DE3410421A1

DE3410421A1 - Ausrichtungsverfahren mit zugehoeriger vorrichtung

Info

Publication number: DE3410421A1
Application number: DE19843410421
Authority: DE
Inventors: Hideki Ina; Hiroshi Yokohama Kanagawa Shinkai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-03-22
Filing date: 1984-03-21
Publication date: 1984-09-27
Anticipated expiration: 2004-03-22
Also published as: GB2139753A; GB8407502D0; JPS59172724A; JPH0141249B2; DE3410421C2; US4669883A; GB2139753B

Description

Ausrichtungsverfahren mit zunehorinor Vorrichtung;

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausrichtung von Elementen, genauer gesagt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten einer Fotomaske (hiernach als Maske bezeichnet) und eines Plättchens im Belichtungsvorgang für eine Halbleiterschaltung.

Bei derartigen Verfahren ist es bekannt, auf der Maske und dem Plättchen vorgesehene Ausrichtunqsrnarken mit einem zu einem Punkt konzentrierten Laserstrahl abzutasten, wenn die Maske und das Plättchen in Belichtungsvorgang zur Herstellung der Halbleiterschaltung zueinander ausgerichtet werden sollen, wie dies in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 90872/1983 und weiteren Veröffentlichungen beschrieben ist. Figur 1 zeint eine dieser Ausrichtungsmarken, die auf der Maske od r dem Plättchen vorgescnen sind. In dieser Figur sind r»it Ml, M2, Ml' und M2' diejenigen Markierungselenente bezeichnet, die die; Ausrichtunasmarke auf der Maske bilden. Von diesen Markierunns-

Drosdnnr Bank (München) Klo .393"

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elementen sind die Elemente Ml und M2 relativ zu der Strahlabtastlinie L unter dem gleichen Winkel geneigt, während die Markierungselemente Ml¹ und M2' unter dem gleichen Winkel, jedoch entgegengesetzt geneigt angeordnet sind. Der Winkel zwischen den Markierungselementen Ml und M2¹ und zwischen den Markierungselementen M2 und Ml¹ ist somit gleich und beträgt beispielsweise 90°.

Mit Wl und Wl¹ sind diejenigen Markierungselemente bezeich· net, die die Ausrichtungsmarke auf dem Plättchen bilden. Der Winkel zwischen den Markierungselemente Wl und den Markierungselementen Wl¹ entspricht dem Winkel zwischen, den Markierungselementen Ml und M2'. Wenn daher die Maske und das Plättchen zueinander·ausgerichtet sind, erstreckt sich das Markierungselement Wl parallel zu den Markierungselementen Ml und M2, während das Markierungselement Wl¹ parallel zu den Markierungselementen Ml¹ und M2' verläuft. Die Intervalle zwischen diesen Elementen sind gleich. Der Abtaststrahl wird von den Rändern der Markierungselemente gebeugt.· Das optische System umfaßt jedoch Ortsfrequenzfiltereinrichtungen in bezug auf die Fourier-Transformationsebene relativ zur Maske und zum Plättchen, um das übrige Licht außer dem Signallicht zu blockieren. Somit empfängt ein fotoelektrischer Detektor.nur das von den Ausrichtungsmarken gebeugte Licht und erzeugt daher Reihen von einwandfreien Sipnalen.

Ein Signalverarbeitungssystem verarbeitet die Signale, um die Verschiebung zwischen der Maske und dem Plättchen in X, Y und Θ. Richtung zu bestimmen. In Abhängigkeit von dem hierbei ermittelten Ergebnis wird entweder das Plättchen oder die Maske bewegt, um beide Elemente richtig zueinander auszurichten. Wenn die Marken jedoch von einem punktförmigen Strahl abgetastet werden, wird die durchgeführte Ermittlung durch Staub, der möglicherweise im optischen System vorhanden ist, Rillen in den optischen Elementen des Systems o.a. beträchtlich beeinflußt. Hin-

zu kommt, dal? dann, wenn Staubpartikel o.a. auf der Abtastlinie vorhanden sind, wie mit dom Mozunszuichcn ü in Figur 1 angedeutet, oder wenn ein Teil der Ausrichtungsmarke fehlt, der Ausrichtungsvorqnng nur mit geringerer Genauigkeit oder überhaupt nicht durchgeführt werden kann.

Wenn die abzutastende Oberfläche eine große Rauhigkeit besitzt, wie beispielsweise eine rauhe Aluminiumfläche, wird der Strahl auch von anderen Oberflächenabschnitten als den Markierungsabschnitten nestreut reflektiert. Dieses Streulicht wird nicht ausgefiltert und erreicht den fotoelektrischen Detektor als Rauschsignal, so daß der Ausrichtungsvorgang manchmal unmöglich gemacht wird.

Um diese Probleme zu vermeiden, ist von der gleichen Anmelderin in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 181315/1981 vorgeschlagen worden, die Ausrichtungsmarken durch einen blattförmigen Strahl (einen Strahl, der einen dünnen und länglichen iHuminationsbereich auf der-abzutastenden Oberfläche vorsieht) abzutasten. Der von diesem blattförmigen Strahl erzeugte breite Bereich, mit dem die Marken abgetastet werden, ist in der Lage, den Einfluß von auf der Abtastlinie befindlichen Staubpartikeln 3 oder von Defekten der Ausrichtungsmarken.9 beträchtlich zu reduzieren.

In den Figuren 2 und 3 ist die Ortsfrequenzfiltereinrichtung in bezug auf die Fourier-Transformationsebene relativ zu der abzutastenden Flächü gezeigt. Die Figuren 2 und 3 zeigen jeweils die Ausführungsformen für den punktförmigen Strahl und den blattförmigen Strahl. Wenn sich der Illuminationsbereich des Strahles auf dei abzutastenden Fläche in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung erstreckt, bildet das vom Randabschnitt

der Ausrichtungsmarke abgelenkte bzw. gebeugte Licht, d.h. das Signallicht, eine Spektralverteilung, die in einem engen Bereich auf der Fourier-Transformationsebene konzentriert ist. Es ist. möglich, den transparenten Teil 7 des in Figur 3 gezeigten Filters zu verengen. Andererseits trifft das Streulicht, das die Rauschkomponente darstellt, auf die gesamte Fläche des Filters auf. Somit können durch das optische System selbst verursachte Reflektionseinflüsso bzw. Rauschkomponenten, die aus dem Streulicht von Plättchen mit rauher Oberfläche resultieren, vermieden werden, ohne die Größe des Signallichtes zu reduzieren, so daß eine Signalerfassung mit einem guten Signal-Rausch-Verhältnis möglich ist. Der Einsatz eines derartigen blattförmigen Strahles bietet darüberhinaus noch andere Formteile als die durch die Vergrößerung des Strahles erzielten Vorteile.

Darüberhinaus ist in der japanischen Patentanmeldung 208764/1982 vorgeschlagen, blattförmige Strahlen für die Abtastung.der Ausrichtungsmarken einzusetzen, die entgegengesetzt geneigt sind, um den Neigungswinkel zwischen den Markierungselementen zu treffen. Bei einer der in dieser Veröffentlichung beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch die blattförmigen Strahlen unterschied- lieh polarisiert, um eine Unterscheidung der Ausrichtungsmarken mit unterschiedlicher Neigung zu ermöglichen. Dies führt jedoch zu einer geringeren Breite der Ausführungsform.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. der jegliche Beeinflussung durch Fremdpartikel oder andere Defekte während der Abtastung der Ausrichtungsmarken eliminiert wird.

Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit dem bzw. der eine Ausrichtung mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, indem mögliche Instabilitätsfaktoren, beispielsweise der Antrieb für eine Neigungsänderung des blattförmigen Strahles, entfernt würden.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäi3 dadurch gelöst, daß die Ausrichtungsmarken von zwei EIementen, von denen jede Markierungselemente aufweist, die sich unter einem vorgegebenen Winkel erstrecken, mit mehreren blattförmigen Strahlen unterschiedlicher Neigung, die um ein vorgegebenes Intervall voneinander getrennt sind, abgetastet werden.

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 eine herkömmlich ausgebildete Vorrichtung;

die Figuren 2 und 3

Vorderansichten eines Filters;

Figur 4 die optische Wirkung einer ' erf indungsgeniäß

ausgebildeten Ausführungsform; 30

die Figuren 5a - 5d

Formen von elektrischen Signalen;

Figur 6 den optischen Aufbau einer erfindungsgemäßen ausgebildeten Ausführungsfonn;

die Figuren 7A, 7B und 8

Schnitte durch einen Teil des optischen Systems;

die Figuren 9 und 10

Ausrichtungsmarken vor der Ausrichtung;

die Figuren 11, 12 und 13

Formen von elektrischen Signalen; 10

Figur 14 den optischen Aufbau einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Figur 15 einen modifizierten Teil des optischen Systems;

Figur 16 die optischen Wirkung einer weiteren Aus-

führungsform; und

die Figuren 17a, 17b und 17c

Formen von elektrischen Signalen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben.

In Figur k sind mit Ml, M2, Ml¹ und M2' Markierungselemente bezeichnet, die dünner ausgebild.e sind als herkömmlich ausgebildete Markierungsclerncnte und eine Ausrichtungsmarke einer Maske bilden. Die Markieru'ngselemente Ml und M2¹ sind unter einem Winkel gegeneinander geneigt, der dem zwischen don Markierungselemcnten M2 und Ml" angeordneten Winkel entspricht und beispielsweise 90° beträgt. Die Markierungseletiente Ml und M2 verlaufen parallel zueinander. Mit Wl und Wl¹ sind Markierungsele-

mente bezeichnet, die eine Ausrichtungsmarke des Plättchens bilden. Diese Elemente besitzen dan gleichen Neigungswinkel wie die Markierungselemente der Maske. Figur h zeigt nur ein Muster der Maske odor der. P UiL I^-ehe ru;. Tatsächlich befindet sich jedoch auf der gegenüber!.tonenden Seite das gleiche Paar von Hustern. Die Munter der Aur.richtunnsmarken für die Maske und das Plättchen können ausgetauscht werden. Mit L ist eine Abtastlinie bezeichnet, die durch den Antrieb eines Polygonalspiegels, der hiernach in einzelnen beschrieben wird, erzeugt wird. Mit 10a und 10b sind lineare Bereiche bezeichnet, die von blattförmigen Strahlen in einem bestimmten Augenblick während eines Abtastvdrganges aluminiert werden. Die blattförmigen Strahlen sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Sie werden in der nachfolgend beschriebenen Ueise erzeugt. Der blattförmige Strahl für den ersten Bluminatonsbereich 10a erzeugt einen HLuminationsbereich parallel zu den Markierungse.lementen Ml, Wl und M2, während die blattförmigen Strahlen 10b für den zweiten Bluminationsbereich einen I]lumina"tionsbereich parallel zu den Markierungselementen Ml¹, Ul¹" und M2' erzeugen. Die beiden HLuninationsbereiche 10a und 10b weisen in Richtung der Abtastlinie L einen Abstand X auf. Der Abstand X ist größer als der Abstand Y zwischen den äußersten Markierungselementen Ml und M2¹. Durch den-relativ grof5en Abstand zwischen den blattförmigen Strahl3n wird vermieden, daß einer der Strahlen ein Rauschsignal für den anderen bildet. Ferner kann hierdurch in wirksamer Weise die Orientierung der Markierungselemente unterschieden werfen.

Die elektrischen Signale, die erzeugt worden sind, als die beiden blattförmigen Strahlen unter dem Abstand X auf der abzutastenden Fläche die Ausrichtungsrnarken nleich- - zeitig abgetastet haben, und die gefiltert norden sind,

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werden hiernach im einzelnen beschrieben.

Figur-5a zeigt die gefilterten elektrischen Signale, (Ausrichtunrrssignälc) , wenn nur der erste blattförmige Strahl 10a die Ausrichtungsmarken der Figur A abtastet.

Entsprechend den Markierungselementen Ml, Wl und M2, die parallel zu dem Strahl 10a verlaufen, existieren drei Signale 11, 12 und 13 jriit hohen Spitzenwerten, und es sind drei Signale 14, 15 und 16 mit niedrigen Spitzenwerten vorhanden, die den Markierungselementen Ml¹, Wl¹ und M2¹ entsprechen, die sich senkrecht zu dem blattförmigen Strahl 10a erstrecken. Die letztgenannten Signale besitzen eine niedrige Amplitude, jedoch eine große Breite, da sie dann erzeugt werden, wenn der blattförmige Strahl die orthogonalen Markierungselernente passiert.

Diese Signale werden hiernach als Signale bezeichnet, auf die nicht gezielt wurde.

In Figur 5b sind Ausrichtungssignale gezeigt, die dann erzeugt werden, wenn nur der zweite blattförmige Strahl die .Ausrichtungsmarken abtastet. Die Signale 17, 18 und 19 mit niedrigem .Spitzenwert werden von den Markierungselernenten Ml, W 1 und M2 erzeugt, während die Signale 20, 21 und 22 mit hohem Spitzenwert von den Markierungselementen Ml¹, Wl¹ und M2¹ erzeugt werden.

Da der erste und zweite blattförmige Strahl 10a und iüb die Ausrichtungsmarken unter der Voraussetzung abtasten, daß sie räumlich voneinander getrennt s'ind, ist zwischen der Erzeugung des Siqnales 16 und der Erzeuaunq das Sirjnales 1/ ein zeitlicher Abstand vorhanden.

In Figur 5c .sind die Ausricntungssignale gezeigt, die

erzeugt werden, wenn der erste und zweite blattförmige

Strahlein Abtastung vornehmen. Die Signale 11 - 22 ent-35

-IL-

sprechen den Signalen der Firuren 5a und 5b. Da zwei Strahlen vorhanden sind, worden von einer Ausrlclitunnr.nirirUc zwei Gruppen von Ausgangssignalen erzeugt. Dor zeitliche Abstand zwischen diesen Ausgonnssinnalen, umgerechnet in ein räumliches Intervall, entspricht dr>r !..ringe X zwischen den zwei Illuminationsbereichcn. tut anderen Uorten, der Abstand zwischen den Signalen 11 und 17 in Figur 5c entspricht der Strecke X.

Wenn man annimmt, daß X Mull ist, werden die Signale mit hohen Spitzenwerten und die Signale mit niedrigen Spitzenwerten abweichend von den Figuren 5a - 5c überlagert, wie in Figur 5d gezeigt, so daß die resultierende Signale unscharf sind und eine breite Basis aufweisen und somit die endgültigen zu verarbeitenden Signale verformt sind. 15

Diejenigen Faktoren, die die Genauigkeit herabsetzen, können dadurch ausgeschlossen werden, dnfi der Ucrt von X in Relation zu der Breite ν der Ausrichtungsmarken in geeigneter Weise ausgewählt wird, urn den Einfluß der Signale 14 - 19, auf die nicht gezielt worden ist, auf die Signale 11 - 13 und 20 - 22 nit hohen Spitzenwerten zu vermeiden.

Um die Verschiebung zwischen der Maske und den Plättchen mit Hilfe der in Figur 4 dargestellten Ausrichtungsmarken zu erhalten, werden von den '.ntervallen 11 - 15 der Figur 5 nur die Intervalle 11, 12, 14 und 15 verwendet. Es ist nicht erforderlich, das Intervall 13 einzusetzen. Es ist datier ausreichend, die Zeitintervalle zwischen den Signalen 11, 12 und 13 mit hohen Spitzenwerten und die Zeitintervalle zwischen den Signalen 20, 21, und 22 mit hohen Spitzenwerten der ^igur 5c zu messen, um die Verschiebung zu erhalten.

In der bisherigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß das Intervall X zwischen den blattförmigen Strahlen größer ist als die Breite Y der Ausrichtungsmarken. Das Intervall X kann jedoch -auch einen anderen Wert besitzen, wenn es nicht zu einer Vermischung der Signale mit niedrigen Spitzenwerten mit den Signalen mit hohen Spitzenwerten zum Zeitpunkt der Beendigung des Ausrichtungsvorganges kommt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend beschrieben wird, ist das Intervall X geringfügig größer als Y/2.

Figur 6 zeigt ein optisches System für ein sogenanntes Näherungsverfahren, das ein optisches System zur Erzeugung von blattförmigen Strahlen mit unterschiedlichen Neigungen umfaßt.

Gemäß dieser Darstellung wird ein linear polarisierter Laserstrahl Bl, der von einer Laserquelle 31 erzeugt wird, von einem Halbspiegel '32 in zwei Strahlen geteilt, d.h. einen reflektierten Strahl B2 und einen durchgehenden Strahl B3, der danach von einem Spiegel 33 reflektiert wird. Die Strahlen B2 und B3 werden auf zylindrische Positivlinsen 34 und 34' gerichtet, deren Erzeugende einen Winkel bilden, der dem zwischen den' vorstehend beschriebenen Markierungselementen entspricht. Die Erzeugenden sind so angeordnet, daß sie parallel zu den Markierungselementen verlaufen würden, wenn sie auf die abzutastende Oberfläche projiziert wurden. Daher verlaufen die Erzeugenden unter einem Winkel von 45° zur Ebene der Zeichnung. Die von den zylindrischen Linsen 34 und 34' abgegebenen Stahlen treten in ein Prisma 35 ein, das

zwei geneigte Oberflächen besitzt, und werden nach innen gebrochen, so daß sie an der Pupille 36 (Spaltblende) einer Sammellinse 37 (Strahlen B4 und B5) kombiniert werden. Mit anderen Worten, die Mittellinien der Strahlen 35.

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OA und B5 worden an der Pupille qekroir't. Die Pupille befindet sich in den Brennpunkten der zylindrischen Linsen 34 und 34', so daß die gekreuzten blattförmigen Strahlen bereits dort erzeugt werden.

In Figur 7A ist die optische Funktionsweise der zylindrischen Linsen 34 und 34' in der die Erzeugenden einschließenden Ebene dargestellt. In dieser Richtung treten die zylindrischen Linsen nicht in Funktion, so daß die Laserstrahlen nicht an der Pupille 36 gesammelt werden. Andererseits zeigt Figur 70 die optische Funktion in der senkrecht zu den Erzeugenden verlaufenden Ebene, in der die Strahlen an der Pupille 36 gesammelt werden. In diesen Figuren ist mit 38 der Reflektionspunkt der den Strahl abtastenden Reflektions-Polygonalspiencl bezeichnet, der schematisch in Form einer üffnung dargestellt ist. Mit BL ist das nachfolgende Linsensystem bezeichnet, während 47 die abzutastende Oberfläche, beispielsweise eine Maske, i-st. Der Reflektionspunkt des Polygonalspiegels bewegt sich kaum, wenn der Spiegel rotiert. Aus diesem Grunde wurde bei der Bezeichnung des optischen Abtastsystems der Reflektionspunkt als Üffnung dargestellt.

Wie aus den Figuren 7A und 7B hervorgeht, entspricht der Zustand des auf der abzutastenden Oberfläche 47 abgebildeten Strahles dem in Figur 7Λ gezeigten Zustand, so daß er nicht auf der abzutastenden Oberfläche abgebildet wird. Der Zustand des Strahles, der dicLänge des blattförmigen Strahles bestimmt, entspricht dem in Figur 73 gezeigten Zustand.

Es wird nunmehr Figur 8 beschrieben. Iiie vorstehend beschrieben, trifft der Laserstrahl in der die Erzeugenden einschließenden Ebene auf das Prisma 35, ohne von der

zylindrischen Linse gesaminelt zu werden, wobei er auf die Sammellinse 37 als paralleler Strahl trifft, der um den Winkel Θ gebeugt und an Brennpunkt 70 der Sammellinse abgebildet wird. Die Höhe des Bildes beträgt fl· tan Θ , wobei fl die Brennweite der Sammellinse darstellt Dieses Bild wird von dem Linsensystem PL wieder auf der abzutastenden Oberfläche 47 abgebildet. Die Höhe des Bildes auf der abzutastenden Oberfläche beträgt β χ fl χ tan

Θ , wobei die Bildvergrößerung des Linsensystems jS beträgt. Der unter einem Winkel -O einfallende Strahl wird am Punkt (oberes Bildende) -β χ fl χ tan θ gesammelt, so daß der Abstand zwischen den Sammelpunkten 2 ß> χ fl ·χ tan θ beträgt. Das in Figur dargestellte, Intervall X beträgt somit 2 β χ fl χ tan θ . Durch geeignete Auswahl von ρ , fl und θ kann es in der gewünschten Weise festgesetzt werden.

In der Richtung, in der der Strahl von der zylindrischen Linse gesammelt wird, wie in Figur 7B gezeigt, befindet sich die Pupil-le, an der der Strahl gesammelt wird, in einer abbildenden Relation zu dem Reflektionspunkt 20 des Polygonolspiegels, so daß die abzutastende Oberfläche 47 durch den parallel zur optischen Achse verlaufenden Strahl beleuchtet wird, indem die Ausgangsseite des Linsensysterns PL telezentrisch angeordnet wird. Die Breite des parallelen Strahles bestimmt die Länge des Illuminationsbereichcs des blattförmigen Strahles.

Wie man Figur 6 entnehmen k.-inn, durchdringt der'in "Plattform" abgebildete Strahl eine Sammellinse 37 und wird von einem Polygonalspiegel 38 reflektiert, der mit konstanter Geschwindigkeit rotiert. Donach dringt der Strahl in eine f - θ -Linse 39 ein. Der aus der f - θ -Linse austretende Strahl fällt auf ein Dachprisna 40, dessen

Reflektionsf lachen an seinem Scheitelpunkt ζusammenlau Pen, an welcher Stelle der Strahl geteilt wird. Dn der Scheitelpunkt sich au Γ der optischen Achse befindet, deckt die erste Hälfte einer Abtastung] das linke; Halb feld und die andere Hälfte das rechte liilbreld ab. Dor von dei.i üachprisma 40 reflektierte Strahl erreicht Polarisationsstrahlenteiler 41 uhl 42, nn denen dir; Strahlen reflektiert vjerden, da die Polarisation des Strahles so festgelegt ist. Die von den Polarisationsstrahlcnteilern 41 und 42 reflektierten linear polarisierten Strahlen werden durch 1/4 /N. -Platten 43 und 44 in kreisförmig polarisierte Strahlen umgewandelt. Die beiden kreisförmig polarisierten .Strahlen werden in der Form von separaten Strci-" fen auf der Maske 47 und dem benachbarten Plättchen 4G abgebildet.

Die Ausrichtungsnarken 49 und 51 sowie die Ausrichtunnsmarken 50 und 52 werden von dem blattförmigen Strahl nacheinander abgetastet. Das von den Rändern der darken reflektierte .Signallicht und das Rauschlicht der Maske und des Plättchens werden von den Objektiven 45 und 46 gesammelt und durchdringen danach wieder die 1/4 λ -Platten 43 und 44, so daß ihre Polarisationsrichtung um 90° geändert wir^ri. Die Lichtstrahlen können somit die PoIarisationsstnhlenteiler 41 und 42 durchdringen und von den Ortfrequenzfiltern 47 und 53 gefiltert werden, welche in einer zu den Pupillen der Objektive 45 und 46 konjugierten Lage angeordnet sind. Durch diesen Filtervoroann wird das Rauschlicht blockiert, so daß'nur das■Sinnallicht über Positivlinsen 59 und 60 auf fotoeloktrischcn '.,'andlern 61 und 62 gesammelt wird. Die Ortsfrequenzfiltor und 50 sind in einer zu dem Reflektionspunkt 3G des Polygonalspiegels und zu der Pupille 56 konjugierten Lage angeordnet, so daß die blattförmigen Strahlen auf den FiI-

- Iu -

tern abgebildet werden.

Die Reihe der von den fotoelektrischen Wandlern 61 und 62 erzeugten Signale wird in eine Ausrichtungssignalverarbeitungsschaltung, beispielsweise einen Mikroprozessor 63, eingegeben, in der die vorgegebene Signalverarbeitung durchgeführt- wird. Die Resultate dieser Verarbeitung werden dazu verwendet, um die Plättchentische 64 in den linearen Richtungen χ und y und der Drehrichtung Q zu bewegen, um die Maske 47 und das Plättchen 40 zueinander auszurichten.

Bei der vorstehenden Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß sich das Markierungselement Ul des Plättchens zwischen den Markierungselcnenten Ml und M2 der Masice befindet. Ein schlechter Ausrichtungszustand wurde bisher durch eine Vorausrichtung beseitigt, die beispielsweise auf mechanischem Wege durchgeführt werden kann.

Selbst wenn ei'ne derartige Vorausrichtung nicht mit einer geeigneten Präzision durchgeführt wird, d.h. wenn sich beispielsweise das Markierungselernent Ul des Plättchens nicht zwischen den Markierungselementen Ml und M2 der Maske befindet, arbeitet jedoch die vorliegende Erfindung völlig korrekt.

Die Abtastbreite des Laserstrahles wird normalerweise durch den wirksamen Bereich bestimmt, der vom Gesichtsfeld des Objektives begrenzt wird. In Figur 9 ist der üblicherweise darin verwendete Bereich mit dem uezugszeichen ζ gekonnzeichnet. Ucnn die Vorausrichtung nicht genau ist, kann es passieren, daß nur eine der Plättchenmarkcn im Abtastbereich des Lasers liegt. In diesem Fall wird ein Programm eingesetzt, um das Plättchen über eine Annäherung mi >: fortschreitenden Verrujchswcrtcn zu bewegen und die Ansrichtungsmarlon in den Abtostbercich zu

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bringen. Selbst wenn jedoch alle Ausrichtungsnarkcn im Abtnstbereich liegen, wird bei der hcrkümnlichon Ablzastmethode, bei der der punktfürnine Strahl Verv;endunn findet, möglicherweise die -Sitra tion der i!;::;ko und dos Pläctchens nicht erfcOt. De.'.spiclswnise sind die Signale die gleichen, wie in Figur H gezeigt, wenn die Marken den in den Figuren 9 und .10 gezeinten Zur.tnnd einnehnun. Daher ist Zeit erforderlich; bis eic in die für die korrekte Messung geeignete Lage gebracht worden sind.

Nach der erfindungsgenüßcn Lösung weisen die Signale für die in Figur 9 gezeigte Situation die in Figur 12 gezeigte'Ausbildung auf. während die Signale für die in Figur 10 gezeigte Situation die in Figur 13 dargostellte Forn besitzen, so d-;G die Signale voneinander unterschieden werden können. In diesen "cispiclen ist Z größer als X. Wenn jedoch X nröGcr als Z ist, erscheinen jedoch die Ausrichtungssignile des blatiifürninen Strahles von oben rechts nach unten links zuerst, uührond die Ausrichtungssignale des blc :tfürr.iigen Strahles von oben links nach unten rechts danach auftreten. Auf diese l.'cise können die Richtungen de·: üarkierunqsclenente in einfacher Weise bestimmt werden. Selbst bei ungenauer Vorausrichtung kann sonit eine höchst pränise Ausrichtung durchgeführt werden.

Die vorstehenden Deispiele .'urden in Verbindung mit einer Maskenausrichtung beschrieb :n, bei der die üaske und das Plättchen bei der "dichtung miteinander in Kontakt stehen oder nahe beieinande? angeordnet sind. Die Erfindung kann jedoch auch bei d-;n Fall Anwendung finden, bei dem die fiaske auf das Plättchen optisch projiziert wird.

- w ν ν WV *

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In Figur 14 ist nit 75 ein Abbildunnslinse für eine Projektion im Verhältnis 1:1 odor nit Vcrklnincrting dargestellt, relativ zu der die Maske und das Plättchen eine optisch konjugierte Lage -einnehmen. Mit 43 ist ein 1/4 /^- Platte bezeichnet, die zwischen der. Maske und den Plättchen angeordnet ist, vorzugsweise in einer afokalen Bahn innerhalb des Linsensystcrns 75. Mit 65 und- 66 sind Halbspiegel, nit 41 und 42 Polarisationsstrahlenteiler, mit 61, 60, 71 und 72 Positivlinsen und mit 69 und 70 Ortsfrequenz filter bezeichnet. Für die Teile, die den Teilen der Figur 6 entsprechen, sind gleiche ßezunszif fc-rn verwendet.

Die 1/4 λ -Platte befindet sich zwischen der Maske 47 und dem Plättchen 40, da das Signallicht von der Maske 47 und das Signallicht von Plättchen 48 eine unterschiedliche Polarisation aufweisen, um sie voneinander unterscheidbar zu machen, so daß Rauschsignole durch Stroulichtcntfernt werden können. Dis zu dem Punkt, an dem die Strahlen .durch das Objektiv auf der Maske 47 in Form eines blattförmigen Strahles gesammelt werden, trifft die Erläuterung der Figur 6 zu. Der blattförmige Strahl, der die Maske 47 passiert hat, wird wieder auf dem Plättchen 40 konzentriert, um dieses abzutasten. Hei dieser Ausführungsform wird die Maske 47 durch die blattförmigen Strahlen o-bnotastet, die von den Strnhlenteilern 41 und reflektiert wurden und lineare Polr.risationsoinenschaften aufweisen, während das Plättchen 43 von den blattförmigen Strahlen abgutastet wird, die durch Umwandlung·des Polarisationszustandcs in einen kreisförmigen Polarisationszustand mit Hilfe der 1/4 A -Platte erhalten worden sind. Der von den Plättchen 40 reflektierte Strahl wird wieder durch die 1/4 λ - PLattc 43 geleitet und in den linear

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polarisierten Zustand umgewandelt, vjobci scino Polarisationsebene Xn Vergleich zu oclnou puftrn !Tnmiijn Zustand um 90° gedreht worden ist. 'Zr kann daher von den von der Maske 47 reflektierten Strain! unterschieden '.,'orden.

Das Signallicht von den Aus riehtungsnarkcn 47 und 50 der Maske wird von den fotoolektrischen Wandlern Ul und 62 aufgenoui.'icn, während dar- Signal! lcht von (!en Ausrlehtunnsnarken 51 und 52 des Plättchens von den fotoelcktrischen Wandlern 73 und 74 empfangen wird. Die Ausrichtungssignale der fotoelektrischen Wandler 61 und 73 werden elektrisch niteinander kombiniert, was ebenfalls auf die Ausrichtungssignale der fotoelektrischcn Wandler 62 und zutrifft·. Die Signale werden dann der Sinnclverarboitunnsschaltung 63 zugeführt, in der die kombinierten Signale verarbeitet werden, woraufhin die Position des Tisches oder der die Maske 64 tragenden Spannvorrichtung justiert wird.

Dei der Ausführunnsfofm der Figur 6 wird der Strahl cc-brechen, um ihn nach Passieren der zylindrischen Linsen 34 und 34' relativ zur Pupille 36 uu c'en Winkel Θ ru neigen. Es ist jedoch auch Möglich, von einer Pxcflcktion Gebrauch zu Machen, wie in .^rigur 15 gezeigt. Die aus den zylindrischen Linsen 34 und 34' austretenden Strahlen werden durch Reflexionsspiegel 33 und 33'' und denn von einen Danhprisna 30 reflektiert, das einer Reflcktionsbehandlung unterzogen worden ist, so daß sie un den vorgegebenen Winkel Θ geneigt werden. Danach treffen die Strahlen auf die Pupille 56 auf.

In Figur 4 ist das Intervall X zwischen den blattförmigen Strahlen, das auf der abzutastenden Oberfläche gemessen wird, großer als die Breite Y der Ausrichtunnsrnnrke. Bei der Durchführung der endgültigen Ausrichtung sollen die Ausrichtungssinnale keine Signale enthalten, auf die nicht gezielt ,vordcn ist. Daher ist die in Figur 16

gezeigte Ausführungsfarm möglich, wenn die Bedingung Y>X>Y/2 existiert. Figur 17a zeigt das Ausrichtungssignal des ersten Illüm-inationsberciches lOo, Figur 17b das Ausrichtungssignal des zweiten Illuninationsbcrcichcs 10b, Figur 17c das Aus rieh tungss i.gnal bei Verwendung von beiden Illuminationshoruichon 10a und 10b. Die mit hohen Spitzenwerten versehenen Signale 11, 12 und 13 sowie 20, 21 und werden von den Signalen, auf'die nicht abgezielt wurde, nicht beeinflußt, so daß im Vergleich zu herkömmlich ausgebildeten Systemen eine höhere Meßgenauigkeit möglich ist. Dies ist besonders wirksam, wenn infolge von Degrcnzungen, denen die Vorrichtung unterworfen ist, die blattförmigen Strahlen keine große Strecke voneinander"entfernt angeordnet werden können.

Die verwendete Strahlenquelle ist nicht cuT einen Laser, eine Quelle zur Erzeunung von Licht im sichtbaren Uellenlängenbereich oder eine Quelle zur Erzeugung von Licht im unsichtbaren Uollcnlängenbereich begrenzt. IJcnn die Ausrichtungsrnarkc 'aus mehr als zwei l-lark.Lcrungsclcmen ten mit unterschiedlichen Neigungen besteht, findet eine entsprechende Anzahl von blattförmigen Strahlen Verwendung.

Die Vorteile der Erfindung sind in Verbindung mit Figur 9 beschrieben worden. Zusätzlich zu diesen Vorteilen wird eine Ausrichtung mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit erreicht, da das Signal nicht die Signalkonponentc enthält, auf die nicht nezic.¹1 worden ist. Da ferner !,'ein mechanischer Schaltvorgang Anwendung findet, besitzen die optischen Systeme eine beständige Funktionsweise, weisen die Stouorungssys terne einen verein fachten Aufbau auf und können Montage,■ Oust^;crunn und Wartung mit einem geringeren Aui'waiuJ durchgeführt ;;rrti.;n.

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Claims

Patentansprüche

/y. Verfahren zum Ausrichten von mehreren Elementen, die jeweils eine Ausrichtungsmarke aufweisen, die Markierungselemente umfaßt, die sich in unterschiedliche Richtungen erstrecken, bei dem die Elemente unter Verwendung von von den Ausrichtungsmarken ausgehendem LiehL ausgerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtungsmarken mit "blattförmigen" Strahlen abgetastet werden, die einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen und unter unterschiedlichen Winkeln zu einer Abtastlinie geneigt sind, wenn sie auf eine abzutastende Oberfläche projiziert werden,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel der "blattförmigen" Strahlen im wesentlichen der Neigung der Markierungselemente entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den "blattförmigen" Strahlen größer ist als der Abstand zwischen den zugehörigen llnrkierungselementen.

Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844

Bayer Vereinsbank (München) KIo. 50a 941

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

/4/ Ausrichtungsvorrichtung, gekennzeichnet durch: Einrichtungen (6A) zur Lagerung von zwei Elementen (47, 48), die jeweils eine Ausrichtungsrnarke (49-52) aufweisen und in der Lage sind, ihre Rclativlage zu verändern, um eine Ausrichtung herbeizuführen;

Einrichtungen (31) zur Erzeugung von Licht, um eine Abtastung durchzuführen;

ein optisches System zur Ausbildung von mehreren linearen Illuminationsbereichen (10a, 10b) auf den Elementen, welche Bereiche.einen vorgegebenen Abstand voneinander aufweisen und relativ zu einer Abtastlinie (L) eine unterschiedliche Neigung besitzen;

Einrichtungen zum abtastenden Bewegen der Illuninationsbereiche (10a, 10b) auf den Elementen (47, 40); Einrichtungen (61, 62; 73, 74) zum Erfassen des von den Ausrichtungsmarken (49· - 52) abgegebenen Lichtes; und Einrichtungen, die den Lagereinrichtungen (64)zugeordnet sind und zur Änderung der Relativlage zwischen den Elementen (47, 48) dienen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle (31) erzeugte Licht in zwei Strahlen (B2, B3) aufgeteilt wird und daß die Strahlen unter vorgegebenen Winkeln auf eine Pupillc(35)des optischen Systems fallen, wo die Mittelpunkte der Strahlen miteinander nokreuzt werden, und wobei auf der Pupille (35) Bilder der mehreren linearen Illuminationsbcreiche (10a, 10b) erzeugt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System eine zylindrische Linse (34, 34') aufweist, deren Brennpunkt im wesentlichen auf der Pupille (35) des optischen Systems liegt.