DE3735154A1

DE3735154A1 - Verfahren und einrichtung zum ermitteln der lage eines objektes

Info

Publication number: DE3735154A1
Application number: DE19873735154
Authority: DE
Inventors: Yuzo Kato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-17
Filing date: 1987-10-16
Publication date: 1988-05-11
Anticipated expiration: 2007-10-17
Also published as: US4971444A; DE3735154C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Ein richtung zum Ermitteln der Lage eines Objektes, insbesondere in bezug auf einen vorbestimmten Festpunkt bzw. eine vorbe stimmte Normallage. Das Verfahren und die Einrichtung zur Lageermittlung gemäß der Erfindung sind beispielsweise bei Belichtungsgeräten zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen zum Feststellen der Lagebeziehung zwischen einer Strich platte bzw. Maske und einem Halbleiterplättchen (Wafer) an wendbar. Insbesondere sind das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung zweckdienlich bei einer Objektlagener mittlung anwendbar, bei der die Lage anzeigende elektrische Signale Rauschen bzw. Störungen und/oder Verformungen enthal ten.

Auf dem Gebiet der Herstellung von Halbleitervorrichtungen wie integrierten Schaltungen werden als "Schritt-Belichtungs geräte" (stepper) oder "Masken-Ausrichtgeräte" bezeichnete optische Belichtungsgeräte und als "Röntgenstrahl-Ausrichtge räte" bezeichnete Röntgenbestrahlungsgeräte benutzt. Übli cherweise sind diese Geräte mit einer Einrichtung für das Ausrichten eines Plättchens in bezug auf eine Maske oder Strichplatte vor dem Beginn der Belichtung bzw. Bestrahlung des Plättchens in einem auf der Maske ausgebildeten Muster ausgestattet.

Für diese Maske/Plättchen-Ausrichtung werden üblicherweise Richtmarken, die jeweils auf der Maske und dem Plättchen ausgebildet sind und die Lagen der Maske und des Plättchens wiedergeben, auf optische Weise oder mittels Elektronenstrahlen erfaßt, um dadurch die Lagebeziehung zwischen der Maske und dem Plättchen zu ermitteln.

Typischerweise ist eine Richtmarke an dem Plättchen durch eine Oberflächenstufe (Ausnehmung oder Vorsprung) gebildet, die auf dem Substrat des Plättchens geformt ist. Für die Übertragung des Maskenmusters auf das Plättchen durch die Belichtung bzw. Bestrahlung wird das Plättchen mit einem strahlungsempfindlichen Material wie einem Fotolackmaterial in einer Dicke in der Größenordnung von weniger als 1 µm bis zu einigen µm beschichtet. Infolgedessen liegt bei der Aus richtung auf der Oberfläche des Plättchens einschließlich der Plättchenrichtmarke eine Abdecklackschicht auf. D. h., die Plättchenrichtmarke muß durch die Abdecklackschicht hindurch oder unter Einbeziehung der Abdecklackschicht erfaßt werden.

Wenn die Plättchenrichtmarke durch die Abdecklackschicht hindurch erfaßt wird, entstehen verschiedenerlei Schwierig keiten: Wenn Licht (insbesondere in Form von Laserstrahlen) benutzt wird, wird das Licht durch die Oberfläche der Abdeck lackschicht reflektiert und gebrochen. Ferner tritt auch Mehrfachreflexion innerhalb der Abdecklackschicht auf. Weiter hin entstehen Interferenzen zwischen dem von der Ober fläche der Abdecklackschicht reflektierten Licht und dem von dem Boden der Abdecklackschicht, nämlich der Oberfläche des Plättchensubstrats reflektierten Licht. Wenn ein Elektronen strahl benutzt wird, wird dieser durch das Material der Abdecklackschicht gestreut. Diese durch das Vorhandensein der Abdecklackschicht verursachten Erscheinungen werden allgemein "Abdecklackeffekt" genannt. Infolge dieses Abdecklackeffektes ist es nicht einfach, die Lagebeziehung zwischen der Maske und dem Plättchen mit hoher Genauigkeit zu ermitteln, so daß sich eine verschlechterte Ausrichtungsgenauigkeit ergibt.

Dieses Problem wird nun im Zusammenhang mit einem bestimmten Beispiel ausführlicher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch Richtmarken, die bei einem nachfol gend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung anwend bar sind, sowie ein Beispiel für Kurvenformen von Signalen, die mit diesen Richtmarken erzielbar sind. Die Fig. 1 zeigt jeweilige Markenelemente 1 bis 4 einer an einer Maske ange brachten Richtmarke, eine an einem Plättchen angebrachte Richtmarke 5, eine Abtastlinie 6 bei der Abtastung mit einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl, jeweilige elektri sche Signale bzw. Impulssignale 7 bis 10, die den Schnitt punkten zwischen den Richtmarken und der Abtastlinie 6 bei dem Überstreichen der Marken durch den Abtaststrahl entspre chen und die auf bekannte Weise durch fotoelektrische Umset zung erhalten werden, und einen Schnittpegel 11, der für die Binärcodierung der Impulssignale 7 bis 10 eingestellt wird.

Eine Lageabweichung zwischen der Maskenrichtmarke und der Plättchenrichtmarke bei dem Beispiel nach Fig. 1 kann auf bekannte Weise folgendermaßen ermittelt werden:

Zur Ermittlung der Lagebeziehung zwischen der Maske und dem Plättchen werden die Maskenrichtmarke mit den Elementen 1 bis 4 und die Plättchenrichtmarke 5 mit einem Strahl wie einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl in jeweils zwei zu einander senkrechten Richtungen abgetastet (X- und Y-Richtung). Wenn ein solcher Abtaststrahl auf die Marke oder ein Markenelement trifft, wird im Falle der Laserstrahlabtastung das Licht gestreut oder es werden im Falle der Elektronen strahlabtastung reflektierte Elektronen und/oder Sekundär elektronen hervorgerufen. Durch das Aufnehmen eines solchen Streulichtes oder solcher reflektierter Elektronen und/oder Sekundärelektronen unter Verwendung eines geeigneten Detek tors können für jede der beiden zueinander senkrechten Ab tastrichtungen (X und Y) elektrische Impulssignale 7 bis 10 gemäß der Darstellung in Fig. 1 erzielt werden. Da hinsicht lich der beiden zueinander senkrechten Abtastrichtungen diese Impulssignale im wesentlichen auf gleiche Weise verarbeitet werden, wird nunmehr lediglich die Signalverarbeitung bei einer einzigen Abtastrichtung, nämlich der X-Richtung bei dem dargestellten Beispiel beschrieben.

Für das Ermitteln einer Lageabweichung zwischen der Masken richtmarke und der Plättchenrichtmarke bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist es erforderlich, den Abstand bzw. das Intervall zwischen den jeweiligen Markenelementen 2 und 4 der Masken richtmarke und einem zugehörigen Teil der Plättchenrichtmarke, nämlich dem sich gemäß Fig. 1 links oder rechts vertikal erstreckenden Teil der Richtmarke 5 zu ermitteln. Hierzu ist es notwendig, die Mitten bzw. Mittenlagen der jeweiligen Impulssignale 7 bis 10 festzustellen. Zu diesem Zweck werden die Impulssignale 7 bis 10 nach ihrer Aufnahme mit einem geeigneten Schnittpegel wie dem Pegel 11 nach Fig. 1 binär codiert, wodurch elektrische Signale mit Rechteck-Kurvenform erzeugt werden. Danach wird die Breitenmitte eines jeden Rechteckimpulses bestimmt, wodurch die Lage der Mitte eines jeden noch nicht binär codierten Impulssignals 7, 8, 9 oder 10 ermittelt wird.

Wenn der Abstand zwischen der Mitte des Impulssignals 7, das dem linken Markenelement 2 der Maskenrichtmarke entspricht, und der Mitte des Impulssignals 8, das dem linken sich verti kal erstreckenden Teil der Plättchenrichtmarke 5 entspricht, mit t 1 bezeichnet wird, während der Abstand zwischen den Mitten der gleichartigen rechten Impulssignale 9 und 10 mit t 2 bezeichnet wird, kann unter der Bedingung, daß die gegen seitige Ausrichtung der Richtmarken erreicht ist, wenn die Plättchenrichtmarke 5 genau in der Mitte der Maskenrichtmarke steht, ein Ausmaß d der Lageabweichung zwischen der Masken richtmarke und der Plättchenrichtmarke durch folgende Glei chung angegeben werden:

d = (t 1 - t 2)/2 (1)

Um eine höhere Ausrichtungsgenauigkeit zu erreichen, ist es erforderlich, die Genauigkeit bei der Ermittlung der die Lageabweichung zwischen den Marken darstellenden Abstände zwischen den Impulssignalen, nämlich der Lagen der Mitten der Impulssignale zu steigern. Zum Erfassen der Mitte eines jeden Impulssignals mit verbesserter Genauigkeit ist es sehr wün schenswert, daß die Kurvenform des Impulssignals in bezug auf die Mitte des Impulssignals symmetrisch ist. Üblicherweise werden die Linienbreite jeder Richtmarke sowie der Punkte durchmesser des Laserstrahls oder Elektronenstrahls für die Abtastung derart festgelegt, daß dieser angestrebte Zustand erreicht wird.

In der Praxis ist es jedoch nicht einfach, die symmetrische Kurvenform des Impulssignals zu erreichen. Gemäß der vorange henden Beschreibung liegt auf einer an einem Plättchen ausge bildeten Richtmarke eine Abdecklackbeschichtung mit einer Dicke in der Größenordnung von weniger als 1 µm bis zu einigen µm auf. Daher muß die Richtmarke durch die Abdecklack schicht hindurch oder unter Einbeziehung der Abdecklack schicht erfaßt werden. Somit wird infolge des vorstehend beschriebenen Abdecklackeffektes und/oder einer Ungleich mäßigkeit der Dicke der Abdecklackschicht auf der Plättchen oberfläche in vielen Fällen das Impulssignal verformt, was zur Folge hat, daß die Symmetrie der Signalkurvenform gestört ist. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Die Verformung des Impulssignals verursacht leicht einen Fehler bei der Ermittlung der Mitte des Impulssignals, so daß der Fehler direkt zu einer verschlechterten Ausrichtungsgenauigkeit führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Lageermittlung zu schaffen, mit denen die Lage eines Objektes mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.

Ferner sollen mit der Erfindung ein Verfahren und eine Ein richtung zur Lageermittlung geschaffen werden, mit denen eine schnelle und sehr genaue Ermittlung der Lage eines Objektes erzielbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe werden mit der Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung zur Lageermittlung geschaffen, bei denen ein einem zu untersuchenden Objekt entsprechendes Signal aufgenommen wird, während andererseits ein Bezugssignal für das Ermitteln der Lage des Objektes erzeugt wird; das dem Objekt entsprechende Erfassungssignal wird unter Heranziehen des Bezugssignals einem Korrelationsprozeß unterzogen, wodurch ein Korrelationssignal erzielt wird; auf dem Korrela tionssignal beruhend wird die Mitte bzw. Mittenstelle des dem Objekt entsprechenden Erfassungssignals bestimmt, so daß dementsprechend die Lage des Objektes in bezug auf eine vorbestimmte Bezugs- bzw. Normallage ermittelt wird.

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

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Beispieles für auf einer Maske und einem Plättchen ausgebildeten Richtmarken sowie von elektrischen Signalen, die mit diesen Marken erzielbar sind.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung für die Erläuterung einer durch den Abdecklackeffekt hervorgerufenen Verformung eines aus einer Richtmarke abgeleiteten elektri schen Signals.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung zur Erläu terung eines Beispieles für einen an einem elektrischen Sig nal mit allgemein regelmäßiger Kurvenform ausgeführten Korre lationsprozeß.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zur Erläu terung eines Beispieles für einen an einem Paar elektrischer Signale mit jeweils allgemein regelmäßiger Kurvenform ausge führten Korrelationsprozeß.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Erläu terung eines Beispieles für einen an einem elektrischen Sig nal mit unregelmäßiger Kurvenform ausgeführten Korrelations prozeß.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Beispieles für ein Ausrichtungssystem mit einer Lageermitt lungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Betriebsabläufe in dem Ausrichtungssystem nach Fig. 6.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung zur Erläu terung eines Korrelationsprozesses, der an elektrischen Signalen ausgeführt wird, die in dem Ausrichtungssystem nach Fig. 6 erfaßt werden.

Fig. 9 ist eine der Fig. 8 gleichartige Darstellung, zeigt jedoch ein anderes Beispiel für einen Korrelations prozeß, der an den in dem Ausrichtungssystem nach Fig. 6 erfaßten elektrischen Signalen ausgeführt wird.

Fig. 10 ist eine schematische Darstellung, die ein weiteres Beispiel für ein Ausrichtungssystem zeigt, das eine Lageermittlungseinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungs beispiel der Erfindung enthält.

Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebsablaufes in dem Ausrichtungssystem nach Fig. 10.

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung zur Er läuterung eines Korrelationsprozesses, der an elektrischen Signalen ausgeführt wird, die in dem Ausrichtungssystem nach Fig. 10 erfaßt werden.

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung eines Beispieles für eine Maskenrichtmarke und eine Plättchenricht marke anderer Art sowie von mittels dieser Marken erzielbaren elektrischen Signalen.

Fig. 14 ist eine schematische Darstellung eines Korrelationsprozesses, der an den elektrischen Signalen aus geführt wird, die mittels der Richtmarken nach Fig. 13 erzielt werden.

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung eines Beispieles für eine andere Form einer Maskenrichtmarke und einer Plättchenrichtmarke, die bei dem Verfahren bzw. der Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet werden können.

Fig. 16 ist eine schematische Darstellung, eines Beispieles für ein Ausrichtungs- und Belichtungssystem mit Verkleinerungsprojektion, in dem die Lage einer jeweiligen Plättchenrichtmarke nach dem Lageermittlungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel erfaßt wird.

Zunächst wird das Prinzip des Lageermittlungsverfahrens be schrieben.

Im allgemeinen wird die Maske/Plättchen-Ausrichtung in zwei Ausrichtungsschritten vorgenommen, nämlich mit einem Grobaus richtungsschritt (Vorausrichtungsschritt) mit einer verhält nismäßig groben Ausrichtungsgenauigkeit in der Größenordnung von einigen µm und einem Endausrichtungsschritt (Feinaus richtungsschritt) mit einer sehr hohen Ausrichtungsgenauig keit in der Größenordnung von 0,1 µm. Die nachfolgend be schriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens bzw. der Einrichtung betreffen die letztere, nämlich die Feinausrich tung mit der höheren Ausrichtungsgenauigkeit. Bei diesem Feinausrichtungsschritt besteht in nahezu allen Fällen eine bestimmte Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Größenordnung der von den Richtmarken einer Maske und eines Plättchens erhält lichen elektrischen Signale, da die Gleichmäßigkeit als Er gebnis des Vorausrichtungsschrittes herbeigeführt worden ist. Wenn beispielsweise die Richtmarken gemäß dem vorangehend beschriebenen Beispiel nach Fig. 1 benutzt werden, besteht eine Gleichmäßigkeit darin, daß das in Fig. 1 mit 7 bezeich nete erste Signal die Maske betrifft, das mit 8 bzw. 9 be zeichnete zweite und dritte Signal das Plättchen betrifft und das mit 10 bezeichnete vierte Signal die Maske betrifft. Ferner sollte der Abstand zwischen dem ersten Signal 7 und dem zweiten Signal 8 innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen, der durch einen Fehler bzw. Toleranzspielraum einge grenzt ist, welcher hinsichtlich eines vorbestimmten Bezugs wertes durch die Ausrichtungsgenauigkeit bei der groben Vor ausrichtung bestimmt ist.

Ferner entstammen das erste Signal 7 und das vierte Signal 10 der gleichen Maskenrichtmarke, so daß sie voneinander genau einen vorbestimmten Abstand haben. Andererseits stehen das zweite Signal 8 und das dritte Signal 9 in Zusammenhang mit der gleichen Plättchenrichtmarke, so daß sie voneinander genau einen vorbestimmten Abstand haben. Daher können das erste und das vierte Signal 7 bzw. 10 als eine Einheit ange sehen und behandelt werden, nämlich als ein einziges Signal, das der Maskenrichtmarke entspricht, während andererseits das zweite und dritte Signal 8 bzw. 9 als eine Einheit angesehen und behandelt werden können, nämlich als einzelnes Signal, das der Plättchenrichtmarke entspricht.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß eine vorbestimmte Signalverarbeitung für ein jedes der Signale 7 bis 10 oder ein gewünschtes dieser Signale oder alternativ für jedes Paar aus den Signalen 7 und 10 und den Signalen 8 und 9 ausgeführt werden kann.

Eine Korrelationsverarbeitung bzw. ein Korrelationsprozeß hinsichtlich zweier Funktionen f(x) und g(x) ist allgemein durch folgende Gleichung definiert:

Im besonderen wird in dieser Beschreibung ein Korrelations prozeß, der beispielsweise an einem Teilbereich der Funktion f(x) und der Funktion g(x) ausgeführt wird, sowie ein Korre lationsprozeß, der an einem bestimmten Teilbereich der Funk tion f(x) ausgeführt wird, als "partieller Korrelations prozeß" bezeichnet.

Kurz gesagt kann gemäß der nachfolgenden Beschreibung bei dem Verfahren bzw. der Einrichtung der Korrelationsprozeß selek tiv allein an einer Signalkomponente ausgeführt werden, in der in beträchtlichem Ausmaß Rauschen und/oder Verformung enthalten ist. Ferner können gemäß einem anderen Ausführungs beispiel für das Verfahren und die Einrichtung voneinander verschiedene Signale (wie ein Signal für eine Maske und ein Signal für ein Plättchen) mit voneinander verschiedenen Eigen schaften (beispielsweise hinsichtlich der Amplitude, der Kurvenform und dergleichen) unterschiedlichen Korrelations prozessen unterzogen werden, die jeweils für die Eigenschaften dieser Signale geeignet sind. In einem jeden Fall wird der Korrelationsprozeß ausgeführt, um die Genaugkeit der Lageermittlung zu verbessern.

Bestimmte Beispiele hinsichtlich des Korrelationsprozesses werden nun ausführlich beschrieben.

Die Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Beispieles für einen Korrelationsprozeß, der an einem einzelnen Signal mit einer vorbestimmten bzw. regelmäßigen Kurvenform ausge führt wird.

In der Fig. 3 ist mit 80 ein Bezugssignal bezeichnet, das der vorangehend genannten Funktion g(x) entspricht. Mit 81, 83 und 85 sind jeweils Erfassungssignale bezeichnet, die dem Korrelationsprozeß unterzogen werden, wobei mit 81 ein nicht verformtes Rechtecksignal bezeichnet ist, während mit 83 und 85 verformte Signale bezeichnet sind. Ein jedes dieser Sig nale 81, 83 und 85 entspricht der vorangehend genannten Funktion f(x). Ferner sind mit 82, 84 und 86 jeweils Korrela tionsfunktionen bezeichnet. Von diesen Funktionen ist die mit 82 bezeichnete die Korrelationsfunktion, die durch das Aus führen des Korrelationsprozesses an dem Bezugssignal 80 und dem Erfassungssignal 81 erzielt wird. Gleichermaßen wird die mit 84 bezeichnete Korrelationsfunktion dadurch erzielt, daß der Korrelationsprozeß an dem Bezugssignal 80 und dem Erfassungs signal 83 ausgeführt wird, während andererseits die mit 86 bezeichnete Korrelationsfunktion dadurch erhalten wird, daß der Korrelationsprozeß an dem Bezugssignal 80 und dem Erfassungssignal 85 ausgeführt wird. Es ist ersichtlich, daß jede dieser Korrelationsfunktionen 82, 84 und 86 der vorange hend genannten Funktion h(x) entspricht.

Nach Fig. 3 kann die Lage einer Mitte O des Erfassungssignals 81 aus einer Lage O′ des Spitzenwertes der Korrelations funktion 82 ermittelt werden. Ferner ist hinsichtlich der Erfassungssignale 83 und 85, die im Vergleich zu dem Erfas sungssignal 81 infolge des vorstehend beschriebenen Abdeck lackeffektes (wie eines Randeffektes) und/oder irgendeiner Schrägstellung eines optischen Systems zur Markenerfassung verzerrt bzw. verformt sind, an den Korrelationsfunktionen 84 und 86 zu sehen, das die Lage der Mitte O eines jeden dieser verformten Signale 83 und 85 mit hoher Genauigkeit aus der Lage O′ des Spitzenwertes der jeweils entsprechenden Korrelations funktion 84 und 86 ermittelt werden kann.

Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel für einen Korrelationsprozeß an einem Paar elektrischer Signale. Bei dem Beispiel nach Fig. 4 ist mit 90 ein Bezugssignal bezeichnet, das aus einem Paar von Signalkomponenten besteht. Mit 91 ist ein Erfassungssig nal aus einem Paar von Signalkomponenten bezeichnet, die der Korrelationsverarbeitung unterzogen werden. Mit 92 ist eine Korrelationsfunktion bezeichnet, die aus dem Bezugssignal 90 und dem Erfassungssignal 91 gewonnen wird.

Bei dem Beispiel nach Fig. 4 wird die Lage der Mitte der paarweisen Signalkomponenten, die das Erfassungssignal 91 bilden, aus der Korrelationsfunktion ermittelt. Der Vergleich der Beispiele nach Fig. 3 und Fig. 4 zeigt, daß die Korrela tionsfunktion 92 eine höhere Steilheit hat als die Korrelations funktion 82. Daraus ist ersichtlich, daß für die Ermitt lung der Lage einer Richtmarke im Hinblick auf die Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit die Markenerfassung, die auf der Ermittlung der Mitte von Signalpaaren (Signalkomponentenpaaren) beruht, gegenüber der Markenerfassung vorteilhaft ist, die auf der Ermittlung der Mitte eines einzelnen Signals (einer einzelnen Signalkomponente) beruht.

Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für einen Korrelationsprozeß, der an einem elektrischen Signal ausgeführt wird, dessen Kurvenform derart stark verzerrt bzw. verformt ist, daß ohne die mit dem Verfahren bzw. der Einrichtung gegebene Lehre die Bezugslage bzw. Mittellage schwer zu ermitteln ist. Bei dem Beispiel nach Fig. 5 ist mit 100 ein Bezugssignal, mit 101 ein Erfassungssignal, das dem Korrelationsprozeß unterzogen wird, und mit 102 eine Korrelationsfunktion bezeichnet. Bei diesem Beispiel ist ersichtlich, daß gemäß der mit dem Ver fahren und der Einrichtung gegebenen Lehre die Bezugslage (Mittenlage) eines aufgenommenen elektrischen Signals, dessen Mitte ohne diese Lehre schwer zu erfassen wäre, auf einfache Weise aus der Lage des Spitzenwertes einer entsprechenden Korrelationsfunktion ermittelt werden kann.

Bei den nachfolgend in der Beschreibung erläuterten Ausfüh rungsbeispielen für das Verfahren bzw. die Einrichtung kann der Korrelationsprozeß, der die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Auswirkungen ergibt, allein an einem aufgenommenen elektrischen Signal, das Rauschen und/oder Verformungen in einem beträchtlichen Ausmaß enthält, oder alternativ an elektrischen Signalen ausgeführt werden, die paarweise aufge nommen werden können. Dadurch wird die Erfassungsgenauigkeit beträchtlich verbessert.

Die Fig. 6 zeigt schematisch in Blockdarstellung ein Beispiel für ein Ausrichtungssystem, das eine Lageermittlungseinrich tung gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält.

Die Fig. 6 zeigt eine Maske 21, ein Halbleiterplättchen 22, elektrische oder optische Systeme 23 und 24 für die Aufnahme von Signalen, die den Richtmarken an der Maske und dem Plätt chen entsprechen, unter Verwendung von Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen, einen Plättchentisch 25, der das Plätt chen 22 trägt und der in zwei zueinander senkrechten Richtungen auf einer X- und einer Y-Achse sowie auch in einer Dreh richtung R um eine Z-Achse bewegbar ist, Stelleinheiten 26, 27 und 28 für das Versetzen des Plättchentisches 25 in X- Richtung, Y-Richtung bzw. R-Drehrichtung, eine Signalaufnah meeinheit 29, eine Signalverarbeitungseinheit 30, eine Spei chereinrichtung 31, eine Lageermittlungseinheit 32, eine Zentraleinheit (CPU) 33 und eine Steuereinheit 34 für die Steuerung der Stelleinheiten 26 und 28.

Das in Fig. 6 gezeigte Ausrichtungssystem ist insbesondere für den Einsatz in einem Röntgenstrahlen-Ausrichtgerät (alig ner) geeignet, in dem eine Maske wie die Maske 21 derart mit Röntgenstrahlen bestrahlt wird, daß ein auf der Maske ausge bildetes feines Schaltungsmuster auf eine Abdecklackschicht übertragen wird, die auf die Oberfläche eines Plättchens wie des Plättchens 22 aufgebracht ist.

Nachdem die Maske 21 und das Plättchen 22 in einem (nachfolgend beschriebenen) Ausrichtungsvorgang miteinander ausge fluchtet sind, wird über ein röntgenoptisches System, das hauptsächlich durch mehrere Reflektoren gebildet ist, der Strom von Röntgenstrahlen aus einer nicht gezeigten Röntgen strahlenquellle auf die Maske 21 gerichtet. Auf diese Weise wird die auf die Oberfläche des Plättchens 22 aufgebrachte Abdeck lackschicht mit den durch die Maske 21 durchgelassenen Rönt genstrahlen bestrahlt.

Ein jedes der optischen Systeme 23 und 24 ist mittels einer eigenen nicht gezeigten Stellvorrichtung derart bewegbar, daß es bei der Röntgenbestrahlung aus der Bahn des Röntgenstrah lenflusses herausgezogen werden kann. Zu diesem Zweck gibt die Steuereinheit 34 Befehlssignale ab, die jeweils über nicht gezeigte Signalleitungen den beiden nicht gezeigten Stellvorrichtungen zugeführt werden. Daraufhin werden die optischen Systeme 23 und 24 mittels ihrer Stellvorrichtungen bewegt.

Die Maske 21 und das Plättchen 22 sind mit Richtmarken gemäß der Darstellung durch 1 bis 5 in Fig. 1 versehen.

Die Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktion des Ausrichtungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 veranschaulicht.

Gemäß der Darstellung in Fig. 7 umfaßt der Ausrichtungsvor gang einen Schritt 41 für die Signalaufnahme, einen Schritt 42 für den partiellen Korrelationsprozeß, einen Schritt 43 für das Ermitteln der Lage des Spitzenwertes an einem jeweiligen Signal, einen Schritt 44 für die Lageermittlung zum Bestimmen der Lagebeziehung zwischen der Maske und dem Plätt chen und einen Schritt 45 für die Relativlageeinstellung, bei der die Maske und das Plättchen in eine vorbestimmte Lagebe ziehung gebracht werden.

Anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 7 wird nun die Funktion des Ausrichtungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ausführlich beschrieben.

Als erstes werden bei der Signalaufnahme (Schritt 41) von der Signalaufnahmeeinheit 29 Markensignale erfaßt, die den Richt marken an der Maske und dem Plättchen entsprechen. Zu diesem Zweck werden die optischen Systeme 23 und 24 derart einge setzt, daß sie jede der Richtmarken mit einem Laserstrahl oder einem Elektronenstrahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen (X- und Y-Richtung) abtasten bzw. überstreichen. Ein Markensignal kann dadurch erfaßt werden, daß das von einer Richtmarke reflektierte Licht aufgenommen wird oder Elektronen wie Sekundärelektronen erfaßt werden, die durch die Bestrahlung mit dem Elektronenstrahl hervorgerufen werden.

Falls die Maske 21 und das Plättchen 22 beide mit jeweils zwei Richtmarken versehen sind, die an zwei voneinander beab standeten Stellen ausgebildet sind, und jede dieser Richtmar ken an der Maske und dem Plättchen die in Fig. 1 gezeigte Form hat, werden durch das Abtasten der beiden Paare von Masken- und Plättchenrichtmarken in den beiden zueinander senkrechten Richtungen vier Sätze von zeitlich seriellen Signalen erzeugt (wobei jeder Satz der Signale aus den in Fig. 1 mit 7 bis 10 bezeichneten Impulssignalen besteht). Das Rauschen im Hochfrequenzbereich, das gegebenenfalls in einem jeden aufgenommenen Markensignal enthalten ist, kann mit einem Tiefpaßfilter unterdrückt werden, das in der Signalaufnahme einheit 29 eingebaut sein kann.

Als nächstes werden bei dem partiellen Korrelationsprozeß (Schritt 42) die als Ergebnis der Signalaufnahme (Schritt 41) erhaltenen Ausgangssignale der Signalaufnahmeeinheit 29 in der Signalverarbeitungseinheit 30 dem partiellen Korrela tionsprozeß im Zusammenhang mit einem Bezugssignal unterzo gen, das in der Speichereinrichtung 31 gespeichert worden ist.

Diese Korrelationsverarbeitung ist schematisch in Fig. 8 dargestellt. In dieser Figur sind mit 50 bis 53 Signale für die Lageermittlung in einem der vier Sätze von bei der Signalaufnahme erhaltenen Signalen bezeichnet. Diese Signale 50 bis 53 entsprechen jeweils den in Fig. 1 gezeigten Signalen 7 bis 10. Mit 54 ist ein Bezugssignal bezeichnet, während mit 55 bis 58 jeweils Ausgangssignale bezeichnet sind, die als Ergebnis der an den Signalen 50 bis 53 in bezug auf das Bezugssignal 54 ausgeführten partiellen Korrelationsverarbei tung erzielt werden.

An jedem dieser Ausgangssignale 55 bis 58 wird mittels der Spitzenwert-Lageerfassungseinheit 32 die Lage des Spitzenwertes festgestellt (Schritt 43). Dadurch wird die Lage des Spitzenwertes eines jeden der Signale 55 bis 58, nämlich die Lage der Mitte eines jeden der Signale 50 bis 53 ermittelt. Darauffolgend werden bei der Lageermittlung für die Maske und das Plättchen (Schritt 44) von der Zentraleinheit 33 aus den dermaßen erfaßten Lagen der Spitzenwerte der Signale die Abstände t 1 und t 2 zwischen den Signalen 55 und 56 bzw. zwischen den Signalen 57 und 58 berechnet. Da bei diesem Beispiel die Richtmarken der in Fig. 1 gezeigten Form verwen det werden, kann nach der Gleichung (1) ein Lagefehler bzw. eine Lageabweichung zwischen der Maske 21 und dem Plättchen 22 ermittelt werden.

Es ist anzumerken, daß der Abstand t 1 oder t 2 durch einen zeitlichen Abstand zwischen zwei Signalen gegeben ist. Dieser Zeitabstand kann mittels geeigneter Taktsignale gemessen werden. Der Zeitabstand ist natürlich zu dem räumlichen Ab stand zwischen den Richtmarken bzw. Markenelementen propor tional.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß in den grafischen Darstellungen in Fig. 8 für die Erfassungssignale (f), das Bezugssignal (g) und die Korrelations-Ausgangssignale (h) auf der Abszissenachse die Zeit aufgetragen ist. Dies gilt auch für die Fig. 9, die nachfolgend beschrieben wird.

Der vorstehend beschriebene Vorgang wird für jeden der vier Sätze der zeitlich seriellen Signale ausgeführt, die durch die Abtastung der beiden Paare von Richtmarken in den beiden zueinander senkrechten Richtungen erhalten werden. Aus dem rechten Paar von Richtmarken können Lageabweichungen dX _R und dY _R hinsichtlich der X- bzw. Y-Richtung ermittelt werden. Andererseits können aus dem linken Paar von Richtmarken La geabweichungen dX _L und dY _L hinsichtlich der X- bzw. Y-Rich tung ermittelt werden.

Aus diesen Ergebnissen können die Lagefehler bzw. Lageabwei chungen zwischen der Maske und dem Plättchen hinsichtlich der X-Richtung, der Y-Richtung und der Drehrichtung R nach fol genden Gleichungen berechnet werden:

dX = (dX _R + dX _L)/2 (2)

dY = (dY _R + dY _L)/2 (3)

dR = (dY _R + dY _L)/2 (4)

wobei dX eine Komponente der Lageabweichung in X-Richtung ist, dY eine Komponente der Lageabweichung in Y-Richtung ist, dR eine Komponente der Lageabweichung in der Drehrichtung ist und D der Abstand zwischen den rechten und linken Richtmarken ist.

Bei der Relativlageeinstellung (Schritt 45) wird der Plätt chentisch 25 mittels der Stelleneinheit 26 bis 28 unter Steuerung durch die Steuereinheit 34 in X-Richtung, Y-Rich tung und R-Richtung derart bewegt, daß der Lagefehler bzw. die Lageabweichung gemäß der Berechnung mittels der Gleichungen (2) bis (4) aufgehoben wird. Dadurch wird die Maske/ Plättchen-Ausrichtung herbeigeführt. Danach wird der vorange hend beschriebene Belichtungs- bzw. Bestrahlungsvorgang ein geleitet.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird für den Korrelations prozeß an den Erfassungssignalen 50 bis 53 ein einzelnes Bezugssignal wie das in Fig. 8 gezeigte Bezugssignal 54 verwendet. Es besteht jedoch bei dem Verfahren bzw. der Einrichtung keine Einschränkung hierauf. Beispielsweise können gemäß der Darstellung in Fig. 9 zwei Sätze von Bezugssig nalen verwendet werden, von denen einer aus einem Paar von Signalen 64 und 65 und der andere aus einem Paar von Signalen 66 und 67 besteht. Bei diesem Beispiel wird das erste Paar aus den Bezugssignalen 64 und 65 für den partiellen Korrela tionsprozeß an den Erfassungssignalen 60 und 63 für eine Maskenrichtmarke verwendet, wogegen das zweite Paar aus den Bezugssignalen 66 und 67 für den partiellen Korrelationspro zeß an den Erfassungssignalen 61 und 62 verwendet wird, die einer Plättchenrichtmarke entsprechen. Das voneinander unab hängige Ausführen des Korrelationsprozesses an den Masken richtmarken-Signalen und des Korrelationsprozesses an den Plättchenrichtmarken-Signalen ist sehr wirkungsvoll für eine weitere Verbesserung der Ermittlungsgenauigkeit.

In diesem Fall ist die erfaßbare Lageabweichung ein Abstand t 3 zwischen Spitzenwerten zweier Signale 68 und 69, die als Ergebnis der vorstehend beschriebenen gesonderten Korrela tionsprozesse erhalten werden.

Alternativ ist es möglich, den partiellen Korrelationsprozeß an den der Maskenrichtmarke entsprechenden Erfassungssignalen 60 und 63 und den partiellen Korrelationsprozeß an den der Plättchenrichtmarke entsprechenden Erfassungssignale 61 und 62 parallel zueinander auszuführen. Ferner können die Prozesse zeitlich aufeinanderfolgend ausgeführt werden.

Mit dem Verfahren bzw. der Einrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind folgende verschieden artige vorteilhafte Wirkungen erzielbar:

(1) Selbst mit Signalen mit einem schlechten Nutzsignal/ Rauschsignal-Verhältnis bzw. Störabstand, wie solchen, die gewöhnlich bei einem Ausrichtungsschritt zur Vorbereitung für den Fotodruck einer Aluminiumleiterschaltung erhalten werden, ist noch die Lageermittlung mit ausreichender Genauigkeit möglich.
(2) Die Auswirkung einer Verformung eines Erfassungssig nals kann verringert werden.
(3) Wenn für den Korrelationsprozeß an einem Erfassungs signal mit mehreren Signalkomponenten ein Bezugssignal aus mehreren Signalelementen verwendet wird, kann die Steilheit bzw. Spitzigkeit der Kurvenform eines die Korrelationsfunk tion darstellenden Signals erhöht werden, wodurch die Ermitt lungsgenauigkeit in hohen Ausmaß verbessert werden kann.
(4) Die Bezugslage (wie beispielsweise die Mittenlage) einer Signalkurve kann leicht auch bei einer Signalkurvenform ermittelt werden, deren Bezugslage ohne Anwendung des Ermitt lungsverfahrens oder der Ermittlungseinrichtung schwer fest zustellen wäre.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels kann die Lage der Mitte eines Erfassungssignals aus der Lage des Spitzenwertes einer entsprechenden Korrelationsfunktion ermittelt werden. Falls jedoch das Erfassungssignal übermäßig stark verformt ist, ist die erhaltene Korrelationsfunktion dementsprechend verformt. Wenn dies der Fall ist, besteht die Möglichkeit, daß der Prozeß zum Ermitteln der Spitzenwertlage kompliziert wird, wodurch die für die Verarbeitung benötigte Zeit länger wird. In Anbetracht dessen wird bei einem nach folgend beschriebenen Ausführungsbeispiel an jedem Erfas sungssignal vor der Ausführung des Korrelationsprozesses eine Grob-Lageermittlung ausgeführt. Nach der Grob-Lageermittlung wird im Umgebungsbereich der als Ergebnis der Grob-Lageer mittlung festgestellten Lage eines jeden Signals der partielle Korrelationsprozeß ausgeführt, wodurch eine Korrelations funktion erhalten wird. Dann wird die Lage des Spitzenwertes der erhaltenen Korrelationsfunktion ermittelt. Dieses Vorge hen ergibt auf zweckdienliche Weise die folgenden verschieden artigen Vorteile:

(1) Die Korrelationsfunktion h(x) kann auf einfache Weise durch Integration allein in einem begrenzten Bereich von Y₀+a bis Y₀-a gewonnen werden, wobei Y₀ die bei der Grob- Lageermittlung festgestellte Lage ist. Daher kann die für den Korrelationsprozeß benötigte Zeit verkürzt werden.
(2) Da die Ermittlung der Lage des Spitzenwertes einer Korrelationsfunktion innerhalb eines engen Bereiches ausrei chend ist, ist für die Verarbeitung nur ein einfacher Arbeits vorgang erforderlich, so daß daher die Verarbeitungszeit verkürzt werden kann.
(3) Durch das Bilden einer reinen Korrelationsfunktion ist die Genauigkeit der Lageermittlung verbessert.

Dies bedeutet, daß bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die bei dem vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel auftretenden Mängel vollständig behoben werden können. Nach stehend wird dieses zweite Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.

Die Fig. 10 zeigt schematisch in Blockdarstellung als Bei spiel ein Ausrichtungssystem mit einer Lageermittlungsein richtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 10 zeigt die Maske 21, das Plättchen 22, die opti schen oder elektrischen Systeme 23 und 24 für das Erfassen der den Richtmarken der Maske und des Plättchens entsprechenden Signale mittels Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen, den Plättchentisch 25, der das Plättchen 22 trägt und der in den beiden zueinander senkrechten Richtungen längs der X- Achse und der Y-Achse sowie in Drehrichtung R um die Z-Achse bewegbar ist, die Stelleneinheiten 26, 27 und 28 für das Ver setzen des Tisches 25 in den Richtungen X, Y bzw. R, die Signalaufnahmeeinheit 29, die Speichereinrichtung 31, die Spitzenwert-Lageermittlungseinheit 32, die Zentraleinheit (CPU) 33, die Steuereinheit 34 für die Steuerung der Stell einheit 26 bis 28, eine Grob-Lageermittlungseinheit 35 für die grobe Vorerfassung der Lage eines jeden Erfassungssignals und eine Signalverarbeitungseinheit 36.

Das Ausrichtungssystem bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist demjenigen nach Fig. 6 gleichartig, jedoch ist bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Grob-Lageermittlungseinheit 35 eingefügt und die Signalverarbeitungseinheit 30 nach Fig. 6 durch die Signalverarbeitungseinheit 36 für das Bilden einer Korrelationsfunktion in einem begrenzten Bereich er setzt. Gleichermaßen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist das Ausrichtungssystem gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel besonders gut für den Einsatz in einem Röntgen strahl-Ausrichtgerät geeignet.

Die Fig. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktion des Ausrichtungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 veranschaulicht. Gemäß Fig. 11 umfaßt der Ausrichtungsvor gang einen Schritt 110 zur Signalaufnahme, einen Schritt 111 zur Grob-Lageermittlung, einen Schritt 112 für den partiellen Korrelationsprozeß, einen Schritt 113 zur Spitzenwertlage- Ermittlung für jedes Signal, einen Schritt 114 für das Ermitteln der Lagebeziehung zwischen der Maske und dem Plättchen und einen Schritt 115 zur Relativlageeinstellung, durch die die Maske und das Plättchen in eine vorbestimmte Lagebezie hung gebracht werden.

Das Ausrichtungssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nur hinsichtlich der gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 abweichenden Merkmale ausführlich beschrieben.

Wenn Richtmarken in der in Fig. 1 gezeigten Form benutzt werden, ergeben sich bei der Signalaufnahme (bei dem Schritt 110) Signale gemäß der Darstellung in Fig. 12. In dieser Figur sind mit 120′ bis 123′ Signale bezeichnet, die von den Richtmarken der Maske 21 und des Plättchens 22, nämlich insbesondere von den in Fig. 1 mit 2, 5 und 4 bezeichneten Bereichen hervorgerufen werden.

In der Grob-Lageermittlungseinheit 35 werden die jeweils aus der Signalaufnahmeeinheit 29 abgegebenen Erfassungssignale 120′ bis 123′ mit einem geeigneten Schnittpegel binär co diert, wodurch binär codierte Signale 120′′ bis 123′′ mit rechteckiger Kurvenform erzeugt werden. Dann wird bei dem Schritt 111 auf an sich bekannte Weise die Lage der Mitte eines jeden Rechteckimpulssignals festgestellt. Zur Erläuterung sind hierbei die Mittenlagen der binär codierten Signale 120′′ bis 123′′ jeweils mit T₁, T₂, T₃ bzw. T₄ dargestellt. Falls in dem Erfassungssignal Rauschkomponenten und/oder Verformungen enthalten sind, ergibt sich für den numerischen Wert für die Mittenlage des Rechteckimpulssignals nur eine Genauigkeit in der Größenordnung von 0,1 bis 1,0 µm, was unzureichend ist. Das heißt, die Lageermittlung bei dem Schritt 111 ist in einem solchen Fall "grob".

In der Signalverarbeitungseinheit 36 werden ähnlich wie bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Signale 120′ bis 123′ dem partiellen Korrelationsprozeß in bezug auf ein Bezugssignal 124′ unterzogen (Schritt 112). Es ist hier jedoch anzumerken, daß bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dann, wenn jedes der Signale 120′ bis 123′ durch eine Funktion f(x) und das Bezugssignal 124′ durch eine Funktion g(x) vertreten ist, in einem Bereich Tn<Y<Ts eine Berechnung nach folgender Gleichung ausgeführt wird;

Im Vergleich hierzu werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in begrenzten Bereichen T₁+a<Y<T₁-a, T₂+a<Y<T₂-a, T₃+a<Y<T₃-a und T₄+a<Y<T₄-a Berechnung nach folgenden Glei chungen ausgeführt:

dabei sind mit f₁ bis f₄ jeweils die Signale 120′ bis 123′ und mit h₁ bis h₄ jeweils Signale 125′ bis 128′ dargestellt, während a ein Parameter ist, der den Integrationsbereich bestimmt und der einen Wert hat, der ungefähr der Breite eines jeden Signals entspricht.

Im Vergleich zu der bei dem vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel vorgenommenen Signalverarbeitung hat die Signalverarbeitung bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel das unterscheidende besondere Merkmal, daß der Integrationsbe reich schmal ist. Infolgedessen ist der Bereich der Variablen Y schmal. Dadurch kann die für die Verarbeitung erforderliche Zeit beträchtlich verkürzt werden. Weiterhin ist anzumerken, daß durch das Verschmälern des Abtastintervalls für die Va riable Y die Erfassungsgenauigkeit bedeutend mehr verbessert werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird für den Korrelationspro zeß an den Erfassungssignalen 120′ bis 123′ nur ein einziges Bezugssignal wie das in Fig. 12 dargestellte Bezugssignal 124′ verwendet. Wie jedoch schon unter Bezugnahme auf die Fig. 9 erläutert wurde, können gesondert zwei Sätze von Bezugssignalen aus jeweils paarweisen Signalen für das Erfassen der Maskenrichtmarke und für das Erfassen der Plättchen richtmarke verwendet werden. Das heißt, es kann für den partiellen Korrelationsprozeß mit den der Maskenrichtmarke entsprechen den Erfassungssignalen 120′ und 123′ ein erster Satz von Bezugssignalen verwendet werden, während für den partiellen Korrelationsprozeß mit den der Plättchenrichtmarke entsprechenden Erfassungssignalen 121′ und 122′ ein zweiter Satz von Bezugssignalen verwendet wird. Dadurch ist eine weitere Ver besserung der Erfassungsgenauigkeit erzielbar.

Bei diesem alternativen Beispiel wird gleichermaßen wie bei dem vorangehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel bei der Grob-Lageermittlung die ungefähre Lage der Mitte eines jeden der Signale 120′ bis 123′ festgestellt. Dann wird die Mitte T₅ zwischen den Signalen 120′ und 123′ sowie die Mitte T₆ zwischen den Signalen 121′ und 122′ bestimmt. Darauffolgend werden bei dem partiellen Korrelationsprozeß (Schritt 112) Berechnungen nach folgenden Gleichungen ausgeführt:

dabei ist g₁ das Bezugssignal für die Erfassung der Masken richtmarke, g₂ das Bezugssignal für die Erfassung der Plätt chenrichtmarke, h₅ ein Signal, das eine erste Korrelations funktion darstellt, h₆ ein Signal, das eine zweite Korrelations funktion darstellt, und f jedes der in Fig. 12 gezeigten Signale 120′ bis 123′.

Hierdurch werden Signale gemäß der Darstellung bei 68 und 69 in Fig. 9 erhalten. Auf diese Weise wird aus dem Intervall t₃ zwischen den Signalen 68 und 69 der Lagefehler bzw. die Lageabweichung dt bestimmt, da dt=t₃ gilt.

Es ist ersichtlich, daß das die erste Korrelationsfunktion darstellende Signal h₅ zur Lageermittlung bezüglich der Mas kenrichtmarke verwendet wird, während das die zweite Korrela tionsfunktion darstellende Signal h₆ zur Lageermittlung be züglich der Plättchenrichtmarke benutzt wird.

Bei dem unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12 beschriebenen Lageermittlungsverfahren ist durch die Ausführung des Korrelations prozesses auf die beschriebene Weise gewährleistet, daß die Lage der Mitte eines jeden Erfassungssignals mit hoher Genauigkeit bestimmt wird. Weiterhin wird durch das Bestimmen oder Einschränken des Verarbeitungsbereiches (Inte grationsbereiches) bei dem Korrelationsprozeß eine schnelle Signalverarbeitung erreicht. Infolgedessen ist mit dem erfin dungsgemäßen Lageermittlungsverfahren eine Lageermittlung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit sichergestellt. Daher sind bei der Anwendung des Verfahrens in einem Ausrich tungssystem eines Belichtungs- oder Bestrahlungsgerätes zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen gemäß der Beschrei bung in bezug auf die vorangehend angeführten Ausführungsbei spiele besondere und ausgeprägte Vorteile erzielbar.

Nachstehend wird nun ein weiteres Ausführungsbeispiel des Lageermittlungsverfahrens bzw. der Lageermittlungseinrichtung beschrieben.

Wie schon in bezug auf die vorstehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele erläutert wurde, kann die Lage der Mitte eines Erfassungssignales aus der Lage des Spitzenwertes einer ent sprechenden Korrelationsfunktion bestimmt werden. Falls je doch das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis bzw. der Störab stand sehr klein ist, ist dies nicht immer leicht zu erreichen.

Üblicherweise ist es zum von Stör- bzw. Rauschkomponenten gesonderten Herausziehen und Aufnehmen eines Signals mit hoher Genauigkeit gemäß dem Korrelationsverfahren anzustre ben, daß ein möglichst großer Wert durch folgende Berechnung erzielbar ist:

dabei ist s das zu erfassende Signal, n das Stör- oder Rauschsignal, g das Bezugssignal und x ein Wert, bei dem der Ausdruck

maximal wird.

Um dies zu erreichen, müssen die folgenden zwei Bedingungen erfüllt werden:

und

Nimmt man beispielsweise an, daß

s(y) = g(y) (11)

gilt, dann ist die Bedingung erfüllt, wenn folgende Gleichung gilt:

Dies ist eine Autokorrelation von s(y), woraus bekanntermaßen folgt, daß i) die Gleichung (12) das Maximum für x=0 ergibt und ii) der Wert gemäß Gleichung (12) durch Erhöhen der Leistung bzw. Energie des Signals vergrößert werden kann.

Andererseits wird die Bedingung dadurch erfüllt, daß ein Bezugssignal g verwendet wird, welches geringere Korrelation mit dem Stör- oder Rauschsignal hat.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß dann, wenn das Störsignal eine bestimmte Periodizität zeigt, vorzugsweise eine Richtmarke verwendet wird, die durch ein gitterartiges Muster mit einer Periodizität gebildet ist, welche von derje nigen des Störsignals verschieden ist. Wenn eine solche Richtmarke verwendet wird und mit einem Lichtstrahl oder Elektronenstrahl mit ausreichend hoher Intensität (oder Lei stung bzw. Energie) abgetastet wird, können die vorstehend genannten Bedingungen und erfüllt werden, so daß eine Lageermittlung mit hoher Genauigkeit gewährleistet ist. Bei einem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird von den vorstehend erläuterten Erkenntnissen ausgegangen. Bei der Lageermittlung in einem Belichtungs- oder Bestrahlungsgerät für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen enthalten gewöhnlich infolge des Abdecklackeffektes nur die von einem Plättchen abgenommenen elektrischen Signale einen besonders hohen Anteil von Störkomponenten. In Anbetracht dessen brauchen nur die Richtmarken auf dem Plättchen durch gitterartige Muster gebildet sein. Es ist auch anzumerken, daß durch das Erfüllen der Bedingung die Ermittlungsgenauigkeit verbes sert wird.

Es wird nun ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem das vorstehend erläuterte Prinzip angewandt ist. Bei diesem Aus führungsbeispiel werden Richtmarken gemäß der Darstellung in Fig. 13 verwendet. Zur Erläuterung eines Ausrichtungssystems, das zur Verarbeitung der von einer Richtmarke her aufgenommenen Signale entsprechend dem vorstehend erläuterten Prinzip ausgebildet ist, um dadurch die Lage der Richtmarke zu ermit teln, wird wieder auf das in Fig. 10 gezeigte Ausrichtungs system Bezug genommen. Das heißt, dieses Ausführungsbeispiel wird auch in Zusammenhang mit Fig. 10 und 11 beschrieben.

Der Lageermittlungsvorgang unter Anwendung des Ermittlungs prinzips bei diesem Ausführungsbeispiel wird ausführlich anhand des Ablaufdiagramms in Fig. 11 beschrieben.

Zuerst werden bei der Signalaufnahme (Schritt 110) von den in dem oberen Teil von Fig. 13 dargestellten Richtmarken her Signale aufgenommen, die in dem unteren Teil von Fig. 13 dargestellt sind. Die Fig. 13 zeigt Markenelemente 121 bis 124 einer auf einer Maske gebildeten Richtmarke, eine auf einem Plättchen gebildete gitterartige Richtmarke 125, senk recht zueinander verlaufende Abtastlinien 126 und 127, ent lang denen die Richtmarken der Maske und des Plättchens mit Lichtstrahlen oder Elektronenstrahlen abgetastet werden, ein Signal 130, das an dem Schnittpunkt der Abtastlinie 127 mit dem Markenelement 122 der Maskenrichtmarke abgenommmen wird, Signale 131 bis 136, die an den Schnittpunkten der Abtastlinie 127 mit den Markenelementen der Plättchenrichtmarke 125 erzielt werden, und ein Signal 137, das an dem Schnittpunkt der Abtastlinie 127 mit dem Markenelement 124 der Masken richtmarke abgenommen wird.

Danach wird bei der Grob-Lageermittlung (Schritt 111) die Grob-Lageermittlungseinheit 35 zum Ermitteln der ungefähren Lage eines jeden der Signale 130 und 137 sowie eines jeden der Signale 131 bis 136 der Signalgruppe eingesetzt. Dies kann im wesentlichen auf die vorangehend im Zusammenhang mit den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erläuterte Weise erfolgen. Falls im wesentlichen keine Störkomponente vorliegt, kann wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungs beispielen die Lageabweichung durch das Bestimmen des Abstandes zwischen den Signalen 130 und 131 ermittelt werden. Falls jedoch der Pegel der Störkomponente annähernd gleich dem Signalpegel ist oder diesem nahe kommt, ist es nicht mehr möglich, die Lageabweichung auf diese Weise zu ermitteln.

Falls die Störkomponente periodisch ist, nämlich bei einer bestimmten Frequenz oder bestimmten Frequenzen hohe Leistung oder Intensität hat, ist es möglich, ein Erfassungssignal mit einer anderen Periodizität zu erhalten. Dies kann dadurch erreicht werden, daß der Teilungsabstand des gitterartigen Musters der Richtmarke 125 geeignet gewählt wird (da die Periodizität der Störkomponente vorbereitend gemessen werden kann). Von dieser Erkenntnis ausgehend wird bei dem Ausfüh rungsbeispiel die Richtmarke 125 mit einem geeigneten Teilungs abstand ausgelegt.

Wenn durch den Teilungsabstand der Richtmarke 125 eine Fre quenz f₀ des der Marke entsprechenden Signales bestimmt ist, zeigt die Frequenzcharakteristik bzw. das Spektrum des aufge nommenen Signals eine Ausbreitung um die Frequenz f₀ herum, da die Anzahl der das Gitter des Musters der Richtmarke bildenden balkenartigen Elemente begrenzt bzw. endlich ist. Ferner tritt auch eine Seitenbandwelle auf. Daher enthalten dann, wenn aus dem aufgenommenen Signal nur die Frequenzkom ponenten nahe der Frequenz f₀ herausgegriffen werden, die herausgezogenen Komponenten im wesentlichen keine Störkompo nente. Ein auf diese Weise gebildetes Signal hat eine Spitze, die der Lage der Mitte des entsprechenden Signals 131 bis 136 entspricht.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird von der vorstehend erläuterten Theorie ausgegangen, so daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Plättchenrichtmarken-Signale selektiv aus den aufgenommenen Signalen herausgegriffen werden. Dies ist leicht zu erreichen, da infolge der Vorausrichtung der Abstand zwischen einem Maskenrichtmarken-Signal und einem Plättchenrichtmarken-Signal gewöhnlich in einem begrenzten Bereich liegt. Die herausgegriffenen Signalkomponenten werden mittels eines Bandpaßfilters aufbereitet, welches für das Durchlassen der Frequenzkomponenten nahe der Frequenz f₀ ausgelegt ist. Die sich ergebenden Signale werden mit einem geeigneten Schnittpegel binär codiert. Auf diese Weise können aus den binär codierten Signalen die Lagen der Spitzenwerte der Signale 131 bis 136 ermittelt werden.

Durch die vorstehend beschriebenen Lageermittlungsschritte ist es nunmehr möglich, die Lage der Mitte der Signalfolge aus den Signalen 131 bis 136 grob zu bestimmen, und zwar schnell und ohne Beeinträchtigung durch die Störkomponente.

Falls jedoch die Plättchenrichtmarke ein gitterartiges Muster mit einer kleinen Anzahl von balkenartigen Elementen des Gittermusters hat, ist es nicht möglich, mit dem vorstehend beschriebenen Lageermittlungsverfahren eine hohe Genauigkeit zu erzielen. In diesem Fall sollte daher das auf dem vorste hend beschriebenen Prinzip beruhende Lageermittlungsverfahren als Verfahren zur groben Lageermittlung angewandt werden.

Nach Fig. 11 wird bei dem partiellen Korrelationsprozeß (Schritt 112) von der Signalverarbeitungseinheit 36 auf die anhand der Fig. 12 beschriebene Weise der Korrelationsprozeß für die Maskenrichtmarken-Signale und für die Plättchenricht marken-Signale ausgeführt. Diese Verarbeitung ist in der Fig. 14 veranschaulicht.

Die Fig. 14 zeigt Bezugssignale 140 und 141, eine Korrela tionsfunktion 142 aus dem Bezugssignal 140 und den Signalen 130 und 137, die von der Maskenrichtmarke abgenommen sind, und eine Korrelationsfunktion 143 aus dem Bezugssignal 141 und den von der Plättchenrichtmarke abgenommenen Signalen 131 bis 136.

Bei der Spitzenwert-Lageermittlung (Schritt 113) für ein jedes Signal wird von der Lageermittlungseinheit 32 die Lage des Spitzenwertes einer jeden der Korrelationsfunktionen 142 und 143 ermittelt. Der Abstand zwischen den erfaßten Spitzen werten dieser Funktionen entspricht dem Lagefehler bzw. der Lageabweichung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden gleichermaßen wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils zwei Paare von Richtmarken, die an zwei voneinander beabstan deten Stellen ausgebildet sind, in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgetastet, wodurch vier Sätze zeitlich se rieller Signale erhalten werden. Für jeden dieser vier Sätze zeitlich serieller Signale wird die vorstehend beschriebene Signalverarbeitung ausgeführt, wodurch die Komponenten der Lageabweichung in der X-Richtung, der Y-Richtung und der R-Drehrichtung ermittelt werden.

Bei der Relativlageeinstellung (Schritt 115) werden auf die vorangehend beschriebene Weise die ermittelten Lagefehler korrigiert, wodurch die Maske/Plättchen-Ausrichtung ausge führt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwar die in Fig. 13 dargestellten Richtmarken benutzt, jedoch ist festzustellen, daß die Relativlage der jeweiligen Abtastlinien 126 und 127 zu der Plättchenrichtmarke 125 eingeschränkt ist. Dies stellt eine Unzulänglichkeit dar.

Die Fig. 15 zeigt als ein Beispiel Richtmarken, bei denen eine derartige Einschränkung nicht besteht. In der Fig. 15 sind mit 150 und 152 Markenlemente einer auf einer Maske ausgebildeten Richtmarke bezeichnet, während mit 151 Marken elemente einer auf einem Plättchen ausgebildeten Richtmarke bezeichnet sind und mit 153 eine Abtastlinie bezeichnet ist, entlang der die Richtmarken auf der Maske und dem Plättchen mit einem Lichtstrahl oder einem Elektronenstrahl abgetastet werden.

Wenn Richtmarken mit der in Fig. 15 dargestellten Gestaltung benutzt werden, besteht keine Einschränkung hinsichtlich der Abtastlinie 153. In diesem Fall ist jedoch aus einem einzigen Satz aus der Maskenrichtmarke und der Plättchenrichtmarke nur eine Lageinformation hinsichtlich einer einzigen Richtung erzielbar. Daher ist es erforderlich, Richtmarken an drei voneinander beabstandeten Stellen auf der Maske oder dem Plättchen oder alternativ sowohl auf der Maske als auch auf dem Plättchen vorzusehen, um Lageinformationen hinsichtlich dreier Richtungen zu erhalten (X-Richtung, Y-Richtung und R- Drehrichtung). Zur Erfassung dieser Richtmarken kann ein optisches System oder können mehrere optische Systeme einge setzt werden.

In der Fig. 16 ist schematisch in Blockdarstellung ein Aus richtungs- und Belichtungssystem gezeigt, welches derart gestaltet ist, daß die Strichplatte bzw. Maske und das Plätt chen 22 ausgerichtet und ein auf der Maske 21 gebildetes Schaltungsmuster mittels eines Verkleinerungs-Projektionslin sensystems 162 in verkleinertem Maßstab auf das Plättchen 22 übertragen wird.

Bei der in Fig. 16 gezeigten Anordnung wird die Maske 21 von einem Maskentisch 163 gehalten, der in X-Richtung, in Y- Richtung und in R-Drehrichtung bewegbar ist. Die Versetzung des Maskentisches 163 wird mittels einer Stellvorrichtung 164 bewerkstelligt. Andererseits wird das Plättchen 22 auf dem Plättchentisch 25 festgehalten, der wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mittels einer Stellvor richtung 165 in X-Richtung, Y-Richtung und der Drehrichtung R bewegbar ist.

Der Plättchentisch 25 ist auch mittels einer nicht gezeigten Scharfeinstellvorrichtung in der Z-Richtung bewegbar, so daß die Oberfläche einer auf dem Plättchen 22 ausgebildeten Ab decklackschicht genau in die Abbildungsebene des Projektions linsensystems 162 versetzt werden kann.

Mit 160 ist eine Lichtquelle für die Abgabe von Licht zur Beleuchtung des Plättchens 22 bezeichnet. Die Lichtquelle 160 kann eine Quecksilberlampe, ein Dimer-Anregungs-Laser bzw. Excimer-Laser oder dergleichen sein. Das von der Lichtquelle 160 abgegebene Licht wird über ein Beleuchtungssystem 161 auf die Maske 21 gerichtet, wodurch ein zu projizierender Bereich der Maske 21 ausgeleuchtet wird. Wenn die Lichtquelle 160 wie beispielsweise im Falle des Dimer-Anregungs-Lasers kohärentes Licht abgibt, sollte das Beleuchtungssystem 161 vorzugsweise eine Einrichtung für das Umsetzen des kohärenten Lichtes in inkohärentes Licht enthalten.

Das mit dem Licht aus dem Beleuchtungssystem 161 bestrahlte Schaltungsmuster der Maske 21 wird mittels des Verkleinerungs- Projektionslinsensystems 162 mit mehreren Linsen auf die Abdecklack- bzw. Fotolackoberfläche auf dem Plättchen 22 projiziert, die genau in die Abbildungsebene des Projektons linsensystems gesetzt wird.

Auf der Maske 21 sind an vorbestimmten Stellen Richtmarken ausgebildet. Ein nicht gezeigtes Maskenausrichtungs-Mikros kopsystem wird dazu benutzt, die Maskenrichtmarken zu be trachten oder deren Lagen zu erfassen. Entsprechend dem Er fassungsergebnis wird die Maske 21 in bezug auf eine vorbe stimmte Bezugs- oder Normallage ausgerichtet, die in dem Belichtungsgerät selbst festgelegt ist, wonach dann die Maske 21 in dieser Lage festgelegt wird.

Andererseits hat das Plättchen 22 eine Vielzahl von Aufnahme flächen, die jeweils aufeinanderfolgend mit dem Leitermuster licht aus der Maske 21 belichtet werden sollen. In jeder dieser Aufnahmeflächen werden mehrere Richtmarken ausgebil det. Das Plättchen 22 wird auf nachfolgend beschriebene Weise in bezug auf eine vorbestimmte Bezugs- oder Normallage ausge richtet (die in einem geeigneten Teil des Ausrichtungssystems festgelegt ist).

Nach Fig. 16 ist in dem optischen Weg zwischen der Maske 21 und dem Projektionslinsensystem 162 ein Totalreflexionsspie gel 166 angeordnet. Der Spiegel 166 ist mittels einer nicht gezeigten Stellvorrichtung derart bewegbar, daß er zur Über tragung des Schaltungsmusters aus dem optischen Weg herausge zogen werden kann.

Für die Ausrichtung einer bestimmten Aufnahmefläche auf dem Plättchen 22 werden die in dieser Aufnahmefläche ausgebildeten Richtmarken aufeinanderfolgend mit Licht beleuchtet, das für die Ausrichtung aufgestrahlt wird. Das von einem solchen Bereich mit einer Richtmarke reflektierte Licht wird über den Spiegel 166 zu einer Plättchenausrichtungsmarken-Erfassungs einrichtung 167 geleitet. Die Erfassungseinrichtung 167 ent hält ein optisches Ausrichtungssystem und einen Fotodetektor wie eine Bildaufnahmevorrichtung. Wenn die verwendeten Plätt chenrichtmarken die in Fig. 15 dargestellten Richtmarken 151 sind, werden durch das Hindurchführen der durch fotoelektri sche Umsetzung erzielten Ausgangssignale der Erfassungsein richtung 167 durch ein Frequenzfilter 168 Signalfolgen aus jeweiligen Signalen 131 bis 136 nach Fig. 13 erhalten. Das Frequenzfilter 168 kann ein Tiefpaßfilter oder ein Bandpaß filter enthalten.

Gemäß Fig. 16 ist in dem System ferner eine Binärcodierschal tung 169 enthalten, die die Signale der Signalfolgen aus dem Frequenzfilter 168 mit einem geeigneten Schnittpegel binär codiert. Ferner werden die Signalfolgen aus dem Frequenzfil ter 168 auch einem Speicher 171 zugeführt. Der Speicher 171 wird derart betrieben, daß er auf ein vorbestimmtes Steuer signal hin die Signalfolge einer nachgeschalteten Schaltungs einrichtung zuführt.

Mit 170 ist in Fig. 16 eine Signallage-Ermittlungsschaltung mit Funktionen bezeichnet, die denjenigen der Grob-Lageer mittlungseinheit 35 bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 gleichartig sind. Die Signallage-Ermittlungsschaltungg 170 dient zum groben Ermitteln der Lage der Mitte eines jeden von Impulssignalen, die die mittels der Binärcodierschaltung 169 codierte Signalfolge bilden. Die das Ermittlungsergebnis der Signallage-Ermittlungsschaltung 170 wiedergebenden elektri schen Signale werden einer Korrelationsprozessorschaltung 173 zugeführt, die nachfolgend ausführlich beschrieben wird.

Das System enthält ferner eine Bezugssignal-Formungsschaltung 172, in die jede in dem Speicher 171 gespeicherte Signalfolge eingegeben wird. In dieser Bezugssignal-Formungsschaltung wird ein einzelnes Bezugssignal aus einem einzelnen Signal oder mehreren Signalen einer jeden Signalfolge gebildet. Das auf diese Weise gebildete Bezugssignal wird der Korrelations prozessorschaltung 173 zugeführt.

Andererseits werden die Signalfolgen, die in den Speicher 171 eingespeichert worden sind, zu geeigneten Zeiten auch direkt der Korrelationsprozessorschaltung 173 zugeführt. In dieser Korrelationsprozessorschaltung 173 werden die Signale einer jeden Impulsfolge (die die niedrigen Daten aus dem Ortsfre quenz-Filter 168 sind) und das Bezugssignal aus der Bezugs signal-Formungsschaltung 172 dem Korrelationsprozeß unterzo gen, wodurch ein einer Korrelationsfunktion entsprechendes Signal bzw. Korrelationssignal erzeugt wird. Hierbei ist anzumerken, daß der an jedem Signal in der Korrelationspro zessorschaltung 173 ausgeführte Korrelationsprozeß in einem vorbestimmten engen Bereich ausgeführt wird, der entsprechend der ungefähren Mittenlage eines jeden Signals festgelegt wird, die gemäß der Beschreibung anhand der Fig. 12 durch die Signallage-Ermittlungsschaltung 170 grob bestimmt wurde. Daher kann jedes Korrelationssignal schnell erzeugt werden.

Ferner enthält das System eine Markenlage-Ermittlungsschaltung 174, in die die von der Korrelationsprozessorschaltung 173 erzeugten Korrelationssignale eingegeben werden. In der Markenlage-Ermittlungsschaltung 174 wird die Lage der Mitte eines jeden Korrelationssignals aufgrund der Lage des Spit zenwertes desselben ermittelt. Ferner wird in der Markenlage- Ermittlungsschaltung 174 die Lageabweichung der dermaßen erfaßten Mitte gegenüber der Bezugslage ermittelt, die vorge geben ist. Das heißt, es wird die Mittenlage gezogen auf die vorbestimmte Bezugslage ermittelt. Als Ergebnis werden Sig nale erzeugt, die proportional zu Lagefehlern bzw. Lageabwei chungen Δ X, Δ Y und ΔR des Plättchens in X-Richtung, Y- Richtung und R-Drehrichtung gegenüber der Bezugslage sind. Die Signale, die die Lageabweichungen in der X-Richtung, der Y-Richtung und der R-Richtung darstellen, werden einer Steuereinheit 175 zugeführt. Daraufhin erzeugt die Steuerein heit 175 Steuersignale, die der Stellvorrichtung 165 zuge führt werden. Darauf wird von der Stellvorrichtung 165 der Plättchentisch 25 um die erforderlichen Strecken Δ X, Δ Y und ΔR versetzt, wodurch die Ausrichtung des Plättchens 22 hin sichtlich der bestimmten Aufnahmefläche gemäß der vorangehen den Beschreibung herbeigeführt wird.

Nach beendeter Plättchenausrichtung wird das Schaltungsmuster der Maske 21 in verkleinertem Maßstab auf die Aufnahmefläche des Plättchens 22 durch Belichtung desselben mit dem von der Maske 21 durchgelassenen Licht übertragen.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel das Bezugssignal entspre chend dem von der Richtmarke her erhaltenen Erfassungssignal geformt wird, kann die Lage der Mitte des Erfassungssignals richtig und genau bestimmt werden. Dies ist deshalb der Fall, weil in der Bezugssignal-Formungsschaltung 172 ein Bezugssig nal erzeugt werden kann, dessen Kurvenform gleich oder ähn lich der Kurvenform des verformten Erfassungssignals ist, so daß die Korrelationsprozessorschaltung 173 einen Autokorrela tionsprozeß ausführen kann.

Wenn die Markenerfassung aufeinanderfolgend an mehreren Mar ken ausgeführt wird, kann das während der Erfassung einer ersten Marke erzeugte Bezugssignal für die Erfassung einer zweiten Marke herangezogen werden. In diesem Fall kann das Bezugssignal in einen geeigneten Speicher eingespeichert werden, der in der Korrelationsprozessorschaltung 173 enthal ten sein kann.

Wenn andererseits wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 bei jeder Erfassung einer Marke ein Bezugssignal erzeugt wird, kann unabhängig von irgendeiner Änderung der Kurvenform der Erfassungssignale die Markenerfassung gleichmäßig gehal ten werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 16 können die Stellen der Richtmarken an der Maske 21 und dem Plättchen 22 derart festgelegt werden, das bei der Projektion der Richtmarken einer bestimmten Aufnahmefläche des Plättchens 22 mittels des Projektionslinsensystems 162 auf die Maske 21 eine jede Plättchenrichtmarke in der Nähe einer entsprechenden Masken richtmarke abgebildet wird. In diesem Fall kann der Totalref lexionsspiegel 160 oberhalb der Maske 21 angebracht werden. Dadurch können die Richtmarken der Maske und des Plättchens wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen über die Erfassungseinrichtung 167 gleichzeitig aufgenommen werden.

Falls die vorstehend beschriebene gleichzeitige Aufnahme erwünscht ist, kann die Bezugssignal-Formungsschaltung 172 derart betrieben werden, daß ein erstes Bezugssignal für die Maskenrichtmarken-Signale und ein zweites Bezugssignal für die Plättchenrichtmarken-Signale erzeugt wird. Die auf diese Weise erzeugten ersten und zweiten Bezugssignale werden se lektiv und aufeinanderfolgend synchron mit dem Anlegen der Signalfolgen an die Korrelationsprozessorschaltung 173 aus dem Speicher 171 der Korrelationsprozessorschaltung 173 zuge führt.

Die Korrelationsprozessorschaltung 173 bildet dann aus den Signalfolgen und dem ersten Bezugssignal ein erstes Korrelations signal für die Bestimmung der Lage der Maskenrichtmarke und darauffolgend aus den Signalfolgen und dem zweiten Be zugssignal ein zweites Korrelationssignal für die Bestimmung der Lage der Plättchenrichtmarke. Die auf diese Weise erhal tenen Korrelationssignale werden aufeinanderfolgend der Mar kenlagen-Ermittlungsschaltung 174 zugeführt und in dieser verarbeitet. Der darauffolgende Teil der Lageermittlungs- Ablauffolge kann der gleiche wie der entsprechende Teil der im Zusammenhang mit den vorangehend beschriebenen Ausfüh rungsbeispielen erläuterten Ablauffolge sein.

Bei einem Verfahren bzw. in einer Einrichtung zum Ermitteln der Lage eines Objektes in bezug auf eine vorbestimmte Nor mallage wird ein das Objekt betreffendes Signal aufgenommen, das aufgenommene Signal und ein vorbestimmtes Bezugssignal einem Korrelationsprozeß zum Bilden eines Korrelationssignals unterzogen und die Lage des Objektes in bezug auf die vorbe stimmte Normallage aus dem erzeugten Korrelationssignal er mittelt.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln der Lage eines Objektes in bezug auf eine vorbestimmte Normallage, dadurch gekennzeichnet,
daß ein das Objekt betreffendes Signal aufgenommen wird,
daß das aufgenommene Signal und ein vorbestimmtes Be zugssignal einem Korrelationsprozeß zum Bilden eines Korrela tionssignals unterzogen werden und
daß die Lage des Objektes in bezug auf die vorbestimmte Normallage aus dem gebildeten Korrelationssignal ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Lageermittlungsschritt die Lage des Spitzenwertes des Korrelationssignals ermittelt wird, aus der Lage des Spitzen wertes die Lage der Mitte der aufgenommenen Signale ermittelt wird und entsprechend der Beziehung zwischen der Mitte des aufgenommenen Signals und der Normallage die Lage des Objek tes ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als das Objekt betreffendes Signal ein Signal mit mehreren Signalkomponenten aufgenommen wird, die aufeinanderfolgend zusammen mit einem einzigen Bezugssignal dem Korrela tionsprozeß unterzogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als das Objekt betreffendes Signal ein Signal aus einer ersten und einer zweiten Signalfolge aufgenommen wird, die selektiv dem Korrelationsprozeß unter Verwendung jeweils eines entsprechenden ersten und zweiten Bezugssignals unter zogen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Objekt betreffende aufgenommene Signal durch Umsetzen von Licht oder Sekundärelektronen von dem Objekt in ein elektrisches Signal gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgenommene Signal durch Filtern des elektrischen Signals mit einem Frequenzfilter gebildet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß bei dem Korrelationsprozeßschritt die unge fähre Lage der Mitte des aufgenommenen Signals ermittelt und der Korrelationsprozeß in einem vorbestimmten Bereich um die ermittelte Lage der Mitte herum ausgeführt wird.

8. Einrichtung zum Ermitteln der Lage eines Objektes in bezug auf eine vorbestimmte Normallage, gekennzeichnet durch
eine Signalformungseinrichtung (23, 24; 167, 168) zum Bilden eines das Objekt (22) betreffenden Erfassungssignals (f) durch Umsetzen von Licht oder Elektronen vom Objekt in ein elektrisches Signal,
eine Korrelationssignal-Formungseinrichtung (30; 100, 101; 173) zum Ausführen eines Korrelationsprozesses an dem Erfassungssignal und einem vorbestimmten Bezugssignal (g) und zum Bilden eines Korrelationssignals (h) und
eine Lageerfassungseinrichtung (32; 174) zum Ermitteln der Lage des Objektes in bezug auf die vorbestimmte Normal lage aus dem Korrelationssignal.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Bezugssignal-Formungseinrichtung (171, 172) zum Bilden des Bezugssignals (g) unter Verwendung des Erfassungssignals (f).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugssignal-Formungseinrichtung (171, 172) ein Bezugs signal (g) bildet, dessen Kurvenform derjenigen des Erfas sungssignals (f) ähnlich ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (31) zum Speichern des Bezugssignals (g), das an die Korrelationssignal-Formungseinrichtung (30) ange legt wird.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lageerfassungseinrichtung (32; 174) eine Einrichtung zum Ermitteln der Lage der Mitte des Erfas sungssignals (f) aus der Lage des Spitzenwertes des Korrela tionssignals (h) enthält und die Lage des Objektes (22) aus der Lageabweichung zwischen der erfaßten Mitte und der vorbe stimmten Normallage ermittelt.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (100) zum Ermitteln einer ungefähren Lage der Mitte des Erfassungssignals (f), wobei der Korrelationsprozeß in einem vorbestimmten Bereich um die dermaßen erfaßte unge fähre Lage der Mitte des Erfassungssignals herum ausgeführt wird.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalformungseinrichtung (23, 24; 167, 168) für die Aufnahme des das Objekt (22) betreffenden Signals eine Filtereinrichtung (168) zum Filtern der Frequenz des elektrischen Signals enthält, um dadurch ein auf das Objekt bezogenes Signal zu bilden.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung (168) ein Bandpaßfilter aufweist.