NL8401710A - Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat. - Google Patents

Description

·“ A

PHN 11.053 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat".

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat welke inrichting bevat een projectiekolaa voorzien van een optisch afbeeldingsstelsel en een optische fijn-uitrichtsystean voor het uitrichten van op het 5 substraat aanwezige uitrichtkenmerken ten opzichte van een in het masker aanwezig uitrichtkenmefk, welke inrichting verder bevat een vd<5r-uitrichtstation voor het v55r-uitrichten van het substraat en transportmiddelen voor het overbrengen, onder behoud van de gerealiseerde vd&Miitrichting, van het substraat onder de projectiekolcm.

10 Een uitvoeringsvorm van een dergelijke inrichting, welke uitvoeringsvorm gébruikt wordt voor het repeterend en verkleind afbeelden van een IOpatroon op een halfgeleidersübstraat, is beschreven in onder andere het artikel "Automatic Alignment System, for Optical Projecting Printing", in "IEEE Transactions on Electron Devices" 15 Vol. ED-26, No. 4, April 1979, pag. 723-728. Met het fijn-uitricht-systeem van deze inrichting kan een substraat met een nauwkeurigheid in de orde van 0,1 ^um. ten opzichte van het masker uitgericht worden.

Het fijn-uitrichten gebeurt volkanen automatisch en relatief snel, binnen 1^2 seconden, zodat een groot aantal substraatplakken in 20 korte tijd door de afbeeldingsinrichting gevoerd en belicht kunnen worden. Het invangbereik van het fijn-uitrichtsysteem is relatief klein, bijvoorbeeld + 40 ^um., zodat het noodzakelijk is het substraat veruit te richten. Opdat door dit vdtfr-uitrichten de doorvoersnelheid van de substraatplakken door de afbeeldingsinrichting niet verkleind 25 wordt, bevat deze inrichting naast de projectiekolcm een zogenaamd v65r-uitrichtstation. Tijdens het fijn-uitrichten en belichten van een eerste substraatplak in de projectiekolcm kan de volgende substraatplak in het vdtfr-uitrichtstation vc$5r-uitgericht worden, zodat, in principe, twee stappen gelijktijdig plaats vinden.

30 Het vt55r-uitrichten kan tot stand gebracht worden met behulp van een microscoop, waarmee geconstateerd kan worden of een substraatplak goed ten opzichte van een vaste referentie, zoals een kruisdraad, in de inrichting gepositioneerd is. Aan de hand van een geconstateerde 84 0 1 7 1 0 » <** EHN 11.053 2 afwijking in de positie wordt de plak-positie via een handbediening gecorrigeerd. Dit vddr-uitrichten geschiedt niet automatisch, neemt relatief veel tijd in beslag en vereist het nodige vakmanschap van de bedienaar.

5 Een automatisch vddr-uitrichten is wel mogelijk Indien de substraattafel is voorzien van aanslagen waartegen de substraatplak aangebracht moet worden. Daarbij doet zich de moeilijkheid voor dat de rand van de substraatplak niet altijd goed gedefineerd is, waardoor de vereiste vddr-uitricht-nauwkeurigheid niet gehaald kan worden, 10 hetgeen weer tot gevolg heeft dat de substraatplak foutief wordt uitgericht door het fijn-uitrichtsysteem.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een afbeeldings-inrichting te verschaffen waarin het vddr-uitrichten automatisch en zeer nauwkeurig plaats vindt. De inrichting volgens de uitvinding 15 vertoont daartoe als kenmerk, dat het vdor-uitrichtstation twee optische stelsels bevat voor het afbeelden van de twee op het substraat aanwezigen uitrichtkenmerken op twee samengestelde stralingsgevoelige detectoren, waarbij de gecombineerde uitgangssignalen van de deelde tectoren van elke detector een maat zijn voor de uitrichting van het 20 bijbehorende uitrichtkenmerk ten opzichte van de detector.

De uitvinding berust op het inzicht dat de voor de fijn-uitrichting binnen de projectiekolcm bedoelde uitrichtkenmerken ook uitstékend geschikt zijn cm voor een vddr-uitrichting buiten de projectiekolcm gebruikt te worden. Omdat twee uitrichtkenmerken en twee 25 samengestelde detectoren gebruikt worden, kunnen niet alleen de kenmerken zelf in twee onderling loodrechte richtingen vddr-uitgericht worden maar kan bovendien de richting van de verbindingslijn tussen de middens van de uitrichtkenmerken vastgelegd worden, dus een hoek-uitrichting tot stand gebracht worden.

30 Opgemerkt wordt dat het op zichzelf bekend is, onder andere uit de Duitse octrooiaanvrage no. 3.235.247, dezelfde uitrichtkenmerken te gebruiken voor het fijn-uitrichten en voor het vddr-uitrichten. Echter in de inrichting volgens de Duitse octrooiaanvrage no. 3.235.247 vindt ook het vddr-uitrichten in de projectiekolcm plaats en niet in 35 een afzonderlijk vdor-ui trichts tation. Verder worden daarbij dezelfde optische stelsels gébruikt voor het fijn-uitrichten en het vddr-uitrichten; alleen de verwerking van de detectorsignalen is anders voor de twee soorten uitrichting.

8401710 · · * H3N 11.053 3

Zeals beschreven Is in het genoemde artikel in "IEEE Transactions on Electron Devices” Vol. ED-26, no. 4, April 1979, pag. 723-728, is het zeer voordelig cm als uitrichtkenmerken faserasters, dat wil zeggen rasters die alleen de fase van een daarop invallende lichtbundel 5 beïnvloeden, te gebruiken bij het uitrichten van een substraat ten opzichte van een masker. Een inrichting die geschikt is voor het belichten van een substraat met faserasters vertoont als verder kenmerk, dat de twee afbeeldingsstelsels in het v55r-uitrichts tation;.worden gevormd door microscopen die de faserasters als airplitude-structuren 10 qp de detectoren afbeelden.

Deze microscopen kunnen, in de optische literatuur uitvoerig beschreven, zogenaamde fasecontrastmicroscopen zijn, in welke microscopen straling die niet door het fase-voorwerp afgebogen is een kwart-golflengte-plaat passeert. Deze straling interfereert met 15 de door het voorwerp afgebogen straling waardoor een beeld ontstaat waarvan de helderheidsvariaties de fasevariaties in het voorwerp representeren. De gebruikte straling moet in hoge mate coherent zijn. l^n een niet-coherente stralingsbron, zoals een gloeilairp, kan dan slechts een klein gedeelte van de uitgezonden straling benut worden, 20 waardoor de hoeveelheid straling op het faseraster en dus op de detector klein is. Als alternatief zou een laser als stralingsbron gebruikt kunnen worden. De straling van een laser is behalve coherent ook monochromatisch. In een inrichting voor het afbeelden van een masker-pa.troon op een substraat kan het bebruik van monochrcmatische straling 25 echter problemen cpleveren cmdat bij de opeenvolgende processtappen tijdens de fabricage van een geïntgreerd circuit telkens een dun laagje materiaal op het substraat aangebracht wordt. Een pakketje van dergelijke dunne laagjes kan een anti-reflectielaag vormen voor de gebruikte laserstraling. Ook in dat geval ontvangt de detector slechts weinig 30 straling.

Een voorkeursuitvoeringsvom van de inrichting, waarin straling van de vddr-uitrichtbundel een relatief groot golflengtegebied cmvat vertoont als kenmerk, dat de microscopen worden gevormd door inter-ferentiemicroscopen die elk bevatten een verlichtingsstelsel, een 35 afbeeldingslens voor het vormen van een stralingsvlek qp een faseraster en voor het afbeelden van dit raster op een detector en een bundel-splitsend element voor het splitsen van de door het verlichtingsstelsel geleverde stralingsbundel in twee deelbundels zodanig dat ter plaatse 8401710 I * PHN 11.053 4 * "* van het fas eras ter de deelbundels over een afstand gelijk aan de halve rasterperiode van het faser aster ten opzichte van elkaar verschoven zijn, en voor het samenbrengen van de twee door het faseraster gereflecteerde deelbundels.

5 Omdat de twee weer samengebrachte deelbundels met elkaar inter fereren wordt de fases tructuur van het raster in een amplitudestructuur omgezet. Het faseraster wordt afgebeeld als een heldere vlek op de detector, waarbij het verloop van de intensiteitsverdeling over de detector wordt bepaald door de positie van het faseraster, dus van het substraat, 10 ten opzichte van de detector.

Bij voorkeur vertoont de inrichting volgens de uitvinding als verder kenmerk, dat het bundelsplitsend element wordt gevormd door een polarisatiegevoelige bundelsplitser en dat tussen het verlichtingsstelsel en de afbeeldingslens een polarisatiegevoelige bundeldeler is aangebracht 15 voor het richten van straling met een bepaalde polarisatierichting naar het faseraster en voor het doorlaten van de door het faseraster gereflecteerde straling naar de detector.

De polarisatiegevoelige bundelsplitser kan bestaan uit een Savart-plaat of uit een prisma van Wollaston.' 20 . Volgens een verder kenmerk van de inrichting bevat"' de bundel deler een polarisatiegevoelige bundeldelende laag die bestaat uit twee deellagen die werkzaam zijn in twee aan elkaar grenzende golflengtegebie-den. De samengestelde bundeldelende laag is werkzaam over een relatief breed golflengtegebied.

25 Opdat zoveel mogelijk licht van de stralingsbron en zo weinig mogelijk vals licht op het faseraster terecht komt, alsmede ter onderdrukking van ruis in het detectorsignaal vertoont de inrichting als verder kenmerk, dat het verlichtingsstelsel bestaat uit een stralingsbron gevolgd door een condensorlens die de stralingsbron afbeeldt in de pupil 30 van de afbeeldingslens en een achter de condensorlens geplaatst velddia-fragma dat wordt afgebeeld op het faseraster.

De inrichting volgens de uitvinding kan nog als verder kenmerk vertonen dat vóór de detector een tweede bundeldeler met een kleine re-flectiecoëfficiënt aangebracht is voor het reflecteren van een klein ge-35 deelte van de door het faseraster gereflecteerde straling naar een refe-rentiekenmerk, en dat optische middelen aanwezig zijn voor het visueel waarnemen van het referentiekenmerk en de daarop gesuperponeerde afbeeldingen van de twee faserasters.

8401710

£ V

EHN 11.053 5

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin;

Fig. 1 een uitvoeringsvorm van een inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat, welke inrichting is voorzien van 5 een vóór-uitrichtstation, toont.

Fig. 2 een uitvoeringsvorm van een substraat-rasfcerkenmerk voor het fijn-uitrichten laat zien, en

Fig. 3 een uitvoeringsvorm van het optische vóór-uitrichtsysteem volgens de uitvinding weergeeft.

10 In Fig. 1 is een uitvoeringsvorm van een inrichting voor het re peterend afbeelden van een maskerpatroon op een substraat weergegeven. De hoofdonderdelen van deze inrichting zijn een projectiekolom, waarin een af te beelden patroon C is aangebracht en een beweegbare substraattafel WT, waarmee het substraat ten opzichte van het maskerpatroon gepositoneerd 15 kan worden.

In de proj ectiekolcm is apgenanen een verlichtingss telsel, dat kan bestaan uit een lamp IA, bijvoorbeeld een kwiklamp, een elliptische spiegel EM, een element IN, ook wel aangeduid met integrator, dat een homogene stralingsverdeling binnen de projectie bundel b bewerkstelligt 20 en een condensorlens CO. De bundel b verlicht een maskerpatroon C dat is aangebracht op een maskertafel ΜΓ. Op deze tafel kan nog een tweede maskerpatroon T aangebracht zijn. Door draaien van de tafel ΜΓ cm de as MA kan het tweede maskerpatroon in de projectiekolom gebracht worden.

De door het maskerpatroon C vallende bundel doorloopt een in de 25 projectiekolom aangebracht, en slechts schematische aangegeven, projectielenzenstelsel EL dat een afbeelding van het maskerpatroon C op het substraat W vormt. Het projectielenzenstelsel dat bijvoorbeeld een 5:1 reductie, een numerieke apertuur 0,3 en een buigingsbegrensd beeldveld met een diameter van 14 irm. heeft kan bestaan uit een collimator en een objectief.

30 De collimator beeldt het maskerpatroon af in het oneindige en het objectief beeldt dit patroon af in haar brandvlak. Het objectief kan in verticale richting bewogen worden cm de hoogtevariaties in het substraat te kunnen volgens.

Het substraat W is aangebracht op een luchtgelagerde substraat-35 tafel WT. Het projectielenzenstelsel EL en de substraattafel WT zijn aangebracht in een behuizing HO die aan de onderkant afgesloten wordt door een, bijvoorbeeld granieten, grondplaat BE en aan de bovenkant door de maskertafel ΜΓ. De inrichting bevat verder nog een substraat-wisselaar 8401710

4 HI

PHN 11.053 6 WC die draaibaar is an een as WA en bovendien in hoogte instelbaar is.

Met behulp van deze wisselaar kan een substraat vanuit een vóóruitricht-station CA in de projectiekolom gebracht worden. Voor verdere bijzonderheden betreffende de opbouw en de werking van de proj ectie-inr ichting kan 5 worden verwezen naar het artikel: ''Automatic Alignment System for Optical Projection Printing" in: "IEEE Transactions on Electron Devices" Vol.

ED-26, no. 4, April 1979, pag. 723-728.

Dit artikel beschrijft ook uitvoerig de wijze waarop het subr-straat fijn-uitgericht kan worden ten opzichte van het masker. Daarbij 10 wordt gebruik gemaakt van twee faserasters in het substraat en een raster in het masker. In het linker bovengedeelte van Fig. 1 zijn het maskerpa-troon C en de daarbij behorende rasterkenmerken en weergegeven, terwijl in het rechtergedeelte van deze figuur het substraat W en de substraat-rasterkenmerken P^ en P2 getoond worden. Tevens wordt daar de gerepeteer-15 de verkleinde afbeelding van het maskerpatroon C op het substraat aangegeven.

In Fig. 2 is een uitvoeringsvorm van een van de twee identieke substraat-faserasters vergroot weergegeven. Een dergelijk raster kan bestaan uit vier' deelrasters , P^ P1 c en P^ waarvan er twee, 20 P1 b en P^ ^ dienen voor het uitrichten in de X-richting en de twee overige, P.j en , voor het uitrichten in de Y-richting. De twee deelrasters P^k en p-| fC kunnen een rasterperiode van bijvoorbeeld 16^um .hebben en de deelrasters P^ a en P^ ^ een periode van bijvoorbeeld 17,6^um. Elk van de deelrasters kan een afmeting van bijvoorbeeld 200x200^um. hebben.

25 Zoals in het bovengenoemde artikel in "IEEE Transactions on

Electronic Devies" VOL ED-26, no.4, pag. 723-728 beschreven is, kan door afbeelden van de rasterkenmerken P^ en P2 qp het overeenkomstige raster-kenmerk M2 in het masker met een geschikt optisch stelsel een uitricht-nauwkeurigheid van ongeveer 0,1 ^um bereikt worden. Het invangbereik van 30 dit zeer nauwkeurige fijn-uitrichtsysteem is echter slechts + 40^um, waardoor eenvdorrmtr ichten noodzakelijk is .D±t vóórruitrichten gebeurt in een v6ór-uitrichtstation dat in Fig. 1 met CA is aangegeven. Nadat het substraat vóór-uitgericht is kan het door de substraatwisselaar, die een zeer nauwkeurig bepaalde beweging uitvoert en voorzien is van mechanische 35 middelen voor het nauwkeurig vasthouden van het substraat tijdens het transport, opgenomen,naar de substraattafel binnen de projectiekolom overgebracht en daar neergelaten worden, onder behoud van de gerealiseerde v&r-üi ttidhting.

8401710 EHN 11.053 7 %

Zoals in Fig. 1 schematisch is aangegeven bevat het vèór-uitricht- f jtation een substraattafel WT waarmee het substraat verplaatst kan worden •ίη een optisch systeem OS voor het bepalen van de positie van het substraat ten opzichte van een vaste referentie in het vóór-uitrichts tation.

5 De substraatwisselaar WO kan bestaan uit een drie-armig element dat roteerbaar is cm een as W2A. In het onderste gedeelte van Fig. 1 is deze substraatwisselaar in bovenaanzicht weergegeven. De anten A2 en A-j ziDn voorzien van, niet weergegeven, vasthoudmiddelen; bijvoorbeeld zijn de einden van de armen aan hun bovenzijden voorzien van een vacuumr 10 aansluiting, waarmee het substraat tijdens het transport aan de onderzijde vastgehouden kan warden. De substraatwisselaar is zodanig geconstrueerd dat indien het uiteinde van de arm Aj zich boven de substraat-tafel WT’ in het v6ór-uitrichtstation bevindt, het uiteinde van de arm -&2 zich boven de suhstraattafel WT onder de projeetiekolon bevindt, ter-15 wijl het uiteinde van de arm Ag buiten de projectiekolcm steekt. In deze positie kan de arm Aj een vó6r-uitgericht substraat opnemen om het onder de proj eet iekolon te brengen, de arm Ag een belicht substraat cpnemen cm het buiten de inrichting te brengen en de arm Ag een substraat afgeven aan verdere transportmiddelen. Een substraattafel kan een draagorgaan be-20 vatten dat in verticale richting verstelbaar is over een afstand die groter is dan de dikte van de armen van de substraatwisselaar. Dit draagorgaan kan buisvormige draagelementen bevatten. In de positie waarbij een substraat zich boven de substraattafel WT bevindt ondersteunen de drager-elementen dit substraat. Dan laat de arm het substraat los, bijvoorbeeld 25 door het vacuum in de vacuumaansluiting van deze arm op te heffen, en wordt de arm weggezwenkt. Het draagorgaan wordt dan cmlaag bewogen tot het draagvlak daarvan cp dezelfde hoogt kant als het bovenvlak van de substraattafel. Een uitvoeringsvorm van de genoemde substraattafel en de substraatwisselaar is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage van 30 oudere rang no. 8300220 (EHN 10.554)

In Fig. 3 is een uitvoeringsvorm van het in het vóór-uitricht-station gebruikte optische vóór-uitrichtsysteem weergegeven. Dit systeem bestaat uit een eerste afbeeldingsstelsel voor het afbeelden van het sub-straatkenmerk cp een eerste stralingsgevoelige detector D^ en een twee-35 de, identiek, afbeeldingsstelsel voor het afbeelden van het substraatken-merk P2 op de stralingsgevoelige detector D2. Het eerste afbeeldingsstelsel bevat een afbeeldingslens IL·^ voor het vormen van een stralingsvlak V-j cp het kenmerk en voor het afbeelden van deze stralingsvlek op de 8401710 * A.

PHN 11.053 8 detector . Bij deze afbeelding moet er voor gezorgd worden dat de fasestruc tuur van het raster wordt omgezet in een amplitudestructuur, of helderheidsverdeling.

Volgens de uitvinding wordt daartoe de uitrichtbundel b-j gesplitst 5 in twee deelbundels bj .· ^ en hj 2 die ter plaatse van het faseraster P^ over een afstand gelijk aan een halve rasterperiode ten opzichte van elkaar verschoven zijn, welke deelbundels bovendien een zodanig faseverschil vertonen dat, nadat deze bundels door het substraat gereflecteerd zijn en tot interferentie gebracht, zij het raster afbeelden als een heldere stralings-10 vlek op de detector terwijl de omgeving van het raster in de afbeelding donker is.

Daartoe is in de weg van de vóór-uitrichtbundel b^ een dubbel-hrekend element, bijvoorbeeld een Savart-plaat, aangebracht. In het lin-kergedeelte van Fig. 3 is deze plaat in perspectief weergegeven. De Savart-15 plaat bestaat uit twee even dikke planparallele plaatjes QP^ en QP2 van êên-assige dubbelbrekende kristallen waarvan de optische assen OA^ en OA^ een hoek van 45° met de plan-par allele vlakken maken welke plaatjes over 90 ten opzichte van elkaar gedraaid zijn. Een stralingsbundel met een polarisatierichting die een hoek van 45° met de optische assen van de 20 Savart-plaat maakt en loodrecht op de plan-parallele vlakken invalt, wordt in de eerste plaat QP^ gesplitst in een gewone bundel en een buitengewone bundel, die aan het scheidingsvlak. van de eerste en de tweede kwar.tsplaat respectievelijk in een buitengewone en een gewone bundel warden omgezet. Immers de optische assen van de platen QP^ en QP2 staan loodrecht op el-25 kaar. Uit de Savart-plaat S^ treden twee, onderling evenwijdige bundels b^ ^ en b^ 2 <2ie onderling loodrechte polarisatierichtingen hebben en die ten opzichte van elkaar verschoven zijn over een afstand die een functie is van de dikte van de plaatjes en de brekingsindices. Door een geschikte keuze van deze parameters kan er voor gezorgd worden dat de deelbundels 30 over een afstand gelijk aan de halve periode van het f aseraster P^ ten opzichte van elkaar verschoven zijn.

In de weg van de vóór-uitrichtbundel hj is verder een polar isa-tiegevoelige bundeldeler PBS1 opgenamen. Het bundeldelend vlak PBP1 van dit prisma functioneert als een polarisatie-analysator die slechts stra-35 ling met een bepaalde polar isatierichting, namelijk die welke een hoek van 45° maakt met de optische assen van de Savart-plaat, naar deze plaat S1 reflecteert. Nadat de twee deelbundels b^ ^ en b^ 2 door het substraat gereflecteerd zijn en de Savart-plaat een tweede maal doorlopen hebben, 8401710 ΓΗΝ 11.053 9 -¾ 3- vallen zij opnieuw in cp het prisma PIBS^. De twee, onderling loodrechte polarisatierichtingen van de twee deelbundels maken een hoek van 45° met de doorlaatpolarisatierichting van het deelvlak PBP^. Elk van deze deelbundels kan men zich ontbonden denken in twee componenten waarvan de eers-5 te, respectievelijk de tweede, een polarisatierichting heeft die evenwijdig is aan, respectievelijk loodrecht staat cp, de polarisatierichting van het prisma EBS-j. Het bundelend vlak ΓΒΡ1 laat de eerste componenten door naar de detector . Deze detector "ziet" één bundel met één polarisatierichting waarin geen componenten te onderscheiden zijn.

10 Het faseverschil tussen de uit de Savart-plaat 5 trederde deel bundels wordt bepaald door de brekingsindices nQ, voor de gewone straal, en ne, voor de buitengewone straal, en de dikten van de plaatjes QP^ en Ql?2 en door de kanteling van de Savart-plaat om een as dwars cp de bundel b, en loodrecht op het vlak van tekening. Er wordt voor gezorgd dat de 15 deelbundels hj ^ en hj 2 in fase zijn. Dan zijn overeenkomstige gedeelten van de deelbundels die door substraatgedeelten buiten het faseraster gereflecteerd zijn ode in fase. De bundel die ontstaat door samenvoegen, door de Savart-plaat, van de bundelccmponenten die door substraatgedeelten buiten het faseraster gereflecteerd zijn heeft dan dezelfde polari-20 satierichting als de op het substraat invallende bundel, si de eerstgenoemde bundel wordt door de polarisatiegevoelige bundeldelen PBS^ niet naar de detector doorgelaten.

De gebeurtenissen aan het raster kunnen het eenvoudigst begrepen warden door de deelbundels hj ^ en 2 opgesplitst te denken in kleine 25 bundelgedeeltes ter grootte van de "bergen" en de "dalen" van het faseraster. Als een eerste bundelgedeelte van de bundel b^ ^ invalt op een berg, valt ’het overeenkomstige eerste bundelgedeelte van de bundel b- 0 in cp een dal van het faseraster. Tengevolge van de rasterstructuur ondergaat het eerste bundelgedeelte van de bundel ^ een vertraging ten op-30 zichte van het eerste bundelgedeelte van de bundel hj 2' welke vertraging een functie is van de diepte van de rasterdalen, of groeven. Cm een optimaal fijn-uitrichtsignaal te verkrijgen zijn de rastergroeven een kwart-golflengte diep gemaakt. Deze diepte is ook voor het vóór-uitricht-stelsel vrijwel optimaal. De genoemde vertraging is dan 180°. Op analoge 35 manier zullen een tweede bundelgedeelte van de bundel b^ ^ dat invalt op een dal van het faseraster en een overeenkomstig tweede bundelgedeelte van de bundel hj 2 dat invalt op een berg, na reflectie en na doorgang door het prisma PBS^ een faseverschil van 180° vertonen. Dit geldt voor 8401710 J N- PHN 11.053 10 alle overeenkomstige bundelgedeeltes afkomstig van het faseraster.

In totaal zijn de deelbundels 1 en 2 ,voor zover zij afkomstig zijn van het faseraster 180° ten opzichte van elkaar in fase verschoven. In termen van polarisatierichtingen betekent dit dat de polarisatie-5 richting van een der deelbundels over 180° gedraaid is ten opzichte van de oorspronkelijke polarisatierichting, en dus dat de polarisatie-richting van de uit de twee gereflecteerde deelbundels samengestelde bundel over 90° gedraaid is ten opzichte van de polarisatierichting van de door de bundeldeler gereflecteerde bundel b^ Het door het 10 faseraster gereflecteerde gedeelte van de bundel b^ wordt door de bundeldeler doorgelaten naar de detector D^, zodat deze detector het faseraster "ziet" als een heldere vlek tegen een zwarte achtergrond.

Zoals in de inzet linksboven in Fig. 3 getoond wordt, bestaat de detector uit vier deeldetectoren Dla, D^, c en De uit- 15 gangssignalen van deze detectoren zijn evenredig met de hoeveelheid straling die deze detectoren ontvangen. Zijn deze uitgangssignalen precies gelijk dan is het raster P1 goed uitgericht in het systeem.

Indien de uitgangssignalen van de detectoren a, c en ^ worden voorgesteld door S , S^, Sc en dan is het signaal 20 S = (S + Sj) - (S, + S ) een maat voor de uitrichting in de X-richting, x a α o c en het signaal S = (S + S, ) - (S„ + S J een maat voor de uitrichting y a £> cd in de Y-richting. De uitgangssignalen van de deeldetectoren worden toegevoerd aan een electronische verwerkingsinrichting EP waarin deze signalen, tesamen met de signalen van de detector D2 van het tweede 25 afbeeldingsstelsel worden verwerkt tot stuursignalen voor de aandrijf richting DV voor de subsfcraattafel WT'.

In plaats van een Savart-plaat S kan ook een prisma van Wollaston WP^ gebruikt worden. Zoals in het lihkergedeelte van Fig. 3 is aangegeven bestaat een dergelijk prisma uit twee congruente·.- prisma's 30 WP. en WP. , van eeh-assige dubbelbrekende kristallen die samen-

I/α 1/D

gevoegd zijn tot een plan-parallelle plaat. De optische assen OA^ en QA2 zijn respectievelijk evenwijdig aan een loodrecht op het vlak van tekening. Een op een der plan-parallelle vlakken van het prisma WP. invallende bundel waarvan de polarisatierichting een hoek van 35 45° maakt met de optische assen van het prisma, wordt in het prisma gesplitst in twee deelbundels die onderling loodrecht gepolariseerd zijn en een kleine hoek met elkaar maken. Door een geschikte keuze van de parameters, dikte en brekingsindices, van het prisma WP^ 8401710 PHN 11.053 11 kan er voor gezorgd worden dat de deelbundels ter plaatse van het raster over een afstand gelijk aan de halve rasterperiode ten opzichte van elkaar verschoven zijn en de gewenste fasen hebben.

Het prisma van Wollaston is bij voorkeur geplaatst in het 5 eerste brandvlak van de lens IL^. Na doorgang door deze lens zijn de twee onderling loodrecht gepolariseerde deelbundels dan evenwijdig aan elkaar. Bovendien is dan verzekerd dat de heengaande bundels en de door het substraat gereflecteerde bundels onder dezelfde hoeken door het prisma heengaan. Eij plaatsing van het prisma van Wollaston 10 buiten het brandvlak zouden de bundels niet evenwijdig aan elkaar op het substraat invallen, waardoor de afstand tussen dit substraat en het prisma van Wollaston kritisch wordt. Bovendien zouden dan de gereflecteerde bundels dit prisma op een andere manier doorlopen dan de heengaande bundels waardoor het op de detector gevormde beeld van 15 het faseraster minder contrastrijk zou worden.

Met een gerealiseerde uitvoeringsvorm van het beschreven vd<5r-uitrichtsysteem kan een substraat met een nauwkeurigheid van + 5 yUm vddr-uitgericht worden. Het ingangbereik van dit vddr-uit-richtsysteem bedraagt + 300 ^um. Een met mechanische transportmiddelen 20 in het v55r~uitrichtstation ingevoerd substraat kan met behulp van mechanische aanslagen op de substraattafel WT' binnen dit invang-gebied gepositioneerd worden.

Behalve door polarisatiegevoelige elementen, zoals een Savart-plaat of een prisma van Wollaston, kan de bundel b^ ook met 25 behulp van andere elementen zoals een ccmbinatie van halfdoorlatende ai volledig reflecterende spiegels gesplitst worden. De bundeldeler EBS, kan dan een polarisatie-neutrale bundeldeler zijn. Ook mogen de faserasters andere dan de hierboven genoemde rasterperiodes hebben. Essentieel voor de uitvinding is slechts dat de afstand tussen de 30 deelbundels gelijk is aan de halve rasterperiode.

Het verlichtlngsstelsel bestaat uit een lamp LA^ en een condensorlens CL^ die door de lamp uitgezonden straling bundelt en deze lamp afbeeldt in de pupil van de lens IL·^, waardoor een maximale hoeveelheid licht voor het vdör-uitrichten beschikbaar is. Vlak achter 35 de condensorlens is een diafragma Dp^ aangebracht dat wordt af geheeld op het faseraster. Aldus wordt bereikt dat slechts een gebied iets groter dan het faseraster verlicht wordt. Door deze wijze van verlichten is bovendien verzekerd dat er vrijwel geen vals licht op 8401710 J ** PHN 11.053 12 het faseraster terecht kont en dat de detectorsignalen vrijwel geen ruis bevatten.

De Savart-plaat, of het prisma van Wollaston, splits de vóor-uitrichtbundel in twee deelbundels die onderling coherent zijn 5 en die, na passage van de bundeldeler BPSmet elkaar kunnen interfereren vanwege die onderlinge coherentie. De deelbundels zelf en de vd&r-uittichtbundels zelf hoeven echter niet coherent te zijn. Daardoor behoeft geen laser, die monochrcmatisch is, gebruikt te worden.

10 Bij gebruik van een lamp IA^ zoals een gloeilamp die een breed stralingsspectrum uitzendt moet een speciaal bundeldelend prisma PBS^ gebruikt worden. Een conventioneel polarisatiedelend prisma is ontworpen voor het delen van een bundel waarvan de golflengten binnen een smal gebied liggen. De bundeldelende laag van een dergelijk prisma 15 bestaat uit een samenstel van sublaagjes met diktes in de orde van een kwart of de helft van de referentie-golflengte. Het prisma PSB^ dat in het vodr-uitrichtsysteem met een breed-spectrum -verlichting gebruikt wordt heeft volgens de uitvinding een bundeldelende laag die bestaat uit een eerste en een tweede pakketje . van sublaagjes, waarbij het 20 eerste pakketje werkt als bundeldeler in een eerste golflengtegebied rond een eerste referentie-gol f lengte, en het tweede pakketje als bundeldeler in een tweede golflengtegebied rond een tweede referentie-golflente. De totale laag bestaande uit de twee pakketjes kan dan een deling tot stand brengen van een bundel met een breed golflengtegebied 25 dat de twee referentiegolflenten cravat.

Voor de Savart-plaat, of het prisma van Wollaston, behoeven geen speciale maatregelen vanwege het brede spectrum van de vdx5r-uitrichtbundel getroffen te worden, cradat die elementen vrijwel golflengte-onafhankelijk werken vooral als de straling van deze bundel 30 in het nabije infrarode golflengtegebied ligt, zoals bij voorkeur in het vdor-uitrichtsysteem het geval is.

Tot nu toe is alleen het eerste, in Pig. 3 het linker-, afbeeldingssysteem beschreven.Zoals uit Pig. 3 onmiddellijk duidelijk zal zijn, is het tweede, rechter-, afbeeldingstelsel identiek aan het 35 eerste, zodat het tweede stelsel niet meer beschreven behoeft te worden.

De signalen van de samengestelde detector van het tweede afbeeldingsstelsel worden toegevoerd aan de electronsiche verwerkings- 8401710 PHN 11.053 13 schakeling EP cm, samen met de signalen van de detector verwerkt te worden tot stuursignalen voor de aandrijf richting DV. Zoals in het onderste gedeelte van Fig. 3 is aangegeven, wordt de stubstraat-tafel WT' met behulp van drie afzonderlijk bestuurbare aandrijvingen 5 DV^, DV2 en DV^ verplaatst. De aandrijving DV1 zorgt voor een verplaatsing van de tafel In de X-richting en de beide aandrijvingen DV^ en DV^ voor verplaatsingen in de Y-richting. Door de afzonderlijke sturingen van DV2 en DV^ door middel van de signalen Sy^ en Sy2 kan de substraattafel behalve lineaire verplaatsingen in de X- en ΥΙΟ richting ook een draaiing cm een punt, bijvoorbeeld het punt R,ondergaan, zodat ook een hoek-uitrichting mogelijk is.

Zoals Fig. 3 laat zien kan in beide belichtingsstelsels een verdere bundeldeler BS^, respectievelijk BS2 opgencmen zijn. Deze bundeldelers reflecteren een klein gedeelte, bijvoorbeeld enkele 15 procenten, van de bundels b^ en b2 via een reflecterend prisma RP1 naar een referentie-kenmerk, zoals een kruisdraad GR. De posities van de rasters P^ en P2 ten opzichte van de kruisdraad Kan voor de bedienende persoon zichtbaar genaakt worden met behulp van een lens IL^ en een reflecterend prisma RP2 die de kruisdraad en de daarop gesuper-20 poneerde afbeeldingen van de raster afbeelden op een televisiecamera TVC, die gekoppeld is aan een monitor MON.

De -uitvinding is toegelicht aan de hand van de projectie van een IC-patroon qp een halfgeleider-substraat. Het spreekt vanzelf dat ook in andere lithografische technieken, waarbij na elkaar een 25 aantal maskers (¾) een substraat geprojecteerd en zeer nauwkeurig ten opzichte van het substraat gepositioneerd moeten worden, de hierboven beschreven inrichting gebruikt kan worden. Te denken valt daarbij aan bijvoorbeeld het vervaardigen van voortbewegingspatronen en detectiepatronen van magnetische dcmeingeheugens. In de hierboven 30 bestaande beschrijving moet dan voor "IC-patroon" gelezen worden: "voortbewegingspatroon" of "detectiepatroon" en voor "substraat": "laag magnetiseerbaar materiaal".

35 8401710

Claims (9)

1. Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat, welke inrichting bevat een projectiekolom voorzien van een optisch afbeeldingsstelsel en een optisch fij n-uitrichtsysteem voor het uitrichten van op het substraat aanwezige uitrichtkenmerken ten opzichte 5 van een in het masker aanwezig uitrichtkenmerk, welke inrichting verder bevat een vóór-uitrichtstation voor het vóór-uitrichten van het substraat en transportmiddelen voor het overbrengen, onder behoud van de gerealiseerde vóór-uitrichting, van het substraat onder de proj ectiekolom, met het kenmerk, dat het vóór-uitrichtstation twee optische afbeeldings-10 stelsels bevat voor het afbeelden van de twee op het substraat aanwezige uitrichtkenmerken op twee samengestelde stralingsgevoelige detectoren, waarbij de gecombineerde uitgangssignalen van de deel-detectoren van elke detector een maat is voor de uitrichting van het bijbehorende uit-richtkenmerk ten opzichte van de detector.

2. Inrichting volgens conclusie 1, bestand voor een substraat waarvan de uitrichtkenmerken f aser asters zijn, met het kenmerk, dat de twee afbeeldingsstelsels in het vóór-uitrichtstation worden gevormd door microscopen die de f as er asters als amplitudestructuren op de detectoren afbeelden. 2o

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de mi croscopen worden gevormd door interferentie-microscopen die elk bevatten een verlichtingsstelse, een afbeeldingslens voor het vormen van een stealings vlek op een f as er aster en voor het afbeelden van dit raster op een detector en een bundelsplitsend element voor het splitsen van de door 25 het verlichtingsstelsel geleverde bundel in twee deelbundels zodanig dat ter plaatse van het f aser aster de deelbundels over een afstand gelijk aan de halve rasterperiode van het f aser aster ten opzichte van elkaar verschoven zijn en voor het samenbrengen van de twee door het raster gereflecteerde deelbundels. 3q

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het bundel splitsend element wordt gevormd door een polarisatiegevoelige bundel-splitser en dat tussen het verlichtingsstelsel en de afbeeldingslens een polarisatiegevoelige bundeldeler is aangebracht voor het richten van straling met een bepaalde polarisatierichting naar het f aser aster 35 en voor het doorlaten van de door het f as er aster gereflecteerde straling naar de detector.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de pola risatiegevoelige bundelsplitser bestaat uit een Savart-plaat. 8401710 ^ £ PHN 11.053 15

6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de pola-risatiegevoelige bundelsplitser wordt gevormd door een prisma van Wollaston.

7. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de bundel-g deler een polarisatiegevoelige bundeldelende laag bevat die bestaat uit twee deellagen die werkzaam zijn in twee aan elkaar grenzende golflengte-gebieden.

8. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het verlichtingsstelsel bestaat uit een stralingsbron, 10 gevolgd door een condensorlens die de stralingsbron afbeeldt in de pupil van de afbeeldingslens en een achter de condensorlens geplaatst veld-diafragma dat wordt afgebeeld op het faseraster.

9. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat vóór de detector een verdere bundeldeler met een kleine 15 reflectiecoëfficiënt aangebracht is voor het reflecteren van een klein gedeelte van de door het faseraster gereflecteerde straling naar een referentiekenmerk, en dat optische middelen aanwezig zijn voor het visueel waarnemen van het referentiekenmerk en de daarop gesuperponeerde afbeeldingen van de twee faserasters. 20 25 30 35 8401710