar von Ausrichtungsmarken entweder in der mit 102 oder in der mit 103 gekennzeichneten Weise angeordnet sein. Im letztgenannten Fall erstreckt sich jede Ausrichtungsmarke über den Bereich des Schaltungsmusters, so daß breitere

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Trennlinien erforderlich sind. Dies ist besonders nachteilig, da dadurch die Ausbeute beträchtlich gesenkt wird. Im erstgenannten Fall, d.h. der Ausrichtungsmarken 102, ist dies nicht unbedingt erforderlich, jedoch befinden sich die Marken 102 nur an der Oberseite (Figur 4), so daß an der Unterseite die Fehlausrichtung größer ist.

Diese Probleme können durch die in Figur 5 dargestellten Ausrichtungsmarken ΙΟ'+ gelöst werden, d.h. durch An-Ordnung der Ausrichtungsmarken in der Nähe des Mittelpunktes der Strichplatte und durch Erstreckung derselben in senkrechter Richtung, d.h. in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung, die die beiden Ausrichtungsmarken miteinander verbindet, und der Abtastung des Laserstrahles in senkrechter Richtung entsprechen.

Die senkrechte Abtastung des Laserstrahles kann bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform erreicht werden, indem man die Systeme 1, 2 und 3, die die Laserstrahlsystemteile enthalten, dreht und einen breiteren Laserstrahl entlang der Kante des Prismas 31 bewegt. Hierbei handelt es sich um eine Aufteilung eines einzigen Laserstrahles in Richtung der Strahlablenkung, im Gegensatz zu der Ausführungsform der Figur 1, bei der der Strahl durch die Kante aufgeteilt wird, die sich senkrecht zur Strahlablenkung erstreckt. Daher ist eine solche Abänderung der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform nicht vorteilhaft, da die Lichtmenge infolge der Teilung des Strahles in Ablenkrichtung auf die Hälfte reduziert wird und da durch die Kante des Prismas 31 immer Störlicht erzeugt wird. Es ist zwar möglich, eine das Bild um 90 drehende Einrichtung an einer geeigneten Stelle nach dem Prisma 31 vorzusehen, um eine in Längsrichtung

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verlaufende Abtastung in eine in senkrechter Richtung verlaufende Abtastung umzuwandeln. Wenn man dies jedoch durchführt, wird der reflektierte Strahl ebenfalls um 90° gedreht, so daß die Ausrichtungsmarke (F) um 90° gedreht und somit eine natürliche und einfache Beobachtung unmöglich gemacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile zu vermeiden und eine Beobachtung\ ¹Svorrichtung zu schaffen, bei der die Ausrichtungsmarken senkrecht zu der Richtung, in der sie angeordnet sind, abgetastet und in natürlicher und einfacher Weise beobachtet werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß der einzige Abtaststrahl in seinem Ablenkbereich räumlich aufgeteilt wird und daß die aufgeteilten Strahlen durch Bilddrehvorrichtungen um 90° gedreht werden, so daß sie die Ausrichtungsmarken in senkrechter Richtung abtasten, der reflektierte Strahl jedoch diese 90° -Jbilddrehvorrichtung nicht rückwärts passiert und umgekehrt.

Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein optisches System zur Beobachtung und

fotoelektrischen Erfassung nach dem Stand der Technik;

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figur 2 die Beziehung zwischen einer Abtastlinie und einem Gesichtsfeldteilerprisma;

Figur 3 ein Beispiel einer Maske oder einer Strichplatte;

Figur 4 Ausrichtungsmarken für eine aus einem Chip bestehende Strichplatte;

Figur 5 Ausrichtungsmarken für eine aus einem Chip bestehende Strichplatte, die erfindungsgemäß verwendet wird;

Figur 6A eine perspektivische Ansicht einer

ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten optischen Systems;

Figur 6B eine Draufsicht auf einen Teil des in Figur 6A dargestellten optischen Systems;

Figur 7 die optische Beziehung zwischen den beiden Prismen;

Figur 8 von dem optischen System der Figur 6A erfaßte Bilder, wobei eine koachsiale optische Anordnung Verwendung findet;

Figur 9 von dem optischen System der Figur 6A

erfaßte Bilder, wobei eine exzentrische optische Anordnung Verwendung findet;

Figur 10 die koachsiale und die exzentrische optische Anordnung;

Figur 11 eine Funktion eines telezentrischen optischen Systems;

Figur 12 eine exzentrische optische Anordnung, bei der die Richtung der Exzentrik

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senkrecht zu der der Figur 10 verläuft; und

Figur 13 ein optisches System einer zweiten erfindungsgemäß ausgebildeten Ausführungsform.

In Figur 6A ist eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Hierbei wird der von einer Laserquelle 1 erzeugte Laserstrahl von einem Polygonalspiegel 3 abgelenkt. Der abgelenkte Strahl wird von einem Prisma 25 empfangen, das eine Kante 31 aufweist, die sich senkrecht zur Ablenkrichtung erstreckt, wie auch in Figur 6 B gezeigt ist. Die Oberflächen der Prismenschrägseiten sind mit einem lichtreflektierenden Film beschichtet, auf oder in der Nähe von dem der Laserstrahl durch die Linsen 2 und 4 abgebildet wird.

Die geteilten Strahlen 110 werden durch entsprechende Bilddrehvorrichtungen, die jeweils aus den Elementen 7 und 7a bestehen, um im wesentlichen 90° gedreht, so daß auch die Ablenkrichtung um 90° gedreht wird. Nachfolgend wird aus Gründen der Einfachheit nur der linke Teil des Systems beschrieben, da der andere Teil symmetrisch ausgebildet ist. Die Bilddrehvorrichtung umfaßt ein Prisma 7a mit einer geneigten Reflektionsflache und einen Glasblock 7₅ der eine Polarisationsstrahlenteilerfunktion übernimmt und

jO eine geneigte Fläche aufweist, die unter einem Winkel von 90° zu der geneigten Reflektiorisfläche des Prismas 7a angeordnet ist. Die Bilddrehvorrichtung kann jedoch auch anders ausgebildet sein, wenn nur eine ähnliche Funktionsweise sichergestellt ist. Der von der BiId-

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drehvorrichtung ausgehende Abtaststrahl fällt durch eine Linse 8, einen Strahlenteiler 9 und ein Mikroskopobjektiv 11 auf die Strichplatte 12, die von einem nicht gezeigten Halter getragen wird, um die mit dem Buchstaben "J?" gekennzeichnete Ausrichtungsmarke in senkrechter Richtung (durch einen Pfeil gezeigt), d.h. senkrecht zu der Richtung, in der sich die Ausrichtungsmarken erstrecken, abzutasten. Die Strichplatte 12 und das Prisma 25 nehmen eine optisch konjugierte Beziehung ein. Ähnlich wie bei der Ausführungsform der Figur 1 sind ein Projektiv 29 und ein Microplättchen 13 unter der Strichplatte 12 angeordnet. Der die Ausrichtungsmarken der Strichplatte abtastende Strahl tastet auch Ausrichtungsmarken des Microplättchens, die den Marken der Strichplatte entsprechen, in senkrechter Richtung ab. Die Beobachtungsvorrichtung umfaßt desweiteren ein optisches System zum Beleuchten der Ausrichtungsmarken der Strichplatte 12 und des Plättchens 15 durch das Objektiv 11. Der Laserstrahl und der Beleuchtungsstrahl, die von den Ausrichtungsmarken der Strichplatte 12 und dem Plättchen 13 reflektiert werden, kehren dann zum Objektiv 11 zurück. Der reflektierte Strahl trifft über die Elemente 9 und 8 auf den Glasblock 7 · Der zurückreflektierte Strahl hat bereits zweimal eine λ/4-

platte 111 passiert, die innerhalb des Projektives 29 vorgesehen ist, so daß die Polarisationsrichtung des auf den Glasblock 7 treffenden, reflektierten Strahles im Vergleich zu dem auftreffenden Laserstrahl

jO um 90° gedreht worden ist. Somit wird der reflektierte Strahl durch den Strahlenteiler 7 geschickt, wo er aus der Bahn des auftreffenden Strahles abgelenkt wird. Die . A/4-Platte 111 muß nicht unbedingt innerhalb des Projektives 29 vorgesehen sein, sondern kann

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an irgendeiner geeigneten Stelle zwischen dem Polarisationsstrahlenteiler 7 und dem Plättchen 13 angeordnet werden.

Da der reflektierte Strahl durch den Strahlenteiler 7 geschickt wird, verfolgt er nicht die Richtung des auftreffenden Strahles zurück, wie vorstehend erläutert. Daher wird dieser Strahl durch die 90°-Bilddrehvorrichtung nicht beeinflußt. Der Strahl verläuft durch den PoIarisatxonsstrahlenteiler 7» wird von dem Strahlenteiler 43 reflektiert und wird danach auf ein Dachprisma 41 gerichtet, das eine Kante 51 aufweist, wie in den Figuren 6A und 6B gezeigt. Das Prisma 41 ist in der Lage, die Strahlen von den beiden Objektiven 11 miteinander zu vereinigen. Die Oberflächen des Prismas 41 stehen mit der Strichplatte 12 in einer optisch konjugierten Beziehung. Die auf den Oberflächen ausgebildeten Bilder der Abtastlinien verlaufen parallel zur Kante des Prismas 41, da die diese Bilder erzeugenden Strahlen die Bilddrehvorrichtungen nicht passieren. Die mit den Elementen 7 und 7a versehene Bilddrehvorrichtung funktioniert daher so, als ob sie eines der Dachprismen 25 und 41 verdrehen würde, so daß die Kanten der Prismen senkrecht zueinander verlaufen würden, wie in Figur 7 gezeigt. Die umgedrehten Bilder werden durch die Okularsysteme 42, 22 und 23 in eine aufrechte Stellung gebracht. Der Strahl passiert einen Strahlenteiler oder Halbspiegel 43 und wird durch ein Ortsfrequenzfilter 15 , so daß nur ein gestreuter Strahl

^O durchgelassen wird, auf einen Fotodetector 18 gerichtet. Die Ausrichtungsmarken der Strichplatte 12 und des Plättchens 13 werden von dem Fotodetector 18 abgetastet. Auf der Basis der in Abhängigkeit von den Ausrichtungsmarken vom Fotodetector 18 erzeugten Signale ermittelt

%5 die zugehörige Prozess-Schaltung den Grad der Fehlaus-

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J J 4 J Ί

richtung zwischen den Ausrichtungsmarken der Strichplatte 12 und des Plättchens 13. Zur Kompensation dieser Fehlausrichtung wird der Plättchentisch IJ^% durch einen Motor o.a. in X-, Y- und θ-Richtung bewegt, um wie bei dem System der Figur 1 die Strichplatte 12 und das Plättchen 13 zueinander auszurichten.

Figur 8 zeigt das durch das Okular des Systems der Figur 6A erfaßte Bild. Das zu beobachtende Muster ist durch den Buchstaben "F" gekennzeichnet. Da die Kanten des Gesichtsfeldteilerprismas 41 und des räumlichen Strahlenteilerprismas 25 optisch senkrecht zueinander verlaufen, wie in Figur 7 gezeigt, werden die getrennt voneinander angeordneten Muster in der richtigen Reihenfolge abgebildet.

Da sich jedoch die Kanten der Dachprismen 25 und 41 auf der optischen Achse befinden, wie in Figur 6B gezeigt, werden das rechte und link.⁶ Gesichtsfeld durch die Kante 51 des Dachprismas 41 voneinander getrennt, so daß das rechte und linke Gesichtsfeld in seitlicher Richtung über ihre gesamte Erstreckung nicht beobachtet werden können, wie aus Figur 10 hervorgeht. Auch der Strahl für eine untere Gesichtsfeldhälfte wird durch das Dachprisma 25 verdunkelt. Diese Probleme werden gelöst, indem die Kante des Dachprismas 41 aus der optischen Achse heraus verschoben wird, d.h. indem ein exentrisches optisches System verwendet wird.

In Figur 10 ist die Funktionsweise eines derartigen

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exentrischen optischen Systems dargestellt. In dieser Figur ist der bei (a) gezeigte linke Teil ein übliches koachsiales optisches System, durch das das Bild in der in Figur 8 gezeigten Weise gesehen wird. Bei diesem System

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sind das Gesichtsfeld des linken optischen Systems 55a und das Gesichtsfeld des optischen Systems 55b durch das Gesichtsfeldteilerprisma 4-1 miteinander vereinigt ' worden. Um das Gesichtsfeld zu erweitern, werden, wie c, in Figur 6 gezeigt, die optischen Achsen der optischen Systeme 55a und 55^b jeweils um den Betrag Δ verschoben, wie in Figur 10 (b) gezeigt. Die Richtung der Verschiebung verläuft senkrecht zur Kante 51 des Gesichtsfeldteilerprismas 41.

z/

Das in Figur 10 gezeigte exentrische optische System

^z/ kann aufgrund der vorhandenen Exentrizität zwischen den optischen Systemen 55a oder 55t> und dem Bildaufrichter 22 zu einer Qualitätsverschlechterung des zu

I^ beobachtenden Bildes führen. Um dies zu vermeiden, ist es wünschenswert, daß die Lichtstrahlen an der Stelle, an der die Gesichtsfelder miteinander vereinigt werden, telezentrisch sind. Dies wird in Verbindung mit Figur 11 erläutert. Figur 11 (a) zeigt den nicht telezentrischen Fall. Trotz der Tatsache, daß zur richtigen Funktionsweise des optischen Systems der Hauptstrahl der Lichtstrahlen oberhalb der optischen Achse des Bildaufrichters 22 parallel zuroptischen Achse verlaufen sollte, ist dieser geneigt. Figur 11 (b) zeigt den telezentrischen Fall, bei dem die Hauptstrahlen der Lichtstrahlen parallel zur optischen Achse des optischen Systems 22 verlaufen. Dadurch kann das Auftreten des vorstehend erwähnten Problems vermieden werden. Wenn die Lichtstrahlen von dem optischen

■zQ System 55 ausgehen, wird nach dem optischen System eine Feldlinse 56 angeordnet, um den gleichen Effekt zu erzielen, wie in Figur 11 (c) gezeigt.

Die Verschiebung Δ zur Vereinigung der Gesichtsfelder J^ kann in der in Figur 10 dargestellten Art und Weise

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durchgeführt werden. Um die Verdunkelung durch das Prisma 25 zu verhindern und eine sichtbare untere Hälfte des Gesichtsfeldes vorzusehen, werden das optische System 55 und der Bildaufrichter relativ zueinander um eine bestimmte Strecke Δ ^x verschoben, wie in Figur 12a gezeigt, und zwar in Richtung der Teilungslinie des Gesichtsfeldteilerprismas 4-1, indem beispielsweise das gesamte Okularsystem entlang der Kante 51 verschoben wird. Die gleichen Ergebnisse werden erzielt, indem das Bildaufnehmerelement 61 mit dem optischen System 55 um

β Δ ^x verschoben und der Bildaufrichter 22 in der Richtung senkrecht zur Kante 51 koachsial gehalten wird, wie in Figur 12 (b) gezeigt.

Die Ausführungsform der Figur 6 besitzt zwei Dachprismen 25 und 4-1. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Ein einziges Prisma ist ebenfalls ausreichend. Dieser Fall ist in Figur 13 gezeigt. Unterschiedlich gegenüber der Ausführungsform von Figur 6A sind die Prismen 130, die jeweils zwischen die Strahlenteiler 4-3 und die Dachprismen 25 eingesetzt sind. Die durch die Einfügung der Prismen 130 verursachte Längenänderung der optischen Bahn wird durch die Linsen 131 korrigiert. Die Prismen I30 sind in der Lage, die optische Bahn in geeigneter Weise zu verschieben. Der Grad der Verschiebung hängt davon ab, wie groß die Exzentrizität sein soll.

Die in Figur 6A gezeigte Ausführungsform weist in der optischen Bahn des Abtaststrahles und nicht in der optischen Bahn des reflektierten Strahles eine 90°- Bilddrehvorrichtung auf. Um die gleichen Wirkungen zu erzielen, kann die Vorrichtung jedoch auch nur in der optischen Bahn für den reflektierten Strahl vorgesehen sein. Hierzu kann die Ausführungsform der Figur 6A

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verändert werden, indem da^s die Laserstrahlquelle 1, die Sammellinse, den Polygonalspiegel 3 und die f- Q Linse umfassende Laserstrahlsystem durch das Beobachtungssystem ersetzt wird, das das Okular 23, die Linsen 22 und 42 und Prismen zur Einführung des Laserstrahles in das Prisma 41 und zur Richtung des reflektierten Strahles auf das Prisma 25 umfaßt, indem eines der beiden Prismen über dem Objektiv 11 weggelassen wird und indem der restliche Teil um 90° gedreht wird, so daß der einfallende, von dem Element 9 reflektierte Strahl nach reflexion durch das verbleibende Prisma nach unten auf das Objektiv gerichtet wird. In diesem Fall werden die Elemente 9,21, 20 und 19 vom Element 8 um die Strecke zwischen den beiden Prismen oberhalb des Objektives 11 verschoben, um die Position des Objektives aufrechtzuerhalten.

Diese Modifikationen können auch bei der Ausführungsform der Figur 13 vorgenommen werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Beobachtung auch nur mit der Laserstrahlquelle durchgeführt werden. Wenn beispielsweise He-Gd-Laser (441.6 mn) verwendet wird,stellt die chromatische Aberration der in bezug auf die g-Strahlung (435,8 nm) korrigierten Linse kein Problem für den abtastenden Laserstrahl dar. Wenn das Projektionssystem durch ein Spiegelsystem gebildet wird, das keine oder nur eine geringe chromatische Aberration aufweist, können He-Ne-Laser oder Ar⁺-Laser u.a. Verwendung finden. In diesen Fällen ist eine gemeinsame Strahlenquelle sowohl für das optische Beobachtungssystem als auch das optische fotoelektrische Erfassungssystem geeignet, so daß der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht werden kann. Der optische Schnittwinkel zwischen den Kanten

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des Gesichtsfeldteilerprismas 41 und des Ablenkungsteilerprismas 25 ist nicht auf 90 begrenzt. Andere Winkel können ebenfalls zur Anwendung gelangen.

Erfindungsgemäß wird somit eine Beobachtungsvorrichtung vorgeschlagen, die in Verbindung mit einer Vorrichtung zur.Ausrichtung von zwei Elementen, die jeweils mit Ausrichtungsmarken versehen sind, Anwendung finden kann. Die Vorrichtung weist eine optische Bahn für den von den Ausrichtungsmarken reflektierten Strahl auf, die mindestens teilweise mit einer optischen Bahn für den auf die Ausrichtungsmarken gerichteten Strahl nicht gemeinsam verläuft. In der nicht gemeinsamen optischen Bahn für den Abtaststrahl bzw. den reflektierten

Strahl befindet sich eine 90°-Bilddrehvorrichtung, die für eine Abtastrichtung· im Beobachtungsgesichtsfeld sorgt, welche quer zu der die Ausrichtungsmarken verbindenden Richtung verläuft. Auf diese Weise kann eine Bedienungsperson Bilder in natürlichen Formen beobachten.

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Claims

Patentansprüche

Beobachtungsvorrichtung, die in Verbindung mit einer Vorrichtung zum Ausrichten von zwei Elementen, die entsprechende Ausrichtungsmarken aufweisen, verwendbar ist, bei der ein abgelenkter Strahl zur Abtastung der Ausrichtungsmarken Verwendung findet, gekennzeichnet durch:

Einen Strahlenteiler (25) zur räumlichen Aufteilung des abgelenkten Strahles und zur Erzeugung von geteilten Abtaststrahlen;

ein erstes optisches System, das jeden der geteilten Strahlen auf die Ausrichtungsmarken (F) richtet und ein Objektiv (11) umfaßt;

ein zweites optisches System, das eine optische Bahn aufweist, die zumindest teilweise mit der optischen Bahn des ersten optischen Systems nicht gemeinsam verläuft, und das den von den Ausrichtungsmarken (F) reflektierten Strahl empfängt; und

eine Bilddrehvorrichtung (7, 7a), die nur in einem optischen System angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilddrehvorrichtung (7, 7a) in der Lage ist, ein Bild im wesentlichen um 90° zu drehen. 25
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler (25) auch als Gesichtsfeldteiler zur Vereinigung von Gesichtsfeldern wirkt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie desweiteren einen Gesichtsfeldteiler (41) zur Vereinigung von Gesichtsfeldern für die Beobachtung der Ausrichtungsmarken (F) umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahl in der Richtung quer zu den Kanten des räumlichen Strahlenteilers

(25) abgelenkt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kanten des räumlichen Strahlenteilers (25) und des Gesichtsfeldstrahlenteilers (41) unter einem vorgegebenen Winkel relativ zueinander erstrecken.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn-25

zeichnet, daß der vorgegebene Winkel 90° beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine optische Achse eines optischen Elementes vor dem Gesichtsfeldstrahlenteiler (41) und eine optische Achse eines optischen Elementes nach dem Gesichtsfeldstrahlenteiler (41) nicht koachsial verlaufen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß die optischen Elemente durch ein telezentrisches optisches System optisch miteinander verbunden sind.

10, Ausrichtungsvorrichtung zur Herstellung von Halbleiterschaltungen durch Belichten eines Microplättchens mit einem auf einer Strichplatte ausgebildeten Muster, gekennzeichnet durch:

Einen Halter für die Strichplatte (12), die mit einer Vielzahl von Ausrichtungsmarken (F) versehen ist;

einen Halter 13 ^% für das Microplättchen (13), das mit einer Vielzahl von Ausrichtungsmarken versehen ist;

•*-5 Einrichtungen zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Strichplattenhalter und dem Plättchenhalter;

Einrichtungen, die eine Beobachtung der Relativ-P Positionen der Ausrichtungsmarken der Strichplatte (12) und des Plättchens (13) ermöglichen, um die Strichplatte und das Plättchen in eine vorgegebene Lagebeziehung zu bringen;

wobei ein abgelenkter Strahl zum Abtasten der Ausrichtungsmarken verwendet wird und die Beobachtungseinrichtungen die nachfolgenden Bestandteile umfassen:

Einen Strahlenteiler (25) zur räumlichen Teilung des abgelenkten Strahles und zur Erzeugung von * geteilten Abtaststrahlen, ein erstes optisches System, das jeden geteilten Abtaststrahl auf die Ausrichtungsmarken richtet und ein Objektiv (11)

aufweist, ein zweites optisches System, das eine optische Bahn besitzt, die zumindest teilweise nicht gemeinsam mit der des ersten optischen Systems verläuft, und das den von den Ausrichtungsmarken reflektierten Strahl empfängt, und eine 90°-Bilddrehvorrichtung (7, 7a), die nur in einem der optischen Systeme angeordnet ist.

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