DE3021622C2 - Optisches Abbildungssystem mit einem optoelektronischen Detektionssystem zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Abbildungssystems und einer zweiten Fläche, auf der abgebildet wird - Google Patents
Optisches Abbildungssystem mit einem optoelektronischen Detektionssystem zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Abbildungssystems und einer zweiten Fläche, auf der abgebildet wirdInfo
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Description
— eine ein Htlfsbündel (b) liefernde Strahlungsquelle
(DL),
— ein erstes linsensystem (L2) zum Fokussieren
des schmalen Hilfsbündels zu einem kleinen Strahlungsfieck (V) auf der zweiten Fläche (P),
— ein im Wege des zum erstenmal von der zweiten Fläche reflektierten Hilfsbündels angeordnetes
Reflexionselement (r, L3), daß das Hilfsbündel
wieder au die zweite Fläche richtet,
— ein zweites Linsensystem (L2, Ls,) zum Abbilden
des genannten Strahlungsflecks auf einen zwei Detektoren (Du D2) enthakenden Strahlungsdetektor,
wobei die Detektoren und das Reflexionselement fest mit dem Abbildungssystem
(Li) verbunden sind, und wobei der
Unterschied (Sr) zwischen den Ausgangssignalen der zwei Detektoren ein Maß für die
genannte Abweichung ist.
dadurch ^kennzeichnet, daß das
xionselement ein Bündelumkehrelement (r, Lj) ist, von dem das Kiifsbupdei „s sieh s-'hst rePjektieri und vom Reflektor-Linsensystem (L" in dem Strahlungsfleck (V) fokussiert wird, de· art, daß beide Bündelhälften (b\, bt) des auf die Detektoren (D1, D2) gerichteten Hilfsbündels mit beiden Hälften (Vu V2) des von dem Strahlungsfleck (V?bedeckten Gebietes auf der zweiten Räche (P) in Berührung gewesen sind.
xionselement ein Bündelumkehrelement (r, Lj) ist, von dem das Kiifsbupdei „s sieh s-'hst rePjektieri und vom Reflektor-Linsensystem (L" in dem Strahlungsfleck (V) fokussiert wird, de· art, daß beide Bündelhälften (b\, bt) des auf die Detektoren (D1, D2) gerichteten Hilfsbündels mit beiden Hälften (Vu V2) des von dem Strahlungsfleck (V?bedeckten Gebietes auf der zweiten Räche (P) in Berührung gewesen sind.
2. Optisches Abbildungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der zwei
Detektoren mit einer Addierschaltung verbunden sind, deren Ausgang mit einer Regelschaltung zur
Nachregelung der Intensität der Strahlungsquelle verbunden ist, derart, daß die Summe der Detektorsignale
konstant bleibt
3. Optisches Abbildungssystem nach Anspruch 2, in dem die Strahlungsquelle ein Halbleiterdiodenlaser
ist. der Strahlungsimpulse emittiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung einen von
der Summenspannung der Detektoren gesteuerten Oszillator enthält, dessen Ausgang mit einer
elektrischen Stromquelle verbunden ist, die den Diodenlaser steuert.
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches Abbildungssystem mit einem opto-elektronischen Detektionssystem
zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Abbildungssystems und
einer zweiten Fläche, auf der eine Abbildung vom Abbildungssystem erzeugt werden muß, insbesondere
zum wiederholten Abbilden eines Maskenmusters auf einem Substrat, wobei das Detektionssystem folgende
Merkmale enthält:
— eine ein Hilfsbündel liefernde Strahlungsquelle,
— ein erstes Linsensystem zum Fokussieren des schmalen Hilfsbündels zu einem kleinen Strahlungsfleck
auf der zweiten Fläche,
— ein im Wege des zum erstenmal von der zweiten Räche reflektierten Hilfsbündels angeordnetes
Reflexionselement, das das Hilfsbündel wieder auf die zweite Fläche richtet,
— ein zweites Linsensystem zum Abbilden des genannten Strahlungsflecks auf einen zwei Detektoren
enthaltenden Strahlungsdetektor, wobei die Detektoren und des Reflexionselement fest mit
ι-" dem Abbildungssystem verbunden sind, und wobei
der Unterschied zwischen den Ausgangssignalen der zwei Detektoren ein Maß für die genannte
Abweichung ist.
Linsensysteme, mit denen kleine Details abgebildet werden müssen, weisen eine große numerische Apertur
und dadurch eine kleine Tiefenschärfe auf. Für Linsensysteme dieser Art, die z. B. zum Abbilden eines
Maskenmusters auf einem Substrat für die Herstellung integrierter Schaltungen verwendet werden, ist es von
Bedeutung, eine Abweichung zwischen der Ist-Abbildungsfläche, z. B. der des Maskenmusters, und der
Räche, auf der abgebildet wird, z. B. dem Substrat,
detektieren und dementsprechend das Linsensystem nachregeln zu können.
Es ist möglich, die genannte Abweichung auf kapazitivem Wege zu bestimmen.Dann muß das
Linsensystem mit einer Metallplatte verbunden und die Oberfläche des Substrats meiämäieri sein. Die Änderung
der durch die Metallplatte und die metallisierte Oberfläche gebildeten Kapazität ist ein Maß für die
genannte Abweichung. Diese Abweichung könnte auch mit einem Luftdrucksensor gemessen werden. Diese
Verfahren weisen aber den Nachteil auf. daß die Abstandsmessung außerhalb des Feldei des Abbildungssystems
stattfinden muß. Weiterhin ist der Abstand zwischen dem kapazitiven Sensor ode^· dem Luftdrucksensor
und der zweiten Fläche, z. B. der Oberfläche des Substrats, auf der abgebildet wird, seiir klein, so daß
leicht eine Beschädigung entweder des Sensors oder der Substratoberfläche auftreten kann. Ein optisches Verfahren
zur Bestimmung der genannten Abweichung ist attraktiver, weil dabei in der Mitte des Feldes des
Abbildungssystems (z. B. in der Nähe seiner optischen Achse) gemessen werden kann und die Detektionseleinente
in verhältnismäßig großer Entfernung von der Fläche, auf der abgebildet v/ird, angeordnet werden
können.
In der US-PS 32 64 935 ist beschrieben, wie ein derartiges optischesVerfahren in einem Diapositiv projektor
angewendet werden kann. Dabei wird ein Hilfsmittel unter einem großen Einfallswinkel auf das zu
projizierende Diapositiv gerichtet Der Einfallswinkel ist der Winkel zwischen dem Hilfsbünde! und der
optischen Achse des Projektionslinsensystems Das vom Diapositiv reflektierte HiffsbOndei fällt auf die Fläche
zweier strahlungsempfindlicher Detektoren ein. Bei einer Verschiebung des Diapositivs entlang der,
optischen Achse des Projektionslinsensystems verschiebt sich das Hilfsbündel über die Detektoren.
Dadurch, daß die elektrischen Ausgangssignale dieser Detektoren miteinander verglichen werden, wird eine
Anzeige über die Größe und die Richtung einer
Abweichung zwischen der Ist- und der Soilage des Diapositivs erhalten.
Um zu vermeiden, daß das Differenzsignal der
Detektoren von einer KJppbewegung oder einer
Wölbung desDiapositivs abhängig ist, ist bei dem Detektionssystem nach der US-PS 32 64 935 im
Strahlungsweg des zum ersten Mal vom Diapositiv reflektierten Hilfsbündel ein Reflexionselement angeordnet,
das das Hilfsbündel wieder auf das Diapositiv richtet. Die Detektoren sind im Strahlungsweg des
zweimal vom Diapositiv reflektierten Hilfsbündel angeordnet.
Ein derartiges Detektionssystem kann auch in einer Vorrichtung zum Abbilden eines MaskenmüSiers auf
einem Halbleitersubstrat für die Hersteüung l· .--Werter
Schaltungen verwendet werden.
Insbesondere für diese Anwendung weist jedoch das
genannte Detekiionssystem der US-PS 32 64 935 den Nachteil auf, daß es auf lokale Refk lonsunterschiede
des Substrats anspricht Das dr verr.-endete Hilfsbündel wird nämlich nur in sich selbst eflektiert, wenn die
Vorrichtung gut fokussiert ist Wenn eine Defokussierung auftritt ist das durch das Reflexionselement
reflektierte Hiltsbündel in bezug auf das auf Cieses
Element auftreffende Bündel, wie die Fig.2 deutlich
zeigt verschoben. Das Hüfsbündel trifft deshalb auf dem
Rückweg nicht auf die gleiche Stelle des Objektes auf. von der es beim Hinweg reflektiert wurde. Die dort
gezeigten Fig.3 und 4 illustrieren lediglich die
Unempfindlichkeit des Systems für Schrägstellung und
Wölbung der Fläche, auf der fokussiert werden soll, und nicht die Änderungen, die bei einer Defokussierung
auftreten.
Der Gedanke, ζιϊγ Beseitigung lokaler Refiexior/sunterschiede
eines Substrats das Strahlenbündel in sich selbst zu reflektieren, ist somit der US-PS 32 64 935
nicht zu entnehmen.
Dies gilt auch für die aus der US-PS 30 37 423 bekannte Vorrichtung, bei der ein Hilfsstrahlenbündel
nur einmal am Objekt reflektiert wird.
Bei dem in der DE-AS 23 33 281 beschriebenen Fokusfehlerdetektionssystern wird dagegen ein Fokussierbündel
mit einem Referenzbündel überlagert derart daß ein Interferenzmuster erzeugt wird. Es wird dort ein
Retroreflektor im Strahl· iweg des Referenzbündels und nicht in dem des Fokussierbündels verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Abbildungssystem mit einem opto-elektronischen De;ektionssystem
zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Abbildungssystems und einer
zweiten Fläche, auf der abgebildet wird, zu schaffen,
wobei das Deiektionssystem zur Bestimmung der Abweichung nicht mehr auf lokale Reflexionsuntcrschiede
auf der zweiten Fläche anspricht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß das Rerlexionselenent ein Bündelumkehrelement
ist. von dem das Hilfsbündel in sich selbst reflektiert und vom Reflektor-Linsensystem in dem Strahlungsfleck
fokussiert wird, derart daß beide Bündelhclften des auf
die Detektoren gerichteten Hilfsbündels mit beiden Hälften des von dem Strahlungsfleck bedeckten
Gebietes auf der zweiten Fläche in Berührung gewesen sind.
Unter dem Ausdruck, daß das Hilfsbündel »in sich
selbst reflektiert wird, ist zu verstehen, daß der Hauptstrahl des reflektierten Hilfsbündels mit dem
Hauptstrahl des einfallenden Hilfsbiindels zusammenfällt,
und daß die Lichtstrahlen, die im einfallenden Hilfsbündel einen Teil der ersten bzw. der zweiten
Bündelhälfte bilden, im reflektierten Hilfsbündel einen Teil der zweiten bzw. der ersten Bündelhälfte bilden.
Beide Bündelhälften des auf die Detektoren gerichteten Hilfsbündels sind dann mit beiden Hälften des von dem
Strahlungsfleck bedeckten Gebietes auf der zweiten Fläche oder dem Substrat in Berührung gewesen.
Dadurch wird die Intensität beider Bündelhälften in gleichem Maße von etwaigen lokalen Reflexionsunterschieden
im genannten Gebiet der zweiten Fläche beeinflußt so daß der Intensitätsunterschied zwischen
beiden Bündelhälften von diesen Reflexionsunterschieden unabhängig ist
Im Detektionssysiem nach der US-PS 32 64 935 ist es
nur von Bedeutung, daß das Hilfsbündel zweimal vom Diapositiv reflektiert wird. Dabei ist es nicht erforderlich,
daß das Hilfsbündel das Diapositiv zweimal an genau derselben Stelle trifft Auch die Größe des
Hilfsbündels ist nicht von wesentlichem 'nteresse. Für das Detektionssystem nach der vorliegenden Erfindung
ist es dagegen wesentlich, daß ein schmales Hilfsbündel
die zweite Fläche zweimal in genau dei»p :lben kleinen
Gebiet trifft
Das Detektionssystem nach der Erfindung kann sehr vorteilhaft in einer Vorrichtung zum wiederholten
Abbilden eines Maskenmusters auf ein Substrat verwendet werden, wobei diese Vorrichtung ein
zwischen einem Maskenmusterhalter und einem Substrathalter angeordnetes Projektionslinsensystem enthält,
und wobei das Detektionssystem zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Projektionslinsensystems
und dem Substrat benutzt wird. Außerdem läßt sich die Erfindung allgemein in
Abbüdun^ss^teinsn anwenden, bei denen loksüe
Reflexionsunterschiede in der Ebene, in der abgebildet werden muß, auftreten können, oder bei denen diese
Ebene eine Kippbewegung ausführen kann. Dabei äst an Mikroskope, und zwar sowohl an Reflexionsmikroskope
als auch an Durchsichtmikroskope, zu denken. Wegen
des schrägen Einfalls des Hilfsbündels wird auch λπ
einem durchsichtigen Gegenstand noch eine Menge Strahiung reflektiert werden, die genügend groß ist, um
zum Detektieren einer Änderung des Abstandes zwischen dem zu prüfenden Gegenstand und dem
Mikroskopobjektiv benutzt werden zu können.
Beispielsweise wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben an Hand einer Vorrichtung zum Abbilden
eines Maskenmusters auf einem Substrat Es zeigt
F i g. I schematisch ein Abbildungssystem mit einem bekannten opto-elektronischen Detektionssystem,
F i g. I schematisch ein Abbildungssystem mit einem bekannten opto-elektronischen Detektionssystem,
F i g. 2 das Prinzip des Detektionssystems nach der Erfindung, und
F i g. 3 eine Ausführungsform eines derartigen Systens.
In Fig. i i>t ein Abbildungssystem mit Li bezeichnet.
Ein opto-elektronisciies Detektionssystem besteht aus
einer Strahlungsquelle S, die ein Hilfsbündei b aussendet, einer ersten Linse Li, einer zweiten Linse Lj
und zwei Detektoren, z. B. Photodioden, D\ und L\. Das
Detektionssystem ist starr mit dem Linsensystem L\ über die Stützen J", verbunden.
Die Linse L2 erzeugt einen Strahlungsfleck Kauf der
Fläche p, in der vom Linsensystem L\ eine Abbildung erzeugt wird. Dieser Strahlungsfleck wird von der Linse
Li auf die Photodio^en D\ und L\ abgebildet. Das
Detektionssystem ist in bezug auf das Linsensystem L\ .derart ausgerichtet, das die Linse Lj den Schnittpunkt
der optischen Achse 00' des Systems Li mit der
Bildfläche dieses Systems in der Ebene der zwei Detektoren D\ und D2 abbildet Wenn die Fläche ρ mit
der Bildfläche des Systems L\ zusammenfällt, wird der
Strahlungsfleck Kindern Fleck V'abgebildet.derzuden
Detektoren D\ und Di symmetrisch liegt Diese
Detektoren empfangen dann gleiche Strahlungsintensitäten,
Das Ausgangssignal Sr eines mit den Detektoren D\ und Di verbundenen Differenzverstärker* Λ ist dann
z. B. Null. Bei einer Änderung des Abstandes zwischen
der Fläche ρ und dem Linsensystem L\ verschiebt sich
das Bild V'des Strahlungsflecks Vübet die Detektoren
Di und D). Wenn, wie in Fig. I dargestellt ist, sich die
Fläche ρ nach unten verschoben hat. wird der auf dieser Fläche er/cugte Strahlungsfleck V, in V, gemäß dem
mit gestrichelten Linien angegebenen Strahlengang £. gebildet Dann empfängt der Detektor D1 eine
größere Strahlungsintensität als der Detektor Di und
das Signal S, ist z. B. positiv Bei einer Verscniebung der
Fläche ρ nach oben tritt das Umgekehrte auf und der Detektor D, empfängt eine kleinere Strahlungsintensität
als der Detektor D2. Dann ist das Signal Sr z. B.
negativ. Das Signal Sr kann einem nicht dargestellten
Servosystem zugeführt werden, mit dem die Lage des Linsensystems L, nachgeregelt werden kann.
Der Einfallswinkel α, unter dem das Hilfsbündel b auf
die Fläche ρ einfällt, wird möglichst groß. z. B. in der
Größenordnung von 80°, gewählt um eine möglichst
hohe Empfindlichkeit für Lagenfehler der Fläche ρ in bezug auf das Linsensystem Lt und eine möglichst große
Reflexion des Hilfsbündels an der Fläche ρ zu erhalten.
Nach der Erfindung ist im Wege des an der Fläche ρ reflektierten Bündels b ein Bündelumkehrelement oder
ein Retroreflektor angeordnet Ein derartiger Retroreflektor
kann durch ein sogenanntes Katzenauge (»cat's eye«) gebildet werden, das, wie in F i g. 2 dargestellt ist,
aus einer Linse L', und einem Spiegel r besteht, wobei der Spiegel r in der Brennebene der Linse L'>
angeordnet ist Durch ein derartiges »cat's eye« wird ein Bündel in sich selbst reflektiert F i g. 2 zeigt nur den Teil
des Weges des Bündels b in der Nähe der Fläche p. Das
Bündel b erzeugt auf dieser Fläche den Strahlungsfleck V. Das von der Fläche ρ reflektierte Bündel wird vom
Reflexionsprisma Pt zu dem Spiegel r hin gerichtet Nach Reflexion an diesem Spiegel durchläuft das Bündel
b denselben Weg in umgekehrter Richtung.
Ein kleiner Teil 6'des Bündels b ist dunkel gezeichnet
um anzugeben, wie dieser Teil den Strahlungsweg durchläuft Beim ersten Eintreffen auf der Fläche ρ ist
dieser Teil ein Te1I der Bündelhälfte b,. Der B ndelteil b'
gelangt dann in den rechten Teil V2 des Strahlungsflecks
V. Nach Reflexion an der Fläche ρ und an dem Reflexionsprisma Px .durchläuft der Bündelteil b' den
linken Teil der Linse L '*. Nach Reflexion an dem Spiegel
rdurchläuft der Bündelteil 6'den rechten Teil der Linse
L'i tsnd gelangt dann in den linken Teil Vj des
Strahlungsflecks V. Nach zweifacher Reflexion an der
Fläche ρ ist der Bündelteil £>'ein Teil der Bündelhälfte bi
geworden. Dies gilt für alle Bündelteile, aus denen die Bündelhälfte b\ aufgebaut ist Es läßt sich sagen, daß
nach zweifacher Reflexion an der Fläche ρ die
Bündelhälfte b, sowohl mit dem rechten als auch mit
dem linken Teil des Gebietes auf der Fläche ρ unter dem Strahlungsfleck V in Berührung gewesen ist Ähnliches
gilt selbstverständlich für die Bündelhälftr bi. Dadurch werden weder lokale Reflexionsunterschiede infolge
streuender Strukturen in der Fläche ρ noch Unebenheiten in dieser Fläche oder eine schräge Lage dieser
Fläche in bezug auf das Linsensystem Lj die Intensitätsverteilung Ober die Bündelhälften b\ und bi beeinflussen
können.
Als Umkehrelement, mit einer Vergrößerung — 1, kann im Detektionssystem nach der Erfindung auch ein
s Hohlspiegel oder eine Kombination eines flachen Spiegels mit einer Zylinderlinse verwendet werden.
Fig.3 zeigt eine Ausführungsform eines Detektionssystems
nach der Erfindung zur Anwendung in einer Vorrichtung zur Abbildung von Maskenmustern, auf
einem Substrat Die Oberfläche des Substrats ist mit der Fläche ρ und das Projektionslinsensystenr mit L\
bezeichnet Dieses System ist längs Seiner optischen Achse 00' mit Hilfe an sich bekannter und hier nicht
dargestellter Antriebsmittel bewegbar, die von dem Signal Sr (Fig. 1) gesteuert werden, das von den
Signalen der zwei Detektoren Di. D2 abgeleitet ist In zu
der optischen Achse 00' senkrechten Richtungen ist das Projektionslinsensystem in seinem Gehäuse H unbewegbar.
Wir in F i g. 3 angegeben ist kann das Projektionslirsensystem π t Hilfe von Federn Sp im
Gehäuse H befestigt sein. Statt Federn können auch Membranen als Befestigungsmittel verwendet werden.
In em. .'orrichtung zum wiederholten Abbilden
eines Maskenmusters auf einem Substrat sind die Projektionssäule und das Substrat ir zwei zueinander
senkrechten Richtungen bewegbar. Für weitere Einzelheiten über eine derartige Vorrichtung sei auf die
DE-OS 2ö 51 430 verwiesen. Es sei noch bemerkt daß in einer der -tigen Vorrichtung die Bildebene des
ίο Projektionslinsensystem«: nahezu mit der Brennebene
dieses Systems zusammenfällt
Um auch für kleine Verschiebungen der Fläche ρ in
bezug auf das Linsensystem L, ein genügend großes Signal S2, d.h. einen genügend großen Unterschied
J5 zwischen den Strahlungsintensitäten auf den zwei
Detektoren Du D2 zu erhalten, muß der Strahlungsfleck
V eine große Helligkeit aufweisen. Daher wird vorzugsweise ein Laser als Strahlungsquelle verwendet
Das vom Laser gelieferte Strahlungsbündel b muß stabil sein. Vorzugsweise wird ein Halbleiterdiodenlaser DL in
F i g. 3. z. B. ein AlGaAs-Diodenlaser, der in unmittelbarer
Nähe des Substrats angeordnet werden kann, verwendet Es ist auch möglich, einen Gaslaser zu
verwenden, der in größerer Entfenung von dem
Substrat angeordnet ist wobei die Strahlung dieses Lasers über eine Lichtleitfaser zu dem Substrat geführt
wird.
Das Laserbündel b wird von der Linse L* in ein
paralleles Bündel umgewandelt und dann durch Reflexion an dem Bündelteiler BS und den Reflexionsprismen P2 und Pi zu der Substratoberfläche ^ hin
gerichtet Die Linse L2 erzeugt den Strahlungsfleck V
auf dem Substrat Dann durchläuft das Bündel b den an
Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Strahlungsweg.
Ein Teil des zweimal von der Substratoberfläche reflektierten Bündels b wird vom Bündelteiler SSzu den
zwei Detektoren Ds und D2 durchgelassen. Die Linse L5
erzeugt eine Abbildung des Strahlungsflecks V auf diesen Detektoren.
Der Bündefteiler BS kann aus einem halbdurchlässigen
Spiegel oder einem halbdurchlässigen Prisma bestehen. Stattdessen kann auch ein Polarisationsteilprisma
verwendet werden, wobei im Strahlungsweg zwischen diesem Prisma und dem Substrat eine
A/4-PIatte, wobei A die Wellenlänge des Bündels b
darstellt angeordnet ist Die Strahlung der Quelle DL ist dann derart polarisiert, daß sie vom Polarisationsteilprisma
reflektiert wird. Das Bündel b άυτ hiäuft dann
zweimal die λ/4-Platte, wodurch die Polarisationsebene
der Strahlung insgesamt über 90° gedreht wird, so da3 das Bündel von dem Prisma durchgelassen wird.
Das Differenzsignal 5rder zwei Detektoren D\ und Di
wird in erster Linie durch den Abstand zwischen der Bildfläche des Projektionslinsensystems L\ und der
Fläche ρ bestimmt. Dieses Signal ist aber auch von der gesamten Intensität des zweimal von der Fläche ρ
reflektierten Strahlungsbündels b abhängig. Diese Intensity kann sich infolge einer Änderung in der
Intensität der Strahlungsquelle oder durch Änderungen
im Reflexions- oder Durchlässigkeitskoeffizienten der
optischen Elemente im Strahlungsweg ändern.
Um den Einfluß von Änderungen in der auf die Detektoren Di und Di einfallenden gesamten Bündelintensität
zu beseitigen, können die Ausgangssignale der Detektoren miteinander addiert werden, so daß ein
Summensignal S, erhalten wird. In einer analogen Teilerschaltung kann das Signal S', = S/S, bestimmt
werden, wobei dieses Signal ein MaB für den Lagenfehler der Fläche ρ des Substrats in bezug auf das
Projektionslinsensystem ist und von Intensitätsänderungen der Strahlungsquelle und von Änderungen im
Reflexions- oder Durchlässigkeitskoeffizienten im Strahlungsweg unabhängig ist. Um auch bei schlechten
Reflexions- oder Durchlässigkeitskoeffizienten noch die für die erforderliche Genauigkeit benötigte Menge
Strahlung auf den Detektoren zu erhalten, muß die Strahlungsquelle auf eine möglichst hohe Strahlungsleistung
eingestellt werden. Dadurch kann die Lebensdauer der Strahlungsquelle, vor allem wenn sie ein
Halb'Jterdiodenlaser ist, beschränkt werden. Weiter ist
ein driftfreier analoger Teiler ein kostspieliges Element
Die obengenannten Nachteile können dadurch vermieden werden, daß, wie in einer bevorzugten
Ausführungsform des Detektionssystems nach der Erfindung der Fall ist, das Summensignal S, dazu benutzt
wird, die Intensität der Strahlungsquelle derart zu regeln, daß die gesamte Strahlungsintensität auf den
Detektoren Di und D2 konstant bleibt Falls die
Strahlungsquelle eine Strahlungsemittierende Diode ist, kann dazu die Größe des elektrischen Stromes, mit dem
diese Strahlungsquelle gesteuert wird, nachgeregelt werden.
Ein Halbleiterdiodenlaser, z. B. ein AlGaAs-Laser,
wird vorzugsweise mit Stromimpulsen betrieben, weil dies für die Lebensdauer des Lasers günstig ist.
Außerdem kann der Winkel, unter dem ein derartiger Laser seine Strahlung emittiert sich bei Änderung der
Größe des elektrischen Stromes durch den Laser ändern. Die Intensität der von einem Diodenlaser
emittierten Strahlung wird vorzugsweise dadurch geregelt, daß bei konstanter Impulsbreite die Impulsfrequenz
der elektrischen Stromimpulse geändert wird.
Wie in F i g. 3 dargestellt ist, werden die Signale der Detektoren D\ und Di einerseits einer Subtrahierschaltung
A ι, an deren Ausgang das Signal Sr erscheint, und
andererseits einer Addierschaltung Ai zugeführt, die an
ihrem Ausgang ein Signal S, liefert. Das Signal S, kann
z.B. einem Eingang eines Differenzverstärkers A3
zugeführt werden, dessen anderer Eingang mit einer
ίο Bezugsquelle Ref verbunden is:. Der Ausgang des
Differenzverstärkers ist mit einem Oszillator VCO
verbunden, der eine Reihe von Impulsen liefert, deren
Frequenz durch die Spannung an seinem Eingang bestimmt wird. Der Ausgang des Oszillators ist mit
einem Impulsgenerator PG verbunden. Der fur den Betrieb des Diodenlasers DL benötigte elektrische
Strom wird vom Impulsgenerator in Form von Impulsen mit einer konstanten Impulsdauer und mit einer
Wiederholungsfrequenz gleich der der Impulse des Oszillators VCÖgeliefert.
Die mittlere Strahlungsintensität des Diodenlasers könnte gegebenenfalls statt durch Anpassung der
Impulsfrequenz auch durch Anpassung der Dauer der elektrischen Stromimpulse geregelt werden.
Die Einstellung des Diodenlasers ist derart daß bei höchstem zu erwartenden Strahlungsverlust im Strahlungsweg
die von den Detektoren aufgefangene Gesamtstrahlungsmenge gerade ausreichend ist, um die
erforderliche Genauigkeit, die u. a. durch den Leckstrom und den Rauschpegel der Detektoren bestimmt wird, zu
erzielen. Bei kleineren Strahlungsverlusten wird die Strahlungsquelle nur eine kleinere Strahlungsintensität
auszusenden brauchen, was für die Lebensdauer der Quelle günstig ist
Für die Verschiebung Δ des Strahlungsflecks über die Photodioden D\ und D2 gilt:
Δ = 4 MHsin«.
Darin ist H die Verschiebung der Fläche p, et der Einfallswinkel des Fokusbündels auf diese Fläche und M
die Vergrößerung des Linsensystems L% Lj. Diese
Vergrößerung ist gleich dem Verhältnis zwischen der Brennweite der Linse L5 und der Brennweite der Linse
Li. Dadurch, daß das Fokusbündel zweimal an der
Fläche ρ reflektiert wird, nimmt die Empfindlichkeit des Detektionssystems ebenfalls um einen Faktor 2 zu.
Daher tritt im obengenannten Ausdruck für die Verschiebung Δ ein Faktor 4 statt eines Faktors 2 auf.
In einer praktischen Ausführungsform eines Detektionssystems nacn der Erfindung konnte eine Verschiebung
der Fläche ρ über nur 0,1 μπι noch gut detekdert
werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Optisches Abbildungssystem mit einem optoelektronischen Detektionssystem zur Bestimmung
einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Abbildungssystems und einer zweiten Fläche, auf der
eine Abbildung vom Abbildungssystem erzeugt werden muß, insbesondere zum wiederholten
Abbilden eines Maskenmusters auf einem Substrat, wobei das Detektionssystem folgende Merkmale
enthält:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NLAANVRAGE7904579,A NL186353C (nl) | 1979-06-12 | 1979-06-12 | Inrichting voor het afbeelden van een maskerpatroon op een substraat voorzien van een opto-elektronisch detektiestelsel voor het bepalen van een afwijking tussen het beeldvlak van een projektielenzenstelsel en het substraatvlak. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3021622A1 DE3021622A1 (de) | 1980-12-18 |
DE3021622C2 true DE3021622C2 (de) | 1984-01-12 |
Family
ID=19833337
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3021622A Expired DE3021622C2 (de) | 1979-06-12 | 1980-06-09 | Optisches Abbildungssystem mit einem optoelektronischen Detektionssystem zur Bestimmung einer Abweichung zwischen der Bildfläche des Abbildungssystems und einer zweiten Fläche, auf der abgebildet wird |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4356392A (de) |
JP (1) | JPS5632114A (de) |
CA (1) | CA1139441A (de) |
DE (1) | DE3021622C2 (de) |
FR (1) | FR2458830B1 (de) |
GB (1) | GB2052090B (de) |
NL (1) | NL186353C (de) |
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