SE457034B

SE457034B - DEVICE WITH PHOTO EXPOSURE SYSTEM FOR SEMICONDUCTOR DISCS WITH A CAMERA FOR EXPOSURE OF THE DISC TO MAKE SEMICONDUCTOR DEVICES.

Info

Publication number: SE457034B
Application number: SE8003424A
Authority: SE
Inventors: Peski C Van; W L Meisenheimer
Original assignee: American Semiconductor Equip
Priority date: 1979-05-11
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1988-11-21
Also published as: SE456872B; DE3017582A1; IT1212414B; IL59629A; JPH0310221B2; FR2456338B1; JPH0125220B2; NL8002009A; GB2052767A; SE8800836D0; SE8003424L; GB2052767B; GB2111695B; JPS5816531A; FR2456338A1; JPS638609B2; DE3017582C2; SE456873B; SE8800836L; IL59629A0

Description

457 054 fälteffekttransistorer med kiselstyre eller C-MOS (komplemen- tära metalloxidhalvledare) anordningar för ätt endast nämna ett fåtal. Gemensamt för alla dessa processer är emellertid behovet av att fotografiskt definiera specifika areor inom varje krets eller anordning vid vilka processoperationer in- träffar. Från så få som 3 till så många som 12 dylika, foto- grafiska maskningsoperationer utförs på varje skiva under fab- rikationsprocessen. 457,054 field power transistors with silicon control or C-MOS (complementary metal oxide semiconductors) devices to name just a few. Common to all these processes, however, is the need to photographically define specific areas within each circuit or device in which process operations occur. From as few as 3 to as many as 12 such, photographic masking operations are performed on each disk during the manufacturing process.

Såsom exempel betraktas en mycket enkel fabrikationsprocess för en fält effekttransistor (FET) med metallstyre. Först täcks kiselskivan med ett relativt tjockt fältoxidskikt av ki- seldioxid. Detta täcks med ett ljuskänsligt fotoresistmaterial, som exponerats för ljus genom en första, fotografisk mask för att bilda de områden vid vilka de individuella fälteffekttran- sistorerna skall utformas. Det exponerade och framkallade foto- resistet verkar såsom en skärm för att tillåta selektiv bort- etsning av fältoxiden i de områden där fälteffekttransistorer skall framställas.As an example, consider a very simple manufacturing process for a field power transistor (FET) with metal control. First, the silicon wafer is covered with a relatively thick field oxide layer of silica. This is covered with a photosensitive photoresist material, which is exposed to light through a first, photographic mask to form the areas at which the individual field effect transistors are to be designed. The exposed and developed photoresist acts as a screen to allow selective etching of the field oxide in the areas where field effect transistors are to be fabricated.

Ett tunt styroxidskikt odlas därefter direkt på kiselsubstratet i dessa exponerade områden, Ett annat fotoresiststeg med an- vändning av en andra fotografisk mask används för att defini- era platserna för emittern och kollektorn hos varje fälteffekt- transistor. öppningar utformas genom det tunna styroxidskiktet vid de platser som definieras av denna mask för emitter och kollektor. Dopningsmaterialet diffunderas genom öppningarna till bildande av emittern och kollektorn. Dame diffusionsopera- tion sker vid hög temperatur, typiskt av storleksordningen av ll00°C. Samtidigt odlas oxiden för att täcka öppningarna för emittern och kollektorn.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. openings are formed by 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. Dame diffusion surgery 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 kollektorområdena samt bondningsdynplatserna för varje fälteffekttransistorelement.Next, a third, photographic mask is used to define the locations of the metal gate, the metal contacts of the emitter and collector areas, 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, foto- 457 054 grafisk mask för att definiera de platser vid vilka den ång- utfällda oxiden kommer att avlägsnas för att exponera bondnings- dynorna för fälteffekttransistorns styre, emitter och kollektor.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-precipitated oxide will be removed to expose the bonding pads to the field effect transistor gate, emitter and collector.

Oxiden bortetsas vid dessa definierade ställen för att exponera de metalldynomrâden till vilka elektriska kontakttrådar senare kommer att bondas.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, fotogra- fiska masker. Det är av största betydelse att varje succesiv mask inriktas korrekt med de krets- eller anordningsmönster som definierats av de föregående maskningsstegen. Henna inrikt- ning är kritisk för korrekt funktion av den färdiga anordningen.In this simple example, four separate, photographic masks are thus used. It is of utmost importance that each successive mask is properly aligned with the circuit or device patterns defined by the preceding masking steps. Henna orientation is critical for proper operation of the finished device.

I den fälteffekttransistorprocess som beskrivits ovan är exempelvis positioneringen av den tredje mask som används för att definiera platsen för metallstyrelektroden mycket kritisk.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.

Styromrâdet måste placeras exakt över styroxiden mellan öpp- ningarna för emitter och kollektor. Felinriktning skulle kunna medföra att styrelektroden överlappar emittern eller kollektorn och därigenom försämrar fälteffekttransistorns prestation eller ännu värre åsüﬂkmmer kortslutning från styret till emittern eller kollektorn och därigenom göra anordningen oduglig.The control area must be located exactly above the control oxide between the openings for the emitter and the collector. Misalignment could cause the control 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 control 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 individuella komponenter krävs att var och en av dessa komponenter är extremt liten. I moderna integrerade kret- sar kan elementavstånd ned till 2 pm krävas. Dylik fin upplös- ning ställer mycket snäva toleranskrav på överensstämmelsen mellan SKEGSUG fotografiska masker under fabrikationsprocess- en. I själva verket är den grad med vilken dylik, successiv överensstämmelse kan uppnås en av de huvudfaktorer som be- gränsar tätheten eller antalet anordningar per cm2 i LSI-kret- Sal'- Den illustrerande process som beskrivits ovan avser fabrika- tionen av en enda FET-anordning. I själva verket framställs ett flertal anordningar eller ett flertal kretsar, av vilka var och en innehåller många individuella anordningar, på en 457 034 enda skiva. För att tidigare utföra detta har varje fotografisk mask bildat en glasskiva innehållande ett flertal, identiskt lika mönsterbilder vid platser motsvarande de olika anordning- ar eller kretsar som fabricerats på en enda skiva. Om exempel- vis 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.The problem of the mask misalignment becomes even more critical as the density of individual components in each integrated circuit is increased. In order 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 distances down to 2 pm may be required. Such a fine resolution places very tight tolerance requirements on the correspondence between SKEGSUG 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 cm2 in LSI circuit- Sal'- The illustrative 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 fabricated on a single disk. To perform this earlier, each photographic mask has formed a glass sheet containing a plurality of identical pattern images at locations corresponding to the various devices or circuits fabricated on a single sheet. 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 be- handlas utförs på följande sätt. Skivan placeras på en hållare eller ett stativ, som är beläget under ett binokulärt mikroskop.The actual, photographic exposure of the disc being treated is performed as follows. The disk is placed on a holder or stand, which is located under a binocular microscope.

Masken eller nätet själv, (d v s glasskivan med mångfalden foto- grafiska bilder) är monterad på en hållare direkt ovanför ski- van men under mikroskopet. En operatör ser både masken och skivan genom mikroskopet och manipulerar fysiskt antingen sta- tivet eller 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 samtid- igt för alla de individuella mönster som är grupperade på mas- ken.The mask or net itself (ie the glass plate with the variety of photographic images) is mounted on a holder directly above the disk but under the microscope. An operator sees both the mask and the disc through the microscope and physically manipulates either the tripod 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 först uppträder vid fabrikationen av själva masken. Normalt utförs denna genom upprepad exponering från förstorade rit- ningar, som innehåller mönstret för en enda (eller möjligennåg- ra fä) av de anordningar som fabriceras pâ skivan. Detta individuella mönster exponerassmxæsshﬁ; i varje grupposition på masken. Positioneringsfel kan inträffa. En eller flera bil- der kan exempelvis vara något ur linje eller snedställda i förhållande till raderna eller kolumnerna av andra bilder pâ samma mask. Om detta skulle inträffa, även om perfekt överens- stämmelse uppnåtts mellan skivan och varje annan mask som an- vänds under anordningsfabrikationen, kan felinriktningen av vissa mönster i denna individuella mask mycket väl medföra defekta anordningar eller kretsar. Även om perfekt positionering av varje individuell bild i ~.'_.»- . 457 034 maskmönstret kan uppnås, kan felöverensstämmelse fortfarande inträffa under exponeringsprocessen. Operatören kan exempel- vis 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 skull 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 nära centrum, kunde exempelvis inom det begränsade synfältet i mik- roskopet 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. a En annan komplikation uppträder till följd av det termiska kretsloppet av själva skivan av vissa processteg. I den ovan beskrivna poroessen exempelvis utförs emitter- och kollektor- diffusionen 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 de- formerade skivan kan var utom överensstämmelse med de bilder som framställts under tidigare processteg, vilka utförts, innan skivan blev deformerad.Some focus problems are inherent in this process. It first appears in the fabrication of the mask itself. Normally this is done by repeated exposure from enlarged drawings, which contain the pattern of a single (or possibly several) of the devices fabricated on the board. This individual pattern is exposed; in each group position on the mask. Positioning errors can occur. For example, one or more images may be slightly out of line or skewed in relation 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 ~ .'_. »-. 457 034 the mask pattern can be achieved, mismatch may still occur during the exposure process. The operator can, for example, 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 near the center, for example, within the limited field of view in the microscope, the mask and the disc could appear to be aligned. At the circumference of the disc, however, the mask may be offset by a value which, although very small, may be sufficient to cause a mismatch sufficient to destroy the operation of the device. a Another complication occurs due to the thermal cycle of the disk itself of certain process steps. In the porosity described above, for example, the emitter and collector diffusion is carried out at a very high temperature. The board will typically be subjected to many such steps, in which its temperature changes from room temperature to a sharply elevated temperature and is then returned to room temperature. This thermal cycle can cause a certain irregular deformation of the disc itself. It follows that, although the photographic masks themselves are perfect, the image they produce on the deformed disc may be inconsistent with the images produced during previous process steps, which were performed before the disc was deformed.

Många av dessa problem med missöverstämmelse 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 nâgra få av de kretsar eller anordningar som skall framställas på skivan, för direkt exponering pâ själva skivan. Deü2.innebär att vid varje mask- ningsoperation en enda mask med ett flertal bilder icke används.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. Deü2.means that in each masking operation a single mask with a plurality of images is not used.

I stället används nätet med dess enda mönster upprepat och succesivt för att exponera, en åt gången, alla de anordningar 457 ps4 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.Instead, the network with its single pattern is used repeatedly and successively to expose, one at a time, all the devices 457 ps4 or circuits formed on the disc. 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.

En anordning eller krets på skivan är inriktad under kameran och exponeringen för denna krets utförs genom nätet. Skivan framstegas därefter till nästföljande kretsposition, exempel- vis genom förflyttning av stativet på lämpligt sätt i riktning för raden eller kolumnen. Nästföljande krets exponeras därefter genom nätet. Processen upprepas för var och en av de många kretsarna eller anordningarna på skivan.A device or circuit on the disc is aligned below the camera and the exposure to this circuit is performed through the network. 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. 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 kret- sarna på en gång. Den erbjuder fortfarande en ytterligare för- del genom att storleken av det nät som används för att expone- ra bilden kan vara väsentligt större (exemplevis 5 eller l0 gånger större) än den verkliga storleken av den krets som framställts. Detta står i motsats till metoden med multipel- bildmask, yid vilken de individuella bilderna har ett storleks- förhållandet ett-till-ett med kretsarna eller anordningarna på skivan. Användningen av ett dylikt, förstorat mönster för att göra exponeringen på skivan genom optisk storleksreduktion medför möjligheten att alstra bildgeometrier med mindre dim- ensioner än som kan uppnås genom en maskningsoperation i skala ett-till-ett.This method of direct exposure and advancement of the disk can completely eliminate the misalignment problems associated with manufacturing with the mask having multiple images and using this mask at the same time 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. The use of such an enlarged pattern to make the exposure on the disc by optical size reduction provides the ability to generate 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 mnmﬂsaklüyax 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 individu- ella nätexponeringar som utförts. Ett par inriktningsmâl pla- cerades pâ motställda sidor av skivan, antingenföne eller un- der initialmaskningsoperationen. En stativtranslationsanord- ning med hög precision, typiskt med användning av en laserinter- ferometer, för rörelsekontroll användes då för att framstega skivan till varje grupposition mellansmxæsshm exponeringar. 457 034 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 relate mnm ﬂ saklüyax to the alignment of the net 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 dryer or during the initial masking operation. A high-precision tripod translation device, typically using a laser interferometer, for motion control was then used to advance the disk to each group position of intermediate exposures. 457 034 In the next and each successive masking operation, an indirectly displaced shaft method was used to initially align the disk with the new mesh.

För att utföra detta var varje nät försett med ett par refe- rensmål. Från början inriktades nätet manuellt till en referens vid ett parti av kameran med förskjuten axel med användning av detta referensmâl. Därnäst placerades skivan på ett skivstativ och inriktades separat med samma referens med förskjuten axel i kameran. När axæessüm , individuella exponeringar utfördes, berodde rätt positionering av stativet på noggrannheten hos det mekaniska X-Y drivsystemet. Ingen individuell inriktning i förhållande till kameran och nätet utfördes och ingen är heller möjlig. Dylik inriktning beror helt på den precition med vilken stativet kan styras av sitt positioneringssystem.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 axæessüm, individual exposures were performed, the correct positioning of the stand depended on the accuracy of the mechanical X-Y drive system. 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.

Avsevärd möjlighet föreligger för införing av positionerings- fel.There is considerable opportunity for the introduction of positioning errors.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en anordning vid fotoexponeringssystem för halvledarskivor med en kamera för exponering av skivan för att framställa halv- ledaranordningar, vilken anordning åstadkommer parallell in- riktning av halvledarskivan och kameran. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma ett system för att noggrant förinrikta skivan på stativet både med avseen- de på rotation och längs ortogonala axlar. Sådan förinriktning eliminerar rotationspositioneringsfel hos skivan och medverkar till att erhålla nogrann framstegning genom gruppen.An object of the present invention is to provide an apparatus in semiconductor wafer photoexposure systems with a camera for exposing the wafer to produce semiconductor devices, which apparatus provides parallel alignment of the semiconductor wafer and the camera. Yet another object of the invention is to provide a system for accurately aligning the disc on the frame both with respect to rotation and along orthogonal axes. Such bias eliminates rotational positioning errors of the disc and helps to obtain accurate progress through the group.

Detta ändamål uppnås med en anordning av inledningsvis angivet slag med i patentkravet 1 angivna kännetecken.This object is achieved with a device of the kind initially stated with the features stated in claim 1.

Fotoexponeringssystemet innefattar en kamera, som är avsedd att direkt projicera en reducerad bild av ett kretsmönster, som innehálls på ett nät, på ett parti av en halvledarskiva. Under 457 054 initialmaskningsoperationen används ett nät, som innehåller både ett kretsmönster och ett inriktningsmål.The photoexposure system comprises a camera which 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 a circuit pattern and an alignment target.

Ett system utnyttjas sålunda för att noggrant förinrikta skivan under kameran, innan operationen med framstegning och repetition utförs. Detta förinriktningssystem utnyttjar ett luftmätdon för att finna motställda kanter avskiwﬂn från vilka ortogonala centrumlinjer hos skivan bildas. En unik fästanordning finns, vid vilken den skivstödande plattformen kan vridas kring sin vertikal axel, utan någon linjär rörelse längs stödbordets X-Y axlar. Denna anordning tillåter noggrann korrektion av eventuella rotationsfel i skivans förinriktning.A system is thus used to accurately pre-align the disc under the camera, before the operation of progress and repetition is performed. This pre-alignment system uses an air measuring device to find opposite edges of the disc from which orthogonal centerlines 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 âstadkomande av ett sådant parallell- förhållande elimineras fokuserings- eller fältdjupsfel, som annars kan uppkomma genom deformation av skivan eller olikforﬂ mig 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 creating such a parallel relationship, focusing or depth of field errors are eliminated, which can otherwise occur due to deformation of the disc or different thickness of it.

I det följande ges en detaljbeskrivning av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka lika hänvisnings- siffror betecknar motsvarande delar i de olika ritningsfigur- erna. 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 ritningarna visar fig. 1 en perspektivbild av en steg- och repetitionsapparat för direkt fotoexponering av en halvledarskiva, 457 034 fig. 2 en planvy uppifrån av en skiva, som exponeras med an- vändning av apparaten enligt fig. l, fig. 3 en planvy uppifrån av ett nät, som innehåller den initialbimd som skall exponeras pâ den skiva som behandlas.In the drawings, Fig. 1 shows a perspective view of a step and repetition apparatus for direct photoexposure of a semiconductor wafer, Fig. 2 a plan view from above of a wafer which is exposed using the apparatus of Fig. 1, Fig. 3 a plan view from above of a net containing the initial beam to be exposed on the disc being processed.

Detta nät innehåller ett korsformigt inriktningsmâl, som ex- poneras pâ skivan vid varje bildposition, såsom visas i fig. 2, fig. 4 en planvy uppifrån av ett nät som används vid ett senare processteg. Det innehåller ett komplementärt format mål, som används för att inrikta bilden hos detta nät med det mål som tidigare anbragts på skivan med användning av nätet enligt fig. 3.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 top plan view of a net used in a later process step. 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.

Fiq. 5 visar en schematisk bild av det bildinriktningssystem som används i apparaten enligt fig. l. Den virtuella bilden av det mål som innehâlls på skivan inriktas med det komplementärt formade målet pâ nätet enligt fig. 4 genom användning av ett observationssvstem, som fungerar direkt genom huvudkameraop- tiken.Fiq. Fig. 5 shows a schematic view of the image alignment system used in the apparatus of Fig. 1. The virtual image of the target contained on the disc is aligned with the complementary shaped target of the web of Fig. 4 using an observation system operating directly through the main camera. - tiken.

Fig. 6 visar en detaljbild av den virtuella bilden av skivans inriktningsmál, 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 apparaten enligt fig. l, fig. 8 visar en schematisk bild av rotationsdrivmekanismen för det i fig. 7 visade stativet, fig. 9 och 10 visar schematiska bilder av förinriktningen av skivan, före dess framstegning och repetitionsexponering, samt fig. ll visar en detaljbild, liknande fig. 6 under förinrikt~ ningsprocessen.Fig. 6 shows a detail view of the virtual image of the alignment target of the disk 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 alignment parallel system used in the apparatus of Figs. Fig. 8 shows a schematic view of the rotary drive mechanism of the frame shown in Fig. 7, 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 Figs. 6 during the pre-orientation process.

Följande beskrivning gäller det bästa för närvarande använda 457 qs4 l0 sättet att tillämpa uppfinningen. Beskrivningen bör icke tas i begränsande syfte utan är endast avsedd att illustrera de allmänna principerna för uppfinningen, emedan uppfinningens omrâde 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 scope of the invention is best defined by the appended claims.

Apparaten 10 enligt fig. l används för att direkt och repeti- tivt exponera partier av en halvledarskiva ll (ﬁig. 2) för en bild, som innehålls på ett nät,l2 (fig. 3) eller 13 (fig. 4).The apparatus 10 of Fig. 1 is used to directly and repetitively expose portions of a semiconductor wafer 11 (ﬁ in Fig. 2) to an image contained on a network, l2 (Fig. 3) or 13 (Fig. 4).

Såsom beskrivs nedan i förbindelse med fig. 5, utförs inrikt- ningen av varje ny bild med ett mönster, vilket tidigare placerats på skivan ll genom samma kameraoptik l4, som används för den direkta exponeringen av varje nätbild. Apparaten 10 kallas sålunda ibland för repetitionsapparat med "enkel lins".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.

Apparaten 10 är monterad pâ ett massivt granitblock 15, som hålls av tre stöd 16. Blockets 15 massa isolerar apparaten 10 från yttre vibrationseffekter. 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 förinriktningsstation 20. Där centreras skivan ll mekaniskt över en spindel 20', vid vilken skivan hålls av ett vakuum. Spindeln 20' vrids därefter, till dess en platt kant llf av skivan ll (fig. 2) är i en känd orientering. Skivan ll sägs då vara “förinriktad".The apparatus 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. A cassette 17; containing 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 ll is then said to be "pre-aligned".

Den förinriktade skivan ll lyfts därefter från spindeln 20' av vakuumchucken hos en transportmekanism Zl. Denna mekanism för- flyttar skivan ll längs en skena 22, till dess den befinner q 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 fast- spänns på plats av vakuum.The pre-aligned disc 11 is then lifted from the spindle 20 'by the vacuum chuck of a transport mechanism Z1. 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 again clamped in place by vacuum.

Stativet 23 är rörligt längs två ortogonala X-Y axlar genom ett precisionssystem 24 för X-Y drift. En konventionell laser- interferometer 25 används i för bindelse med drivsystemet 24 för att uppnå mycket noggrann X-Y positionering av stativet 23.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 conjunction with the drive system 24 to achieve very accurate X-Y positioning of the frame 23.

Efter fullständig exponering av en skiva ll används transport- 457 034 11 mekanismen 21 för att avlägsna skivan från stativet 23 och transportera den tillbaka på O-ringsbandet 19. Dessa band dri- ver skivan ll till en annan kassett l7', i vilken de exponerade skivorna staplas automatiskt.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 onto the O-ring belt 19. These bands drive the disc 11 to another cassette 17 ', in which they exposed the discs are stacked automatically.

Direktexponeringsprocessen med framstegning och repetition utförs, med skivan ll placerad på stativet 23. Exponeringen utförs med det lämpliga nätet l2, 13 monterat i en näthâllare 28, som är svängbart fäst vid ett stöd 29 nära apparatens 10 överdel. Ett flertal olika nät 12, 13 kan vara förmonterade i motsvarande öppningar 28' i hâllaren 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 suitable 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-assembled in corresponding openings 28 'in the holder 28 and rotated in position in a camera 30 as required.

Kameran 30 (fig. l och 5) innehåller mavertikalt monterad, vä- sentligen cylindrisk kamerastomme 31, vilken innehåller lämp- lig optik 14, för att fokusera en bild av nätets 12, 13 mönster på den skiva ll som är monterad på stativet 23. Optiken 14 är i och för sig känd och kan utnyttja en eller ett flertal lin- ser för att âstadkomma den erforderliga fokuseringsoperationen.The camera 30 (Figs. 1 and 5) contains a mavertically 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 disk 11l mounted on the stand 23. The optics 14 are known per se and can use one or more lenses to achieve the required focusing operation.

En exponeringslampa 32 med hög intensitet används såsom en ljuskällah typiskt vid 4360 Å, för att exponera fotoresist på skivan ll.A high intensity exposure lamp 32 is used as a light source, typically at 4360 Å, to expose photoresist to the disk 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'. En lämplig mekanism, (ej visad), som är anbragt i ett hus 34 kan användas för att detek- tera 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.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 '. 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 place the net 12, 13 accurately in relation to the camera's optics.

Såsom ovan beskrivits, undergär varje skiva ll en serie av steg för anordningsfabrikation, av vilka vissa kräver sepa- rat masknings- eller mönsterexponeringssteg. Under initial- maskningsoperationen används nätet 12 (fig. 3). Endast detta första nät innehåller ett korsformigt inriktningsmål 35, av vilket en bild exponeras på skivan ll samtidigt med expone- ringen av ett mönster 3d, som innehålls på samma nät 12. 457 034 12 Med användning av en direktexponeringsoperation med framsteg- ning och repetition framställs ett flertal bilder av mönstret 36 och det korsformiga inriktningsmâlet 35 i en önskad grupp 37 på skivan ll (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, from which an image is exposed on the disc ll at the same time as the exposure of a pattern 3d, contained on the same net 12. Using a direct exposure operation with advancement and repetition is produced a plurality of images of the pattern 36 and the cruciform alignment target 35 in a desired group 37 on the disk 11 (Fig. 2).

För detta ändamål positioneras stativet 23 från början vid ett valfritt ställe under kameran 30. Med användning av exponeringe- lampan 32 utförs en första exponering genom nätet 12 för att på §dvæ1llalsüa.en bild 36-l av nätmönstret 36 och en bild 35-1 av det korsformiga 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 ll kan exempelvis framstegas längs Y- axeln endast till nästföljande position, vid vilken mönster- bilden 36-2 och målbilden 35-2 exponeras. Pâ likartat sätt framstegas skivan ll repetitivt och exponeras, till dess hela mönstergruppen 37 har âstadkommits. Vid denna tidpunkt trans- porteras skivan ll bort från stativet 23 och in i modulen l7'.For this purpose, the stand 23 is positioned from the beginning at an optional location below the camera 30. Using the exposure lamp 32, a first exposure is performed through the net 12 in order to form on the dwd1llalsüa.a a picture 36-1 of the net pattern 36 and a picture 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 disc 11 is repeatedly advanced and exposed until the entire pattern group 37 has been created. At this time, the disk 11 is transported away from the frame 23 and into the module 17 '.

Efter det att de lämpliga halvledarprocesstegen har utförts, âterförs skivan ll till apparaten 10 för nästföljande mask- ningsoperation. Denna operation utnyttjar nätet 13 (fig. 4), som har ett inriktningsmönster 40, vilket med fördel har en profil, som är komplementär med nätets 12 inriktningsmål 35.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 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.

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 inriktningsmàlet 35. Nätet 13 innehåller även ett nytt mönster 41, som är olika mönstret 36 men måste exponeras på skivan ll i noggrant över- lappande inriktning med var och en av de första bilderna 36-l, 36-2 etc, som framställts med användning av det första nätet 12.In the embodiment shown, the pattern 40 consists of four L-shaped elements 40 ', which are 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 direction with each of the first images 36-1, 36-2, etc., produced using the first net 12.

För att åstadkomma detta monteras nätet l3 i hållaren 26 och positioneras i kameran 30. Märkena 33' används för att inrikta nätet l3 med kameraoptiken 14. Stativet 23, som innehåller ski- van ll med det tidigare exponerade mönstret 37, positioneras därefter så att en viss av de tidigare bilderna (exempelvis bilden 36-l) är under kameran 30. Det sätt på vilken detta 457 034 13 utförs beskrivs nedan.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 the camera optics 14. The stand 23, which contains the disc 11 with the previously exposed pattern 37, is then positioned so that a some of the previous images (for example, image 36-1) are below the camera 30. The manner in which this is performed is described below.

Därnäst används mönstret 40 och den förut exponerade bilden. av mâlets 35 inriktning för att åstadkomma perfekt överlapp- ningsinriktning mellan en bild av nätmönstret 41 och den förut exponerade bilden av mönstret 36. För detta ändamål observeras en virtuell bild 35-l' (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-l ( som tidigare framställts på skivan ll) är noggrant in- riktad med inriktningsmönstret 40 på nätet 13. När den önskade inriktningen uppnåtts, kommer det överlappande inriktnings- mönstret 40 och den virtuella bilden av målet 35-l' ha det utseende som visas i fig. 6, sett genom kameraoptiken 14.Next, pattern 40 and the previously exposed image are used. of the target 35 alignment 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 target alignment target 35-1 is observed directly by the camera optics 14. The stand 23 is moved in a suitable manner so that this virtual image 35-1 'of the target 35-1 (as previously produced on the disc 11) is accurately aligned with the alignment pattern 40 on the net 13. When the desired alignment is achieved, the overlapping alignment pattern 40 and the virtual image of the target 35-1 'have the appearance shown in Fig. 6, seen through the camera optics 14.

När denna inriktning uppnåtts, tänds lampan 32 för att expo- nera skivan ll för en bild av mönstret 41.-Perfekt inriktning är uppnådd. Stativet 23 förflyttas därefter längs X och/eller Y axeln till nästföljande bildposition och processen upprepas.When this alignment is achieved, the lamp 32 lights up to expose the disc 11 for an image of the pattern 41.-Perfect alignment is achieved. 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 se- parat ljuskälla 42 med låg intensitet för att belysa skivans inriktningsmål 35-l genom kameraoptiken l4, såsom visas i fig. 5. Ljuskällan 42 kan ha tillräckligt låg intensitet så att den icke väsentligt exponerar fotoresistet på skivan 11. Ljuskäll- ans våglängd kan vara densama som hos blixtlampan 32 med hög intensitet. Ljus 43 från lampan 42 passerar genom en strål- klyvare 44 och genom mönstret 40 på nätet l3 för att alstra belysningen vid platsen för målet 35-1. Den virtuella bilden av skivans inriktningsmâl 35-1 projiceras tillbaka genom re- duktionslinsen 14 och fokuseras vid nätets 13 plan. Den vir- tuella bilden av inriktningmâlet 35-l och mönstret 40 obser- veras samtidigt genom optiken 49 via strålklyvaren 44, ett prisma 45 och en videokamera 46, vilka visas schematiskt i fig. 5 och innehålls inom ett hus 47 i fig. l. Mikroskops- siktoptik 48 kan vara 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. 457 034 14 Efter exponering av varje bild av mönstret 41 på ett av de föregående mönstren 36-l, 36-2 etc, används drivsystemet 24 och laserinterferometern 25 för att förflytta stativet 23 och skivan ll 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 ll när initialgruppen 37 exponerades från nätet 12. Vid varje steg kan den virtuella mönsterbilden (exempelvis bilden 35-l') av det motsvarande målet 35-l, 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 laserinterferometern 25 ﬁk'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-l, 35-2 etc vid varje grupposition ges möj- ligheten att utföra en inriktning individuellt för varje ex- ponering.To facilitate this alignment operation, a separate low intensity light source 42 is used to illuminate the directional 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. 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 mesh 13 to generate the illumination at the location of the target 35-1. The virtual image of the disc targeting 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 observed simultaneously through the optics 49 via the 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 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. 457 034 14 After exposure of each image of the pattern 41 on 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 control device (not shown) may be used in conjunction with the drive system 24 and the laser interferometer 25 en k 'to allow an operator to fine tune the position of the stand 23. , 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. for at each position. By applying an individual alignment target 35-1, 35-2, etc. at each group position, it is possible to perform an alignment individually for each exposure.

Typiskt kommer kameraoptiken 14 att ha ett mycket grunt fokal- djup. Om skivans ll tjocklek är olikformig, kan den bild som alstras av kameran 30 på ett parti av skivan ll vara i fokus, medan den bild som alstras vid ett annat ställe kan vara utan- för fokus. Om detta är fallet, kan de fulla möjligheterna hos systemet 10 för fininställning och hög upplösning gå förlorade.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.

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.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 själv drivs längs X och Y axeln av driv- systemet 24 och interferometern 25. ömsesidig förbindelse 457 034 mellan bordet 50 och drivsystemet 24 är konventionell och är utelämnad från ritningarna för tydlighetens skull. Pâ 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 ll', som exponeras, hålls med vakuum vid plàttformens 54 över- del.Referring to said figure, the frame 23 contains a movable table 50, which itself is driven along the X and Y axis by the drive system 24 and the interferometer 25. Mutual connection 457 034 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 is exposed is held by vacuum at the top of the platform 54.

En serie 57, 58, 59 av ringformiga spår är utformade på lagrets yta 56. 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 förhållandet till basen 51.A series 57, 58, 59 of annular grooves are formed on the surface 56 of the bearing. 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 channel 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.

Vakuwm kanalen 60 kommunicerar även via kanalen 63 genom lag- ret 55 och plattformen 53 med en eller flera öppningar på den övre ytan av plattformen 53 under skivan ll'. Med denna anord- ning kommer samma vakuum, som utövas på anslutningsdonet 61, även att hålla skivan ll' fast på plats ovanpå plattformen 53.The vacuum channel 60 also communicates via the channel 63 through the bearing 55 and the platform 53 with one or more openings on the upper surface of the platform 53 below 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.

En alternativ konstruktion kan ha skivans hâllvakuum tillfört separat från det vakuum som används de två halvorna av luft- lagret.An alternative construction may have the holding vacuum of the disc supplied separately from the vacuum used in 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 platt- formens 53 orientering, tillförs gas under tryck till anslut- ningsdonet 65. Trycket hos denna gas, som tillförs viaispåret 59 till den inre ytan 56 av basen 51, övervinner hållkraften av vakuumet och bildar ett luftstöd för lagret 55. Såsom re- sultat härav kan lagret 55 och plattformen 53 inställas i för- hållande till basen 51 genom applicering av en mycket liten kraft på plattformen 53 eller skivan ll'. När den önskade plattformsorienteringen har uppnåtts, frânkopplas den tryck- satta gasen från anslutningsdonet 65 och vakuumet låser omedel- bart lagret 55 på plats i förhållande till basen 51. . n... _... n... .. 457 034 16 Denna stödmekanism 52 för luftlagret används för att underlätta parallellinriktningen av den övre ytan llT 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 1200 inter- vall. 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'. Trycket av luften i var och en av kanalerna kan avkännas genom en motsvarande trycksensor 70, 70', som innehålls i huset 31.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 continuously applied 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 the vacuum immediately locks the bearing 55 in place relative to the base 51.. 457 034 16 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 ducts 68, 68 'inside the housing 31. Advantageously, these are separated around the periphery of the housing 31, for example at 1200 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 '. 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 parallellinriktninq av skivan ll', tillförs luft under tryck till anslutningsdonet 65, så att plattformen 53 och skivan ll' är fria att förflyttas på det sfäriska luft- lagerstödet 52. Kamerastommen 31 sänks då mot skivan ll med luft under tryck tillföra till kanalerna se och 68'. na resul- terande luftstrâlarna 69, 69' utövar en kraft på skivan ll' och plattformen 53. Om skivans yta llT icke är parallell med huset och llL, kommer den kraft som utövas av de individuella luftstrâlarna 69, 69' icke att vara lika. Till följd härav kommer de olika krafterna att bringa skivan ll' och plattformen 53 att förflyttas i förhållandet till det sfäriska luftlager- stödet 52, till dess ett jämviktstillstând uppnås, vid'vilket den kraft som utövas av alla luftstrålarna 69, 69' är lika.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 against the disk 11 with pressurized air supplied to the channels see and 68 '. The resulting air jets 69, 69 'exert a force on the disc ll' and the platform 53. If the surface llT of the disc is not parallel to the housing and llL, the force exerted by the individual air jets 69, 69 'will not 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.

Detta kommer att inträffa, när avståndet mellan kanalöppning~ arna 68a och 68a' samt skivans ll' yta är lika, d v s det ¿;ﬂ kommer att inträffa, när skivans övre yta llT är parallell med husets botten llL. Detta tillstånd avskänns genom uppträdande av lika mottryck vid alla sensorerna 70, 70'. Lämpliga styr- kretsar (ej visade) som är påverkbara av detta lika mottrycks- tillstånd, bringar tillförseln av lufttryck till anslutninge- donet 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 ll' i den önskade positionen, med den övre ytan llT parallell med kamerabotten 3lL. 4S7Mos4 17 Fig. 7 är icke nödvändigtvis ritad i skala. Den kilformiga tvärsektionen av skivan ll har överdrivits för tydlighetens skull. I praktiken kan dessutom husets 31 diameter vara väsent- ligt mindre än skivans ll' diameter. Parallellinriktningen kan sålunda utföras över en relativt mindre area av skivan ll' 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 exponering- en av hela skivan ll.This will occur when the distance between the channel openings 68a and 68a 'and the surface of the disc ll' is equal, i.e. it will occur when the upper surface llT of the disc is parallel to the bottom llL of the housing. This condition is sensed by the appearance of equal back pressure at all the sensors 70, 70 '. Suitable control circuits (not shown) which can be 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 11T parallel to the camera bottom 31L. 4S7Mos4 17 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 '. Thus, the parallel alignment may be performed over a relatively smaller area of the disk 11 'than illustrated in Fig. 7. The parallel alignment may be performed before each exposure or may be performed only once or a few times during the stepping and the repeated exposure of the entire disk 11.

Systemet enligt fig. 7 eller en på likartat sätt utnyttjad serie av strålar med en annan fysisk placering kan även använ- das för att utföra en mycket noggrann fokusering av kameran 30, när en gång den ovan beskrivna parallellinriktningen 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 orientation 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 llT. 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 kamera- kroppen sänks, kommer detta mottryck att ökas i enlighet här- med. När det förutbestämda tryck som motsvarar avståndet för exakt fokus detekteras, avbryts nedâtriktad förflyttning av kroppen 31. Perfekt fokus är uppnått. Denna fokuseringsopera- tion kan utföras före varje individuell exponering i gruppen 37.Precise 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 of 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 luftstrâlens mottryck eller det "luft- mått" som just beskrivits i förbindelse med skivans nivàinrikt- ning och fokusering kan även användas såsom ett hjälpmedel för automatisk, noggrann förinriktning av skivan ll. Före utförande av initialexponeringen med användning av nätet 13 förinriktas skivan ll, såsom ovan beäuﬁyits, och inställs i ett läge i vilket bilden 40a (fig. 6) bör vara helt nära inrikt- ningsmålet 35-l på skivan ll. Om skivan ll är rätt förinriktad, kommer målet 35-1 att uppträda inom videokamerans 46 siktfält.The sensing system for the air jet back pressure or the "air dimension" just described in connection with the level alignment 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 shown 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 ll 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 457 034 18 1,3 mmz) så att noggrann förinriktning erfordras för att säker- ställa att målet 35-l kommer att uppträda inom kamerans 46 syn- fält. Dessutom är det väsentligt att skivans ll vinkelorien- tering på stativet 23 är korrekt, exemplevis inom orten för målen 35-l, 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 succes- siva exponeringar, varje axæesshå 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 457,034 18 1.3 mmz) so that careful 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 ll advance along the Z and / or Y axes between successive exposures, each axis 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 ll placeras på stativet 23, inriktas den platta kanten llf grovt med en av axlarna (typiskt X axeln) hos drivsystemet 24.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 frame 23, the flat edge 11f is roughly aligned with one of the axes (typically the X-axis) of the drive system 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.One of the air jets in the camera housing 31 (for example, the air jet 69 and the associated pressure sensor 70) is then used to determine the center of the disc 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 panﬂlell med X axeln men âtskild på avstånd från skivans ll horisontella centrumlinje 76. Därefter används drivsystemet 24 för att förflytta stativet 23 parallellt med dess X axel 73, till dess platserna för skivans kanter 75L och 75R detekteras. Stativet 23 kan exempelvis först transporteras åt höger i fig. 9 så att linjen 75 definierar banan för luft- ; strålen 69 i förhållande till den rörliga skivan ll. När ski- vans ll 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 an- vänds för att detektera positionen för den motställda kanten 75R. När dessa två positioner är kända, divideras den motsva- rande längden umtmed linjen 75 (dvs sträckan mellan kantpunk- terna 75L och 75R) med två (av datorn) för att bilda läget för ._ .wa .ia..-....=.<_......n.a-wu_-..__.f....u_ .. _..- _ 457 034 19 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 ll. Denna process kommer även att eliminera fel, som kan införas, om exempelvis ett urtageﬂerenoregelbundenhet skulle finnas längs skivans ll kant, där den skärs av en av linjerna 75, 77 eller 78.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 panel with the X axis but spaced apart from the horizontal centerline 76 of the disk 11. Then the drive system 24 is used to move the stand 23 parallel to its X axis 73, until the locations of the disk edges 75L and 75R are detected. For example, the frame 23 may first be transported to the right in Fig. 9 so that line 75 defines the path of air; the beam 69 in relation to the movable disk 11. When the edge 75L of the disk ll is reached, the back pressure detected by the sensor ll 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 is divided by the line 75 (ie the distance between the edge points 75L and 75R) by two (by the computer) to form the position of ._ .wa .ia ..-... . =. <_...... na-wu _-..__. f .... u_ .. _..- _ 457 034 19 midpoint 75c along line 75. This measurement 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 en erene irregularity were present along the edge 11 of the disc, 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 luftstrâlen 69 är belägen längs en vertikal linje 8l (fig. 9), vilken icke skär planet llf. Stativet 23 förflyttas därefter endast parallellt med sin Y axel och luftstrâlen 69 och sensorn 70 används för att lokalisera punkterna 8lT och“8lB, vid vilka linjen 81 skär skivans ll överdel och underdel. Datorn och laserinterferometern 25 samverkar åter för att erhålla dessa mått och beräkna centrum 8lc av linjen 81. Processen upprepas sedan vid en eller flera vertikala linjer 82 för att erhålla en eller flera centrumpunkter 82c. Punkterna 8lc, 82c definie- rar därefter läget av den horisontella centrumlinjen 76. Skär- ningen 83 mellan centrumlinjerna 76 och 79 definierar därefter skivans ll centrum. Detta innebär att den exakta placeringen av centrum 83 nu âstadkommits 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.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 beam 69 and the sensor 70 is used to locate the points 81T and 81B, at which line 81 intersects the upper and lower part of the disc 11. The computer and the laser interferometer 25 again cooperate to obtain these measurements and calculate the center 81c of the line 81. The process is then repeated at one or more vertical lines 82 to obtain one or more center points 82c. Points 8lc, 82c then define the position of the horizontal centerline 76. The intersection 83 between the centerlines 76 and 79 then defines the center of the disk 11. This means that the exact location 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 ll med användning av nätet 12 utförs framstegnings- och repetionsinställningen, vilken bestämmer gruppen 37 (fig. 2), med fördel i förhållande till centrumpunkten 83 och de centrumlinjef'76 och 79 som âstadkommits under den ovan i anslutning till fig. 9 beskriv- na proceduren. För varje efterföljande maskningsoperation med användning av ett nät l3_används emellertid med fördel en ytter- ligare förinriktningsprocedur, illustrerad i fig. 10 och ll, för att eliminera eventuella rotationsfel i skbﬁnß ll insüülning. i.. .M-n-m. a... .-...._.__......._........... . 457 034 20 Med nätet 13 på plats bildas centrum 83 av skivan ll på ovan beskrivet sätt. Om ett rotationsfel föreligger, kommer de bild- ade 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 hanföraa. För att korrigera detta rotationsfel används systemet 24 först för att driva skivan 23, till dess ett visst inriktningsmål 35c (fig. 10) nära skivans ll centrum är beläget under kameran 30 vid ett ställe, vid vilket, om för- inriktningen vore perfekt, bilden 40a av inriktningsmâlet 40 kommer att sammanfalla med detta. Emedan detta mål 35-C är nära skivans ll centrum 83, även om ett relativt avsevärt ro- tationsinställningsfel 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 advance and repeat setting, which determines the group 37 (Fig. 2), is performed with advantage over the center point 83 and the center lines 76 and 79 provided below the one above in connection with Figs. 9 described the procedure. However, for each subsequent masking operation using a mesh 13, an additional pre-alignment procedure, illustrated in Figs. 10 and 11, is advantageously used to eliminate any rotational errors in skb ﬁ nß l1 insulation. i .. .M-n-m. a .....-...._.__......._............ 457 034 20 With the net 13 in place, the center 83 is formed by the disc 11 in the manner described above. If there is a rotation error, 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 applicable. 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 point at which, if the pre-alignment were 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 setting 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 inriktningsmâïet 35-C är i nära inriktning med bilden 40a av mönstret 40 på nätet 13. Vid denna tidpunkt kan operatören 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 means 35-C is in close alignment with the image 40a of the pattern 40 on the network 13. At this time, the operator 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. ll. Operatören an- vänder åter spaken eller liknande styrdon för att förflytta sta- tivet längs X och Y axlarna, till dess inriktningsmålet 35-D är centrerat i förhållandet 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 shown in Fig. 11. The operator again uses the lever or similar control means to move the frame 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.

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 rotations- felet ø i skivans ll inställning. Efter trigonometrisk beräk- ning av ø kan mekanismen enligt fig. 8 användas för att vrida basen 51 och plattformen 53, som uppbär skivan ll, i förhållande till skivans centrum 83 genom en motsvarande vinkel ø. Detta 457 034 21 kommer att eliminera skivans rotationsinställningsfel.It is obvious that, when this operation is repeated, the X axis and / or the Y axis corrections, which are necessary at each point, to align the targets 35-C, 35-D, etc., directly indicate the rotation error ø in the setting of the disc 11. After trigonometric calculation of ø, 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 ø. This 457 034 21 will eliminate the rotation setting error of the disc.

För att åstadkomma denna ø korrektion är basen 51 monterad ovan- på bordet 50 på ett sätt, som tillåter en mycket fin vinkel- rotation 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-l, 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 cy1indriska,unedre vägg. En styv arm 89 är fäst vid och sträcker sig utåt från basen 51.To effect this 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 platt- formen 53 att rotera kring basens 51 vertikala centrumaxel.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.

Denna rotationsrörelse upptas genom böjning av alla armarna 86.This rotational movement is absorbed by bending all the arms 86.

Armarna 86 kommer emellertid att hindra basen från att förflyttas i sidled (dvs parallellt med antingen X eller Y axeln) i för- hållande till bordet 50. En ren rotationskorrektion uppnås.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 för- bunden 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 gimbal 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 gimbal 100.

När motorn 91 drivs i en riktning (exempelvis medurs) bringar med denna anordning gängorna 93 armen 95 att svängas kring fästet 100 så att därigenom rörelse ät vänster eller höger via armen 97 bibringas armen 89. Till följd härav kommer basen 51 och plattformen 53 att vridas i en motsvarande vinkel- riktning. Motriktad rotation av motorn 91 âstadkomer samman- 457 034 22 hängande vridning av basen i en motsatt riktning. En kodare 101, som är förbunden med axeln 92, alstrar en utsignal, vilken indikerar utsträckningen av motorns 91 rotation och följaktligen indikerar det vinkelvärde med vilket basen 51 har vridits.When the motor 91 is driven in one direction (for example clockwise), with this device the threads 93 cause the arm 95 to pivot about the bracket 100 so that movement left or right via the arm 97 is imparted to the arm 89. As a result, the base 51 and the platform 53 will rotate in a corresponding angular direction. Counterclockwise rotation of the motor 91 causes coherent 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 consequently indicates the angular value by which the base 51 has been rotated.

Motorn 91 kan styras automatiskt av datorn (ej visad), som an- vänds på ovan beskrivet sätt, för att bestämma rotationsinställ- ningsfelet ø hos skivan ll. När motorn ll strömsätts, komner kodaren 101 att till datorn återmata en signal, som indikerar den rotation som bibringats basen 51. I beroende av denna signal kan motorn 91 på rätt sätt frânkopplas, näraden önskade korrek- tionsvinkeln ß har uppnåtts. Pâ detta sätt kan rotationskorrek- tion i skivans ll positionering åstadkommas automatiskt och med mycket hög noggrannhet.The motor 91 can be controlled automatically by the computer (not shown), which is used in the manner described above, to determine the rotation setting error ø of the disc 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 disconnected when the desired correction angle ß has been reached. In this way, rotational correction in the positioning of the disc 11 can be achieved automatically and with very high accuracy.

När en gång detta rotationspositioneringsfel har korrigerats, är de uppenbart att de effektiva centrumlinjerna 76 och 79 hos skivan ll nu kommer att vara inriktade parallellt med X och Y- axlarna 73, 74li förbindelse med stativet 23 och vidare ätt alla inriktningsmâlen 35-l, 35-2 etc även kommer att vara korrekt inriktade i förhållandet till stativets X och Y axlar.Once this rotational positioning error has been corrected, it is obvious that the effective center lines 76 and 79 of the disk 11 will now be aligned parallel to the X and Y axes 73, 741 in connection with the frame 23 and further all the alignment targets 35-1, 35 -2 etc will also be correctly aligned with the X and Y axes of the stand.

Under framstegnings- och repetionsprocessen, om skivan ll fram- stegas genom samma avstånd och riktningar som användes under initialexponeringen av skivan ll, för att alstra gruppen 37 (fig. 2), kommer i enlighet härmed mönsterbilden 40a att i varje fall vara mycket nära det motsvarande inriktningsmàlet 35-l, 35-2 etc: Mindre korrektioner kan utföras av operatören vid behov med användning av spaken. Perfekt inriktning av möns- trets 41 bild från nätet l3 med de förut exponerade bilderna 36-l, 36-2 etc kommer att uppnås vid varje grupposition.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 generate the group 37 (Fig. 2), accordingly the pattern image 40a will in any case be very close to that corresponding to the alignment target 35-1, 35-2 etc: Minor corrections can be made by the operator if necessary using the lever. Perfect alignment of the pattern 41 image from the mesh 13 with the previously exposed images 36-1, 36-2, etc. will be achieved at each group position.

Claims

457 054 23 Patent claims

Apparatus in semiconductor wafer photoexposure systems with a camera (30) for exposing the wafer (11) to produce semiconductor devices, the apparatus being adapted to provide parallel alignment of the surface of the semiconductor wafer (11) supported by a platform (53) with a reference plane, which is connected to the camera body (31) of the system and is facing and arranged at a distance from the surface of the disc (11), characterized by a spherical air bearing bracket (52) for the platform (53) and a plurality of channels (68,68 ') in the camera body (31) for conducting gas under pressure to openings (68a, 68a') in the camera body and directed towards the surface of the disc for the purpose of forming gas jets (69,69 '), which are directed towards the semiconductor wafer (11), pressure sensors (70,70 ') being arranged in connection with each of the channels (68,68') for sensing the back pressure of the gas therein, and means for supplying gas via the channels (68.68 '), so that the force of the gas jets (69.69') counter plate H1) will causing the disk (11) and the platform (53) to move within the air bearing bracket (52) until the back pressure condition indicates that the distance from each of the openings (68a, 68a ') to the disk surface is equal, thereby aligning the parallel direction between the semiconductor wafer and the camera body (31). reference plane has been achieved, and a vacuum clamping device for locking at the spherical air bearing bracket (52) for the purpose of preventing further movement of the platform (53) in the bracket, the vacuum clamping device being actuatable upon detection with the sensors (70, 70 ') the stand with equal back pressure, partly means for moving the camera body (31) towards and away from the semiconductor wafer (11) and partly focusing means for causing the displacing means to move the camera body (31) relative to the board (11), until the back pressure level uniformly sensed at all the sensors (70,70 ') are equal to a predetermined value, which value corresponds to a distance between the end of the camera body (31) and the disc (11), at which the camera (30) is precisely focused on the surface.

Device according to claim 1, characterized in that the spherical air bearing is mounted on a table (50), which is movable under the camera body (31) together with drive devices (24) for driving the table (50) along orthogonal axes in relation to the camera body (31), and together with separate means (86) for rotating the spherical air bearing bracket (52) and the platform (53) relative to the table (50) without translational movement of the bracket parallel to any of the orthogonal axes. 457 034 24

Device according to claim 2, characterized by means (44, 45, 46, 48, 49) for simultaneous observation, by the same camera lens system (14) used for image photography exposure on the disc (11), by partly an alignment pattern ( 40), which is contained on the crosshair used by the camera (30), and on the one hand the virtual image of an alignment target (35-1 ') pre-applied to the semiconductor wafer (11), and control means for guiding the drive devices (24) and drive the table along the orthogonal axes to a plurality of positions at which alignment of the crosshair alignment pattern and virtual images of other alignment targets on the disk (11) are expected, and to control the separate means to rotate the platform to correct any rotational errors in the disk (11) direction, detected during the controlled movement.