NL8002009A

NL8002009A - DEVICE FOR EXPOSING A SEMICONDUCTOR PLATE DIRECTLY WITH A PATTERN.

Info

Publication number: NL8002009A
Application number: NL8002009A
Authority: NL
Original assignee: Electromask Inc
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1980-11-13
Also published as: GB2111695B; JPH0125220B2; IL59629A0; SE8800837L; JPS5816531A; SE457034B; IT8021931A0; FR2456338B1; DE3017582A1; GB2052767B; JPS5816532A; SE8800836L; SE8003424L; JPH0310221B2; SE456872B; FR2456338A1; IL59629A; GB2052767A; SE8800836D0; SE8800837D0

Description

* ft.* ft.

VO 293VO 293

Titel : Inrichting om een halfgeleiderplaatje direkt met een patroon té belichten........Title: Device for directly exposing a semiconductor wafer with a pattern ........

De uitvinding heeft betrekking op een stapsgewijs herhalend direkfc belichtingsstelsel voor het een aantal malen blootstellen van een halfgeleiderplaatje aan een keten- of inrichtingspatroon op een raster. De uitvinding heeft ook betrekking op een dergelijk stelsel, 5 waarbij tijdens de initiële maskering een centreertrefplaat in elk ke-tenpunt op het plaatje wordt geplaatst. Tijdens opeenvolgende maske-ringen wordt de beeldcentrering verkregen door via de beeldbelichtings-lens zowel het rastereentreerpatroon als het virtuele beeld van een cen-treertrefplaat op het plaatje waar te nemen.The invention relates to a stepwise repetitive direct exposure system for exposing a semiconductor wafer to a chain or device pattern on a grid several times. The invention also relates to such a system, wherein during the initial masking a centering target is placed in each chain point on the plate. During successive masking, image centering is obtained by observing both the raster alignment pattern and the virtual image of a center target on the image via the image exposure lens.

10 Bi'j de fabricage van geïntegreerde ketens en discrete halfgelei- derinrichtingen wordt een aantal identieke inrichtingen of ketens gelijktijdig op een enkel halfgeleiderplaatje gevormd. Het plaatje bestaat meer in het bijzonder uit silicium en heeft een diameter van de orde van 7,5 tot 12,5 cm. Afhankelijk van de afmetingen van de inrichting of ke-15 ten kunnen vanaf vijftig een honderdtal of meer van dergelijke eenheden op een enkel plaatje worden gevormd. Aan het eind van het fabricageproces wordt het plaatje ingekrast en gespleten teneinde afzonderlijke lichamen te vormen, die elk een individuele keten of inrichting bevatten. Deze lichamen worden dan afzonderlijk gepakketteerd teneinde de vervaar-20 diging te voltooien.In the manufacture of integrated circuits and discrete semiconductor devices, a number of identical devices or chains are formed simultaneously on a single semiconductor wafer. More specifically, the wafer consists of silicon and has a diameter of the order of 7.5 to 12.5 cm. Depending on the dimensions of the device or chain, from about fifty hundred or more such units can be formed on a single plate. At the end of the manufacturing process, the wafer is scored and split to form separate bodies, each containing an individual chain or device. These bodies are then individually packaged to complete the manufacture.

Bij elk plaatje wordt een groot aantal opeenvolgende handelingen uitgevoerd. Het aantal en type van deze handelingen verschilt afhankelijk van het type inrichting, dat wordt vervaardigd. Zo zullen bijvoorbeeld verschillende processtappen worden gebruikt voor het vormen van 25 ketens met bipolaire transistoren, veldeffecttransistoren met metalen poortelektrode, veldeffecttransistoren met een uit silicium bestaande poortelektrode, of C-M0S-(complementaire metaal-oxyde-halfgeleider) inrichtingen ©m er enige te noemen. Gemeenschappelijk voor al deze processen is evenwel de noodzaak tot het langs fotografische weg definiëren 30 van bepaalde gebieden in elke keten of elke inrichting, waarbij de handelingen plaats vinden. Tijdens het fabricageproces worden bijvoorbeeld drie tot twaalf van dergelijke fotografische (maskeer)-handelingen bij elk plaatje uitgevoerd.A large number of consecutive actions are performed with each image. The number and type of these operations differ depending on the type of device being manufactured. For example, various process steps will be used to form chains with bipolar transistors, field effect transistors with metal gate electrodes, field effect transistors with silicon gate electrodes, or C-M0S (complementary metal oxide semiconductor) devices to name a few. . Common to all of these processes, however, is the need to define photographically certain areas in each chain or device where the operations take place. For example, three to twelve such photographic (masking) operations are performed on each wafer during the manufacturing process.

Bij wijze van voorbeeld zal een zeer eenvoudig fabricageproces 35 voor een veldeffecttransistor (FET) met metalen poortelektrode nader 800 2 0 09 2 worden beschouwd. Initieel wordt het uit silicium bestaande plaatje bedekt met een betrekkelijk dikke veldoxydelaag van silicium dioxyde. Deze wordt bekleed met een lichtgevoelig fotolakmateriaal, dat via een eerste fotografisch masker aan licht wordt blootgesteld teneinde de ge-5 bieden te bepalen, waarin de afzonderlijke FET’s moeten worden gevormd.By way of example, a very simple fabrication process 35 for a metal gate electrode field effect transistor (FET) will be considered more closely. Initially, the silicon wafer is covered with a relatively thick silicon dioxide field oxide layer. It is coated with a photosensitive photoresist material which is exposed to light via a first photographic mask to determine the areas in which the individual FETs are to be formed.

De belichte en ontwikkelde fotolak werkt als een scherm cm een selectief wegetsen van het veldoxyde in de gebieden, waar FET's moeten worden vervaardigd, mogelijk te maken.The exposed and developed photoresist acts as a screen to permit selective etching away of the field oxide in the areas where FETs are to be manufactured.

Vervolgens wordt een dunne poortoxydelaag direkt.in deze belich-10 te gebieden op de silicium substraat gegroeid. Er wordt weer een foto-lakstap, onder gebruik van een tweede fotografisch masker gebruikt om de plaatsen van de toevoer- en afvoer elektrode van elke FET te bepalen.Then, a thin gate oxide layer is grown directly in these exposed areas on the silicon substrate. Another photo-lacquer step, using a second photographic mask, is used to determine the locations of the supply and drain electrodes of each FET.

In de dunne poortoxydelaag worden in de punten, bepaald door dit toe-voer-afyoerelektrodemasker openingen gevormd. Doteermateriaal wordt via 15 de openingen gediffundeerd voor het vormen van de toevoer- en afvoerelek-trode. Deze diffusie vindt plaats bij een hoge temperatuur, meer in het bijzonder van de orde van 1100 graden C. Tegelijkertijd wordt oxyde ter bekleding van de toevoer- en afvoerelektrode-openihgen gegroeid.Openings are formed in the points defined by this feed-off electrode mask in the thin gate oxide layer. Doping material is diffused through the openings to form the supply and discharge electrodes. This diffusion takes place at a high temperature, more particularly of the order of 1100 degrees C. At the same time, oxide is grown to coat the supply and discharge electrode openings.

Vervolgens wordt een derde fotografisch masker gebruikt om de 30 plaatsen van de metalen poortelektrode, de metalen contacten voor de toevoer- en afvo erg eb i eden en de verbindingslichaamsplaatsen voor elk FET-element te bepalen.Then, a third photographic mask is used to determine the locations of the metal gate electrode, the supply and discharge metal contacts and the connection body locations for each FET element.

Daarna wordt een dik uit de dampfaze neergeslagen oxyde over de gehele inrichting als een beschermende bekleding gegroeid. Tenslot-25 te wordt een vierde fotografisch masker gebruikt om de punten te bepalen waarin het uit de dampfaze neergeslagen oxyde moet worden verwijderd om de verbindingslichamen voor de FET-poort-, toevoer- en afvoer-elektrode vrij te geven. Het oxyde wordt in deze bepaalde punten weg-geëtst om de metalen lichaamsgebieden vrij te geven, waarmede daarna 30 elektrische contactdraden worden verbonden.Thereafter, a thick vapor-deposited oxide is grown over the entire device as a protective coating. Finally, a fourth photographic mask is used to determine the points where the oxide deposited from the vapor phase must be removed to release the connectors for the FET gate, supply and drain electrodes. The oxide is etched away at these particular points to release the metal body regions to which 30 electrical contact wires are then connected.

Derhalve worden bij dit eenvoudige voorbeeld vier afzonderlijke fotografische maskers gebruikt. Het is van het grootste belang, dat elk volgend masker op de juiste wijze wordt gecentreerd met de keten- of inriehtingspatronen, die bij de voorafgaande maskeerhandelingen zijn ge-2^ definieerd. Deze centrering is kritisch voor een juiste functie van de voltooide inrichting. Bij het zojuist beschreven FET-proces is bijvoorbeeld de positionering van het derde masker, .dat gebruikt wordt om de 800 2 0 09 * ·* 3 plaats van de metalen poortelektrode te bepalen» zeer kritisch. Het poortgebied moet precies boven het poort oxyde tussen de toevoer- en af-voeropeningen zijn gelegen. Een decentrering kan ertoe leiden, dat de poortelektrode de toevoer- of afvoerelektrode overlapt, waardoor de 5 FET-werking wordt gedegradeerd of, en hetgeen nog erger is, een kortsluiting tussen.de poortelektrode en de toevoerelektrode of afvoerelektrode optreedt,, waardoor de inrichting inoperatief wordt.Therefore, in this simple example, four separate photographic masks are used. It is of utmost importance that each subsequent mask is properly centered with the chain or device patterns defined in the previous masking operations. This centering is critical to the proper function of the finished device. For example, in the FET process just described, the positioning of the third mask, which is used to determine the 800 2 0 09 * * * 3 position of the metal gate electrode, is very critical. The gate area must be located exactly above the gate oxide between the supply and discharge openings. Decentralization can cause the gate electrode to overlap the supply or drain electrode, degrading the FET operation or, and worse, shorting the gate electrode to the supply or drain electrode, causing the device to be inoperative is becoming.

Eet probleem van de onjuiste maskercentrering wordt zelfs nog meer kritisch wanneer de dichtheid van de afzonderlijke componenten in 10 elke geïntegreerde keten toeneemt. Om een geïntegreerde keten met een groot aantal afzonderlijke componenten te vormen is het nodig, dat elk van deze componenten bijzonder klein is. Bij de huidige» geïntegreerde ketens kunnen elementafstanden van bijvoorbeeld 2 micrometer nodig zijn.The problem of improper mask centering becomes even more critical as the density of the individual components in each integrated circuit increases. In order to form an integrated circuit with a large number of separate components, it is necessary that each of these components is particularly small. With the current »integrated chains element spacings of, for example, 2 micrometers may be required.

Een dergelijke resolutie legt bijzonder strenge tolerantie-eisen aan de 15 centrering van opeenvolgende fotografische maskers tijdens het fabricageproces op. In wezen is de mate, waarin dergelijke opeenvolgende cen-treringen kunnen worden verkregen, een van de voornaamste factoren, welke beperkingen oplegt aan de dichtheid of het aantal inrichtingen per vierkante centimeter, dat bij z.g. LSI-ketens kan worden verkregen.Such a resolution imposes particularly strict tolerance requirements on the centering of successive photographic masks during the manufacturing process. Essentially, the extent to which such successive centering can be obtained is one of the main factors limiting the density or number of devices per square centimeter that can be obtained from so-called LSI chains.

20 Het bij wijze van voorbeeld boven gegeven proces had betrekking op de vervaardiging van een enkele FET-inrichting. In de praktijk wordt een groot aantal inrichtingen, of een groot aantal ketens, die elk vele individuele inrichtingen omvatten, op een enkel plaatje vervaardigd.The example given above involved the manufacture of a single FET device. In practice, a large number of devices, or a large number of chains, each comprising many individual devices, are manufactured on a single wafer.

Teneinde dit te verwezenlijken bestond tot dit doel elk fotografisch 25 masker uit een glazen plaat, die een aantal identieke patroonbeelden bevatte in punten, welke overeenkomen met het aantal inrichtingen of ketens, dat op een enkel plaatje moet worden vervaardigd. Indien bijvoorbeeld vijftig identieke ketens op het plaatje in vijf rijen van elk tien ketens moeten worden gevormd, bevat elk masker vijftig identieke 30 patronen, nauwkeurig gerangschikt in het overeenkomstige stelsel van vijf rijen en tien kolommen.To accomplish this, for this purpose each photographic mask consisted of a glass plate containing a number of identical pattern images in points corresponding to the number of devices or chains to be produced on a single plate. For example, if fifty identical chains on the slide are to be formed in five rows of ten chains each, each mask contains fifty identical patterns precisely arranged in the corresponding array of five rows and ten columns.

De werkelijke fotografische belichting van het plaatje, dat wordt behandeld, geschiedt op de onderstaande wijze. Het plaatje wordt in een houder geplaatst, die onder een binoculaire microscoop wordt op-35 gesteld. Het masker of raster zelf (d.w.z. de glazen plaat met daarop het aantal fotografische beelden) wordt in een houder direkt boven het plaatje, doch onder de microscoop gemonteerd. Een bedienende persoon 8002009 k neemt zowel liet masker als het plaatje via de microscoop waar en manipuleert $f de houder van het plaatje of de maskerhouder totdat een centrering is bereikt, zoals bepaald door een visuele waarneming. Vervolgens wordt een enkele lichtbron met grote intensiteit gebruikt cm het 5 gehele plaatje via het gehele masker gelijktijdig te belichten. D.v.z., dat het plaatje simultaan, wordt belicht met alle op het masker aanwe-. zige individuele patronen.The actual photographic exposure of the image being treated is as follows. The slide is placed in a holder, which is placed under a binocular microscope. The mask or frame itself (i.e. the glass plate with the number of photographic images thereon) is mounted in a holder directly above the plate, but under the microscope. An operator 8002009 k observes both the mask and the wafer through the microscope and manipulates the wafer holder or the mask wafer until centering is achieved, as determined by visual observation. A single high intensity light source is then used to simultaneously illuminate the entire image through the entire mask. In other words, that the image is exposed simultaneously, with all the images present on the mask. zige individual patterns.

Aan dit proces zijn bepaalde centreerproblemen inherent. Het eerste probleem doet zich voor bij de vervaardiging van het masker zelf. 10 Normaliter geschiedt dit door een herhaalde belichting vanuit een vergrote afbeelding, die het patroon voor een enkele (of mogelijk een paar) van de inrichtingen, die op het plaatje moeten worden vervaardigd, bevat. Dit individuele patroon wordt achtereenvolgens in elke stelselpo-sitie op het masker belicht. Hierbij kunnen positionèr.ingsfOut®·optreden. 15 . Zo kunnen bijvoorbeeld een of meer beelden iets naast of schuin ten opzichte van de rijen of kolommen van andere beelden van hetzelfde masker zijn gelegen. Indien dit het geval is, kan, zelfs indien een volmaakte centrering tussen het plaatje en elk masker, dat tijdens de inrichtings-vervaardiging wordt gebruikt, -wordt verkregen, door onjuiste centrering 20 van bepaalde patronen in dit individuele masker tot defecte inrichtingen of ketens· leiden.Certain centering problems are inherent in this process. The first problem arises in the manufacture of the mask itself. Normally this is done by repeated exposure from an enlarged view, which includes the pattern for a single (or possibly a pair) of the devices to be manufactured on the wafer. This individual pattern is sequentially exposed on the mask in each system position. Positioning fOut® · may occur during this process. 15. For example, one or more images may be located slightly adjacent or obliquely to the rows or columns of other images of the same mask. If this is the case, even if a perfect centering between the wafer and each mask used during the device manufacture is achieved, by incorrectly centering certain patterns in this individual mask to defective devices or chains · lead.

Zelfs indien een volmaakte positionering, van elk individueel beeld in het maskerstelsel kan worden verkregen, kan tijdens het belich-tingsproces nog steeds een onjuiste centrering plaats vinden. Zo kan de 25 bedienende persoon bijvoorbeeld masker met het plaatje centreren door slechts een of twee referentiepunten bij het midden of bij een rand van het plaatje en masker te gebruiken. Indien het masker iets schuin staat ten opzichte van het plaatje, zoals bijvoorbeeld het geval is, indien het masker iets wordt geroteerd, zodat de centerlijn daarvan niet pre-30 cies evenwijdig is aan de centerlijn van het plaatje, kan het voorkomen, dat deze fout niet door de bedienende persoon wordt waargenomen. Indien deze het masker en het plaatje slechts bij het midden waarneemt, kunnen bijvoorbeeld binnen het beperkte gezichtsveld van een microscoop het masker en het plaatje hem als gecentreerd voorkomen. Bij de omtrek van 35 het plaatje kan het masker evenwel zijn verschoven in een mate, welke, ofschoon zeer gering, voldoende kan zijn om een onjuiste centrering te veroorzaken, die voldoende is cm de werking van de inrichtingen op een 8002009 5 schadelijke wijze te "beïnvloeden.Even if perfect positioning of each individual image in the mask array can be obtained, misalignment may still take place during the exposure process. For example, the operator can center mask with the image by using only one or two reference points at the center or at an edge of the image and mask. If the mask is inclined slightly relative to the picture, as is the case, for example, if the mask is rotated slightly so that its centerline is not exactly parallel to the centerline of the picture, this error may occur is not detected by the operator. For example, if it perceives the mask and image near the center, within the limited field of view of a microscope, the mask and image may appear centered. However, at the periphery of the wafer, the mask may have been displaced to an extent which, although very slight, may be sufficient to cause an incorrect centering sufficient to adversely affect the operation of the devices. to influence.

Een andere complicatie doet zich voor ten gevolge van de thermische cycluswerking van het plaatje zelf tijdens "bepaalde processtappen. Bij het "bovenbeschreven proces vindt "bijvoorbeeld de toevoer- en 5 afvoerelektrodediffusie "bij zeer hoge temperatuur plaats. Meer in het "bijzonda: zal het plaatje aan een groot aantal van dergelijke stappen worden onderworpen, waarbij de temperatuur van. het plaatje van kamertemperatuur tot een zeer hoge temperatuur verandert en dan weer tot kamertemperatuur terugkeert. Deze thermische cyclus kan tot een onregelma-10 tig kromtrekken van het plaatje zelf leiden. Dientengevolge kan, zelfs indien de fotografische maskers zelf volmaakt zijn, het "beeld, dat hiermede op een kromgetrokken plaatje wordt verkregen, niet zijn gecentreerd met de beelden, welke.tijdens voorafgaande processtappen, zijn gevormd, welke stappen zijn uitgevoerd voordat het plaatje krom trok.Another complication arises due to the thermal cycling action of the wafer itself during "certain process steps. In the" process described above, "for example, the feed and drain electrode diffusion" takes place at very high temperature. More specifically, the wafer will be subjected to a large number of such steps, with the wafer temperature changing from room temperature to a very high temperature and then returning to room temperature. This thermal cycle can be irregular. Consequently, even if the photographic masks themselves are perfect, the image thus obtained on a warped image cannot be centered with the images formed during previous process steps, steps were taken before the picture warped.

15 Tele van deze. deeentreringsproplemen worden geëlimineerd door een stelsel, waarin een masker met een aantal deeltjes totaal wordt geëlimineerd. In plaats daarvan wordt een raster, dat een enkel patroon bevat, overeenkomende met ëën of ten hoogste een paar van de ketens of inrichtingen, die op een plaatje moeten worden gevormd, voor direkte 20 belichting op het plaatje zelf gebruikt. D.w.z., dat bij elke maskering geen enkel masker met een aantal beelden wordt toegepast. In plaats daarvan wordt het raster met het enkele patroon daarvan herhaaldelijk en achtereenvolgens gebruikt cm alle inrichtingen of ketens, die op het plaatje moeten worden gevormd, een-voor-een te belichten. Bij een derge-25 lijk direkt belichtingsstelsel is het raster gemonteerd in een projec-tiekamera, welke zich bevindt boven een houder, waarin het plaatje wordt vastgehouden. Een inrichting of keten van het plaatje wordt onder de kamera gecentreerd en de belichting voor deze keten geschiedt via het raster. Het plaatje wordt dan naar de volgende ketenplaats gestapt door 30 bijvoorbeeld de houder van het plaatje op een geschikte wijze in de rij-of kolomrichting te bewegen. Vervolgens wordt de volgende keten via het raster belieht. Het proces wordt voor elk van het aantal ketens of inrichtingen op het plaatje herhaald.15 Telephoto of this. The entrapment problems are eliminated by a system in which a multi-particle mask is totally eliminated. Instead, a grid containing a single pattern corresponding to one or at most a few of the chains or devices to be formed on a wafer is used for direct exposure on the wafer itself. That is, no mask with a plurality of images is used with each mask. Instead, the single pattern grid is used repeatedly and successively to illuminate all devices or chains to be formed on the wafer one by one. In such a direct illumination system, the grating is mounted in a projection camera, which is located above a holder in which the image is held. A device or chain of the image is centered under the camera and the exposure for this chain is via the grid. The wafer is then stepped to the next chain location by, for example, moving the wafer holder appropriately in the row or column direction. Then the next chain is exposed via the grid. The process is repeated for each of the number of chains or devices on the picture.

Deze methode met direkt belichten en stapsgewijs bewegen van het 35 plaatje kan leiden tot een totale eliminatie van de decentreringsproble-men, welke zich voordoen bij het vormen van een masker met een aantal beelden, waarbij dit masker simultaan wordt gebruikt voor het belichten 8002009 6 van alle ketens tegelijkertijd. Deze methode heeft verder nog het voordeel, dat de afïnetingen van het raster, dat gebruikt wordt om het beeld te belichten, veel groter kunnen zijn (bijvoorbeeld vijf- of tienmaal zo groot) dan de werkelijke afmetingen van de keten, welke wordt 5 gevormd. Dit in'tegenstelling met de meervoudige-beeldmaskermethode, waarbij de individuele beelden in een afmetingsrelatie van eên-op-een met de ketens of inrichtingen op het plaatje moeten staan. Het gebruik van een dergelijk vergroot patroon voor het tot stand brengen van een belichting op het plaatje, via een optische afmetingsreductie, biedt 10 de mogelijkheid om beeldgeometrieën met kleinere afmetingen te verkrijgen dan die, welke kunnen worden verkregen bij een maskeerwerking met een relatie van êên-op-eên.This method of direct exposure and incremental movement of the image can lead to a total elimination of the decentralization problems that arise when forming a multi-image mask, this mask being used simultaneously for exposing 8002009 6. all chains simultaneously. This method also has the additional advantage that the dimensions of the frame used to expose the image can be much larger (eg, five or ten times larger) than the actual dimensions of the chain being formed. This is in contrast to the multiple image mask method, where the individual images must be in one-to-one dimension relationship with the chains or devices on the picture. The use of such an enlarged pattern for effecting an exposure to the image, via an optical size reduction, offers the possibility of obtaining image geometries of smaller dimensions than those which can be obtained in a masking operation with a relation of one -on a.

Bij een dergelijk direkt belichtingsstelsel, waarbij het plaatje stapsgewijs wordt bewogen,*doen zich echter bepaalde problemen voor.However, such a direct exposure system, in which the slide is moved in steps, * presents certain problems.

15 Deze houden voornamelijk verband met de centrering van het rasterbeeld ten aanzien van eerder belichte patronen op het plaatje. Bij de bekende stelsels vindt slechts een enkele centrering voor elke maskering plaats onafhankelijk van hoevele individuele rasterbelichtingen worden uitgevoerd. Een paar centreertrefplaten werd aan tegenover elkaar gelegen 20 zijden van het plaatje hetzij voor, hetzij tijdens de initiële maskering opgesteld. Een zeer nauwkeurige houdertranslatie-inrichting, waarbij meer in het bijzonder gebruik wordt gemaakt van een laserinterferameter voor de bewegingsregeling, werd dan gebruikt om het plaatje naar elke stelselplaats tussen opeenvolgende belichtingen te stappen. Bij de vol-25 gende en elke daaropvolgende maskering werd een indirekte "off-axis"- methode initieel gebruikt om het plaatje met het nieuwe raster te centreren.15 These are mainly related to the centering of the raster image with respect to previously exposed patterns on the image. In the known systems, only a single centering takes place for each masking irrespective of how many individual raster exposures are performed. A pair of centering targets were positioned on opposite sides of the wafer either before or during the initial masking. A highly accurate container translation device, more particularly using a motion control laser interferameter, was then used to step the image to each system location between successive exposures. In the subsequent and each subsequent masking, an indirect "off-axis" method was initially used to center the image with the new raster.

Hiertoe was elk raster voorzien van een paar referentietrefplaten.. Initieel werd het raster met de hand gecentreerd ten opzichte van 30 een referentie in een naast de as gelegen gedeelte van de kamera onder gebruik van deze referentietrefplaten. Vervolgens werd een plaatje op de plaatjeshouder geplaatst en afzonderlijk gecentreerd ten opzichte van dezelfde, buiten de as gelegen referentie in de kamera. Wanneer opeenvolgende individuele belichtingen plaats vonden, hing de juiste positio-35 nering van de houder af van de nauwkeurigheid van hé; mechanische X-Y- aandrijfstelsel. Er vindt geen individuele centrering van elke keten ten opzichte van de kamera en het raster plaats en een dergelijke centrering 800 2 0 09 τ is ook niet mogelijk. Deze centrering is geheel afhankelijk van de nauwkeurigheid, waarmede de houder door het bijbehorende positioneringsstel-sel kan worden geregeld. Het is duidelijk, dat er een grote kans bestaat, dat hierbij een positioneringsfout wordt geïntroduceerd.To this end, each grid was provided with a pair of reference targets. Initially, the grid was manually centered relative to a reference in an off-axis portion of the camera using these reference targets. An image was then placed on the image holder and individually centered with respect to the same off-axis reference in the camera. When successive individual exposures took place, the correct positioning of the holder depended on the accuracy of it; mechanical X-Y drive system. There is no individual centering of each chain relative to the camera and the grid, and such centering 800 2 0 09 τ is also not possible. This centering depends entirely on the accuracy with which the holder can be controlled by the associated positioning system. It is clear that there is a high probability of introducing a positioning error.

5 Een oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een ver beterd afbeeldstelsel met-direkte belichting en een stapsgewijze herhaalde werking ? waarbij zieh de bezwaren van de bekende inrichtingen niet voordoen. Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een direkt. belichtingsstelsel, waarin de centrering van het raster en tref-10 plaat via de kameraoptlek plaats vindt. Een verder doel is het verschaffen van een stelsel, waarin een individuele centreertref plaat in elke afzonderlijke ketenplaats op het plaatje aanwezig is en waarbij een individuele centrering in elke stelselplaats vo6r elke belichting kan plaats· vinden.An object of the invention is to provide an improved imaging system with direct exposure and a stepwise repeated operation? wherein the drawbacks of the known devices do not arise. Another object of the invention is to provide a direct. illumination system, in which the centering of the grating and target plate takes place via the camera spot. A further object is to provide a system in which an individual centering target is present in each individual chain location on the image and in which an individual centering can be done in each system location for each exposure.

15 Weer een ander doel is het verschaffen van een direkt belich- tingsstelsel, waarin niet-planaire, krom getrokken of niet-uniforme dikte toestanden van het plaatje, dat wordt belicht, worden gecompen-~ seerd. In dit opzicht beoogt de uitvinding te voorzien in een plaatjes-plateau en een bijbehorend mechanisme om het bppervlaktegedeelte van 20 het plaatje, dat wordt belicht, automatisch parallel te centreren aan de onderzijde van de kamera. Dit draagt bij tot een volmaakte focusse-ring, zelfs ofschoon de kamera-opt-iek een geringe velddiepte kan hebben.Yet another object is to provide a direct exposure system in which non-planar, warped or non-uniform thickness conditions of the wafer being exposed are compensated. In this regard, it is an object of the invention to provide a platelet tray and an associated mechanism for automatically centering the surface portion of the platelet being exposed parallel to the bottom of the camera. This contributes to perfect focusing, even though the camera optics may have shallow depth of field.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een stelsel voor het nauwkeurig vooraf centreren van het plaatje op de hou-25 der zowel wat betreft rotatie als langs loodrechte assen. Een dergelijke voorcentrering elimineert rotatiepositioneringsfouten van het plaatje en draagt bij tot het verkrijgen van een nauwkeurige stapbewe-ging over het stelsel.Another object of the invention is to provide a system for accurately pre-centering the wafer on the container both in rotation and along perpendicular axes. Such pre-centering eliminates rotational positioning errors of the wafer and helps to achieve accurate stepping across the system.

Deze en andere oogmerken worden volgens de uitvinding verkre-30 gen door een "enkele lensherhalingsinrichting", waarin de centrering van een beeld van een rasterpatroon en een voorafgaande belichting op een halfgeleiderplaatje plaats vindt via hetzelfde kameralensstelsel als dat, dat gebruikt wordt voor het tot stand brengen van de belichtingen. De belichtingen geschieden herhaald en sequentieel in opeenvol-35 gende stelselplaatsen van het plaatje en er wordt een geschikt stap- stelsel voor het plaatje gebruikt cm het plaatje tussen elk tweetal belichtingen te bewegen.These and other objects are achieved according to the invention by a "single lens repeater", in which the centering of an image of a raster pattern and a pre-exposure on a semiconductor wafer takes place via the same chamber lens system as that used to create bringing the exposures. The exposures are made repeatedly and sequentially in successive array locations of the image and an appropriate image increment system is used to move the image between each pair of exposures.

onn9 n no 8onn9 n no 8

De inrichting "bestaat daarbij uit een kamera, welke "bestemd is om direkt een gereduceerd "beeld van een ketenpatroon., dat op een raster aanwezig is,, op een gedeelte van het halfgeleiderplaatje te projecteren. Tijdens de initiële maskering wordt een raster gebruikt, dat zowel . 5 een ketenpatroon als een centreertrefplaat bevat. Het stapmechanisme voor het plaatje wordt incrementaal gebruikt om het plaatje over een stelsel van plaatsen te bewegen. In elk van deze plaatsen belicht de kamera. het plaatje met een beeld van het rasterketenpatroon en de centreertrefplaat .The device herein consists of a camera which is "intended to directly project a reduced" image of a circuit pattern present on a grid onto a portion of the semiconductor wafer. During the initial masking, a grid is used, which includes both a chain pattern and a centering target The image stepping mechanism is used incrementally to move the image across a system of places In each of these locations, the camera exposes the image with an image of the grid chain pattern and the centering target .

10 Hadat de betreffende behandelingsstappen van. het halfgeleider- .plaatje zijn uitgevoerd, wordt het plaatje naar de inrichting volgens de uitvinding teruggebracht voor een daaropvolgende maskering via een tweede raster. Dit raster bevat een. ander ketenpatroon en een centreer-patroon met een vorm, dat complementair is aan de centreertrefplaat, 15 welke vooraf bij elke stelselplaats op het plaatje werd belicht. Het stapmechanisme van het plaatje beweegt dit laatste weer incrementaal naar dezelfde stelselplaatsen als die, welke initieel werden gebruikt.10 Hadat the relevant treatment steps of. the semiconductor wafer, the wafer is returned to the device according to the invention for subsequent masking via a second frame. This grid contains one. another chain pattern and a centering pattern of a shape complementary to the centering target previously exposed at each array location on the image. The platelet step mechanism again moves the latter incrementally to the same system sites as those used initially.

In elk van deze plaatsen kan een centreerwerking worden uitgevoerd onder gebruik van de centreertrefplaat op het plaatje, het centreerpa-20 troon van het tweede raster en hetzelfde kameralensstelsel als dat, dat voor het tot stand brengen van elke belichting wordt gebruikt.In either of these locations, a centering operation can be performed using the centering target on the wafer, the centering pattern of the second grid, and the same chamber lens system as that used to accomplish each exposure.

Hiertoe wordt een lichtbron met smalle bundel en geringe intensiteit gebruikt voor het belichten van een centreertrefplaat, die op het plaatje aanwezig is. Geschikte vaarneemoptieken, meer in het bijzonder 25 voorzien van een bundelsplitsi'ngsinrichting, een microscooplensstelsel en een videokamera, worden gebruikt cm het virtuele beeld van de door de kameralens geprojecteerde centreertrefplaat en het in het raster aanwezige centreerpatroon waar te nemen. De houder, waarin het plaatje wordt vastgehouden, kan worden bewogen cm een volmaakte centrering tus-30 sen het virtuele beeld van de trefplaat en het centreerpatroon te verkrijgen, Wanneer dit is geschied, wordt de normale kameralichtbron gebruikt om het plaatje bloot te stellen aan een beeld van het ketenpatroon van het tweede raster. Deze belichting zal in nauwkeurig overlappende centrering zijn met de keten, welke eerder op het plaatje is be-35 licht.To this end, a narrow beam, low intensity light source is used to illuminate a centering target present on the wafer. Suitable observation optics, more particularly comprising a beam splitter, a microscope lens system and a video camera, are used to observe the virtual image of the centering target projected by the chamber lens and the centering pattern contained in the grating. The holder, in which the plate is held, can be moved to obtain a perfect centering between the virtual image of the target and the centering pattern. When this is done, the normal room light source is used to expose the plate to a image of the chain pattern of the second grid. This exposure will be in precisely overlapping alignment with the chain previously exposed on the image.

De uitvinding voorziet in een stelsel voor het nauwkeurig vooraf centreren van een plaatje onder de kamera, voordat de stapsgewijze, 800 2 0 09 9 herhaalde verhing tot stand vordt gebracht. Bij dit voorcentreerstelsel vordt gebruik gemaakt van een luchtmeter cm tegenover elkaar gelegen randen van het plaatje op te sporen, waaruit orthogonale centerlijnen van het plaatje tot stand worden gebracht. Er is een bepaald montage-5 stelsel aanwezig waarin het, het plaatje ondersteunende plateau cm de vertikale hartlijn daarvan zonder een lineaire beweging langs de X-Y-assen van de ondersteuningstafel kan worden geroteerd. Met dit stelsel is een nauwkeurige correctie van een eventuele rotatiefout in de voor-centrering van het plaatje mogelijk.The invention provides a system for accurately pre-centering a wafer under the camera before the step-by-step 800 2 0 09 9 accomplishment is accomplished. This pre-centering system uses an air gauge to detect opposing edges of the wafer from which orthogonal center lines of the wafer are created. A particular mounting system is provided in which the platelet supporting platter can rotate its vertical axis without linear movement along the X-Y axes of the support table. This system allows an accurate correction of any rotational error in the pre-centering of the plate.

10 Het luehtmeterstelsel vordt ook gebruikt in combinatie met een sferische lucht legersteun voor het plateau van het plaatje teneinde een parallelle centrering van een gedeelte van het oppervlak van het plaatje en een referentievlak via de kamera te verschaffen. Door het tot stand brengen van een dergelijke paral11e relatie worden focusserings-15 of velddieptefouten, welke anders zouden kunnen optreden ten gevolge van krcrn trekken of een niet-uniforme dikte van het plaatje geëlimineerd.The air gauge system is also used in combination with a spherical air bearing support for the wafer plateau to provide a parallel centering of a portion of the wafer surface and a reference plane through the camera. By establishing such a parallel relationship, focusing or field depth errors, which might otherwise occur due to curling or a non-uniform thickness of the wafer, are eliminated.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig; 1 een perspectivisch aanzicht van een stap- en herhaal-20 inrichting voor het direkt fotografisch belichten van een halfgeleider-plaatje volgens de uitvinding; fig. 2 een bovenaanzicht van een plaatje, dat is belicht onder gebruik van de inrichting volgens fig. 1; fig. 3 een bovenaanzicht van een raster, dat het initiële beeld 25 bevat, dat op het plaatje, dat wordt behandeld, moet worden belicht; dit raster omvat de kruisvormige centreertrefplaat, welke in elke beeldplaats op het plaatje aanwezig is, als weergegeven in fig. 2; fig. U een bovenaanzicht van een raster, dat bij een latere behandelingsstap wordt toegepast; dit raster bevat een complementair 30 gevormde trefplaat, welke wordt gebruikt cm het beeld van dit raster met de trefplaat, welke eerder aanwezig is op het plaatje onder gebruik van het raster volgens fig. 3, te centreren; fig. 5 een schema van het bij de inrichting volgens fig. 1 toegepaste beeldcentreerstelsel; het virtuele beeld van de trefplaat, die 35 op het plaatje aanwezig is, wordt gecentreerd met de complementair gevormde trefplaat op het raster volgens fig. k onder gebruik van een waarneemsysteem, dat direkt via de hoofdkamera-optiek werkt; Λ A Λ η Λ Aft 10 fig. 6 een gedeeltelijk aanzicht van het virtuele "beeld van de eentreertrefplaat van het plaatje, gesuperponeerd op het rastereentreer-patroon, als "beschouwd via het optische stelsel van fig. 5; fig. 7 een doorsnede van het stelsel voor het parallel centreren 5 van de houder, welke het plaatje ondersteunt, en het oppervlak van het plaatje, welk stelsel "bij de inrichting volgens fig. 1. wordt toegepast; fig. 8· schematisch het rotatie-aandrijfmechanisme voor de in fig. 7 aangegeven houder; fig. 9 en 10 schema’s ter illustratie van een voorcentrering 10 van het plaatje voor de stapsgewijs uitgevoerde en herhaalde belich--ting daarvan;- en fig. 11 een gedeeltelijk aanzicht als dat volgens fig. 6, beschouwd tijdens het voorcentreerproces.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing: fig; 1 is a perspective view of a step and repeat device for directly photographic exposure of a semiconductor wafer according to the invention; FIG. 2 is a top plan view of an image exposed using the device of FIG. 1; FIG. 3 is a top plan view of a frame containing the initial image 25 to be exposed on the wafer being treated; this grating includes the cross-shaped centering target present in each image location on the image, as shown in FIG. 2; FIG. U is a top plan view of a grid used in a later treatment step; this grating contains a complementary shaped target which is used to center the image of this grating with the target previously present on the wafer using the grating of FIG. 3; Fig. 5 shows a diagram of the image centering system used in the device according to Fig. 1; the virtual image of the target present on the wafer is centered with the complementary shaped target on the grid of Fig. k using a sensing system operating directly through the main camera optics; Λ A Λ η Λ Aft 10 Fig. 6 is a partial view of the virtual "image of the single target of the wafer superimposed on the grid targeting pattern, considered" through the optical system of Fig. 5; Fig. 7 shows a cross-section of the system for parallel centering the container supporting the plate and the surface of the plate, which system is used in the device according to Fig. 1. Fig. 8 schematically shows the rotation - drive mechanism for the container shown in fig. 7, fig. 9 and 10 diagrams illustrating a pre-centering 10 of the plate for the stepped and repeated exposure thereof; and fig. 11 a partial view like that according to fig. 6, considered during the pre-centering process.

Hierna zal de op dit moment als het best beschouwde wijze voor 15 het uitvoeren van de uitvinding nader worden toegelicht. Het is duidelijk, dat deze omschrijving niet in beperkende zin dient te worden opgevat, doch slechts dient ter illustratie van de algemene principes van de uitvinding.Hereinafter, the mode which is currently considered the best for carrying out the invention will be explained in more detail. It is clear that this description is not to be taken in a limiting sense, but merely illustrates the general principles of the invention.

De in fig. 1 af geheelde inrichting 10 wordt gebruikt cm direkfc 20 en een aantal malen gedeelten van een halfgeleiderplaatje 11 (fig. 2) te belichten met een beeld, dat aanwezig is in een raster 12 (fig. 3)of 13 (fig. h). Zoals later onder verwijzing naar fig. 5 zal worden beschreven, geschiedt de centrering van elk nieuw beeld met een patroon, dat eerder op het plaatje 11 aanwezig is, via dezelfde kamera-optiek 25 11+, als die, welke wordt gebruikt voor het direkt belichten van elk rasterbeeld. De inrichting 10 wordt derhalve dikwijls een"single lens repeater” genoemd. ,The device 10 shown in Fig. 1 is used to expose directly 20 and a number of times portions of a semiconductor wafer 11 (Fig. 2) with an image contained in a grating 12 (Fig. 3) or 13 (Fig. h). As will be described later with reference to Fig. 5, the centering of each new image with a pattern previously present on the image 11 is effected via the same camera optics 11+ as that used for the direct exposure of each raster image. The device 10 is therefore often referred to as a "single lens repeater".

De inrichting 10 is gemonteerd op een massief granieten blok 15, dat door drie steunen 16 wordt vastgehouden. De massa van het blok 3° 15 isoleert de inrichting 10 tegen vibratie-invloeden van buitenaf. Een cassette 17, welke plaatjes bevat, die moeten worden belicht, wordt in een toevoer/afroermoduul 18 geplaatst. Uit de cassette 17 wordt steeds éên plaatje automatisch verwijderd en op stellen 0-ring riemen 19 naar een voorcentreerpost 20 getransporteerd. In deze post wordt het plaatje 35 11 langs mechanische weg gecentreerd ten opzichte van een as 20', waar op het plaatje door vacuum wordt vastgehouden. De as 20' wordt dan geroteerd totdat een vlakke rand 11f van het plaatje 11 (fig, 2) een be- 8002009 « * 11 leende oriëntatie heeft. Het plaatje 11 is dan z.g. 'Voorgecentreerd".The device 10 is mounted on a solid granite block 15, which is held by three supports 16. The mass of the block 3 ° 15 insulates the device 10 from external vibration influences. A cassette 17, which contains plates to be exposed, is placed in a feed / stirrer module 18. One plate is always automatically removed from the cassette 17 and transported on sets of O-ring belts 19 to a pre-centering station 20. In this post, the wafer 35 11 is mechanically centered relative to an axis 20 'where the wafer is held by vacuum. The shaft 20 'is then rotated until a flat edge 11f of the wafer 11 (Fig. 2) has a borrowed orientation. The image 11 is then so-called "Pre-centered".

Het voorgecentreerde plaatje 11 wordt vervolgens door de va— cuumklauw van hé: transportmechanisme 21 van de as 20’ af geheven. Dit mechanisme beweegt het plaatje 11 langs een rail 22 totdat het plaatje 5 zich boven een houder 23 bevindt (die het beste in fig. 7 is aangegeven), welke houder wordt gebruikt cm het plaatje tijdens het belichtings-proces te ondersteunen* Het plaatje wordt uit het transportmechanisme 21 op de houder 23 naar beneden gebracht, waar het plaatje weer door vacuum op zijn.plaats wordt vastgeklemd.The pre-centered plate 11 is then lifted off the shaft 20 by the vacuum claw of the transport mechanism 21. This mechanism moves the plate 11 along a rail 22 until the plate 5 is above a holder 23 (which is best shown in Fig. 7), which holder is used to support the plate during the exposure process. from the transport mechanism 21 on the holder 23, where the plate is again clamped in place by vacuum.

10 De houder 23 kan door middel van een preeisie-X-Y-aandrijf- stelsel 2k langs twee loodrechte (X-Y)-assen worden bewogen. In combinatie met' het aandrijfstelsel 2h wordt een normale laserinterferometer 25 gebruikt om een zeer nauwkeurige X-Y-positionering van de houder 23 te verkrijgen. Ha een volledige belichting van een plaatje 11 wordt 15 het transportmechanisme 21 gebruikt om het plaatje van de houder 23 te verwijderen en. het plaatje weer naar de riemen 19 te transporteren. Deze riemen brengen het plaatje 11 naar een cassette 17’> waarin de belichte plaatjes automatisch worden opgestapeld.The holder 23 can be moved along two perpendicular (X-Y) axes by means of a pre-X-Y drive system 2k. In combination with the driving system 2h, a normal laser interferometer 25 is used to obtain a very accurate X-Y positioning of the holder 23. After a complete exposure of a wafer 11, the transport mechanism 21 is used to remove the wafer from the holder 23 and. transport the plate back to the belts 19. These belts bring the picture 11 to a cassette 17 '> in which the exposed pictures are automatically stacked.

Het stapsgewijze en herhaalde direkte belichtingsproces vindt 20 plaats wanneer het plaatje 11 zich op de houder 23 bevindt. De belichting geschiedt met het juiste raster 12, 13, gemonteerd in een raster-houder 28, die scharnierbaar aan een steun 29 bij de bovenzijde van de inrichting is bevestigd. Men kan een aantal verschillende rasters 12, 13 vooraf in overeenkomstige openingen 28’ van de houder 28 monteren en 25 naar wens naar de betreffende positie in een kamera 30 roteren.The stepwise and repeated direct exposure process takes place when the wafer 11 is on the holder 23. The exposure is effected with the appropriate grid 12, 13 mounted in a grid holder 28, which is hingedly attached to a support 29 at the top of the device. A number of different grids 12, 13 can be pre-mounted in corresponding openings 28 of the holder 28 and rotated 25 to the respective position in a camera 30 as desired.

De kamera 30 (fig. 1 en 5) omvat een vertikaal gemonteerd, in het algemeen cilindrisch kameralichaam 31, dat een geschikte optiek 1¾ bevat om een beeld van het patroon van het raster 12, 13 te focusseren op het plaatje 11, dat op de houder 23 is gemonteerd. De optiek 1U is 30 op zichzelf bekend en men kan daarbij gebruik maken van ëên of meer lenzen om de vereiste focussering te verkrijgen. Een belichtingslamp 32 met grote intensiteit wordt als lichtbron, meer in het bijzonder bij een golflengte van U360 £, gebruikt om fotolak op het plaatje 11 te belichten.The camera 30 (FIGS. 1 and 5) includes a vertically mounted, generally cylindrical camera body 31, which includes a suitable optic 1¾ to focus an image of the pattern of the grating 12, 13 onto the wafer 11, which is located on the holder 23 is mounted. The optic 1U is known per se, and one or more lenses can be used to achieve the required focusing. A high intensity illumination lamp 32 is used as the light source, more particularly at a wavelength of U 360 £, to expose photoresist on the picture 11.

35 Het raster, dat gebruikt wordt, kan automatisch met de kamera- optiek 14 worden gecentreerd door elk raster 12, 13 te voorzien van een stel kameracentreermarkeringen 33, 33’· Een geschikt niet-afgebeeld 8002009 12 mechanisme, dat is ondergebracht in een huis 3^, kan worden gehmikt om de markeringen 33, 33’ te detecteren en de beweging van de rast er houder 28 en/of de ondersteuning 29 daarvan zodanig te regelen, dat het raster 12, 13 nauwkeurig ten opzichte van de optiek van de kamera 30 wordt 5 opgesteld.35 The grid being used can be automatically centered with the camera optics 14 by providing each grid 12, 13 with a set of room center markers 33, 33 '. A suitable unshown 8002009 12 mechanism housed in a housing 3 ^, can be aimed to detect the markings 33, 33 'and to control the movement of the grating there holder 28 and / or its support 29 such that the grating 12, 13 is accurate with respect to the optics of the camera. 30 is drawn 5.

Zoals boven is beschreven, ondergaat elk plaatje 11 een reeks vervaardi'gingsstappen, .waarvan er bepaalde gescheiden maskeer- of pai-troonbelichtingsstappen vereisen. Tijdens de initiële maskering wordt het raster 12 (fig, 3) gebruikt, Sleehts dit eerste raster bevat een 10 kruisvormige centreertrefplaat 35, waarvan een beeld gelijktijdig met het belichten van een patroon 36, dat in hetzelfde raster 12 aanwezig is, op het plaatje 11 wordt belicht.As described above, each slide 11 undergoes a series of manufacturing steps, some of which require separate masking or pattern exposure steps. During the initial masking, the frame 12 (Fig. 3) is used. Only this first frame contains a cross-shaped centering target 35, an image of which is simultaneously exposed on the pattern 36, which is present in the same frame 12, on the plate 11. is exposed.

Onder gebruik van een stapsgewijze en-herhaalde direkte belichting worden meervoudige beelden van het patroon 36 en de trefplaat 35 15 volgens een gewenst stelsel 37 op het plaatje 11 verkregen (fig. 2). Hiertoe wordt de houder 23 initieel op een willekeurige plaats onder de kamera 30 opgesteld. Onder gebruik van de belichtingslamp 32 vindt een eerste belichting via het raster 12 plaats om op het plaatje 11 een beeld 36 - 1 van het rasterpatroon 36 en een beeld 35-1 van de tref-20 plaat 35 te verschaffen. Het aandrijfstelsel 2k wordt dan tezamen met de laserinterferometer 25 gebruikt om. de houder 23 over een bepaalde afstand langs de X- en/of Y-as te bewegen naar een nieuwe positie, waarin het volgende beeld wordt belicht. Zo kan het plaatje 11 slechts langs de Y-as naar de volgende positie worden gestapt, waarin het pa-25 troonbeeld 36-2 en het trefplaatbeeld 35-2 worden belicht. Op een soortgelijke wijze wordt het plaatje 11 een aantal malen gestapt en belicht totdat het volledige patroonstelsel 37 is verkregen. Op dat moment wordt het plaatje 11 van de houder 23 afgevoerd naar de moduul 17'.Using a step-wise and repeated direct exposure, multiple images of the cartridge 36 and the target 35 are obtained on the image 11 according to a desired system 37 (FIG. 2). For this purpose, the holder 23 is initially positioned at any desired location under the camera 30. Using the illumination lamp 32, a first exposure takes place via the grating 12 to provide on the image 11 an image 36-1 of the grating pattern 36 and an image 35-1 of the target plate 35. The drive system 2k is then used together with the laser interferometer 25 to. moving the holder 23 a certain distance along the X and / or Y axis to a new position in which the next image is exposed. Thus, the wafer 11 can only be stepped along the Y axis to the next position in which the pattern image 36-2 and the target image 35-2 are exposed. Similarly, the wafer 11 is stepped and exposed several times until the complete pattern array 37 is obtained. At that moment, the plate 11 is removed from the holder 23 to the module 17 '.

Nadat de betreffende halfgeleiderbehandelingsstappen zijn uit-30 gevoerd, wordt het plaatje 11 voor de volgende maskering naar de inrichting 10. teruggevoerd. Bij deze werking wordt het raster 13 (fig. M met een centreerpatroon ^0, dat bij voorkeur een vorm heeft, welke complementair is aan de centreertrefplaat 35 van het raster 12, gebruikt. Bij de afgebeelde uitvoeringsvorm bestaat het patroon 1*0 uit vier L-vormige 35 elementen UO’, die zodanig zijn opgesteld, dat zij een open kruisvormig gebied Uo,r bepalen, dat in vorm overeenkomt met de centreertrefplaat 35· Het raster 13 bevat ook een nieuw patroon h-1, dat verschilt van het pa- 8002009 f 13 * , troon 36, doch. welk patroon op het plaatje 11 nauwkeurig overlappend gecentreerd ten opzichte van elk heeld 36-1, 36-2, enz, dat onder gebruik van het eerste raster 12 is verkregen, moet worden belicht.After the appropriate semiconductor treatment steps have been performed, the wafer 11 is returned to the device 10 for the next masking. In this operation, the grating 13 (Fig. M with a centering pattern ^ 0, which preferably has a shape complementary to the centering target 35 of the grating 12, is used. In the illustrated embodiment, the pattern 1 * 0 consists of four L-shaped elements U0 'arranged in such a way that they define an open cross-shaped region U0, r which conforms in shape to the centering target 35 · Grid 13 also contains a new pattern h-1, which differs from the par 8002009 f 13 *, throne 36, but which pattern on the image 11 is centered precisely overlapping with each image 36-1, 36-2, etc. obtained using the first frame 12.

Hiertoe wordt het raster 13 in de houder 28 gemonteerd en in de 5 kamera 30 gepositioneerd. De markeringen 33’ worden gebruikt om het raster 13 met de kamera-optiek 1h te centreren. De houder 23, welke het plaatje 11 met het eerder belichte stelsel.37 bevat,„wordt dan zodanig opgesteld, dat een bepaald beeld van de voorafgaande beelden (bijvoorbeeld het beeld 36-1) zich onder de kamera 30 bevindt. De wijze waarop 10 dit geschiedt, zal hierna worden toegelicht.·To this end, the grid 13 is mounted in the holder 28 and positioned in the camera 30. The markers 33 'are used to center the grating 13 with the camera optic 1h. The holder 23, which contains the plate 11 with the previously exposed system 37, is then arranged such that a certain image of the preceding images (for example the image 36-1) is located under the camera 30. The manner in which this is done will be explained below.

Vervolgens worden het patroon ^0 en het eerder belichte beeld van de centrering van de tref plaat 35 gebruikt om een volmaakte, overlappende centrering tussen een beeld van het rasterpatroon 1*1 en het -erder, beliehte beeld van het patroon 36 te verkrijgen. Hiertoe wordt een 15 virtueel beeld 35-1’ (fig. 6) van de centreertrefplaat 35-1 direkt via de kamera-optiek ik waargenomen, De houder 23 wordt zodanig bewogen, dat dit virtuele beeld 35-1/' van de trefplaat 35-1 (dat eerder op het plaatje 11 is verkregen) precies op een lijn ligt met het centreerpatroon hO van het raster 13. Wanneer de gewenste centrering is bereikt, zullen het 20 overlappende centreerpatroon hO en het virtuele trefplaatbeeld 35-1’ een voorkomen hebben, zoals in fig. 6 is weergegeven, wanneer zij via de kamera-optiek ib worden waargenomen. Wanneer deze centrering is bereikt, wordt de lamp 32 ontstoken om het plaatje 11 met een beeld van het patroon tl. te belichten. Men verkrijgt een volmaakte centrering. De houder 25 23 wordt dan langs de X- en/of Y-as naar de volgende beeldpositie bewogen en het proces wordt herhaald.Subsequently, the pattern 0 0 and the previously exposed image of the centering of the target 35 are used to obtain a perfect, overlapping centering between an image of the raster pattern 1 * 1 and the more recent image of the pattern 36. For this purpose, a virtual image 35-1 '(Fig. 6) of the centering target 35-1 is observed directly via the camera optics. The holder 23 is moved such that this virtual image 35-1 /' of the target 35 -1 (previously obtained on the picture 11) is exactly aligned with the centering pattern hO of the grid 13. When the desired centering is achieved, the overlapping centering pattern hO and the virtual target image 35-1 'will have an appearance as shown in FIG. 6 when viewed through the camera optics ib. When this centering is reached, the lamp 32 is lit around the wafer 11 with an image of the pattern t1. to illuminate. Perfect centering is obtained. The holder 23 is then moved along the X and / or Y axis to the next image position and the process is repeated.

Teneinde deze centrering te vereenvoudigen, wordt een afzonderlijke lichtbron b2 met geringe intensiteit gebruikt om de trefplaat 35-1 via de kamera-optiek 1^ te belichten, als aangegeven in fig. 5· De licht-30 bron k2 kan een zo geringe intensiteit hebben, dat hiermede de fotolak op het plaatje 11 praktisch niet wordt belicht. De golflengte van de lichtbron kan dezelfde zijn als die van de lamp 32 met grote intensiteit.In order to simplify this centering, a separate low intensity light source b2 is used to illuminate the target 35-1 through the camera optics 11 as shown in FIG. 5. The light source k2 may have such low intensity that the photoresist on the picture 11 is practically not exposed thereby. The wavelength of the light source may be the same as that of the high intensity lamp 32.

Licht k3 uit de lamp b2 passeert een bundelsplitsingsinrichting kL en het patroon L0 van het raster 13 teneinde de belichting ter plaatse van de 35 trefplaat 35-1 be verkrijgen. Het virtuele beeld van de trefplaat 35-1 wordt via de reductielens 1U teruggekaatst en in het vlak van het raster 13 gefocusseerd. Het virtuele beeld van de trefplaat 35-1 en het patroon 8002009Light k3 from the lamp b2 passes a beam splitter kL and the pattern L0 of the grating 13 to obtain the illumination at the target 35-1. The virtual image of the target 35-1 is reflected through the reduction lens 1U and focused in the plane of the grating 13. The virtual image of target 35-1 and cartridge 8002009

1U1U

1+0 worden gelijktijdig door middel Tan de optiek 1+9 waargenomen via de bundelsplit singsinrichting 1+1+, een prisma 1+5 en een videokamera 1+6, welke schematisch, in fig. 5 zijn weergegeven en in een huis 1+7 volgens fig'. 1 zijn ondergebracht. De microscoopwaarneemoptiek 1+8 kan met de ka-5 mera 1+6 samenwerken» Fanneer de centrering is bereikt,. zal het beeld, dat verkregen wordt op een niet-weergegeven videoscherar, dat bij de videokamera 1+6 behoort, een voorkomen hebben, als aangegeven in fig. 6.1 + 0 are simultaneously observed by means of the optics 1 + 9 via the beam splitting device 1 + 1 +, a prism 1 + 5 and a video camera 1 + 6, which are shown schematically in Fig. 5 and in a housing 1+ 7 according to FIG. 1 are accommodated. The microscope observation optics 1 + 8 can cooperate with the ka-5 mera 1 + 6 »F when centering is reached. the image obtained on an unshown video sharer associated with the video camera 1 + 6 will have an appearance as shown in FIG. 6.

Ha het belichten van elk beeld van het patroon 1+1 op een van de voorafgaande patronen 36-1,.36-2, enz. worden het aandrijf stelsel 2l+ 10. en de laserinterferemeter 25 gebruikt om de houder 23 en het plaatje 11. zodanig te bewegen, dat het volgende patroon in het stelsel 37 zich voor belichting op zijn plaats bevindt. De afstand en de richting van de beweging van stap-tot-stap kernen meer in het bijzonder overeen met de afstanden en richtingen, welke worden gebruikt cm het plaatje 11 staps-15 gewijs te bewegen in het geval, dat het initiële stelsel 37 vanuit het raster 12. werd belicht, Bij elke stap kan het virtuele patroonbeeld (bijvoorbeeld het beeld 35-11) van de overeenkomstige trefplaat 35-1, 35-2, enz. worden waargenomen onder gebruik van de lichtbron 1+2 en de videokamera 1+6, Men kan een normale knuppel of een ander besturings-20 orgaan, in combinatie met het aandrijf stelsel 2l+ en.de laserinterferemeter 25 gebruiken cm het een bedienende persoon mogelijk te maken, de positie van de houder 23 zo fijn in te stellen, dat een volmaakte tref-plaatcentrering (zoals die, aangegeven in fig. 6) wordt verkregen. Dit kan voor elke individuele belichting in het stelsel 37 geschieden. Indien 25 het positioneel vermogen van het aandrijfstelsel 2l+ en de interferometer 25 voldoende nauwkeurig is, behoeft slechts een visuele hercentrering te worden uit gevoerd en wel eenmaal, tweemaal of een paar maal voor elke rij of kolom van het stelsel 37* in plaats van in elke positie. Door in "elke stelselpositie te voorzien in een individuele centreertrefplaat 30 35-1 s 35-2, enz., is het mogelijk voor elke belichting afzonderlijk een eentrering uit te voeren.After exposing each image of the pattern 1 + 1 on one of the preceding patterns 36-1, .36-2, etc., the driving system 2l + 10 and the laser interferometer 25 are used to hold the holder 23 and the picture 11. move so that the next pattern in array 37 is in place for exposure. The distance and direction of movement of step-to-step cores more particularly correspond to the distances and directions used to move the wafer 11 stepwise in the case that the initial system 37 is moved from the raster 12. was exposed. At each step, the virtual pattern image (e.g., image 35-11) of the corresponding target 35-1, 35-2, etc. can be observed using the light source 1 + 2 and the video camera 1+ 6. A normal billet or other control means, in combination with the drive system 21 + and the laser interferometer 25, may be used to enable an operator to adjust the position of the holder 23 so finely that perfect target alignment (such as that indicated in Figure 6) is obtained. This can be done for each individual exposure in system 37. If the positional power of the drive system 21 + and the interferometer 25 is sufficiently accurate, only a visual re-centering need be performed once, twice or a few times for each row or column of the system 37 * instead of in each position. By providing an individual centering target 30 35-1 s 35-2, etc. in each array position, it is possible to perform a single-ringing for each exposure.

De kamera-optiek ll+ zal meer in het bijzonder een zeer geringe focusseerdiepte hebben. Indien de dikte van het plaatje 11 niet-uniform is, kan het door de kamera 30 op één gedeelte van het plaatje 11 in focus 35 zijn, terwijl het beeld, dat op een andere plaats wordt verkregen, uitfocus kan zijn. Fanneer dit het geval is, kan het volle vermogen van het stelsel 10 voor fijn eentrering en grote resolutie verloren gaan. Het 8002009 * ' i i 15 in fig. 7 af geteelde plaatj esnivelleerstelsel beoogt dit probleem te elimineren, welk probleem zich kan voordoen doordat het plaatje zelf een wigvormige dwarsdoorsnede heeft of wanneer het plaatje tijdens de behandeling is krom getrokken.More specifically, the camera optics 11 + will have a very low focusing depth. If the thickness of the wafer 11 is non-uniform, it can be in focus 35 through the camera 30 on one portion of the wafer 11, while the image obtained elsewhere may be out of focus. If this is the case, the full power of the fine titration and high resolution system 10 may be lost. The plate leveling system illustrated in FIG. 7 8002009 aims to eliminate this problem, which problem may arise because the plate itself has a wedge-shaped cross section or when the plate is warped during the treatment.

5 Hiertoe cravat de houder 23 een beweegbare tafel 50·, welke zelf langs de X- en Y-as wordt aangedreven door het aandrijfstelsel 2k en de interferometer 25. De onderlinge verbinding tussen de tafel 50 en het •aandrijfstelsel 2k is· conventioneel en is terwille van de overzichte-lijkheid niet in de tekening weergegeven. Op de tafel 50 is de stationai-10 re basis 51 van een sferische luehtlegersteun 52 voor een plateau 53 gemonteerd. het plateau 53 is door bouten 5¾ bevestigd aan een in het algemeen half -bolvormig leger 55» dat in het halve-bolvormige concave bovenvlak 56 van de basis 51 rust. Het plaatje 11', dat wordt belicht, wordt door vacuum aan de bovenzijde van het plateau 53 vastgehouden.For this purpose the holder 23 has a movable table 50, which itself is driven along the X and Y axis by the drive system 2k and the interferometer 25. The interconnection between the table 50 and the drive system 2k is conventional and is not shown in the drawing for the sake of clarity. Mounted on the table 50 is the stationary base 51 of a spherical air support 52 for a plateau 53. the plateau 53 is secured by bolts 5¾ to a generally hemispherical bearing 55 which rests in the hemispherical concave top surface 56 of the base 51. The slide 11 ', which is exposed, is held by vacuum on the top of the plateau 53.

15 Aan het oppervlak 56 van het leger is een reeks ringvormige groeven 57» 58, 59 gevormd. De groef 57 staat via een kanaal 60 in de basis 51 in verbinding met een verbindingsonderdeel 61, dat op een va-cuumbron is aangesloten. De groef 58 staat onder atmosferische druk via een ontluchtingskanaal 62 in de basis 51· Bij deze constructie veroor-20 zaakt een vacuum, dat aan de verbindingsinrichting 6l wordt toegevoerd, dat het leger 55 en het plateau 53 stevig ten opzichte van de basis 51 op hun plaats worden gehouden. Het vacuumkanaal 60 staat ook via een kanaal 63 in het leger 55 en het plateau 53 in verbinding met een of meer openingen aan het bovenvlak van het plateau 53 onder het plaatje 11’.A series of annular grooves 57, 58, 59 is formed on the surface 56 of the bearing. The groove 57 communicates via a channel 60 in the base 51 with a connecting member 61, which is connected to a vacuum source. The groove 58 is under atmospheric pressure through a vent channel 62 in the base 51. In this construction, a vacuum supplied to the connecting device 61 causes the bearing 55 and the platter 53 to be rigid with respect to the base 51 be held in place. The vacuum channel 60 is also connected via a channel 63 in the bearing 55 and the plateau 53 to one or more openings on the top surface of the plateau 53 under the plate 11 ".

25 Bij een dergelijke constructie zal hetzelfde vacuum, dat aan de verbin-dingsinrichting 61 wordt aangelegd, ook hét plaatje 11' stevig aan de bovenzijde van het plateau 53 op zijn plaats houden. Bij een andere constructie kan het vacuum voor het vasthouden van het plaatje gescheiden van het vacuum, dat gebruikt wordt om de twee helften van het luchtleger 30 te vergrendelen, worden aangelegd.In such a construction, the same vacuum applied to the connecting device 61 will also hold the plate 11 'firmly in place on the top of the platform 53. In another construction, the platelet holding vacuum may be applied separately from the vacuum used to lock the two halves of the air bearing 30.

De groef 59 staat via een kanaal 6h in verbinding met een ver-bindingsinrichting 65, welke op een bron van lucht of een ander gas onder positieve druk is aangesloten, normaliter heerst bij het verbindingsonderdeel 61 continu een vacuum. Wanneer het nodig is de oriëntatie van 35 het plateau 53 te veranderen, wordt aan de verbindingsinrichting 65 gas onder druk toegevoerd. De druk van dit gas, dat via de groef 59 aan het binnenoppervlak 56 van de basis 51 wordt toegevoerd, overwint de 8002009 16 "vasthoudkracht'* van het vacuum en vormt een lucht ondersteuning voor het leger 55. Dientengevolge kunnen het leger 55 en het plateau 53 ten opzichte van de hasis 51 worden ingesteld door op het plateau 53 op het plaatje 11’ een zeer geringe kracht uit te oefenen·. Wanneer de gewenste . 5 plateau-oriënt at ie is bereikt, wordt de verbinding tussen de drukgasbron en de verbindingsinricbting 65 verbroken en vergrendelt het vacuum het leger 55 onmiddellijk op zijn plaats ten opzichte van de basis 51.The groove 59 communicates via a channel 6h with a connector 65, which is connected to a source of air or other gas under positive pressure, normally there is continuous vacuum at the connector part 61. When it is necessary to change the orientation of the plateau 53, pressurized gas 65 is supplied to the connecting device 65. The pressure of this gas supplied through the groove 59 to the inner surface 56 of the base 51 overcomes the 8002009 16 "holding force" of the vacuum and forms an air support for the bearing 55. As a result, the bearing 55 and the plateau 53 relative to the hasis 51 are adjusted by exerting a very small force on the plateau 53 on the plate 11 '. When the desired plateau orientation is reached, the connection between the pressure gas source and the connection device 65 is broken and the vacuum immediately locks the bearing 55 in place relative to the base 51.

Dit luchtlegerondersteuningsmeehanisme 52 wordt gebruikt om de parallelcentrering van het bovenvlak 11T van het plaatje 11* ten opzich-10 te van het referentievlak, zoals het vlak van het ondereind 31L van het kamerahuis 31 te vereenvoudigen.This air-bearing support mechanism 52 is used to simplify the parallel alignment of the top surface 11T of the wafer 11 * to the reference plane, such as the plane of the bottom end 31L of the camera housing 31.

Hiertoe bevindt zich in het huis 31 een aantal (meer in het bijzonder drie) luchtleidingen 68, 68'. Deze zijn bij voorkeur met intervallen van bijvoorbeeld 120° om de omtrek van het huis 31 van elkaar 15" gescheiden. Een niet-afgeheelde bron van lucht of een ander gas onder druk is met de boveneinden van de leidingen 68, 68* verbonden. Een deel van deze lucht ontsnapt via de open ondereinden 68a, 68a* van de leidingen 68 , 68* voor het vormen van een stel luchtstromen 69, 69*. De druk van de lucht in elk van de leidingen kan worden bepaald door een 20 overeenkomstige drukaftastinrichting 70, 70’, die in het huis 31 aanwezig is.For this purpose, a number of (more particularly three) air lines 68, 68 'are housed in the housing 31. These are preferably separated from each other 15 "at intervals of, for example, 120 ° about the circumference of the housing 31. An unsealed source of pressurized air or other gas is connected to the upper ends of the lines 68, 68 *. some of this air escapes through the open bottom ends 68a, 68a * of the pipes 68, 68 * to form a set of airflows 69, 69 *. The pressure of the air in each of the pipes can be determined by a corresponding pressure sensing device 70, 70 ', which is present in the housing 31.

Voor het tot stand brengen van een parallelcentrering van het plaat£ 11 * wordt lucht onder.druk εαη de verbindingsinrichting 65 toegevoerd, zodat het plateau 53 en het plaatje 11* zich vrij op de leger-25 steun 52 kunnen bewegen. Het kameralichaam 31 wordt dan naar beneden naar het plaatje 11 bewogen, waarbij lucht onder druk aan de leidingen 68 en 68* wordt toegevoerd. De resulterende luchtstromen 69, 69' oefenen een kracht uit op het plaatje 11' en het plateau 53. Indien het oppervlak 11T van het plaatje niet evenwijdig is aan het huiseind 11L, zal 30 de door de afzonderlijke luchtstromen 69, 69’ uitgeoefende kracht niet gelijk zijn. Dientengevolge zullen de ongelijke krachten veroorzaken, dat het plaatje 11* en het plateau 53 ten opzichte van de steun 52 bewegen totdat een evenwichttoestand is bereikt, waarbij de door de luchtstromen 69, 69* uitgeoefende kracht gelijk is. Dit zal het geval zijn 35 wanneer de afstand tussen de leidingsopeningen 68a en 68a* en het oppervlak van het plaatje 11' dezelfde is, d.w.z., dat dit het geval zal zijn wanneer het bovenvlak 11T van het plaatje evenwijdig is aan de 8002009 17 onderzijde 31L van het huis. Deze toestand wordt bepaald door het optreden van gelijke tegendrukken hij alle aftastinrichtingen 70, 70'. Een geschikte, niet-afgebeelde besturingsschakeling, die op deze gelijke tegendrukken reageert, veroorzaakt, dat de verbinding tussen de druk-5 luchtbron en de verbindingsinrichting 65 wordt verbroken. Dientengevolge zal het leger 55 onmiddellijk door vaeuum met de basis 51 worden vergrendeld, waardoor het plateau 53 en het plaatje 11* stevig in de gewenste positie worden gehouden, waarbij het bovenvlak 11T evenwijdig is aan de onderzijde 31L. van de kamera.In order to establish a parallel centering of the plate £ 11 *, air under pressure εαη is supplied to the connecting device 65, so that the plate 53 and the plate 11 * can move freely on the bearing support 52. The chamber body 31 is then moved down to the wafer 11, supplying pressurized air to the lines 68 and 68 *. The resulting airflows 69, 69 'exert a force on the wafer 11' and the plateau 53. If the wafer surface 11T is not parallel to the housing end 11L, the force exerted by the individual airflows 69, 69 'will not to be equal. As a result, the uneven forces will cause the wafer 11 * and the plateau 53 to move relative to the support 52 until an equilibrium state is reached, the force exerted by the airflows 69, 69 * being equal. This will be the case when the distance between the conduit openings 68a and 68a * and the surface of the wafer 11 'is the same, ie, this will be the case when the top surface 11T of the wafer is parallel to the bottom 001 009 17 from the house. This condition is determined by the occurrence of equal backpressures on all sensors 70, 70 '. A suitable control circuit, not shown, which responds to these equal counter-pressures causes the connection between the pressure-air source and the connecting device 65 to be broken. As a result, the bearing 55 will be immediately locked by vacuum with the base 51, keeping the tray 53 and the plate 11 * firmly in the desired position, the top surface 11T being parallel to the bottom 31L. of the camera.

10 Fig. 7 is niet op schaal getekend. De wigvormige dwarsdoorsnede van het plaatje 11 is ter verduidelijking overdreven voorgesteld. Verder kan in de praktijk de diameter van het huis 31 aanmerkelijk kleiner zijn dan de diameter van het plaatje 11'. Derhalve kan de parallel-eentrering over een relatief kleiner oppervlak van het plaatje 11* 15· plaats vinden dan in fig. 7 is aangegeven. De parallelcentrering kan voor elke belichting plaats vinden of kan slechts eenmaal of een paar maal tijdens de stap- en herhalingsbelichting van het gehele plaatje 11 geschieden.FIG. 7 is not drawn to scale. The wedge-shaped cross section of the plate 11 has been exaggerated for clarification. Furthermore, in practice, the diameter of the housing 31 may be considerably smaller than the diameter of the wafer 11 '. Therefore, the parallel-ringing can take place over a relatively smaller area of the wafer 11 * 15 than shown in Fig. 7. The parallel alignment can take place for each exposure or it can be done only once or a few times during the step and repeat exposure of the whole image 11.

Het stelsel volgens fig. 7 of op een soortgelijke wijze gebruikte 20 reeks luchtstromen in verschillende punten kan ook worden gebruikt voor het tot stand brengen van een zeer nauwkeurige focussering van de kamera 30 wanneer de bovenbeschreven parallelcentrering eenmaal is verkregen. De luchtstromen 69, 69' en de aftastinrichtingen 70, 70' worden ook gebruikt om een dergelijke focussering mogelijk te maken.The system of Fig. 7 or similarly used series of airflows at different points can also be used to achieve a very precise focusing of the camera 30 once the above-described parallel centering is obtained. The air flows 69, 69 'and the sensing devices 70, 70' are also used to enable such focusing.

25 Men verkrijgt een nauwkeurige focussering wanneer de kamera- optiek 11+ zich op een nauwkeurig bepaalde afstand van het bovenvlak 11T van het plaatje bevindt. Bij deze afstand zal bij de aftastinrichtingen 70, 70' een bepaalde tegendruk aanwezig zijn. Derhalve kan de focussering worden verkregen door het kameralichaam 31 geleidelijk naar beneden 30 naar het plaatje 11' te bewegen, waarbij het door de aftastinrichtingen 70, 70' gedetecteerde tegendrukniveau wordt gecontroleerd. Wanneer het kameraliehaam naar beneden wordt bewogen, zal deze tegendruk dienovereenkomstig toenemen. Wanneer de voorafbepaalde druk, overeenkomende met de nauwkeurige focusseringsafstand, wordt gedetecteerd, wordt de naar 35 beneden gerichte beweging van het lichaam 31 beëindigd. Men heeft dan een volmaakte focussering verkregen. Deze focusseringshandeling kan worden uitgevoerd voor elke individuele belichting in het stelsel 37·Accurate focusing is obtained when the chamber optics 11+ are located at a precisely defined distance from the top surface 11T of the wafer. At this distance, the sensing devices 70, 70 'will have a certain back pressure. Therefore, the focusing can be achieved by gradually moving the chamber body 31 downward 30 to the plate 11 ', checking the back pressure level detected by the sensing devices 70, 70'. When the chamber sage body is moved downward, this back pressure will increase accordingly. When the predetermined pressure corresponding to the precise focusing distance is detected, the downward movement of the body 31 is terminated. Perfect focus is then obtained. This focusing operation can be performed for each individual exposure in the array 37

Ann 9 η 09 18Ann 9 η 09 18

Het zojuist voor de plaat jesnivellering en focus sering beschreven lucht stroom-tegendrukhepalingsst elsel kan ook worden gebruikt als een hulpmiddel voor de automatische nauwkeurige voorcentrering van het plaatje 11.. Zoals boven is toegelicht, wordt voordat de initiële be-5 lichting onder gebruik van het.raster 13 plaats vindt, het plaatje 11 vooraf gecentreerd en ingesteld in een positie, waarbij het beeld 40a (fig. 6) dicht bij de trefplaat 35-1 van het plaatje 11 moet liggen. Indien het plaatje 11 op de juiste wijze vooraf wordt gecentreerd, zal de trefplaat 35-1 binnen het waarneemveld van de videokamera k6 optreden. 10 Dit waarneemveld is echter zeer klein (meer in het bijzonder van de orde van 0,05 x 0,05 mm.), zodat een nauwkeurige voorcentrering nodig is cm ervoor te zorgen, dat de trefplaat 35-1. in het waarneemveld van de kamera k6 zal optreden. Verder is het van belang, dat de hoekoriëntatie van het plaatje 11. op de houder 23 juist is, waarbij bijvoorbeeld de meet-15 kundige plaatsen van de- trefplaten 35-1» 35-2 enz. evenwijdig zijn gecentreerd aan de X- en Y-assen van het aandrijfstelsel 2k. Dit is nodig opdat, wanneer het plaatje 11 stapsgewijs langs de X- en/of Y-assen wordt bewogen tussen opeenvolgende belichtingen, elke volgende trefplaat 35-2, 35-3 enz. achtereenvolgens in het waarneemveld van de videokame-20 ra k6 zal' optreden.The air flow backpressure compensation system just described for the plate leveling and focusing can also be used as an aid for the automatic accurate pre-centering of the plate 11. As explained above, before the initial exposure using the Grid 13 takes place, the wafer 11 pre-centered and adjusted in a position where the image 40a (Fig. 6) should be close to the target 35-1 of the wafer 11. If the wafer 11 is properly pre-centered, the target 35-1 will appear within the field of view of the video camera k6. However, this field of view is very small (more particularly of the order of 0.05 x 0.05 mm.), So that an accurate pre-centering is necessary to ensure that the target 35-1. will appear in the field of view of the camera k6. It is further important that the angular orientation of the wafer 11 on the holder 23 is correct, with, for example, the measuring locations of the targets 35-1, 35-2, etc. being centered parallel to the X and Y axes of the drive system 2k. This is necessary so that when the image 11 is moved stepwise along the X and / or Y axes between successive exposures, each subsequent target 35-2, 35-3 etc. will be successively in the viewing field of the video camera. ' performance.

Zoals boven is besproken, vindt een voorcentrering van de vlakke rand 11f van het plaatje bij de voorcentreerpost 20 plaats. Wanneer derhalve het plaatje 11 op de houder 23 wordt geplantst, ligt de vlakke rand 11f ruw gesproken op ëên lijn met een van de assen (meer in het 25 bijzonder de X-as) van het aandrijfstelsel 2k. Een van de luchtstromen in het kamerahuis 31 (bijvoorbeeld de luchtstroom 69 en de bijbehorende drukaftastinrichting 70) wordt dan gebruikt om het midden van het plaatje 11 nauwkeurig te bepalen. Deze methode is weergegeven in fig. 9·As discussed above, pre-centering of the flat edge 11f of the wafer occurs at the pre-centering station 20. Therefore, when the plate 11 is planted on the holder 23, the flat edge 11f roughly aligns with one of the axes (more particularly the X axis) of the drive system 2k. One of the air flows in the camera housing 31 (e.g., the air flow 69 and the associated pressure sensing device 70) is then used to accurately determine the center of the wafer 11. This method is shown in fig. 9 ·

Eerst wordt de houder 23 evenwijdig aan de Y-as bewogen, totdat 30 de luchtstroom 69 zich langs een willekeurige lijn 75 (fig. 9) evenwijdig aan de X-as, doch op een afstand van de horizontale centerlijn j6 van het plaatje bevindt. Daarna wordt het aandrijfstelsel 2k gebruikt om de houder 23 evenwijdig aan de X-as 73 te bewegen, totdat de plaatsen van de plaatjesranden 75L en 75R worden gedetecteerd. Zo kan de hou-3'5 der 23 bijvoorbeeld eerst naar rechts, beschouwd in fig. 9S worden getransporteerd, zodat de lijn 75 de baan van de luchtstroom 69 ten opzichte van het zich bewegende plaatje 11 bepaalt. Wanneer de rand 75L van 8002009 19 het plaatje 11 wordt bereikt» zal de door de aftastinrichting J0 gedetecteerde tegendruk onmiddellijk afnemen. De aftastinrichting 70 zal een overeenkomstig signaal naar een niet-afgeheelde rekeninrichting zenden, die in combinatie met het laserinterferometerstelsel 25 een 5 plaats of referentiepositie voor het randpunt 75L langs de lijn 75 tot stand brengt- De houder 23 wordt dan in tegengestelde of linkse richting bewogen en de luchtstroom 69 en de aftastinrichting 70 worden gebruikt om de positie van de tegenover gelegen rand 75R te detecteren. Wanneer deze twee posities eenmaal bekend zijn, wordt de overeenkomstige 10. lengte langs de lijn 75 (d.w.z. de afstand tussen de randpunten 75L en 75R) door de rekeninrichting door twee gedeeld teneinde de positie van het midden 75c langs de lijn 75 te bepalen.First, the holder 23 is moved parallel to the Y axis until the airflow 69 is along an arbitrary line 75 (FIG. 9) parallel to the X axis, but at a distance from the horizontal center line j6 of the wafer. Thereafter, the drive system 2k is used to move the holder 23 parallel to the X axis 73 until the locations of the platelet edges 75L and 75R are detected. For example, the holder 3'5 of the 23 can first be transported to the right, viewed in Fig. 9S, so that the line 75 determines the path of the airflow 69 relative to the moving plate 11. When edge 75L of 8002009 19 plate 11 is reached, the back pressure detected by the sensor J0 will immediately decrease. The sensor 70 will send a corresponding signal to an unshed computer, which in combination with the laser interferometer system 25 establishes a position or reference position for the edge point 75L along the line 75- The holder 23 is then moved in the opposite or left direction and the airflow 69 and the sensor 70 are used to detect the position of the opposite edge 75R. Once these two positions are known, the corresponding length along line 75 (i.e., the distance between edge points 75L and 75R) is divided by the calculator in half to determine the position of center 75c along line 75.

Deze meetmethode wordt bij voorkeur een aantal malen langs verschillende lijnen 77» 78 evenwijdig aan de lijn 75 herhaald. Dientengels volge zal een stel punten 75c, 77c, 78c worden bepaald, waarvan de gemiddelde locaties een vertikale centerlijn 79 van het plaatje 11 bepalen. Bij dit proces zullen ook fouten worden geëlimineerd, welke kunnen worden geïntroduceerd indien bijvoorbeeld een inkeping of onregelmatigheid langs de rand van het plaatje 11 aanwezig is, waar deze door een van 20 de lijnen 75» 77 of 78 wordt gesneden.This measuring method is preferably repeated several times along different lines 77 »78 parallel to line 75. Accordingly, a set of points 75c, 77c, 78c will be determined, the average locations of which determine a vertical centerline 79 of the picture 11. This process will also eliminate errors, which can be introduced if, for example, a notch or irregularity is present along the edge of the wafer 11, where it is cut through one of the lines 75, 77 or 78.

Vervolgens wordt hetzelfde proces in de loodrechte richting gebruikt om de centerlijn 76 te bepalen. Hiertoe wordt de houder 23 evenwijdig aan de X-as 73 bewogen, totdat de luchtstrook 69 zich langs een ^vertikale lijn 81 (fig. 9} bevindt, die de vlakke rand 11f niet snijdt. 25 De houder 23 wordt dan slechts evenwijdig aan de Y-as bewogen en de luchtstroom 69 en de aftastinrichting 70 worden gebruikt om de punten 81T. en 81B te localiseren, waarin de lijn 81 de "bovenzijde" en "onder-zijde’Van het plaatje 11 snijdt. Ook hier weer werken de rekeninrichting en de laserinterferometer 25 met elkaar samen om deze metingen te ver-30 krijgen en het midden 81e van de lijn 81 te berekenen.Then the same perpendicular process is used to determine the centerline 76. For this purpose the holder 23 is moved parallel to the X axis 73 until the air strip 69 is along a vertical line 81 (Fig. 9} which does not intersect the flat edge 11f. The holder 23 is then only parallel to the Y axis moved and airflow 69 and sensor 70 are used to locate points 81T and 81B, in which line 81 intersects the "top" and "bottom" of the image 11. Here again, the calculator operates and the laser interferometer 25 together to obtain these measurements and calculate the center 81e of the line 81.

Het proces wordt dan bij een of meer vertikale lijnen 82 herhaald om een of meer eenterpunten 82c te verkrijgen. De punten 81c, 82c bepalen dan de positie van de horizontale centerlijn 76. Het snijpunt 83 van de centerlijnen 76 en 79 bepaalt dan het midden van het plaatje 11.The process is then repeated at one or more vertical lines 82 to obtain one or more one-point points 82c. The points 81c, 82c then determine the position of the horizontal centerline 76. The intersection 83 of the centerlines 76 and 79 then determines the center of the picture 11.

35 D.w.z., dat de nauwkeurige locatie van het midden 83 nu is bepaald ten opzichte van een willekeurig referentiepunt voor de X- en Y-assen 73, 7^ ten opzichte waarvan het aandrijfstelsel 2h en de laserinterferometer 25 8002009 20 de tafel 23 positioneren.That is, the precise location of the center 83 has now been determined with respect to an arbitrary reference point for the X and Y axes 73, 7 ^ with respect to which the drive system 2h and the laser interferometer 25 8002009 20 position the table 23.

Tijdens de initiële maskeerwerkingen voor het plaatje 11 onder gebruik van het raster 12' geschiedt de stap- en herhalingspositionering, die het stelsel 37 (fig· 2) .bepaalt, bij voorkeur ten opzichte van het 5 midden 83 en de e ent er lijnen j6 en 79» welke zijn verkregen onder gebruik van de zojuist onder· verwijzing naar fig. 9 beschreven procedure. Voor elke volgende maskering, waarbij een raster 13 wordt gebruikt, wordt evenwel bij voorkeur een extra voorcentreringsprocedure, weergegeven in fig, 10 en. 11, toegepast., teneinde een eventuele rotatiefout in 10 de positionering van het plaatje 11 te elimineren.During the initial masking operations for the wafer 11 using the grating 12 ', the step and repeat positioning, which determines the system 37 (FIG. 2), is preferably with respect to the center 83 and the lines j6. and 79 which have been obtained using the procedure just described with reference to Fig. 9. However, for each subsequent masking using a frame 13, an additional pre-centering procedure is shown in Figures 10 and 10. 11, to eliminate any rotational error in the positioning of the wafer 11.

Met het raster 11 op zijn plaats wordt het midden 83 van het plaatje 11 op de zojuist beschreven wijze, bepaald. Indien een rotatiefout aanwezig is? zullen de bepaalde centerlijnen j6 en 79 niet evenwijdig zijn aan de X- en ï-assen van de houder ten opzichte waarvan de cen-15 treertrefplaten 35-1, 35-2, enz. van het stelsel 37 worden gerefereerd. Teneinde deze rotatiefout te corrigeren, wordt het stelsel 2k eerst gebruikt om het plaatje te bewegen totdat een bepaalde trefplaat 35-C (fig. 10} bij het midden van het plaatje 11 zich onder de kamera 30 bevindt in een punt, waarin, indien de voorcentrering volmaakt zou zijn, 20 het beeld Ij-Qa van de trefplaat Uq daarmede zal samenvallen. Aangezien deze trefplaat 35-C zich dicht bij het midden 83 van het plaatje 11 bevindt, dient, zelfs indien een betrekkelijk grote rotatiepositioneringsfout van het plaatje aanwezig is, de trefplaat 35-C in het waarneemveld van de videokamera b6 op te treden.With the grid 11 in place, the center 83 of the wafer 11 is determined in the manner just described. If a rotational error is present? the determined center lines j6 and 79 will not be parallel to the X and i axes of the container to which the center targets 35-1, 35-2, etc. of the array 37 are referenced. To correct this rotational error, the system 2k is first used to move the wafer until a particular target 35-C (Fig. 10} at the center of wafer 11 is below the camera 30 at a point where, if the pre-centering would be perfect, the image Ij-Qa of the target Uq will coincide therewith, since this target 35-C is close to the center 83 of the wafer 11, even if a relatively large rotational positioning error of the wafer is present , to engage the target 35-C in the viewing field of the video camera b6.

25 De bedienende persoon kan dan een geschikte handbesturing, zoals een niet-afgeheelde knuppel gebruiken, om te veroorzaken, dat het aandrijf stelsel 2k de houder 23 langs de X- en/of Y-assen 73, 7^ beweegt, totdat de trefplaat 35-C betrekkelijk nauwkeurig is gecentreerd ten opzichte van het beeld UOa van het patroon Uo van het raster 13. Op dit 30 moment kan de bedienende persoon een niet-afgebeelde knop indrukken teneinde te veroorzaken, dat de bijbehorende rekeninrichting deze positie van de trefplaat 35-C registreert.The operator may then use an appropriate manual control, such as an unheated billet, to cause the drive system 2k to move the holder 23 along the X and / or Y axes 73, 7, until the target 35 -C is centered relatively accurately with respect to the image UOa of the pattern Uo of the grid 13. At this time, the operator may press a button (not shown) to cause the associated calculator to detect this position of the target 35- C records.

Vervolgens wordt de houder 23 langs of de X- of de Y-as naar de te verwachten positie van een andere centreertref plaat 35-D bewogen, wel-35 fce verder van het midden 83 van het plaatje is gelegen. Indien er een rotatiefout aanwezig is, kan de relatie tussen het trefplaatbeeld ^0a en de trefplaat IfOD zijn, als aangegeven in fig. 11. Ook nu weer gebruikt 8002009 21 de "bedienende persoon de knuppel of een dergelijke regelaar cm de houder langs de X- en Y-assen te bewegen, totdat de trefplaat 35-D ten opzichte van het centreer "beeld HOa is gecentreerd. Op dit moment wordt de nieuwe positie van het plaatje in de rekeninrichting ingevoerd.Then, the holder 23 is moved along either the X or Y axis to the expected position of another centering target plate 35-D, which is located 35 fce further from the center 83 of the plate. If a rotational error is present, the relationship between the target image ^ 0a and the target IfOD may be as shown in Fig. 11. Again, 8002009 21 the "operator uses the baton or similar controller to hold the container along the X - and Y axes to move until the target 35-D is centered with respect to the center "image HOa. At this time, the new position of the image is entered into the calculator.

5 Hét is duidelijk, dat wanneer deze handeling wordt herhaald, de X-as en/of Y-as-correcties, welke in elk punt nodig zijn om de trefplaten 35-C, 35-D» enz. te centreren, direkt indicatief zijn voor de rota-tiefout 0. in de positionering van het plaatje 11, Na 0 langs trigonometrische weg te hebben "berekend, kan het mechanisme volgens fig. 8 wor- 10. den gebruikt om de basis- 51 en het plateau 53, waarop het plaatje 11 wordt ondersteund, ten opzichte van het midden 83 van het plaatje over een overeenkomstige hoek 0 te roteren. Hierdoor zal de rotatiepositie-fout van.het plaatje worden geëlimineerd.It is clear that when this operation is repeated, the X-axis and / or Y-axis corrections required at each point to center the targets 35-C, 35-D, etc. are directly indicative for the rotational error 0. in the positioning of the plate 11, After having calculated 0 by trigonometric way, the mechanism according to fig. 8 can be used to adjust the base 51 and the plateau 53, on which the wafer 11 is supported to rotate relative to the center 83 of the wafer by a corresponding angle 0. This will eliminate the wafer rotation position error.

Teneinde deze 0-correctie uit te voeren, wordt de basis 51 op 15 de tafel 50 zodanig gemonteerd, dat een zeer fijne hoekrotatie van de basis zonder een daarmede gepaard gaande translatie langs de X- en Y-assen mogelijk is. Hiertoe bezit de onderzijde van de basis 51 een cilindrische holte 85, waarin de uiteinden 86a van drie buigzame armen 86-1, 86-2, 86-3 zijn bevestigd. De buitenste uiteinden 86b van deze 20 armen 86 zijn door middel van organen 87 aan de tafel 50 bevestigd. Elke arm 86 strekt zich door een respectieve gleuf 88 in de cilindrische onderwand, van de basis 51 uit. Een stijve arm 89 is bevestigd aan en strekt zich naar buiten uit ten opzichte van de basis 51.In order to carry out this 0 correction, the base 51 is mounted on the table 50 such that a very fine angular rotation of the base is possible without an associated translation along the X and Y axes. To this end, the underside of the base 51 has a cylindrical cavity 85 in which the ends 86a of three flexible arms 86-1, 86-2, 86-3 are secured. The outer ends 86b of these arms 86 are attached to the table 50 by means of members 87. Each arm 86 extends through a respective slot 88 in the cylindrical bottom wall of the base 51. A rigid arm 89 is attached to and extends outwardly from the base 51.

Bij een dergelijke constructie zullen, wanneer het buitenste uit-25 einde 89a van de arm 89 naar links of naar rechts wordt bewogen, (als beschouwd in fig. 8) de basis 51 en het plateau 53 om de centrale verti-kale as van. de basis 51 roteren. Deze rotatiebeweging wordt mogelijk gemaakt door een buiging van alle armen 86. De armen 86 beletten evenwel, dat de basis 51 zich lateraal (d.w.z. evenwijdig aan Sf de X- of de Y-30 as} ten opziehte van de tafel 50 beweegt. Men verkrijgt op deze wijze een zuiver rotationele correctie.In such a construction, when the outer end 89a of the arm 89 is moved to the left or to the right (as viewed in FIG. 8), the base 51 and the plateau 53 will rotate about the central vertical axis. rotate the base 51. This rotational movement is made possible by a bending of all arms 86. However, the arms 86 prevent the base 51 from moving laterally (ie parallel to Sf the X or the Y-30 axis) relative to the table 50. One obtains in this way a purely rotational correction.

Aan de arm 89 wordt een beweging medegedeeld door een motor 91, welke een as 93 met een van schroefdraad voorzien gedeelte 93 aandrijft.A movement 91 is communicated to arm 89 by a motor 91 which drives a shaft 93 with a threaded portion 93.

Het uiteinde van de as 92 is gelegerd in een leger 9^, dat aan de tafel 35 50 is bevestigd.The end of the shaft 92 is alloyed in a bearing 9, which is attached to the table 50.

De as 92 werkt door de schroefdraad samen met het inwendige van een opening in ëên uiteinde van een stijve arm 95, waarvan het andere 8002009 22 uiteinde scharnierbaar door middel van een buigverbinding 96 is bevestigd aan een verbindingsarm 97, die op zijn beurt door middel van een andere buigverbinding 98 met bet buitenste uiteinde 89a van de arm 89 is verbonden. De arm 95 is scharnierbaar ten opzichte van de tafel 50 5 gemonteerd door middel van een stijve verbinding 99, die door middel van een buigverbinding. 100 scharnierbaar met de arm 95 is verbonden.The shaft 92 cooperates by the thread with the interior of an opening in one end of a rigid arm 95, the other end of which is pivotally mounted by means of a bend connection 96 to a connecting arm 97, which in turn is another bend connection 98 is connected to the outer end 89a of the arm 89. The arm 95 is pivotally mounted with respect to the table 50 by means of a rigid connection 99, which is provided by means of a bending connection. 100 is pivotally connected to the arm 95.

Bij een dergelijke constructie veroorzaken, vanneer de motor 91 in een richting.(bijvoorbeeld in rechtse zin) vordt aangedreven, de schroefdraden 93» dat de arm 95 om de ondersteuning 100 scharniert, 10 waardoor via de arm 97 aan de arm 89 een linkse of rechtse beweging wordt, medegedeeld. Dientengevolge zullen de basis 51 en het plateau 53 in een overeenkomstige hoekrichting worden geroteerd. Een tegengestelde rotatie van de motor 91 veroorzaakt een overeenkomstige rotatie van de basis 51 in tegengestelde richting. Een codeerinrichting 101, welke met 15 de as 92 is verbonden, levert een uitgangssignaal, dat indicatief is voor de mate van de rotatie van de motor 91 en geeft derhalve de hoek aan, waarover de basis 51 is geroteerd.With such a construction, when the motor 91 is driven in one direction (for example in the right-hand sense), the threads 93 »cause the arm 95 to pivot around the support 100, so that a left or right-hand movement is communicated. As a result, the base 51 and the plateau 53 will be rotated in a corresponding angular direction. An opposite rotation of the motor 91 causes a corresponding rotation of the base 51 in the opposite direction. An encoder 101, which is connected to the shaft 92, provides an output indicative of the degree of rotation of the motor 91 and therefore indicates the angle through which the base 51 is rotated.

De motor 91 tan automatisch worden geregeld door de niet-af-gebeelde rekeninrichting, die op de bovenbeschreven wijze wordt gebruikt 20 voor het bepalen van de rotatiepositioneringsfout 0 van het plaatje 11. Wanneer de motor 91 wordt bekrachtigd, zal de codeerinrichting 101 naar de rekeninrichting een signaal terugvoeren, dat de mate van rotatie aangeeft, welke aan de basis 51 is medegedeeld. In responsie op dit signaal kan de motor 91 op de juiste wijze worden uitgeschakeld wanneer de 25 gewenste correctiehoek 0 is bereikt. Op deze wijze kan de rotatiecorrec-tie in de positionering van het plaatje 11 automatisch en met zeer grote nauwkeurigheid worden verkregen.The motor 91 tan is automatically controlled by the unshown calculator, which is used in the manner described above to determine the rotational positioning error 0 of the wafer 11. When the motor 91 is energized, the encoder 101 will be sent to the calculator. feed back a signal indicating the amount of rotation communicated to the base 51. In response to this signal, the motor 91 can be properly shut off when the desired correction angle 0 is reached. In this way, the rotation correction in the positioning of the wafer 11 can be obtained automatically and with very great accuracy.

Wanneer de rotatiepositioneringsfout eenmaal is gecorrigeerd, is het duidelijk, dat de effectieve centerlijnen 76 en 79 van het plaatje 30 11 nu evenwijdig aan de X- en Y-assen 73, 7^, behorende bij de houder 23, zullen zijn gecentreerd en dat bovendien alle trefplaten 35-1, 35-2 enz. ook op de juiste wijze zijn gecentreerd ten opzichte van de X- en Y-assen van de houder. Derhalve zal tijdens het stap- en herha-lingsproces, indien het plaatje 11 over dezelfde afstanden en in dezelf-35 de richtingen stapsgewijs wordt bewogen als die, welke werden gebruikt tijdens de initiële belichting van het plaatje 11 voor het verschaffen van het stelsel 37 (fig. 2) het patroonbeeld ^0a in elk geval zeer dicht 8002009 23 "bij de overeenkomstige trefplaat 35-1s 35-2, enz. liggen. Men kan, indien nodig, kleine correcties uitvoeren en wel doordat de "bedienende persoon de knuppel hanteert. Men verkrijgt een volmaakte centrering van het "beeld van het patroon Ui van het raster 13 met de eerder "belichte "beelden 5 36-1, 36-2 enz. in elke positie van het stelsel.Once the rotational positioning error has been corrected, it is clear that the effective center lines 76 and 79 of the wafer 30 11 will now be centered parallel to the X and Y axes 73, 7, associated with the holder 23, and moreover all targets 35-1, 35-2, etc. are also properly centered with respect to the X and Y axes of the container. Therefore, during the step and repeat process, if the wafer 11 is moved the same distances and in the same directions as those used during the initial exposure of the wafer 11 to provide the array 37 (same directions). Fig. 2) the pattern image ^ 0a is in any case very close 8002009 23 "to the corresponding target 35-1s 35-2, etc. Minor corrections can be made, if necessary, because the" operator is handling the bat . Perfect centering of the "image of the pattern U1 of the frame 13 with the previously" exposed "images 5 36-1, 36-2, etc. is obtained in each position of the system.

80020098002009

Claims

2k CONCLUSIONS:

1. Apparatus for direct exposure of a device pattern on a semiconductor wafer containing a system of previously exposed patterns, each. with an associated centering target, which device includes a camera with a lens system for projecting the device pattern 5 from a grating © p the image. grating is provided with a centering pattern, the shape of which is complementary to the centering target characterized by first illuminating means to expose the centering target of the image, in order to project a virtual image thereof onto the grating via the same chamber lens system 10 as the system used for exposing the device pattern, sensing means for simultaneously observing the projected virtual image of the centering target formed by said light source, and a centering pattern on the grating, and holder driving means for positioning the image relative to the camera 15 ways, that a centering of the projected virtual image and it. centering pattern is possible while simultaneously being observed through the sensing means.

2. Device according to claim 1, characterized by second light source means, which, when the wafer, as viewed by the sensing means, has moved into the centering position, the device pattern from the grid on the wafer via overlapping centering lens system with a Previously exposed pattern of the system.

3. Device according to claim 1, characterized in that the first 25 light source members have such a low intensity that photosensitive material on the semiconductor wafer is substantially not exposed, the light coming from the first light source members only through a part of the grating that centering pattern is aligned and the sensing means includes a beam splitter, light from the first light source means being directed to the image via the beam splitting device, and light reflected from the image forming the projected virtual image and by the beam splitting device is diffracted, with a viewing optic disposed so that the light diffracted by the beam splitting device can be perceived. 8002009 Apparatus according to claim 3, characterized in that the observation means are provided with a video camera which is arranged such that it can receive light from the observation optics.

The device of claim 1 characterized by pre-centering means for setting the semiconductor wafer containing said array under the camera in a position where the centering target is approximately aligned with a projected image of the center. grating pattern of the grid.

6. Device according to claim 1, characterized by a platelet step system comprising a movable holder for supporting a semiconductor wafer, holder drivers for driving the holder for predetermined distances along orthogonal axes and control members initially with a first grating in the camera and with the holder supporting a semiconductor wafer on which no previously exposed array is operative, the first grating having an initial device pattern and a centering target to cause the actuators to step the holder move to successive different positions and cause the camera to expose an image of the first frame on the image at each of the 20 positions mentioned thereby providing the array of previously exposed patterns on the image, the controls, when the picture, that the system of previously exposed patron and, in the holder and the device pattern grid in the camera, sequentially steps the holder to the same set of successive positions, each of which centers the centering pattern relative to the virtual image of one of the centering targets of the image.

7. Method for sequentially photographic exposure of semiconductor slides in the manufacture of a chain pattern, wherein each exposure is individually centered via the same lens system as that used for the pattern exposure, characterized in that the slide is sequentially photographically exposed via a first grid with a first chain pattern and a reference target, the image between photo exposures is moved stepwise over preselected distances and in preselected directions such that the photo exposure provides a system of first chain images on the image, in addition to each chain image a single target image 8002009 is present, a previously photographically exposed image is pre-centered under the same lens system, the virtual image of a target image of the pre-centered, previously photographically exposed image is projected onto the second frame via the same lens system The second frame having both a centering pattern and a second chain pattern to be exposed photographically on the wafer in overlapping alignment with the first chain image, the virtual image and the centering pattern of the second frame being simultaneously observed, the pre-photographic image exposed during this observation is moved until the virtual image of the centering target coincides with the centering pattern of the second grating, and then the image is photographically exposed through the second chain pattern on the second grating using the same lens system, thereby - surging image of the second chain pattern on the picture overlapped with a perfect ring,

8. Apparatus for obtaining parallel alignment of the surface of a part with a reference plane associated with a body disposed at a distance from and towards the surface, characterized by a platform for supporting the object , a spherical air-bearing support for the platform, a number of channels in the body to direct pressurized gas to openings in the body that face the surface to form gas jets directed toward the object, pressure sensing devices, which connect to each of the channels cooperate to determine the gas back pressure therein, and to supply means to supply gas through the channels such that the force of the gas streams directed at the object causes the object and platform to move in the air bearing support until the through each of the pressure sensing devices have certain back pressure the same value, which state indicates that the distance from each of the ope-30 nin gene until the surface is the same and parallel ringing is obtained.

9. Device according to claim 8, characterized by vacuum clamping members for locking with the spherical air bearing support in order to prevent further movement of the platform therein, which vacuum clamping members are actuated when the sensors detect the state with equal counter-pressure.

10. Device according to claim 8, characterized in that the object 8002009 2f is a semiconductor wafer and the body is the body of a camera used to illuminate the wafer during its treatment in a chain pattern to provide semiconductor devices .

11. Device as claimed in claim 10, characterized by means for moving the chamber chamber frame to and from the semiconductor wafer, and focusing means for causing the movement members to move the body relative to the wafer until the level of back pressure that is uniformly determined in all scanners equals a preselected value, which value corresponds to a distance between the body end and the wafer, the camera being accurately focused on said surface.

12. Device according to claim 10, characterized in that the spherical air bearing itself is mounted on a table which is movable under the chamber seal 15 together with driving means for driving the table along orthogonal axes relative to the chamber seal. and separate means for rotating the spherical air bearing support and the platter relative to the table without a transformation of the support parallel to one of the orthogonal axes.

13. Device for supporting a member on a table characterized by a number of flexible arms, each mounted on the outer end thereof at the top of the table and at the other end mounted at the bottom of the member, wherein the longitudinal axes of the flexible arms are separated from one another by regular angles and the arms intersect along a common axis, which is perpendicular to said longitudinal axis, and means for rotation of the member the arms bend equally to allow only rotational movement of the member and prevent lateral movement of the member relative to the table. 1 ^. Device according to claim 13, characterized in that the member is provided with an air-bearing support for a semiconductor wafer, and the table comprises a portion of the holder of the camera with direct exposure for photo-exposing an image on the wafer.

Device according to claim 1U, characterized in that the rotational communication means are provided with a motor-driven coupling system connected to the device, 8002009 28 'together with encoders, which co-engage with the coupling system in order to signal indicative of the magnitude of the communication rotation.

16. Device as claimed in claim, characterized by holder driving means for driving the table along orthogonal axes relative to the camera, means around. simultaneously through the same chamber lens system as that used for the image photoimage of the wafer, the centering pattern contained in the frame used by the camera, and the virtual image of a centering target previously on the semiconductor wafer mounted, sensing and control means for controlling the container driving means such that the table is driven along the orthogonal axes to a number of positions, in which a centering of the centering pattern of the grid and the virtual images of other centering targets on the plate is to be expected and to control the coupling members such that a rotation is communicated to the member in order to correct a possible rotation error in the centering of the plate which is detected during the respective movement. 17 * Position adjuster for use with a direct exposure step and repeat '20 system for treating semiconductor wafers characterized by a holder on which the semiconductor wafer is mounted, holder drivers about the holder along orthogonal X and Y axes air flow means disposed above the wafer to direct a stream of pressurized air onto the wafer, these air flow means having a first sensing means to determine the back pressure of the directed air and control means to cause the container drivers to move the container parallel to one of the orthogonal axes and detect the positions of the opposite edges of the wafer along said one axis by determining the change in back pressure of the directed air when the airflow moves over these opposite edges, the controllers thereafter detecting the detected r and positions to determine a first cent there is line location of the image.

18. Device according to claim 17, characterized in that the control members further cause the container drive members to move the platform along the other of the orthogonal axes, using the air flow members at the positions opposite detecting edges of the image along a line parallel to the other of the orthogonal axes, the controllers then using the detected locations to determine another centerline of the image orthegonal to the first centerline.

19. Device as claimed in claim 18, characterized in that the holder is provided with a plateau for the semiconductor plate and a support for the plateau, wherein the support is provided with rotation positioning members about the angle orientation of the support and the plateau with respect to 10. of an axis generally perpendicular to the supported plate without altering the associated linear movement of the support along said orthogonal axes.

The device of claim 17 with. characterized in that the illumination system is provided with a camera to illuminate an image on the picture 15, the airflow members are submerged in the body of the camera, the camera body is movable to and from the picture, and focusing means are provided moving the body toward or away from the image until the back pressure determined by the first sensor corresponds to a particular value, which particular value occurs only when the camera has been immersed in the camera for proper focusing of the exposure on the image.

21. Device as claimed in claim 17 or 20, characterized in that the illumination system is provided with a camera to expose an image on the plate and wherein the airflow means provide a number of separate air flows directed at the surface of the plate, each of these air flows including a corresponding counter-pressure sensing device, the holder including a plateau for the semiconductor wafer, which is supported by an air army, and means are provided to enable the plateau and wafer to be move relative to the air army under a pressure applied to the wafer by the number of air flows, locking the air army to prevent further movement of the wafer and wafer when the back pressures detected by all sensing devices are combined which state is indicative of a parallel centering between a g part of the surface of the picture and a reference plane of the camera. 800 2 0 09

22. Device according to claim 18, characterized in that the illumination system is provided with a camera for exposing an image from a raster on the wafer, the control means further causing the holder drive means to incre- mentally mount the mounted wafer. a preselected set of points relative to the camera, the camera exposing the image at each of these points on the picture. * Device as claimed in claim 22, characterized in that the camera initially illuminates the image from a first grid, comprising a chain pattern and a centering target, wherein, after the image has stepped over the set of points and the exposure at each of these points have been repeated, the image will contain a system of exposed chain patterns, each with an associated centered target, the camera exposing the image successively from a second grid, which contains a different chain pattern and has a centering pattern, the form of which is complementary to said centering target, which device includes centering sensing means cm at each point of the array via the same chamber lens array as that used to illuminate the image, the centering pattern of the second ras-20 ter and a virtual image of a to observe centering target illuminated on the plate, the holder being movable in such a way that a precise Correct centering of the simultaneously observed virtual image and pattern is obtained, and the camera performs the following exposure when such accurate centering is obtained, whereby the exposed image of the other chain pattern exposes the exposed chain pattern on the image at each point of the image. system will overlap accurately. 800 2 0 09