SE456873B

SE456873B - DEVICE FOR USE IN A STEP AND REPEATING SYSTEM FOR DIRECT EXPOSURE OF SEMICONDUCTOR DISCS

Info

Publication number: SE456873B
Application number: SE8800837A
Authority: SE
Inventors: Peski C Van; W L Meisenheimer
Original assignee: American Semiconductor Equip
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1988-11-07
Also published as: SE457034B; SE456872B; DE3017582A1; IT1212414B; IL59629A; JPH0310221B2; FR2456338B1; JPH0125220B2; NL8002009A; GB2052767A; SE8800836D0; SE8003424L; GB2052767B; GB2111695B; JPS5816531A; FR2456338A1; JPS638609B2; DE3017582C2; SE8800836L; IL59629A0

Description

456 875 Ett tunt styroxidskikt odlas därefter direkt på kiselsubstratet i dessa exponerade områden. Ett annat fotoresiststeg med användning av en andra fotografisk mask används för att definiera platserna för emittern och kollektorn hos varje fälteffekttransistor. Öpnningar utformas genom det tunna styroxidskiktet vid de platser som definiereas av denna mask för emitter och kollektor. Dopningsmaterialet diffunderas genom öppningarna till bildande av emittern och kollektorn. Denna diffusionsoperation sker vid hög temperatur, typiskt av storleksordingen av 1100°C. Samtidigt odlas oxiden för att täcka öppningarna för emittern och kollektorn. 456 875 A thin layer of styrene oxide is then grown directly on the silicon substrate in these exposed areas. Another photoresist step using a second photographic mask is used to define the locations of the emitter and collector of each field effect transistor. Apertures are formed through the thin styrene oxide layer at the locations defined by this emitter and collector mask. The doping material diffuses through the openings to form the emitter and the collector. This diffusion operation takes place at a high temperature, typically of the order of 1100 ° C. At the same time, the oxide is grown to cover the openings for the emitter and the collector.

Därnäst används en tredje, fotografisk mask för att definiera platserna för metallstyrelektroden,metallkontakterna till emitter och kellektorområdena samt bondningsdynplatserna för varje fälteffekttransistorelement.Next, a third photographic mask is used to define the locations of the metal guide electrode, the metal contacts of the emitter and the collector regions, and the bonding pad locations of each field effect transistor element.

Därefter odlas en tjock ångutfälld oxid över hela anordningen såsom en skyddsbeläggning. Slutligen används en fjärde, fotografisk mask för att definier de platser vid vilka den ångutfällda oxiden kommer att avlägsnas för att exponera bondningsdynorna för fälteffekttransistorns styre, emitter och kollektor. Oxiden bortetsas vid dessa defininierade ställen för att exponera de metalldynområden till vilka elektriska kontakttrådar senare kommer att bondas.Thereafter, a thick vapor-deposited oxide is grown over the entire device as a protective coating. Finally, a fourth photographic mask is used to define the locations at which the vapor-deposited oxide will be removed to expose the bonding pads to the field effect transistor control, emitter and collector. The oxide is etched away at these defined locations to expose the metal pad areas to which electrical contact wires will later be bonded.

I detta enkla exempel används sålunda fyra separata, fotografiska masker.In this simple example, four separate, photographic masks are thus used.

Det är av största betydelse att varje successiv mask inriktas korrekt med de krets- eller anordningsmönster som definierats av de föregående maskningsstegen.It is of utmost importance that each successive mask is correctly aligned with the circuit or device patterns defined by the preceding masking steps.

Denna inriktning är kritisk för korrekt funktion av den färdiga anordningen. I den fälteffekttransistorprocess som beskrivits ovan är exempelvis positioneringen av den tredje mask som används för att definiera platsen för metallstyrelektroden mycket kritisk. Styrområdet måste placeras exakt över styroxiden mellan öppningarna för emitter och kollektor. Felinriktning skulle kunna medföra att styrelektroden överlappar emittern eller kollektorn och därigenom försämrar fälteffekttransistorns prestation eller ännu värre åstadkommer kortslutning från styret till emittern eller kollektorn och därigenom göra anordningen oduglig.This alignment is critical for the proper operation of the finished device. In the field effect transistor process described above, for example, the positioning of the third mask used to define the location of the metal guide electrode is very critical. The control area must be located exactly above the control oxide between the openings for the emitter and the collector. Misalignment could cause the gate electrode to overlap the emitter or collector, thereby degrading the performance of the field effect transistor or even worse causing a short circuit from the gate to the emitter or collector, thereby rendering the device inoperable.

Problemet med maskens felinställning blir ännu mera kritisk, när tätheten av individuella komponenter i varje integrerad krets ökas. För att framställa en integrerad krets med ett stort antal idividuella komponenter krävs att var och e av dessa komponenter är extremt liten. I moderna integrerade kretsar kan elementavstånd ned till 2 um krävas. Dylik fin upplösning ställer mycket snäva toleranskrav på överensstämmelsen mellan successiva fotografiska masker under fabrikationsprocessen. I själva verket är den grad med vilken dylik, successiv överenstämmelse kan uppnås en av de huvudfaktorer som begränsar tätheten eller antalet anordningar per cmz i LSI-kretsar. 456 873 Den illustrerade process som beskrivits ovan avser fabrikationen av en enda FET-anordning. I själva verket framställs ett flertal anordningar eller ett flertal kretsar, av vilka var och en innehåller många indivudella anordningar, på en enda skiva.För att tidigare utföra detta har varje fotografisk mask bildat glasskiva innehållande ett flertal, identiskt lika mönsterbilder vid platser motsvarande de olika anordningar eller kretsar som fabricerats på en enda skiva.The problem of the mask misalignment becomes even more critical as the density of individual components in each integrated circuit is increased. To produce an integrated circuit with a large number of individual components, each of these components is required to be extremely small. In modern integrated circuits, element spacing down to 2 μm may be required. Such a fine resolution places very strict tolerance requirements on the concordance between successive photographic masks during the manufacturing process. In fact, the degree to which such successive conformity can be achieved is one of the main factors limiting the density or number of devices per cm 2 in LSI circuits. 456 873 The illustrated process described above relates to the fabrication of a single FET device. In fact, a plurality of devices or a plurality of circuits, each of which contains many individual devices, are produced on a single disk. To accomplish this, each photographic mask has formed a glass disk containing a plurality of identical pattern images at locations corresponding to the various devices or circuits fabricated on a single disc.

Om exempelvis 50 identiskt lika kretsar skall utformas på skivan i fem rader med tio kretsar vardera, skulle masken behöva innehålla 50 identiskt lika mönster, exakt anordnade i den motsvarande gruppen av 5 rader och 10 kolumner.For example, if 50 identical circuits were to be formed on the disk in five rows with ten circuits each, the mask would need to contain 50 identical patterns, arranged exactly in the corresponding group of 5 rows and 10 columns.

Den verkliga, fotografiska exponeringen av den skiva som behandlas utförs på följande sätt. Skivan placeras på en hållare eller ett stativ, som är beläget under ett binokulärt mikroskop. Masken eller nätet själv, (d v s glasskivan med mångfalden fotografiska bilder) är monterade på en hållare direkt ovanför skivan men under mikroskopet. En operatör ser både masken och skivan genom mikroskopet och manipulerar fysiskt antingen stativet elller maskhållaren, till dess inriktning uppnås, såsom bestäms genom visuell inspektion. En enda ljuskälla med hög intensitet används då samtidigt för att exponera hela skivan genom hela masken. Detta innebär att skivan exponeras samtidigt för alla de individuella mönster som är grupperade på masken.The actual photographic exposure of the disc being processed is performed as follows. The disk is placed on a holder or stand, which is located under a binocular microscope. The mask or net itself, (ie the glass plate with the variety of photographic images) is mounted on a holder directly above the plate but under the microscope. An operator sees both the mask and the disc through the microscope and physically manipulates either the stand or the mask holder until its alignment is achieved, as determined by visual inspection. A single high-intensity light source is then used simultaneously to expose the entire disc through the entire mask. This means that the disc is exposed simultaneously to all the individual patterns that are grouped on the mask.

Vissa inriktningsproblem är inneboende i denna process. Det uppträder först vid fabrikationen av själva masken. Normalt utförs denna genom upprepad exponering från förstorade ritningar, som innehåller mönstret för en enda (eller möjligen några få) av de anordningar som fabriceras på skivan. Detta individuella mönster exponeras successivt i varje grupposition på masken.Some focus problems are inherent in this process. It first appears during the manufacture of the mask itself. Normally this is done by repeated exposure from enlarged drawings, which contain the pattern of a single (or possibly a few) of the devices fabricated on the board. This individual pattern is successively exposed in each group position on the mask.

Positionseringsfel kan inträffa. En eller flera bilder kan exempelvis vara något ur linje eller snedställda i förhållande till raderna eller kolumnerna av andra bilder på samma mask. Om detta skulle inträffa även om perfekt överensstämmelse uppnåtts mellan skivan och varje annan mask som används under anordnings- fabrikationen, kan felinriktningen av vissa mönster i denna individu- ella mask mycket väl medföra defekta anordningar eller kretsar. Även om perfekt positionering av varje individuell bild i maskmönstret kan uppnås, kan felöverensstämmelse fortfarande inträffa under exponerings- processen. Operatören kan exempelvis inrikta masken med skivan med användning av endast en eller två referenspunkter nära centrum eller nära kanten av skivan och masken. Om masken är något snedställd i förhållande till skivan, såsom exempelvis om masken skulle vridas något litet, så att dess centrumlinje icke var exakt parallell med skivans centrumlinje, skulle detta fel eventuellt icke observeras av operatören. Om operatören såg masken och skivan endast 456 873 ' 4 nära centrum, kunde exempelvis inom det begränsade synfältet i mikroskopet masken och skivan synas vara inriktade. Vid skivans omkrets kan emellertid masken vara förskjuten med ett värde, som, även om det är mycket litet, kan vara tillräckligt, för att medföra missöverensstämmelse, som är tillräcklig för att förstöra anordningens funktion." En annan komplikation uppträder till följd av det termiska kretsloppet av själva skivan av vissa processteg. I den ovan beskrivna processen exempelvis utförs emitter och kollektordiffusionen vid mycket hög temperatur. Skivan kommer typiskt att utsättas för många dylika steg, i vilka dess temperatur ändras från rumstemperatur till en starkt förhöjd temperatur och därefter åter förs till rumstemperatur. Detta termiska kretslopp kan framkalla en viss oregelbunden deformation av själva skivan. Härav följer att, även om de fotografiska maskerna själva är perfekta, den bild de alstrar på den deformerade skivan kan vara utom överenstämmelse med de bilder som framställts under tidigare processteg, vilka utförts, innan skivan blev deformerad.Positioning errors can occur. For example, one or more images may be slightly out of line or skewed relative to the rows or columns of other images on the same mask. Should this occur even if perfect agreement has been reached between the disc and any other mask used during device fabrication, the misalignment of certain patterns in this individual mask may well result in defective devices or circuits. Although perfect positioning of each individual image in the mesh pattern can be achieved, mismatch may still occur during the exposure process. For example, the operator may align the mask with the disc using only one or two reference points near the center or near the edge of the disc and the mask. If the mask is slightly inclined relative to the disc, such as, for example, if the mask were to be rotated slightly so that its center line was not exactly parallel to the center line of the disc, this error might not be observed by the operator. If the operator saw the mask and the disc only 456 873 '4 near the center, for example, within the limited field of view in the microscope, the mask and the disc could be seen to be aligned. At the circumference of the disc, however, the mask may be displaced by a value which, although very small, may be sufficient to cause a mismatch sufficient to destroy the operation of the device. "Another complication occurs due to the thermal cycle. In the process described above, for example, the emitter and the collector diffusion are carried out at a very high temperature. This thermal cycle can cause a certain irregular deformation of the disk itself, and it follows that, although the photographic masks themselves are perfect, the image they produce on the deformed disk may be inconsistent with the images produced during previous process steps , before the disc became deformed.

Många av dessa problem med missöverenstämmelse elimineras genom ett system, i vilket en mask med en mångfald bilder totalt elimineras. I stället används ett nät innehållande ett enda mönster, motsvarande en eller högst några få av de kretsar eller anordningar som skall framställas på skivan, för direkt exponering på själva skivan. Detta innebär att vid varje maskningsoperation en enda mask med ett flertal bilder icke används. I stället används nätet med dess enda mönster upprepat och successivt för att exponera, en åt gången, alla de anordningar eller kretsar som formats på skivan. I ett dylikt system för direkt exponering är nätet monterat i en projektionskamera, som är placerad ovanför ett stativ, vilket håller skivan. En anordning eller krets på skivan är inriktad under kameran och exponeringen för denna krets utförs genom nätet, Skivan framstegas därefter till nästföljande kretsposition, exempelvis genom förflyttning av stativet på lämpligt sätt i riktning för raden eller kolumnen.Many of these mismatch problems are eliminated by a system in which a mask with a plurality of images is totally eliminated. Instead, a net containing a single pattern, corresponding to one or at most a few of the circuits or devices to be produced on the disc, is used for direct exposure to the disc itself. This means that in each masking operation a single mask with a plurality of images is not used. Instead, the net with its only pattern is used repeatedly and successively to expose, one at a time, all the devices or circuits formed on the disk. In such a system of direct exposure, the net is mounted in a projection camera, which is placed above a tripod, which holds the disc. A device or circuit on the disc is aligned below the camera and the exposure to this circuit is performed through the net. The disc is then advanced to the next circuit position, for example by moving the stand in a suitable manner in the direction of the row or column.

Nästföljande krets exponeras därefter genom nätet. Processen upprepas för var och en av de många kretsarna eller anordningarna på skivan.The next circuit is then exposed through the network. The process is repeated for each of the many circuits or devices on the disk.

Denna metod med direkt exponering och framstegning av skivan kan totalt eliminera de felinriktningsproblem som förbundits med framställning med den mask som har ett flertal bilder och användning av denna mask samtidigt för att exponera alla kretsarna på en gång. Den erbjuder fortfarande en ytterligare fördel genom att storleken av det nät som används för att exponera bilden kan vara väsentligt större (exempelvis 5 eller 10 gånger större) än den verkliga storleken av den krets som framställts. Detta står i motsats till metoden med multipelbildmask, vid vilken de individuella bilderna har ett 456 873 storleksförhållande ett-till-ett med kretsarna eller anordningarna på skivan.This method of direct exposure and advancement of the disk can totally eliminate the misalignment problems associated with manufacturing with the mask having multiple images and using this mask simultaneously to expose all the circuits at once. It still offers an additional advantage in that the size of the network used to expose the image can be significantly larger (for example 5 or 10 times larger) than the actual size of the circuit produced. This is in contrast to the multiple image mask method, in which the individual images have a one-to-one aspect ratio with the circuits or devices on the disk.

Användningen av ett dylikt, förstorat mönster för att göra exponeringen på skivan genom optisk storleksreduktion medför möjligheten att alstra bildgeometrier med mindre dimensioner än som kan uppnås genom en maskningsoperation i skala ett-till-ett.The use of such an enlarged pattern to make the exposure on the disc by optical size reduction provides the ability to produce image geometries with smaller dimensions than can be achieved by a one-to-one scale operation.

Vissa problem uppträder vid ett system med direkt exponering och framstegning av skivan. Dessa hänför sig huvudsakligen till inriktning av nätbilden med tidigare exponerade mönster på skivan. I tidigare kända system utfördes endast en inriktning för varje maskningsoperation, oberoende av hur många individuella nätexponeringar som utförts. Ett par inriktningsmål placerades på motställda sidor av skivan, antingen före eller under initialmaskningsoperationen. En stativtranslationsanordning med hög precision, typiskt med användning av en laserinterferometer, för rörelsekontroll användes då för att framstega skivan till varje grupposition mellan successiva exponeringar. Vid den nästföljande och varje successiv maskningsoperation användes en metod med indirekt förskjuten axel för att från början inrikta skivan med det nya nätet.Some problems occur with a system with direct exposure and advancement of the disc. These mainly relate to the alignment of the mesh image with previously exposed patterns on the disc. In prior art systems, only one alignment was performed for each masking operation, regardless of how many individual network exposures were performed. A pair of alignment targets were placed on opposite sides of the disc, either before or during the initial masking operation. A high precision tripod translation device, typically using a laser interferometer, for motion control is then used to advance the disk to each group position between successive exposures. In the next and each successive masking operation, a method with indirectly offset axis was used to align the disk with the new net from the beginning.

För att utföra detta var varje nät försett med ett par referensmål. Från början inriktades nätet manuellt till en referens vid ett parti av kameran med förskjuten axel med användning av detta referensmål. Därnäst placerades skivan på ett skivstativ och inriktades separat med samma referens med förskjuten axel i kameran. När successiva, individuella exponeringar utfördes, berodde rätt positionering av stativet på noggrannheten hos det mekaniska X-Y drivsystemet.To accomplish this, each network was provided with a pair of reference targets. Initially, the network was manually aligned to a reference at a portion of the off-axis camera using this reference target. Next, the disc was placed on a disc stand and aligned separately with the same offset axis reference in the camera. When successive individual exposures were performed, the correct positioning of the stand depended on the accuracy of the mechanical X-Y drive system.

Ingen individuell inriktning i förhållande till kameran och nätet utfördes och ingen är heller möjlig. Dylik inriktning beror helt på den precision med vilken stativet kan styras av sitt positioneringssystem. Avsevärd möjlighet föreligger för införing av positioneringsfel.No individual alignment in relation to the camera and the network was performed and no one is possible either. Such alignment depends entirely on the precision with which the stand can be controlled by its positioning system. There is considerable opportunity for the introduction of positioning errors.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förbättrat bildsystem med direkt exponering, framstegning och repetition, vilket övervinner nackdelarna hos den tidigare tekniken. Ett annat ändamål med uppfinningen är att anvisa ett system med direkt exponering, vid vilket inriktning av nätet och målet utförs genom kameraoptiken. Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en anordning, vid vilket ett individuellt inriktningsmål kan anbringas vid varje separat kretsplats på skivan och vid vilket en individuell inriktning kan utföras vid varje grupplats före varje exponering. 456 873 Ännu ett ändamål är att åstadkomma ett system med direkt exponering, vilket kompenserar tillstånd med skevhet, deformation eller olikformig tjocklek hos den skiva som exponeras. I detta avseende är ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma en skivplattform och tillhörande mekanism för att automatiskt bringa ytpartiet av den skiva som exponeras till parallell inriktning med kamerans botten. Detta medverkar till perfekt fokus även om kameraoptiken kan ha ett grunt fältdjup. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en anordning för att noggrant förinrikta skivan på stativet både med avseende på rotation och längs ortogonala axlar. Sådan förinriktning eliminerar rotationspositioneringsfel hos skivan och medverkar till att erhålla noggrann framstegning genom gruppen.An object of the present invention is to provide an improved imaging system with direct exposure, advancement and repetition, which overcomes the disadvantages of the prior art. Another object of the invention is to provide a system with direct exposure, in which alignment of the net and the target is performed through the camera optics. A further object is to provide a device in which an individual alignment target can be applied at each separate circuit location on the disk and in which an individual alignment can be performed at each array location before each exposure. Yet another object is to provide a system of direct exposure, which compensates for conditions of skew, deformation or non-uniform thickness of the disc being exposed. In this regard, an object of the invention is to provide a disc platform and associated mechanism for automatically bringing the surface portion of the disc exposed to parallel alignment with the bottom of the camera. This contributes to perfect focus even if the camera optics may have a shallow depth of field. Yet another object of the invention is to provide a device for accurately aligning the disc on the frame both with respect to rotation and along orthogonal axes. Such biasing eliminates rotational positioning errors of the disc and helps to obtain accurate progress through the group.

Dessa och andra ändamål uppnås med en anordning av inledningsvis angivet slag med i krav 1 angivna kännetecken. Inriktning av en bild hos ett nätmönster och en föregående exponering på en halvledarskiva åstadkoms genom samma kameralinssystem som används för att utföra exponeringarna. Exponeringarna utför repetitivt och i sekvens med vid successiva grupplatser på skivan och ett lämpligt framstegningssystem för skivan används för att förflytta skivan mellan varje exponering.These and other objects are achieved with a device of the kind initially stated with the features stated in claim 1. Alignment of an image of a mesh pattern and a previous exposure on a semiconductor wafer is accomplished by the same camera lens system used to perform the exposures. The exposures are performed repetitively and in sequence with successive group locations on the disc and a suitable progression system for the disc is used to move the disc between each exposure.

En kamera är avsedd att direkt projicera en reducerad bild av ett kretsmönster, som innehålls på ett nät, på ett parti av en halvledarskiva. Under initialmaskningsoperationen används ett nät, som innehåller både ett I kretsmönster och ett inriktningsmål. Skivans stegmekanism används stegvis för att förflytta skivan genom en grupp av platser. Vid varje sådan plats exponerar kameran skivan för en bild av nätkretsmönstret och inriktningsmålet.A camera is intended to directly project a reduced image of a circuit pattern contained on a network onto a portion of a semiconductor wafer. During the initial masking operation, a network is used, which contains both an I circuit pattern and an alignment target. The step mechanism of the disc is used step by step to move the disc through a group of places. At each such location, the camera exposes the disc to an image of the mains pattern and alignment target.

Efter det att de lämpliga processtegen för halvledarskivan har utförts, återförs skivan till anordningen enligt uppfinningen för en efterföljande maskningsoperation genom ett andra nät. Detta nät innehåller ett annat kretsmönster och ett inriktningsmönster, som har en profil, vilken är komplementär med det inriktningsmål som tidigare exponerats vid varje grupplats på skivan. Skivans steganordning förflyttar åter skivan stegvis till samma gruppositioner som tidigare använts. Vid varje sådan position kan en inriktningsoperation utföras med användning av inriktningsmålet på skivan, inriktningsmönstret på det andra nätet och samma kameralinssystem används för att utföra varje exponering.After the appropriate process steps for the semiconductor wafer have been performed, the wafer is returned to the device according to the invention for a subsequent masking operation through a second network. This network contains a different circuit pattern and an alignment pattern, which has a profile which is complementary to the alignment target previously exposed at each group location on the disc. The step device of the disc again moves the disc step by step to the same group positions as previously used. At each such position, an alignment operation can be performed using the alignment target on the disc, the alignment pattern on the other network, and the same camera lens system is used to perform each exposure.

Ett system anges för att noggrant förinrikta skivan under kameran, innan operationen med framstegning och repetition utförs. Detta förinriktningssystem 456 873 utnyttjar ett luftmätdon för att finna motställda kanter av skivan, från vilka ortogonala centrumlinjer hos skivan bildas. En unik fästanordning finns, vid vilken den skivstödande plattformen kan vridas kring sin vertikala axel, utan någon linjär rörelse längs stödbordets X-Y- axlar. Denna anordning tillåter noggrann korrektion av eventuella rotationsfel i skivans förinriktning.A system is provided to accurately pre-align the disc under the camera before performing the advance and repeat operation. This pre-alignment system 456 873 uses an air measuring device to find opposite edges of the disc, from which orthogonal center lines of the disc are formed. There is a unique fastening device, at which the disc-supporting platform can be rotated about its vertical axis, without any linear movement along the X-Y axes of the support table. This device allows accurate correction of any rotational errors in the pre-alignment of the disc.

Luftmätsystemet används även i förbindelse med ett sfäriskt luftlagerstöd för skivplattformen för att åstadkomma parallell inriktning av ett parti av skivans yta och ett referensplan genom kameran. Genom åstadkommande av ett sådant parallellförhållande elimineras fokuserings- eller fältdjupsfel, som annars kan uppkomma genom deformation av skivan eller olikformig tjocklek hos denna.The air measurement system is also used in conjunction with a spherical air bearing support for the disc platform to provide parallel alignment of a portion of the disc surface and a reference plane through the camera. By providing such a parallel relationship, focusing or field depth errors, which may otherwise occur due to deformation of the disk or uneven thickness thereof, are eliminated.

I det följande ges en detaljbeskrivning av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka lika hänvisningssiffror betecknar motsvarande delar i de olika ritningsfigurerna. Ritningarna är icke med nödvändighet skalenliga.In the following, a detailed description of the invention is given with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals denote corresponding parts in the various drawing figures. The drawings are not necessarily to scale.

På ritningen visar fig 1 en perspektivbild av steg- och repetitionssystemet vid anordningen enligt uppfinningen för direkt fotoexponering av en halvledarskiva, fig 2 en planvy uppifrån av en skiva, som exponeras med användning av systemet enligt fig 1, fig 3 en planvy uppifrån av ett nät, som innehåller den initialbild som skall exponeras på den skiva som behandlas. Detta nät innehåller ett korsformigt inriktningsmål, som exponeras på skivan vid varje bildposition, såsom visas i fig 2, _ fig 4 en planvy uppifrån av ett nät som används vid ett senare processteg.In the drawing Fig. 1 shows a perspective view of the step and repetition system of the device according to the invention for direct photoexposure of a semiconductor wafer, Fig. 2 is a plan view from above of a wafer exposed using the system according to Fig. 1, Fig. 3 is a plan view from above of a net , which contains the initial image to be exposed on the disc being processed. This net contains a cross-shaped alignment target, which is exposed on the disc at each image position, as shown in Fig. 2, Fig. 4 is a plan view from above of a net used in a later process step.

Det innehåller ett komplementärt format mål, som används fär att inrikta bilden hos detta nät med det mål som tidigare anbragts på skivan med användning av nätet enligt fig 3. i Fig 5 visar en schematisk bild av den bildinriktningsanordning som används i systemet enligt fig 1. Den virtuella bilden av det mål som innehålls på skivan inriktas med det komplementärt formade målet på nätet enligt fig 4 genom användning av ett observationssystem, som fungerar direkt genom huvudkameraoptiken.It contains a complementary shaped target, which is used to align the image of this net with the target previously applied to the disc using the net of Fig. 3. Fig. 5 shows a schematic view of the image alignment device used in the system of Fig. 1. The virtual image of the target contained on the disk is aligned with the complementary shaped target on the network according to Fig. 4 by using an observation system which operates directly through the main camera optics.

Fig 6 visar en detaljbild av den virtuella bilden av skivans inriktningsmål som är överlagrad på nätinriktningsmönstret, sedd genom det optiska systemet enligt fig 5, Fig 7 visar en sektion av skivans stödstativ och skivytans parallellinriktningssystem, som utnyttjas i systemet enligt fig 1.Fig. 6 shows a detail view of the virtual image of the disk alignment target superimposed on the network alignment pattern, seen through the optical system of Fig. 5, Fig. 7 shows a section of the disk support frame and the disk surface parallel alignment system used in the system of Fig. 1.

Fig 8 visar en schematisk bild av rotationsmekanismen för det i fig 7 visade stativet, 456 873 fig 9 och 10 visar schematiska bilder av förinriktningen av skivan, före dess framstegning och repetitionsexponering, samt fig 11 visar en detaljbild, liknande fig 6 under förinriktningsprocessen.Fig. 8 shows a schematic view of the rotation mechanism of the frame shown in Fig. 7, 456 873 Figs. 9 and 10 show schematic views of the pre-alignment of the disc, before its advancement and repetition exposure, and Fig. 11 shows a detail view, similar to Fig. 6 during the pre-alignment process.

Följande beskrivning gäller det bästa för närvarande använda sättet att tillämpa uppfinningen. Beskrivningen bör icke tas i begränsande syfte utan är endast avsedd att illustrera de allmänna principerna för uppfinningen, emedan uppfinningens område bäst definieras av efterföljande patentkrav.The following description relates to the best presently used method of practicing the invention. The description should not be taken for limiting purposes but is only intended to illustrate the general principles of the invention, since the field of the invention is best defined by the appended claims.

Systemet 10 enligt fig. 1 används för att direkt och repetitivt exponera partier av en halvledarskiva 11 (fig. 2) för en bild, som innehålls på ett nät 12 (fig. 3) eller 13 (fig. 4). Såsom beskrivs nedan i förbindelse med fig. 5, utförs inriktningen av varje ny bild med ett mönster, vilket tidigare placerats på skivan 11 genom samma kameraoptik 14, som används för den direkta exponering- en av varje nätbild. Apparaten 10 kallas sålunda ibland för repetitionsapparat med "enkel lins".The system 10 of Fig. 1 is used to directly and repetitively expose portions of a semiconductor wafer 11 (Fig. 2) to an image contained on a network 12 (Fig. 3) or 13 (Fig. 4). As described below in connection with Fig. 5, the alignment of each new image is performed with a pattern previously placed on the disc 11 by the same camera optics 14 used for the direct exposure of each network image. The apparatus 10 is thus sometimes referred to as a "single lens" repeater.

Systemet 10 är monterat på ett massivt granitblock 15, som hålls av tre stöd 16. Blockets 15 massa isolerar apparaten 10 från yttre vibrationseffekter.The system 10 is mounted on a solid granite block 15, which is held by three supports 16. The mass of the block 15 insulates the apparatus 10 from external vibration effects.

En kassett 17, som innehåller skivor, vilka skall exponeras, är placerad i en modul 18 för laddning och urladdning. En skiva åt gången uttas automatiskt från kassetten 17 och transporteras på satser av o-ringsband 19 till en förinrikt- ningsstation 20. Där centreras skivan 11 mekaniskt över en spindel 20', vid vilken skivan hålls av ett vakuum. Spindeln 20' vrids därefter, till dess en platt kant 11f av skivan 11 (fig. 2) är i en känd orientering. Skivan 11 sägs då vara "förinriktad“.A cassette 17, which contains discs to be exposed, is placed in a module 18 for charging and discharging. One disc at a time is automatically removed from the cassette 17 and transported on sets of o-ring straps 19 to a pre-alignment station 20. There, the disc 11 is mechanically centered over a spindle 20 ', at which the disc is held by a vacuum. The spindle 20 'is then rotated until a flat edge 11f of the disc 11 (Fig. 2) is in a known orientation. The disc 11 is then said to be "pre-aligned".

Den förinriktade skivan 11 lyfts därefter från spindeln 20' av vakuumchucke hos en transportmekanism 21. Denna mekanism förflyttar skivan 11 längs en skena 22, till dess den befinner sig över ett stativ 23 (bäst visat i fig. 7), som används för att stöda skivan under exponeringsprocessen. Skivan sänks från transportmekanismen 21 på stativet 23, där den åter fastspänns på plats av vakuum.The pre-aligned disc 11 is then lifted from the vacuum chuck spindle 20 'of a transport mechanism 21. This mechanism moves the disc 11 along a rail 22 until it is over a stand 23 (best shown in Fig. 7), which is used to support the disc during the exposure process. The disc is lowered from the transport mechanism 21 onto the frame 23, where it is re-clamped in place by vacuum.

Stativet 23 är rörligt längs två ortogonala X-Y axlar genom ett precisions- system 24 för X-Y drift. En konventionell laserinterferometer 25 används i för- bindelse ned drivsystemet 24 för att uppnå mycket noggrann X-Y positionering av stativet 23. Efter fullständig exponering av en skiva 11 används transportmeka- .nismen 21 för att avlägsna skivan från stativet 23 och transportera den tillbaka på D-ringsbandet 19. Dessa band driver skivan 11 till en annan kassett 17', i vilken de exponerade skivorna staplas automatiskt.The frame 23 is movable along two orthogonal X-Y axes through a precision system 24 for X-Y operation. A conventional laser interferometer 25 is used in connection down the drive system 24 to achieve very accurate XY positioning of the frame 23. After complete exposure of a disc 11, the transport mechanism 21 is used to remove the disc from the frame 23 and transport it back on the D These tapes drive the disc 11 to another cassette 17 ', in which the exposed discs are automatically stacked.

Direktexponeringsprocessen med framstegning och repetition utförs, med skivan 11 placerad på stativet 23. Exponeringen utförs med det lämpliga nätet 12, 13 monterat i en näthållare 28, som är svängbart fäst vid ett stöd 29 nära 456 873 apparatens 10 överdel. Ett flertal olika nät 12, 13 kan vara förmonterade i mot- svarande öppningar 28' i hållaren 28 och vridas i läge i en kamera 30 efter behov.The direct exposure process with advancement and repetition is performed, with the disc 11 placed on the stand 23. The exposure is performed with the appropriate net 12, 13 mounted in a net holder 28, which is pivotally attached to a support 29 near the upper part of the apparatus 10. A plurality of different nets 12, 13 may be pre-mounted in corresponding openings 28 'in the holder 28 and rotated in position in a camera 30 as required.

Kameran 30 (fig. 1 och 5) innehåller en vertikalt monterad, väsentligen cylindrisk kamerastomme 31, vilken innehåller lämplig optik 14, för att fokusera en bild av nätets 12, 13 mönster på den skiva 11 som är monterad på stativet 23.The camera 30 (Figs. 1 and 5) contains a vertically mounted, substantially cylindrical camera body 31, which contains suitable optics 14, for focusing an image of the pattern of the net 12, 13 on the disc 11 mounted on the stand 23.

Optiken 14 är i och för sig känd och kan utnyttja en eller ett flertal linser för att åstadkomma den erforderliga fokuseringsoperationen. En exponeringslampa 32 med hög intensitet används såsom en ljuskälla, typiskt vid 4360 Å, för att exponera fotoresist på skivan 11.The optics 14 are known per se and may utilize one or more lenses to provide the required focusing operation. A high intensity exposure lamp 32 is used as a light source, typically at 4360 Å, to expose photoresist to the disc 11.

Nätet kan i användning automatiskt inriktas med kameraoptiken 14 genom att varje nät 12, 13 förses med ett med en sats av kamerainriktningsmärken 33, 33'.In use, the network can be automatically aligned with the camera optics 14 by providing each network 12, 13 with a set of camera alignment marks 33, 33 '.

En lämplig mekanism, (ej visad), som är anbragt i ett hus 34 kan användas för att detektera märkena 33, 33' och styra rörelsen av näthållaren 28 och/eller dess stöd 29, för att placera nätet 12, 13 noggrant i förhållande till kamerans 30 optik.A suitable mechanism, (not shown), arranged in a housing 34 can be used to detect the marks 33, 33 'and control the movement of the net holder 28 and / or its support 29, to position the net 12, 13 accurately in relation to camera 30 optics.

Såsom ovan beskrivits, undergår varje skiva 11 en serie av steg för anord- ningsfabrikation, av vilka vissa kräver separat masknings- eller mönsterexpone- ringssteg. Under initialmaskningsoperationen används nätet 12 (fig. 3). Endast detta första nät innehåller ett korsformigt inriktningsmål 35, av vilket en bild exponeras på skivan 11 samtidigt med exponeringen av ett mönster 36, som inne- hålls på samma nät 12. “ Med användning av en direktexponeringsoperation med framstegning och repe- tition framställs ett flertal bilder av mönstret 36 och det korsformiga inrikt- ningsmålet 35 i en önskad grupp 37 på skivan 11 (fig. 2).As described above, each disc 11 undergoes a series of device manufacturing steps, some of which require separate masking or pattern exposure steps. During the initial masking operation, the net 12 is used (Fig. 3). Only this first net contains a cross-shaped alignment target 35, of which an image is exposed on the disc 11 at the same time as the exposure of a pattern 36, which is contained on the same net 12. “Using a direct exposure operation with progression and repetition, a plurality of images of the pattern 36 and the cruciform alignment target 35 in a desired group 37 on the disc 11 (Fig. 2).

För detta ändamål positioneras stativet 23 från början vid ett valfritt ställe under kameran 30. Med användning av exponeringslampan 32 utförs en första exponering genom nätet 12 för att på skivan 11 alstra en bild 36-1 av nätmönst- ret 36 och en bild 35-1 av detkorsformiga inriktningsmålet 35. Drivsystemet 24 används därefter i förbindelse med laserinterferometern 25 för att förflytta stativet 23 en specifik sträcka längs X och/eller Y axeln till en ny position, vid vilken nästföljande bild exponeras. Skivan 11 kan exempelvis framstegas läng Y-axeln endast till nästföljande position, vid vilken mönsterbilden 36-2 och målbilden 35-2 exponeras. På likartat sätt framstegas skivan 11 repetitivt och exponeras, till dess hela mönstergruppen 37 har åstadkommits. Vid denna tidpunkt transporteras skivan 11 bort från stativet 23 och in i modulen 17'.For this purpose, the stand 23 is initially positioned at an optional location below the camera 30. Using the exposure lamp 32, a first exposure is made through the net 12 to produce on the disc 11 an image 36-1 of the net pattern 36 and an image 35-1. of the cruciform alignment target 35. The drive system 24 is then used in conjunction with the laser interferometer 25 to move the frame 23 a specific distance along the X and / or Y axis to a new position, at which the next image is exposed. The disc 11 can, for example, be advanced along the Y-axis only to the next position, at which the pattern image 36-2 and the target image 35-2 are exposed. Similarly, the sheet 11 is progressively advanced and exposed until the entire pattern group 37 has been obtained. At this time, the disc 11 is transported away from the frame 23 and into the module 17 '.

Efter det att de lämpliga halvledarprocesstegen har utförts, återförs skivan ll till apparaten 10 för nästföljande maskningsoperation. Denna operation 456 873 10 utnyttjar nätet 13 (fig. 4), som har ett inriktningsmönster 40, vilket med fördel har en profil, som är komplementär med nätets 12 inriktningsmål 35. I den visade utföringsformen består mönstret 40 av fyra L-formiga element 40', som är anordnade att bilda en öppen, korsformig area 40“, vilken profil motsvarar inriktningsmålet 35. Nätet 13 innehåller även ett nytt mönster 41, som är olika mönstret 36 men måste exponeras på skivan 11 i noggrant överlappande inriktning med var och en av de första bilderna 36-1, 36-2 etc, som framställts med använd- ning av det första nätet 12. W För att åstadkomma detta monteras nätet 13 i hållaren 26 och positionera i kameran 30. Märkena 33' används för att inrikta nätet 13 med kameraoptiken 14.After the appropriate semiconductor process steps have been performed, the wafer 11 is returned to the apparatus 10 for the next masking operation. This operation 456 873 utilizes the net 13 (Fig. 4), which has an alignment pattern 40, which advantageously has a profile which is complementary to the alignment target 35 of the net 12. In the embodiment shown, the pattern 40 consists of four L-shaped elements 40 ', which profile is arranged to form an open, cross-shaped area 40', which profile corresponds to the alignment target 35. The net 13 also contains a new pattern 41, which is different from the pattern 36 but must be exposed on the disc 11 in a carefully overlapping alignment with each of the first images 36-1, 36-2, etc., made using the first net 12. W To accomplish this, the net 13 is mounted in the holder 26 and positioned in the camera 30. The marks 33 'are used to align the net 13. with camera optics 14.

Stativet 23, som innehåller skivan ll med det tidigare exponerade mönstret 37, positioneras därefter så att en viss av de tidigare bilderna (exempelvis bilden 36-1) är under kameran 30. Det sätt på vilken detta utförs beskrivs nedan.The stand 23, which contains the disc 11 with the previously exposed pattern 37, is then positioned so that some of the previous images (for example, the image 36-1) are below the camera 30. The manner in which this is done is described below.

Därnäst används mönstret 40 och den förut exponerade bilden av målets 35 inriktning för att åstadkomma perfekt överlappningsinriktning mellan en bild av nätmönstret 41 och den förut exponerade bilden av mönstret 36. För detta ändamål observeras en virtuell bild 35-1' (fig 6) av skivans inriktningsmål 35-1 direkt genom kameraoptiken 14. Stativet 23 förflyttas på lämpligt sätt så att denna virtuella bild 35-1' av målet 35-1 (som tidigare framställts på skivan 11) är noggrant inriktad med inriktningsmönstret 40 på nätet 13. När den önskade inriktningen uppnåtts, kommer det överlappande inriktningsmönstret 40 och den virtuella bilden av målet 35-1' ha det utseende som visas i fig 6, sett genom kameraoptiken 14. När denna inriktning uppnåtts, tänds lampan 32 för att expo- nera skivan 11 för en bild av mönstret 41. Perfekt inriktning är uppnådd.Next, the pattern 40 and the previously exposed image of the target 35 alignment are used to provide perfect overlap alignment between an image of the mesh pattern 41 and the previously exposed image of the pattern 36. For this purpose, a virtual image 35-1 '(Fig. 6) of the disc is observed. alignment target 35-1 directly through the camera optics 14. The stand 23 is suitably moved so that this virtual image 35-1 'of the target 35-1 (previously produced on the disc 11) is accurately aligned with the alignment pattern 40 on the net 13. When desired the orientation is achieved, the overlapping alignment pattern 40 and the virtual image of the target 35-1 'will have the appearance shown in Fig. 6, seen through the camera optics 14. When this alignment is achieved, the lamp 32 will light to expose the disc 11 for an image. of the pattern 41. Perfect alignment is achieved.

Stativet 23 förflyttas därefter längs X och/eller Y axeln till nästföljande bildposition och processen upprepas.The stand 23 is then moved along the X and / or Y axis to the next image position and the process is repeated.

För att underlätta denna inriktningsoperation används en separat ljuskälla 42 med låg intensitet för att belysa skivans inriktningsmål 35-1 genom kameraoptiken 14, såsom visas i fig 5. Ljuskälan 42 kan ha tillräckligt låg intensitet så att den icke väsentligt exponerar fotoresistet på skivan 11.To facilitate this alignment operation, a separate low intensity light source 42 is used to illuminate the alignment target 35-1 of the disc through the camera optics 14, as shown in Fig. 5. The light source 42 may have a sufficiently low intensity so as not to substantially expose the photoresist to the disc 11.

Ljuskällans våglängd kan vara densamma som hos blixtlampan 32 med hög intensitet. Ljus 43 från lampan 42 passerar genom en strålklyvare 44 och genom mönstret 40 på nätet 13 för att alstra belysningen vid platsen för målet 35-1.The wavelength of the light source may be the same as that of the high intensity flash lamp 32. Light 43 from the lamp 42 passes through a beam splitter 44 and through the pattern 40 on the net 13 to generate the illumination at the location of the target 35-1.

Den virtuella bilden av skivans inriktningsmål 35-1 projiceras tillbaka genom reduktionslinsen 14 och fokuseras vid nätets 13 plan. Den virtuella bilden av inriktningsmålet 35-1 och mönstret 40 observeras smtidigt genom optiken 49 via strålklyvare 44, ett prisma 45 och en videokamera 46, vilka visas schematiskt i fig 5 och innehålls inom ett hus 47 i fig 1. Mikroskopssiktoptik 48 kan vara 456 873 11 förbunden med kameran 46. När inriktning uppnåtts, kommer den bild som produceras på en videoskärm (ej visad) i förbindelse med videokameran 46 att ha det utseende som visas i fig 6.The virtual image of the target alignment target 35-1 is projected back through the reduction lens 14 and focused at the plane of the net 13. The virtual image of the alignment target 35-1 and the pattern 40 are readily observed through the optics 49 via beam splitter 44, a prism 45 and a video camera 46, which are shown schematically in Fig. 5 and contained within a housing 47 in Fig. 1. Microscope sight optics 48 may be 456 873 11 connected to the camera 46. When alignment is achieved, the image produced on a video screen (not shown) in conjunction with the camcorder 46 will have the appearance shown in Fig. 6.

Efter exponering av varje bild av mönstret 41 på ett av de föregående mönstren 36-1, 36-2 etc, används drivsystemet 24 och laserinterferometern 25 för att förflytta stativet 23 och skivan 11 så att det nästföljande mönstret i gruppen 37 är i position för exponering. Avståndet och riktningen för rörelsen från steg till steg kommer typiskt att motsvara de avstånd och riktningar som används för att framstega skivan 11 när initialgruppen 37 exponerades från nätet 12. Vid varje steg kan den virtuella mönsterbilden (ex.vis bilden 35-1' ) av det motsvarande målet 35-1, 35-2 etc observeras med användning av ljuskällan 42 och videokameran 46. En konventionell spak eller annat styrdon (ej visat) kan användas i förbindelse med drivsystemet 24 och laserinterometern 25 för att tillåta en operatör att fininställa stativets 23 position, så att perfekt målinriktning uppnås (såsom den i fig 6 visade). Detta kan utföras för varje individuell exponering i gruppen 37. Om positioneringsförmågan hos drivsystemet 24 och interferometern 25 är tillräckligt noggrann, behöver alternativt endast visuell återinriktning utföras en gång, två gånger eller endast några få gånger för varje rad eller kolumn i gruppen 37 i stället för vid varje position. Genom att anbringa ett individuellt inriktningsmål 35-1, 35-2 etc vid varje grupposition ges möjligheten att utföra en inriktning individuellt för varje exponering.After exposing each image of the pattern 41 to one of the preceding patterns 36-1, 36-2, etc., the drive system 24 and the laser interferometer 25 are used to move the frame 23 and the disc 11 so that the next pattern in the group 37 is in position for exposure. . The distance and direction of movement from step to step will typically correspond to the distances and directions used to advance the disc 11 when the initial group 37 was exposed from the net 12. At each step, the virtual pattern image (e.g., image 35-1 ') of the corresponding targets 35-1, 35-2, etc. are observed using the light source 42 and the camcorder 46. A conventional lever or other controller (not shown) may be used in conjunction with the drive system 24 and the laser thermometer 25 to allow an operator to fine tune the stand 23. position, so that perfect targeting is achieved (such as that shown in Fig. 6). This can be done for each individual exposure in group 37. If the positioning ability of the drive system 24 and the interferometer 25 is sufficiently accurate, alternatively only visual reorientation needs to be performed once, twice or only a few times for each row or column in group 37 instead of at each position. By applying an individual alignment target 35-1, 35-2, etc. at each group position, the possibility is given to perform an alignment individually for each exposure.

Typiskt kommer kameraoptiken 14 att ha ett mycket grunt fokaldjup. Om skivans 11 tjocklek är olikformig, kan den bild som alstras av kameran 30 på ett parti av skivan 11 vara i fokus, medan den bild som alstras vid ett annat ställe kan vara utanför fokus. Om detta är fallet, kan de fulla möjligheterna hos systemet 10 för fininställning och hög upplösning gå förlorade. Skivans nivåinställningssystem, som illustreras i fig 7, är avsett att eliminera detta problem, som kan uppkomma genom att skivan själv har en kilformig tvärsektion eller emedan skivan har deformerats under behandlingen.Typically, the camera optics 14 will have a very shallow focal depth. If the thickness of the disc 11 is non-uniform, the image generated by the camera 30 on a portion of the disc 11 may be in focus, while the image generated at another location may be out of focus. If this is the case, the full capabilities of the fine tuning and high resolution system 10 may be lost. The level adjustment system of the disc, illustrated in Fig. 7, is intended to eliminate this problem, which may arise because the disc itself has a wedge-shaped cross-section or because the disc has been deformed during the treatment.

Med hänvisning till nämnda figur innehåller stativet 23 ett rörligt bord 50 som självt drivs längs X och Y axeln av drivsystemet 24 och interferometern 25. ömsesidig förbindelse nellan bordet 50 och drivsystemet 24 är konventionell och är utelämnad från ritningarna för tydlighetens skull. På bordet 50 är monterat det stationära fundamentet 51 hos ett sfäriskt luftlagerstöd för en plattform 53 Plattformen 53 är fäst med bultar 54 vid ett väsentligen halvsfäriskt lager 55, som vilar i den halvsfäriska, konkava övre ytan 56 av basen 51. Skivan l1', som exponeras, hålls med vakuum vid plattformens 54 överdel. 456 875 12 En serie 57, 58, 59 av ringformiga spår är utformade på lagrets yta 56.Referring to said figure, the frame 23 contains a movable table 50 which is itself driven along the X and Y axis by the drive system 24 and the interferometer 25. Mutual connection between the table 50 and the drive system 24 is conventional and is omitted from the drawings for clarity. Mounted on the table 50 is the stationary foundation 51 of a spherical air bearing support for a platform 53. The platform 53 is secured with bolts 54 to a substantially hemispherical bearing 55, which rests in the hemispherical, concave upper surface 56 of the base 51. The disc 11 ', which exposed, held in vacuo at the top of the platform 54. 456 875 12 A series 57, 58, 59 of annular grooves are formed on the surface 56 of the bearing.

Spåret 57 kommunicerar via en kanal 60 i basen 51 med ett anslutningsdon 61, som är förbundet med ett vakuum. Spåret 58 är avluftat till atmosfärstryck via en avluftningskanal 62 genom basen 51. Med anordningen kommer ett vakuum, som utövas på anslutningsdonet 61, att bringa lagret 55 och plattformen 53 att hållas fast på plats i förhållande till basen 51. Vakuumkanalen 60 kommunicerar även via kanalen 63 genom lagret 55 och plattformen 53 med en eller flera öppningar på den övre ytan av plattformen S3 under skivan 11'. Med denna anordning kommer samma vakuum, som utövas på anslutningsdonet 61, även att hålla skivan 11' fast på plats ovanpå plattformen 53. En alternativ konstruktion kan ha skivans hållvakuum tillfört separat från det vakuum som används för att hopklämma de två halvorna av luftlagret.The groove 57 communicates via a channel 60 in the base 51 with a connector 61, which is connected to a vacuum. The groove 58 is vented to atmospheric pressure via a vent duct 62 through the base 51. With the device, a vacuum applied to the connector 61 will cause the bearing 55 and the platform 53 to be held in place relative to the base 51. The vacuum duct 60 also communicates via the duct 63 through the bearing 55 and the platform 53 with one or more openings on the upper surface of the platform S3 under the disc 11 '. With this device, the same vacuum exerted on the connector 61 will also hold the disc 11 'in place on top of the platform 53. An alternative construction may have the disc hold vacuum applied separately from the vacuum used to squeeze the two halves of the air bearing.

Spåret 59 kommunicerar via en kanal 64 med ett anslutningsdon 65, vilket är fäst vid en källa för luft eller annan gas under positivt tryck. Normalt tillförs ett vakuum kontinuerligt vid anslutningsdonet 61. När det är nödvändigt att ändra plattformens 53 orientering, tillförs gas under tryck till anslutningsdonet 65. Trycket hos denna gas, som tillförs via spåret 59 till den inre ytan 56 av basen 51, övervinner hållkraften av vakuumet och bildar ett luftstöd för lagret 55. Såsom resultat härav kan lagret 55 och plattformen 53 inställas i förhållande till basen 51 genom applicering av en mycket liten kraft på plattformen 53 eller skivan l1'. När den önskade plattformsorienteringen har uppnåtts, frånkopplas den trycksatta gasen från anslutningsdonet 65 och vakuume låser omedelbart lagret 55 på plats i förhållande till basen 51.The groove 59 communicates via a duct 64 with a connector 65, which is attached to a source of air or other gas under positive pressure. Normally, a vacuum is applied continuously to the connector 61. When it is necessary to change the orientation of the platform 53, gas is supplied under pressure to the connector 65. The pressure of this gas, which is supplied via the groove 59 to the inner surface 56 of the base 51, overcomes the holding force of the vacuum. and forms an air support for the bearing 55. As a result, the bearing 55 and the platform 53 can be adjusted relative to the base 51 by applying a very small force to the platform 53 or the disc 11 '. When the desired platform orientation has been achieved, the pressurized gas is disconnected from the connector 65 and a vacuum immediately locks the bearing 55 in place relative to the base 51.

Denna stödmekanism 52 för luftlagret används för att underlätta parallell- inriktningen av den övre ytan 1lT hos skivan ll' med ett referensplan, såsom planet vid den nedre änden 3lL av kamerahuset 31. För detta ändamål finns inuti huset 31 ett flertal (typiskt tre) luftkanaler 68, 68'. Med fördel är dessa åtskilda kring husets 31 periferi, exempelvis med 120” intervall. En källa (ej visad) för luft eller annan gas under tryck är ansluten till de övre ändarna av kanalerna 68, 68'. En del av denna luft avviker via de öppna, nedre ändarna 68a, 68a' av kanalerna 68, 68' till bildande av en grupp av luftstrålar 69, 69'.This air bearing support mechanism 52 is used to facilitate the parallel alignment of the upper surface 11t of the disc 11 'with a reference plane, such as the plane at the lower end 31l of the camera housing 31. For this purpose, there are a plurality (typically three) of air channels inside the housing 31. 68, 68 '. Advantageously, these are separated around the periphery of the housing 31, for example at 120 ”intervals. A source (not shown) for air or other gas under pressure is connected to the upper ends of the ducts 68, 68 '. Some of this air deviates via the open, lower ends 68a, 68a 'of the channels 68, 68' to form a group of air jets 69, 69 '.

Trycket av luften i var och en av kanalerna kan avkännas genom en motsvarande trycksensor 70, 70', som innehålls i huset 31.The pressure of the air in each of the ducts can be sensed by a corresponding pressure sensor 70, 70 ', which is contained in the housing 31.

För att åstadkomma parallellinriktning av skivan l1', tillförs luft under tryck till anslutningsdonet 65, så att plattformen 53 och skivan 11' är fria att förflyttas på det sfäriska luftlagerstödet 52. Kamerastommen 31 sänks då mot skivan ll med luft under tryck tillförd till kanalerna 68 och 68'. De resul- terande luftstrålarna 69, 69' utövar en kraft på skivan 11' och plattformen 53. Om skivans yta lll icke är parallell med huset och 1lL, kommer den kraft som F» 456 873 13 utövas av de individuella luftstrålarna 69, 69' icke att vara lika. Till följd härav kommer de olika krafterna att bringa skivan 11' och plattformen 53 att förflyttas i förhållande till det sfäriska luftlagerstödet 52, till dess ett jämviktstillstånd uppnås, vid vilket den kraft som utövas av alla luftstrålarna 69, 69' är lika. Detta komer att inträffa, när avståndet mellan kanalöppningarna 68a och 68a' samt skivans 11' yta är lika, dvs det kommer att inträffa, när skivans övre yta 11T är parallell med husets botten 11L. Detta tillstånd avkänns genom uppträdande av lika mottryck vid alla sensorerna 70, 70'. Lämpliga styrkretsar (ej visade) som är påverkbara av detta lika mottryckstillstånd, bringar tillförseln av lufttryck till anslutningsdonet 65 att avbrytas. Till följd härav kommer lagret 55 att omedelbart låsas av vakuum vid basen 51, som därigenom styvt håller plattformen 53 och skivan 11' i den önskade positionen, med den övre ytan lll parallell med kamerabotten 31L.To achieve parallel alignment of the disk 11 ', pressurized air is supplied to the connector 65 so that the platform 53 and the disk 11' are free to move on the spherical air bearing support 52. The camera body 31 is then lowered to the disk 11 with pressurized air supplied to the ducts 68. and 68 '. The resulting air jets 69, 69 'exert a force on the disc 11' and the platform 53. If the surface 11 of the disc is not parallel to the housing and 11l, the force exerted by the individual air jets 69, 69 'will not to be equal. As a result, the various forces will cause the disk 11 'and the platform 53 to move relative to the spherical air bearing support 52 until an equilibrium state is reached at which the force exerted by all the air jets 69, 69' is equal. This will occur when the distance between the channel openings 68a and 68a 'and the surface of the disc 11' is equal, ie it will occur when the upper surface 11T of the disc is parallel to the bottom 11L of the housing. This condition is sensed by the occurrence of equal back pressure at all the sensors 70, 70 '. Suitable control circuits (not shown) which are actuated by this equal back pressure condition cause the supply of air pressure to the connector 65 to be interrupted. As a result, the bearing 55 will be immediately locked by vacuum at the base 51, thereby rigidly holding the platform 53 and the disc 11 'in the desired position, with the upper surface 111 parallel to the camera base 31L.

Fig. 7 är icke nödvändigtvis ritad i skala. Den kilformiga tvärsektionen av skivan 11 har överdrivits för tydlighetens skull. I praktiken kan dessutom husets 31 diameter vara väsentligt mindre än skivans ll' diameter. Parallellin- riktningen kan sålunda utföras över en relativt mindre area av skivan 11' än som illustreras i fig. 7. Parallellinriktningen kan utföras före varje exponering eller kan utföras endast en gång eller några få gånger under stegningen och den upprepade exponeringen av hela skivan 11.Fig. 7 is not necessarily drawn to scale. The wedge-shaped cross-section of the disc 11 has been exaggerated for the sake of clarity. In practice, moreover, the diameter of the housing 31 can be substantially smaller than the diameter of the disc 11 '. The parallel alignment can thus be performed over a relatively smaller area of the disc 11 'than illustrated in Fig. 7. The parallel alignment can be performed before each exposure or can be performed only once or a few times during the stepping and the repeated exposure of the entire disc 11.

Systemet enligt fig. 7 eller en på likartat sätt utnyttjad serie av strålar med en annan fysisk placering kan även användas för att utföra en mycket noggrann fokusering av kameran 30, när en gång den ovan beskrivna parallellin- riktningen har uppnåtts. Luftstrålarna 69, 69' och mottryckssensorerna 70, 70' används även för att åstadkomma sådan fokusering.The system of Fig. 7 or a similarly utilized series of beams with a different physical location can also be used to perform a very accurate focusing of the camera 30, once the parallel alignment described above has been achieved. The air jets 69, 69 'and the back pressure sensors 70, 70' are also used to provide such focusing.

Exakt fokus uppnås när kamerans optiska system 14 är anbragt på ett noggrant avstånd från skivans övre yta 11T. Vid detta avstånd kommer ett visst mottryck att finnas vid sensorerna 70, 70'. Fokusering kan sålunda uppnås genom gradvis sänkning av kamerakroppen 31 mot skivan ll' under övervakning av den mottrycksnivå som detekteras av sensorerna 70, 70'. När kamerakroppen sänks, kommer detta mottryck att ökas i enlighet härmed. När det förutbestämda tryck som motsvarar avståndet för exakt fokus detekteras, avbryts nedåtriktad för- flyttning av kroppen 31. Perfekt fokus är uppnått. Denna fokuseringsoperation kan utföras före varje individuell exponering i gruppen 37.Exact focus is achieved when the camera's optical system 14 is positioned at an accurate distance from the upper surface 11T of the disc. At this distance, a certain back pressure will be present at the sensors 70, 70 '. Focusing can thus be achieved by gradually lowering the camera body 31 towards the disc 11 'while monitoring the back pressure level detected by the sensors 70, 70'. When the camera body is lowered, this back pressure will increase accordingly. When the predetermined pressure corresponding to the distance for exact focus is detected, downward movement of the body 31 is interrupted. Perfect focus is achieved. This focusing operation can be performed before each individual exposure in the group 37.

Avkänningssystemet för luftstrålens mottryck eller det "luftmått" som just beskrivits i förbindelse med skivans nivåinriktning och fokusering kan även användas såsom ett hjälpmedel för automatisk, noggrann förinriktning av skivan 11. Före utförande av initialexponeringen med användning av nätet 13 förinriktas 456 873 l4 skivan 11, såsom ovan beskrivits, och inställs i ett läge i vilket bilden 40a (fig. 6) bör vara helt nära inriktningsmålet 35-1 på skivan 11. Om skivan 11 är rätt förinriktad, kommer målet 35-1 att uppträda inom videokamerans 46 siktfält.The air jet back pressure sensing system or the "air gauge" just described in connection with the level leveling and focusing of the disc can also be used as an aid for automatic, accurate pre-alignment of the disc 11. Before performing the initial exposure using the net 13, the disc 11 is pre-aligned. as described above, and set to a position in which the image 40a (Fig. 6) should be very close to the alignment target 35-1 on the disc 11. If the disc 11 is properly pre-aligned, the target 35-1 will appear within the field of view of the camcorder 46.

Detta synfält är emellertid mycket litet (av storleksordningen 1,3 mm2) så att noggrann förinriktning erfordras för att säkerställa att målet 35-1 kommer att uppträda inom kamerans 46 synfält. Dessutom är det väsentligt att skivans 11 vinkelorientering på stativet 23 är korrekt, exempelvis inom orten för målen 35- 1, 35-2 etc, som är inriktade parallellt med X och Y axlarna hos drivsystemet 24. Detta är nödvändigt så att när skivan ll framstegas längs Z och eller Y axlarna mellan successiva exponeringar, varje successivt mål 35-2, 35-3 etc kommer att i tur och ordning uppträda inom videokamerans 46 synfält.However, this field of view is very small (of the order of 1.3 mm2) so that accurate pre-alignment is required to ensure that the target 35-1 will appear within the field of view of the camera 46. In addition, it is essential that the angular orientation of the disc 11 on the frame 23 is correct, for example within the location of the targets 35-1, 35-2, etc., which are aligned parallel to the X and Y axes of the drive system 24. This is necessary so that when the disc 11 is advanced along the Z and or Y axes between successive exposures, each successive target 35-2, 35-3, etc. will in turn appear within the field of view of the camcorder 46.

Såsom ovan beskrivits utförs en förinriktning av skivans platta kant llf vid den förinriktade stationen 20. När skivan 11 placeras på stativet 23, inriktas den platta kanten llf grovt med en av axlarna (typiskt X axeln) hos drivsystemet 24. En av luftstrålarna i kamerahuset 31 (exempelvis luftstrålen 69 och den tillhörande trycksensorn 70) används därefter för att bestämma skivans ll centrum. Detta förfarande illustreras i fig. 9.As described above, a pre-alignment of the flat edge 11f of the disc is performed at the pre-aligned station 20. When the disc 11 is placed on the stand 23, the flat edge 11f is roughly aligned with one of the axes (typically the X-axis) of the drive system 24. One of the air jets in the camera housing 31 (for example, the air jet 69 and the associated pressure sensor 70) are then used to determine the center of the disk 11. This method is illustrated in Fig. 9.

Först förflyttas stativet 23 parallellt med Y axeln, till dess luftstrålen 69 är belägen längs en godtycklig linje 75 (fig. 9), vilken är parallell ned X axeln men åtskild på avstånd från skivans 11 horisontella centrumlinje 76.First, the frame 23 is moved parallel to the Y axis until the air jet 69 is located along an arbitrary line 75 (Fig. 9), which is parallel down the X axis but spaced apart from the horizontal centerline 76 of the disc 11.

Därefter används drivsystemet 24 för att förflytta stativet 23 parallellt med dess X axel 73, till dess platserna för skivans kanter 75 L och 75 R detekteras.Thereafter, the drive system 24 is used to move the frame 23 parallel to its X axis 73, until the locations of the disk edges 75 L and 75 R are detected.

Stativet 23 kan exempelvis först transporteras åt höger i fig. 9 så att linjen 75 definierar banan för luftstrålen 69 i förhållande till den rörliga skivan 11.The frame 23 can, for example, first be transported to the right in Fig. 9 so that the line 75 defines the path of the air jet 69 in relation to the movable disc 11.

När skivans 11 kant 75L uppnås, kommer det mottryck som detekteras av sensorn ll att omedelbart minskas. Sensorn 70 kommer att sända en motsvarande signal till en dator (ej visad), vilken i förbindelse med laserinterferometersystemet 25 kommer att bilda en plats eller en referensposition för kantpunkten 75L längs linjen 75. Stativet 23 förflyttas därefter i den motsatta eller vänstra riktningen och luftstrålen 69 och sensorn 70 används för att detektera positione för den motställda kanten 75R. När dessa två positioner är kända, divideras den motsvarande längden utmed linjen 75 (dvs sträckan mellan kantpunkterna 75L och 75R) med två (av datorn) för att bilda läget för mittpunkten 75c längs linjen. 75. Detta mätförfarande upprepas med fördel ett flertal gånger längs olika linjer 77, 78, som är parallella med linjen 75. Såsom resultat kommer en grupp av punkter 75c, 77c, 78c att bestämmas, vilkas medelplaceringar kommer att bilda en vertikal centrumlinje för skivan 11. Denna process kommer även att eliminera fel, som kan införas, om exempelvis ett urtag eller en oregelbundenhet skulle 456 873 15 finnas längs skivans 11 kant, där den skärs av en av linjerna 75, 77 eller 78.When the edge 75L of the disc 11 is reached, the back pressure detected by the sensor 11 will be immediately reduced. The sensor 70 will send a corresponding signal to a computer (not shown), which in connection with the laser interferometer system 25 will form a location or a reference position for the edge point 75L along the line 75. The frame 23 is then moved in the opposite or left direction and the air jet 69 and the sensor 70 is used to detect the position of the opposite edge 75R. When these two positions are known, the corresponding length along the line 75 (ie, the distance between the edge points 75L and 75R) is divided by two (by the computer) to form the position of the center point 75c along the line. 75. This measuring procedure is advantageously repeated several times along different lines 77, 78, which are parallel to the line 75. As a result, a group of points 75c, 77c, 78c will be determined, the mean positions of which will form a vertical center line of the disc 11. This process will also eliminate errors that can be introduced if, for example, a recess or an irregularity were to be found along the edge of the disc 11, where it is cut by one of the lines 75, 77 or 78.

Därnäst används sama process i den ortogonala riktningen för att lokalisera centrumlinjen 76. För detta ändamål förflyttas stativet 23 parallellt med X axeln 73, till dess luftstrålen 69 är belägen längs en vertikal linje 81 (fig. 9), vilken icke skär planet 11f. Stativet 23 förflyttas därefter endast parallellt med sin Y axel och luftstrålen 69 och sensorn 70 används för att lokalisera punkterna 81T och 81B, vid vilka linjen 81 skär skivans 11 överdel.Next, the same process is used in the orthogonal direction to locate the center line 76. For this purpose, the frame 23 is moved parallel to the X axis 73, until the air jet 69 is located along a vertical line 81 (Fig. 9), which does not intersect the plane 11f. The frame 23 is then moved only parallel to its Y axis and the air jet 69 and the sensor 70 is used to locate the points 81T and 81B, at which the line 81 intersects the upper part of the disc 11.

Datorn och laserinterferometern 25 samverkar åter för att erhålla dessa mått och beräkna centrum 81c av linjen 81. Processen upprepas sedan vid en eller flera vertikala linjer 82 för att erhålla en eller flera centrumpunkter 82c. Punkterna 81c, 82c definierar därefter läget av den horisontella centrumlinjen 76. Skär- ningen 83 mellan centrumlinjerna 76 och 79 definierar därefter skivans 11 centrum. Detta innebär att den exakta placeringen av centrum 83 nu åstadkommits i förhållande till en valfri referenspunkt för X och Y axlarna 73, 74, med avseende på vilka drivsystemet 24 och laserinterferometern 25 inställer bordet 23.The computer and laser interferometer 25 again cooperate to obtain these measurements and calculate centers 81c of line 81. The process is then repeated at one or more vertical lines 82 to obtain one or more center points 82c. The points 81c, 82c then define the position of the horizontal center line 76. The intersection 83 between the center lines 76 and 79 then defines the center of the disc 11. This means that the exact positioning of the center 83 has now been achieved in relation to an optional reference point for the X and Y axes 73, 74, with respect to which the drive system 24 and the laser interferometer 25 set the table 23.

Under initialmaskningsoperationen för skivan 11 med användning av nätet 12 utförs framstegnings- och repetitionsinställningen, vilken bestämmer gruppen 37 (fig 2), med fördel i förhållande till centrumpunkten 83 och de centrumlinjer 76 och 79 som åstadkommits under den ovan i anslutning till fig 9 beskrivna proceduren. För varje efterföljande maskningsoperation med användning av ett nät 13 används emellertid med fördel en ytterligare förinriktningsprocedur, illustrerad i fig 10 och 11,för att eliminera eventuella rotationsfel i skivans 11 inställning. Med nätet 13 på plats bildas centrum 83 av skivan 11 på ovan beskrivet sätt. Om ett rotationsfel föreligger, kommer de bildade centrumlinjerna 76 och 79 icke att vara parallella med de X och Y axlar till vilka inriktningsmålen 35-1, 35-2 etc i gruppen är hanförda. För att korrigera detta rotationsfel används systemet 24 först för att driva skivan 23, till dess ett visst inriktningsmål 35c (fig 10) nära skivans 11 centrum är beläget under kameran 30 vid ett ställe, vid vilket, om förinriktningen vore perfekt, bilden 40a av inriktningsmålet 40 kommer att sammanfalla med detta. Emedan detta mål 35-C är nära skivans 11 centrum 83, även om ett relativt avsevärt rotationsinställningsfel hos skivan skulle föreligga, bör målet 35-C uppträda inom videokamerans 46 synfält.During the initial masking operation of the disc 11 using the net 12, the advancement and repetition setting, which determines the group 37 (Fig. 2), is advantageously performed with respect to the center point 83 and the center lines 76 and 79 made during the procedure described above in connection with Fig. 9. . However, for each subsequent masking operation using a net 13, an additional pre-alignment procedure, illustrated in Figures 10 and 11, is advantageously used to eliminate any rotational errors in the setting of the disc 11. With the net 13 in place, the center 83 is formed by the disc 11 in the manner described above. If a rotation error is present, the formed center lines 76 and 79 will not be parallel to the X and Y axes to which the alignment targets 35-1, 35-2, etc. in the group are carried. To correct this rotational error, the system 24 is first used to drive the disc 23 until a certain alignment target 35c (Fig. 10) near the center of the disc 11 is located below the camera 30 at a location at which, if the pre-alignment was perfect, the image 40a of the alignment target 40 will coincide with this. Since this target 35-C is close to the center 83 of the disc 11, even if there was a relatively significant rotation adjustment error of the disc, the target 35-C should appear within the field of view of the camcorder 46.

Operatören kan sedan använda en lämplig manuell styranordning, såsom en spak (ej visad), för att bringa drivsystemet 24 att förflytta stativet 23 längs X och/eller Y axlarna 73, 74, till dess inriktningsmålet 35-C är i nära inriktning med bilden 40a av mönstret 40 på nätet 13. Vid denna tidpunkt kan operatören 456 873 16 intrycka en knapp (ej visad) för att bringa den tillhörande datorn att registrera detta läge hos målet 35-C.The operator can then use a suitable manual control device, such as a lever (not shown), to cause the drive system 24 to move the frame 23 along the X and / or Y axes 73, 74, until the alignment target 35-C is in close alignment with the image 40a of the pattern 40 on the network 13. At this time, the operator 456 873 16 can press a button (not shown) to cause the associated computer to register this position of the target 35-C.

Därnäst förflyttas stativet 23 längs antingen X eller Y axeln till det förväntade läget för ett annat inriktningsmål 35-D, som är längre från skivans centrum 83. Om ett rotationsfel finns, kommer förhållandet mellan målbilden 40a och inriktningsmålet 35-D att vara lika med det som visas i fig 11. Operatören g använder åter spaken eller liknande styrdon för att förflytta stativet längs X och Y axlarna, till dess inriktningsmålet 35-D är centrerat i förhållande till inriktningsbilden 40a. Vid denna tidpunkt inmatas den nya skivpositionen i datorn.Next, the frame 23 is moved along either the X or Y axis to the expected position of another alignment target 35-D, which is further from the center of the disk 83. If there is a rotation error, the ratio of the target image 40a to the alignment target 35-D will be equal to that as shown in Fig. 11. The operator g again uses the lever or similar controls to move the stand along the X and Y axes, until the alignment target 35-D is centered relative to the alignment image 40a. At this time, the new disk position is entered into the computer.

I Det är uppenbart att, när denna operation upprepas, X axel och/eller Y axelkorrektionerna, vilka är nödvändiga vid varje punkt, för att inrikta målen 35-C, 35-D etc, direkt indikerar rotationsfelet Å i skivans 11 inställning. Efte trigonometrisk beräkning av,D kan mekanismen enligt fig 8 användas för att vrida basen 51 och plattformen 53, som uppbär skivan 11, i förhållande till skivans ' centrum 83 genom en motsvarande vinkel ø. Detta kommer att eliminera skivans rotationsinställningsfel.It is obvious that, when this operation is repeated, the X axis and / or Y axis corrections, which are necessary at each point, to align the targets 35-C, 35-D, etc., directly indicate the rotation error Å in the setting of the disc 11. After trigonometric calculation of D, the mechanism of Fig. 8 can be used to rotate the base 51 and the platform 53, which support the disc 11, relative to the center 83 of the disc by a corresponding angle δ. This will eliminate the rotation setting error of the disc.

För att åstadkomma denna ß korrektion är basen 51 monterad ovanpå bordet 50 på ett sätt, som tillåter en mycket fin vinkelrotation av basen, utan någon sammanhängande translationsrörelse längs X eller Y axlarna. För detta ändamål innehåller basens 51 undersida ett cylindriskt urtag 85, inuti vilket ändarna 86 av tre böjningsarmar 86-1, 86-2, 86-3 är fästa. De yttre ändarna 86b av dessa armar 86 är förbundna genom kopplingar 87 med bordet 50. Varje arm sträcker sig genom en motsvarande slits 88 genom basens 51 cylindriska, nedre vägg. En styv arm 89 är fäst vid och sträcker sig utåt från basen 51.To effect this ß correction, the base 51 is mounted on top of the table 50 in a manner which allows a very fine angular rotation of the base, without any continuous translational movement along the X or Y axes. For this purpose, the underside of the base 51 contains a cylindrical recess 85, within which the ends 86 of three bending arms 86-1, 86-2, 86-3 are fixed. The outer ends 86b of these arms 86 are connected by couplings 87 to the table 50. Each arm extends through a corresponding slot 88 through the cylindrical lower wall of the base 51. A rigid arm 89 is attached to and extends outwardly from the base 51.

När de yttre ändarna 89a av armen 89 förflyttas åt vänster eller höger i fig 8, kommer med denna anordning basen 51 och plattformen 53 att rotera kring basens 51 vertikala centrumaxel. Denna rotationsrörelse upptas genom böjning av alla armarna 86. Armarna 86 kommer emellertid att hindra basen från att för- flyttas i sidled (dvs parallellt med antingen X eller Y axeln) i förhållande till bordet 50. En ren rotationskorrektion uppnås.As the outer ends 89a of the arm 89 are moved to the left or right in Fig. 8, with this device the base 51 and the platform 53 will rotate about the vertical center axis of the base 51. This rotational movement is absorbed by bending all the arms 86. However, the arms 86 will prevent the base from moving laterally (ie parallel to either the X or Y axis) relative to the table 50. A pure rotation correction is achieved.

Rörelse bibringas armen 89 av en motor 91, som vrider en axel 92, vilken har ett skruvgängat parti 93. Axelns 92 ände är lagrad i ett lager 94, som är fäst vid bordet 50.Movement is imparted to the arm 89 by a motor 91 which rotates a shaft 92 which has a screw threaded portion 93. The end of the shaft 92 is mounted in a bearing 94 which is attached to the table 50.

Axeln 92 ingriper med gängor i det inre av en öppning genom en ände av en styv arm 95, vars andra ände är svängbart fäst genom en kardanknut 96 till en kopplingsarm 97, vilken i sin tur är förbunden med armens 89 yttre ände 89a genom en annan kardanknut 98. Balken 95 är svängbart fäst i förhållande till bordet 50 genom en styv koppling 99, vilken är svängbart förbunden med armen 95 genom en kardanknut 100.The shaft 92 engages threads in the interior of an opening through one end of a rigid arm 95, the other end of which is pivotally attached by a universal joint 96 to a coupling arm 97, which in turn is connected to the outer end 89a of the arm 89 by another universal joint 98. The beam 95 is pivotally attached relative to the table 50 by a rigid coupling 99, which is pivotally connected to the arm 95 by a universal joint 100.

U 456 873 När motorn 91 drivs i en riktning (ex.vis medurs) bringar med denna anordning gängorna 93 armen 95 att svängas kring fästet 100 så att därigenom rörelse åt vänster e11er höger via armen 97 bibringas armen 89. Ti11 följd härav kommer basen 51 och piattformen 53 att vridas i en motsvarande vinkeïriktning.When the motor 91 is driven in one direction (eg clockwise), with this device the threads 93 cause the arm 95 to pivot about the bracket 100 so that movement to the left or to the right via the arm 97 is imparted to the arm 89. As a result, the base 51 and the plate mold 53 to be rotated in a corresponding angular direction.

Motriktad rotation av motorn 91 åstadkommer sammanhängande vridning av basen i en motsatt riktning. En kodare 101, som är förbunden med axeïn 92, aïstrar en utsignaï, vi1ken indikerar utsträckningen av motorns 91 rotation och föijaktiigen indikerar det vinkeivärde med viïket basen 51 har vridits.Counterclockwise rotation of the motor 91 causes continuous rotation of the base in an opposite direction. An encoder 101, which is connected to the shaft 92, generates an output signal which indicates the extent of the rotation of the motor 91 and accurately indicates the angular value with which the base 51 has been rotated.

Motorn 91 kan styras automatiskt av datorn (ej visad), som används på ovan beskrivet sätt, för att bestämma rotationsinstäiïningsfeiet ß hos skivan 11. När motorn ll strömsätts, kommer kodaren 101 att tiil datorn återmata en signai, som indikerar den rotation som bibringats basen 51. I beroende av denna signai kan motorn 91 på rätt sätt frånkoppias, när den önskade korrektionsvinkeïn p har uppnåtts. På detta sätt kan rotationskorrektion i skivans 11 positionering åstadkommas automatiskt och med mycket hög noggrannhet.The motor 91 can be controlled automatically by the computer (not shown) used in the manner described above to determine the rotation setting error ß of the disk 11. When the motor 11 is energized, the encoder 101 will return to the computer a signal indicating the rotation imparted to the base. 51. Depending on this signal, the motor 91 can be properly switched off when the desired correction angle β has been reached. In this way, rotation correction in the positioning of the disc 11 can be achieved automatically and with very high accuracy.

När en gång detta rotationspositioneringsfei har korrigerats, är det uppenbart att de effektiva centrumlinjerna 76 och 79 hos skivan 11 nu kommer att vara inriktade para11e11t med X och Y axiarna 73, 74 i förbindeise med stativet 23 och vidare att aïia inriktningsmåien 35-1, 35-2 etc även kommer att vara korrekt inriktade i förhåiïande ti11 stativets X och Y axlar. Under framstegnings- och repetitionsprocessen, om skivan 11 framstegas genom samma avstånd och riktningar som användes under initiaiexponeringen av skivan 11, för att aïstra gruppen 37 (fig 2), kommer i enïighet härmed mönsterbiïden 40a att i varje faii vara mycket nära det motsvarande inriktningsmåiet 35-1,'35-2 etc.Once this rotational positioning error has been corrected, it is apparent that the effective center lines 76 and 79 of the disc 11 will now be aligned parallel to the X and Y axes 73, 74 in communication with the frame 23 and further to align the alignment means 35-1, 35. -2 etc will also be correctly aligned in relation to the X and Y axes of the stand. During the advancement and repetition process, if the disc 11 is advanced by the same distances and directions used during the initial exposure of the disc 11, to adjust the group 37 (Fig. 2), accordingly the pattern image 40a will in each case be very close to the corresponding alignment means 35. -1, '35 -2 etc.

Mindre korrektioner kan utföras av operatören vid behov med användning av spaken Perfekt inriktning av mönstrets 41 biid från nätet 13 med de förut exponerade biiderna 36-1, 36-2 etc kommer att uppnås vid varje grupposition.Minor corrections can be made by the operator if necessary using the lever. Perfect alignment of the pattern 41 of the pattern 41 from the net 13 with the previously exposed bits 36-1, 36-2, etc. will be achieved at each group position.

Claims

Claim 456 873 18

Device for use in a step and repetition system for direct exposure of semiconductor wafers, comprising position adjusting means, characterized by new stands of a stand (23), on which the semiconductor wafer (11) is mounted, a stand drive device (24) for moving the frame along orthogonal X and Y axes, air jet devices (68,68 '), which are arranged above the disc (11), to direct a jet (69) of compressed air towards the disc (11), which air jet devices comprise a first sensor (70 ), for sensing the back pressure of the directed air, and control means for causing the stand drive device to move the stand parallel to one of the orthogonal axes and detect the positions of the opposite edges of the disc (11) along said one axis by sensing the change in back pressure of the directed air, when the jet (69, 69 ') of air is moved over the opposite edges, after which the control devices use the detected edge portions to determine the position of a first center line of the disc, and that the exposure system comprises a camera (30) for exposing an image on the disc (11), the air jet devices comprising a plurality of spaced air jets (69, 69 ') directed towards the surface of the disc (11), each of the air jets 'having a corresponding back pressure sensor (70, 70') and the frame (23) comprising a mounting platform (53) for the semiconductor wafer (11), which is supported by an air bearing (55) together with devices for allowing the platform (53) and the disc (II) to be moved relative to the air bearing (55) under pressure exerted on the disc by the air jets, and to lock the air bearing (55) for the purpose of preventing further movement of the platform (53) and the disc (11). ), when the back pressures detected by all the sensors (70, 70 ') are equal, which state indicates parallel orientation between a portion of the surface of the disc (11) and a reference plane of the camera (30).

Device according to claim 1, characterized in that the guide devices further cause the tripod drive devices to advance the attached disc stepwise to a predetermined group of locations relative to the camera (30) and that the camera exposes the image on the disc (II) at each and every one. one of said places.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the camera (30) first exposes the disc (11) from a first net (12), which contains a circuit pattern (36) and an alignment target (35), so that, after the disc (11) has been advanced through said group of locations and the exposure is repeated at each such location, the disc (11) will contain a pattern of exposing circuit patterns, each having an associated exposed targeting means (35-). 1), after which the camera (30) exposes the disc (11) from a second network (13), which contains a second circuit pattern (41) and an alignment pattern (40), which is formed complementary to the alignment target (35), and the device includes alignment observation devices (44, 45, 46, 48, 49) for simultaneous observation of each pattern plate by the same camera system used to expose the disc (11), the alignment pattern of the second net (40), and a virtual display of an exposed alignment target ( - 1) on the disc (II), which tripod is movable to achieve accurate alignment of the simultaneously observed virtual image and the pattern, the camera (30) performing the subsequent exposure when such accurate alignment has been achieved, so that the exposed image of the other the circuit pattern (41) will be in exactly overlapping relationship with the exposed circuit pattern on the disk (11) at each group.