DE3116190C2 - - Google Patents
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- DE3116190C2 DE3116190C2 DE3116190A DE3116190A DE3116190C2 DE 3116190 C2 DE3116190 C2 DE 3116190C2 DE 3116190 A DE3116190 A DE 3116190A DE 3116190 A DE3116190 A DE 3116190A DE 3116190 C2 DE3116190 C2 DE 3116190C2
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine
Vorrichtung zur Ausrichtung einer lithographischen Maske
auf einer Substrat-Scheibe, wobei auf der Oberfläche
jeder Maske und Scheibe mehrere Ausrichtungstargets
vorgesehen werden, die paarweise mit Hilfe eines
Mikroskops mit mehreren optischen Mikroskopkanälen
miteinander ausgerichtet werden.
Bei einem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von integrierten
Schaltungen werden Muster von einer Maske auf die
Oberfläche einer Silizium-Scheibe, also eines "Wafer", photolithographisch
reproduziert; dabei wurde diese Oberfläche
vorher mit einem Photoresist behandelt. Jedem dieser Schritte
folgen die herkömmlichen Verfahrensschritte, wie beispielsweise
Entwickeln, Plattieren bzw. Galvanisieren, Ätzen
usw. Diese Schritte können für eine einzelne Scheibe mehrmals
wiederholt werden, wobei jedes so aufgebrachte Muster
über den vorher aufgebrachten Mustern liegt.
Aus der US-Patentschrift 34 90 846 sind bereits ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausrichtung einer
lithographischen Maske auf einer Substratscheibe der
eingangs erwähnten Art bekannt geworden. Bei diesem
Verfahren wird eine lichtdurchlässige Maske verwandt,
die getrennt von der Substratscheibe gehaltert und die
relativ zueinander verschiebbar sind. Durch Beobachtung
durch ein Mikroskop, das verschiedene Mikroskopkanäle
mit verschiedener Vergrößerung aufweist, können die
Maske und die Substratscheibe derart gegeneinander
verschoben werden, daß die Ausrichtungstargets auf der
Maske und die durch die durchsichtige Maske hindurch
sichtbaren Ausrichtungstargets der Substratscheibe
miteinander ausgerichtet werden können. Sodann findet
anschließend eine Belichtung der Substratscheibe durch
die Maske mit ultraviolettem Licht statt.
Mit zunehmender Miniaturisierung werden die
Musterelemente jedoch immer kleiner, wobei der
Fortschritt dazu geführt hat, daß die Auflösung des
Musters durch die Wellenlänge des Lichtes begrenzt ist.
Dies hat bereits zu der Verwendung von kürzeren
Wellenlängen des ultravioletten Spektrums geführt. Die
Nachfolger-Technologie scheint die
Röntgenstrahlen-Lithographie zu sein.
Eins der Probleme, das bei der Verwendung der
Röntgenstrahlen-Lithographie auftritt, liegt darin, daß
die verwendeten Masken wahrscheinlich undurchlässig für
die Strahlung des sichtbaren Lichts sind. Dadurch wird
praktisch der Einsatz der herkömmlichen optischen
Näherungs-Ausrichteinrichtungen für die Ausrichtung der
Maske in bezug auf die Scheibe ausgeschlossen. In der
Literatur gibt es verschiedene Berichte über
Röntgenstrahlen-Ausrichtungsverfahren für
lichtundurchlässige Masken (J. H. McCoy und P. A.
Sullivan "Precision Mask Alignment for X-ray
Lithography", Electron ans Ion Beam Sci. and Tech. - 7th
Internl. Conf. Proc., 536 (1976). Bei einem Verfahren
werden die Röntgenstrahlen durch Markierungen in der
Maske und dem Substrat durchgelassen; bei einem anderen
Verfahren werden die Röntgenstrahlen durch Markierungen
in der Maske durchgelassen und erregen fluoreszierende
Röntgenstrahlen aus Ausrichtungsmarkierungen des
Substrates. Viele dieser Techniken erfordern unerwünscht
schwere Metall-Ausrichtungsmarkierungen in dem Substrat
oder sind auf spezifische Kombinationen Quelle-Substrat
beschränkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Ausrichtung einer lichtdurchlässigen Maske mit einer
Substratscheibe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein
Verfahren gelöst, wie es im Anspruch 1 gekennzeichnet
ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe auch durch eine
Vorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 7 gekennzeichnet
ist.
Vorzugsweise weitere Ausführungsformen gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen
Zeichnungen erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Darstellung der beiden optischen Kanäle,
die mit Targets auf einer Scheibe
ausgerichtet werden,
Fig. 2 ein ähnliches Diagramm wie Fig. 1, wobei
jedoch die Scheibe zurückgezogen und die
Maske eingesetzt ist,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der ausgerichteten
Maske und Scheibe in einer Belichtungsstation,
Fig. 4 eine Darstellung der Vorrichtung, die für
die seitliche Ausrichtung verwendet wird,
wobei das Target und die optische Achse
nicht ausgerichtet sind,
Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, wobei jedoch
das Target und die optische Achse ausgerichtet
sind,
Fig. 6 eine Darstellung des Verfahrens zur Ausrichtung
in vertikaler Richtung,
Fig. 7 eine Darstellung der Elemente eines einzelnen
optischen Kanals,
Fig. 8 eine perspektivische Gesamtansicht der Ausrichtungsvorrichtung
nach der Erfindung,
Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Hebel-Reduktionseinrichtung,
die bei der vorliegenden Erfindung
verwendet wird,
Fig. 10 eine Seitenansicht der Einrichtung nach
Fig. 9,
Fig. 11 einen Querschnitt im wesentlichen längs
der Linie 11-11 von Fig. 10,
Fig. 12 einen Querschnitt im wesentlichen längs
der Linie 12-12 von Fig. 10,
Fig. 13 eine Draufsicht auf den Bereich mit dem
optischen Kopf der Ausrichteinrichtung
nach der Erfindung, wobei der auswechselbare
Einsatz bzw. die Kassette entfernt
ist,
Fig. 14 eine Vorderansicht, teilweise weggebrochen,
der Ausrichteinrichtung nach Fig. 13,
Fig. 15 eine Teilansicht von oben auf den Verriegelungsmechanismus
der Kanalauswahleinrichtung
der Ausrichteinrichtung,
Fig. 16 eine Ansicht von der rechten Seite auf die
Ausrichteinrichtung nach Fig. 13,
Fig. 17 eine Ansicht von der linken Seite, im teilweisen
Querschnitt, auf die Ausrichteinrichtung
nach Fig. 13,
Fig. 18 eine Draufsicht auf den optischen Kopf, wobei
ein Teil der Justiereinrichtung dargestellt
ist,
Fig. 19 einen Querschnitt im wesentlichen längs der
Linie 19-19 von Fig. 18,
Fig. 20 einen Querschnitt im wesentlichen längs
der Linie 20-20 von Fig. 18,
Fig. 21 im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt
im wesentlichen längs der Linie 21-21 von
Fig. 20,
Fig. 22 im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt
längs der Linie 22-22 von Fig. 13,
Fig. 23 einen Querschnitt längs der Linie 23-23
von Fig. 19,
Fig. 24 im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt
längs der Linie 24-24 von Fig. 13,
Fig. 25 einen vertikalen Schnitt durch einen der
optischen Kanäle,
Fig. 26 im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt durch
eine Scheibe, die in einem Futter gehalten ist,
Fig. 27 eine Draufsicht auf den Kassettenteil der
Vorrichtung,
Fig. 28 eine Vorderansicht der Kassette nach Fig. 25,
Fig. 29 einen Querschnitt im wesentlichen längs der
Linie 29-29 von Fig. 27,
Fig. 30 eine Ansicht der Kassette nach Fig. 27 von
unten,
Fig. 31 im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt
im wesentlichen längs der Linie 31-31 von
Fig. 30,
Fig. 32 eine Ansicht der Kassette von unten, wobei
die Adapterplatte entfernt ist,
Fig. 33 eine Ansicht der Adapterplatte von hinten,
Fig. 34 im vergrößerten Maßstab einen Querschnitt
im wesentlichen längs der Linie 34-34 von
Fig. 33, und
Fig. 35 eine Darstellung der Justierung der Kassettenanordnung.
In das Muster auf jeder Maske oder jedem Wafer, also jeder
Scheibe, sind drei Targets bzw. Ziele eingebaut, die sich
an den Ecken eines rechtwinkligen Dreiecks befinden. Sind
die Targets ausgerichtet, so sind es auch die jeweiligen
Muster. Damit optisch lichtundurchlässige Masken ausgerichtet
werden können, werden die optischen Achsen von
drei Ausrichtungskanälen in einem "optischen Kopf" als Bezugsgrößen
für die Ausrichtübertragung eingesetzt. Sowohl
die Maske als auch die Scheibe sind in einem auswechselbaren
Einsatz angebracht, der von dem optischen Kopf getrennt
werden kann.
Bei dem auswechselbaren Einsatz, also einer Kassette oder
einer Patrone, handelt es sich um ein extrem stabiles Element,
mit dem die Baugruppe Maske/Scheibe unter Beibehaltung
der präzisen Ausrichtung zu einer Belichtungsstation
gebracht werden kann. Der auswechselbare Einsatz enthält
ein Unterdruck-Futter, das die Scheibe über den Objektiven
der drei optischen Kanäle haltert.
Fig. 1 stellt schematisch eine Scheibe bzw. einen Wafer 10 dar, die
bzw. der durch ein Futter 12 gehaltert wird. Bei der Darstellung nach
Fig. 1 sind nur zwei der Targets 14, 16 der Scheibe (im
stak vergrößerten Maßstab) zu erkennen. Das dritte Target
18 ist verborgen, ist jedoch in Fig. 35 sichtbar. Die drei
optischen Kanäle der Vorrichtung nach der Erfindung sind mit
A, B, C
gekennzeichnet. In der folgenden Erörterung haben
ähnliche Elemente der optischen Kanäle ähnliche Bezugszeichen
erhalten, die jedoch mit den zugehörigen Buchstaben für die
verschiedenen Kanäle versehen sind. So sind beispielsweise
in Fig. 1 die Objektive 20A, 20B dargestellt.
Die Elemente der optischen Kanäle A, B und C können relativ
zu der Scheibe 10 nach Fig. 1 verschoben werden. Sie können
längs der X- und Y-Achse, die in der Ebene der Scheibe liegt,
sowie längs der Z-Achse justiert werden, die senkrecht zur
Ebene der Scheibe verläuft. Eine Bezugsebene wird zunächst
hergestellt, indem die Lage des Wafers solange verstellt
wird, bis sich jedes Target in einem vorgegebenen Abstand
von seinem entsprechenden Objektiv befindet. Als nächstes
werden die optischen Kanäle A, B und C selbst seitlich
längs der X- und Y-Achse verstellt, bis ihre optischen Achsen
mit den jeweiligen Targets ausgerichtet sind. An diesem
Punkt sind die optischen Kanäle ausgerichtet, so daß ihre
Einstellung anschließend nicht mehr verändert wird.
Die Scheibe wird nun vertikal um eine vorgegebene, bekannte
Strecke von der eingestellten Bezugsebene verschoben, und
die lichtundurchlässige Maske wird an der ursprünglichen
Bezugsebene angeordnet. Dies wird auf folgende Weise erreicht:
Zunächst wird der auswechselbare Einsatz herausgenommen;
dann wird ein Maskenträger 22 und eine Maske 24
(siehe Fig. 2) eingesetzt, die jeweils den auswechselbaren
Einsatz ersetzen. Während sowohl die optischen Kanäle als
auch die Scheibe stationär bleiben, wird nun die Maske seitlich
längs der X- und Y-Achse ausgerichtet, bis sich ihre
Targets auf den optischen Achsen der Kanäle A, B und C befinden.
Anschließend wird der auswechselbare Einsatz, in
dem die Scheibe 10 und die Maske 24 fest arretiert bzw.
angebracht sind, zu einer Belichtungsstation gebracht, wo
die Maske und die Scheibe durch eine Röntgenstrahlenquelle
26 belichtet werden, wie in Fig. 3 zu erkennen ist.
Selbstverständlich zeigen die schematischen Darstellungen
nach den Fig. 1 bis 7 diese Vorrichtung stark verzerrt.
Beispielsweise könnten typische Durchmesser für die Maske
und die Scheibe in der Größenordnung von 7,5 cm liegen,
während die letzte Verschiebung der Oberfläche der Scheibe
10 von der Maske 24 in der Größenordnung 50 µm liegen würde.
Die seitliche Ausrichtung wird mittels eines Mikroskops
und einer Prismenanordnung durchgeführt. Das Prisma soll
die Achse des Mikroskopes definieren. Das Operationsprinzip
ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt, die schematisch einen der
drei identischen optischen Kanäle darstellen. Eine Ausführungsform
der Prismenanordnung 28 weist einen kubischen
Körper 30 auf, der in seinem Innern einen gewinkelten Strahlenteiler
32 und außen zwei 90°-Dachprismen 34, 36 enthält. Die
optische Achse des dargestellten Kanals ist bei 38 angedeutet.
Aus Darstellungsgründen ist ein viereckiges, insbesondere
quadratisches Ausrichtungsziel 40 dargestellt.
Das Prisma hat die Wirkung, zwei Abbildungen zu erzeugen, die
relativ zueinander um 180° gedreht sind. Wenn die Mitte 42
des Ausrichtungs-Targets nicht mit der Achse 38 des optischen
Systems zusammenfällt, hat dies die Wirkung, daß doppelte
Abbildungen 40′, 40″ gesehen werden, wie in Fig. 4 dargestellt
ist. Wenn jedoch die Mitte 32 des Ausrichtungs-Targets
mit der optischen Achse 38 zusammenfällt, fallen auch die
beiden Abbildungen zusammen, so daß man nur eine einzige
Abbildung 40′′′ sieht, wie man in Fig. 5 erkennen kann.
Obwohl es Unterschiede im Operationsprinzip gibt, arbeitet
das System (auf einer Achse) ähnlich dem bekannten Bildentfernungsmesser
einer Kamera.
Die vertikale Ausrichtung wird mittels eines Weißlicht-
Interferometers durchgeführt, um die Lage einer Ausrichtungsmarke
in der Z-Richtung, d. h., parallel zu der optischen
Achse, zu definieren. Bei dieser Anordnung werden ein Strahlenteiler
und ein Bezugsspiegel zu einer Gruppe kombiniert,
die direkt auf dem Objektiv des Mikroskops angebracht wird.
Dadurch kann der gleiche optische Kanal sowohl für die seitliche
als auch für die vertikale Ausrichtung eingesetzt
werden. Eine Ausführungsform einer solchen Ausrichteinrichtung
ist in Fig. 6 dargestellt. Fig. 6 zeigt das Objektiv 20
des Mikroskops, das von einer starren Halterung 44 umgeben
ist; die starre Halterung 44 trägt einen Strahlenteiler 46,
der sich in einen Abstand z von der Oberfläche 48 der Scheibe
oder Maske befindet. Ein Bezugsspiegel 50 ist in der Nähe
der Oberfläche des Objektivs angeordnet. Ein gewinkelter
Strahlenteiler 52 befindet sich auf der anderen Seite des
Objektivs. Die Baugruppe wird durch einen Lichtstrahl 54
bestrahlt, der das Interferometer beleuchtet, wie durch die
Pfeile dargestellt ist, und dann auf das Auge und einen Photodetektor
fällt. Die Bezugsebene der Scheibe oder Maske wird
dann festgelegt, wenn gilt: z=z₀. Die z₀ Ausrichtung entspricht
dem minimalen, zurückgeführten Licht (einer grauen
Null-Franse oder einer anderen, vorher festgelegten Farbe,
und zwar in Abhängigkeit von der Oberflächenschichten der
Scheibe oder der Maske und den Beschichtungen der optischen
Elemente).
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist in Fig. 8 auf der Oberseite
56 einer optischen Bank oder einer anderen geeigneten
Tragstruktur angebracht dargestellt. Ihre Basisteile sind
ein optisches System 58 und ein herausnehmbarer Einsatz 60.
Das optische System wird durch eine Basisplatte 62 gehaltert.
Das optische System der Vorrichtung nach der Erfindung weist
drei optische Kanäle auf, von denen jeder einzelne zur Betrachtung
durch das Okular eines einzigen Mikroskops (Fernglas)
ausgewählt werden kann. Ein einziger Kanal ist schematisch
in Fig. 7 angedeutet. Er weist eine Beleuchtungseinrichtung
64, einen Ausrichtkanal 66, eine Auswahleinrichtung
68 für den optischen Kanal und ein Ausgang 70 auf. Die Beleuchtungseinrichtung
64 enthält eine Lichtquelle 72, die
dem Strahlenteiler 52 in dem Ausrichtungskanal 66 Licht über
ein faseroptisches Kabel 74 und einen Filter 76 zuführt. Der
Strahlenteiler 72 bestrahlt die Bezugsebene 78, die normalerweise
die Oberfläche der Maske oder der Scheibe enthält; anschließend
geht das Licht durch den Strahlenteiler 52 zu der
Prismenanordnung 28 zurück, wo es erneut zu der Auswahleinrichtung
68 für den optischen Kanal gerichtet wird. Die drei
Ausrichtungskanäle 66 (A, B, C) sind identisch; in der Figur
ist schematisch angedeutet, daß die Auswahleinrichtung 68
die Strahlung von dem Kanal B durchläßt. Die Strahlung von
dem ausgewählten Kanal wird durch ein Relais-Teleskop 80 zu
einem Okular 82 des Mikroskops sowie zu einem photoelektrischen
Detektor 84 für die Anzeige auf einen Oszilloskop
86 gerichtet.
Wie man in Fig. 8 erkennen kann, enthält man das optische Sysem
58 einen optischen Kopf 88 und ein Mikroskop 90, wobei sich
die Auswahleinrichtung 68 für den optischen Kanal zwischen
diesen Bauelementen befindet. Der optische Kopf nimmt die
drei Beleuchtungseinrichtungen 64 sowie die Elemente der drei
Ausrichtungskanäle 66 auf.
Auf der Oberseite des optischen Kopfes 88 ist der auswechselbare
Einsatz 60 angebracht, der auch als Kassette bezeichnet
wird. Diese Kassette 60 hat die folgende Funktion: Sie hält
eine Scheibe in ihrer Lage, während die verschiedenen optischen
Kanäle mit ihr ausgerichtet werden; außerdem hält sie eine
Maske, während sie in eine mit optischen Kanälen ausgerichtete
Lage gebracht wird. Die gesamte, die Maske und die Scheibe enthaltende
Kassette 60 kann dann zu der Röntgenstrahlen-Belichtungsstation
gebracht werden.
Ein Grundelement des mechanischen Ausrichtungssystems nach
der Erfindung ist die in den Fig. 9 bis 12 dargestellten Hebel-
Reduktionseinrichtung 92. Sie weist eine Basis 94 auf, die
an einem Ende zwei im Abstand voneinander angeordnete Tragsäulen
96, 98 enthält. Jede Tragsäule 96, 98 ist gebohrt
und gegabelt, so daß sie über Schrauben 100 im Klemmeingriff
mit zwei Drehgelenken 102, 104 ist. Ein für diese Anwendung
geeignetes Gelenk ist ein
Kreuzfedergelenk. Diese Gelenke haltern einen Hebelarm 106
mit Hilfe von Justierschrauben 108. Der Hebelarm 106 weist
ein langes Ende, das parallel zu der Basis 94 verläuft, sowie
ein kurzes Ende auf, das in der entgegengesetzten Richtung
von den Gelenken 102, 104, verläuft, wie man in Fig. 10 erkennen
kann.
Das lange Ende des Hebelarms 106 kann mittels eines Differentialschraubenmechanismus
betätigt werden, der insbesondere
in Fig. 11 sichtbar ist. Er weist eine Differentialschraube
mit einem unteren Bereich 110 auf, die bei einer bestimmten
Ausführungsform 28 Gewindegänge pro Zoll enthält, sowie
einen oberen Bereich 112 auf, der bei der gleichen Ausführungsform
32 Gewindegänge pro Zoll enthält. Der untere
Bereich 110 ist durch einen halbkugelförmigen Block 114
geschraubt, der sich in einer konischen Aussparung 116
der Basis 94 befindet.
Der obere Schraubenbereich 112 erstreckt sich durch ein
Loch 120, das an der oberen Oberfläche des Hebelarams 106 eine
konische Senkung 122 enthält, in den Hebelarm 106. Der
obere Schraubenbereich 112 ist durch einen sphärischen Vorsprung
124 geschraubt, der von einem Einstellknopf 126
für die Grobeinstellung nach unten ragt. Der Einstellknopf
126 bildet eine obere Aussparung 128, die einen zylinderischen
Vorsprung 130 von einem Einstellknopf 132 für die
Feineinstellung einschließt. Der Einstellknopf 132 für
die Feineinstellung ist fest an dem oberen Ende der Differentialschraube
mittels einer Gegen- bzw. Kontraschraube
134 angebracht.
Die Differentialschraube wird gegen das lange Ende des
Hebelarms 106 durch eine Schrauben- bzw. Hebelfeder 136
vorgespannt, die sich zwischen dem Hebelarm und der Basis
94 befindet,. Die Bewegung des Hebelarms 106 wird durch eine
Schraube 138 begrenzt, auf der Begrenzungsanschläge 140,
142 angeordnet sind, wie man in Fig. 10 erkennen kann. Das
kurze Ende des Hebelarms 106 ist mit einer Druckstange
144 oder einem anderen Element verbunden, dessen Lage eingestellt
werden soll-
Wenn der Einstellknopf 126 für die Grobeinstellung gedreht
wird, wird er längs des oberen Bereichs 112 der Differentialschraube
ohne merkliche Drehung der Differentialschraube
nach vorne oder nach hinten bewegt. Wenn der Knopf 132 für
die Feineinstellung gedreht wird, dreht er die Differentialschraube,
die sich relativ zu dem Block 114 mit einer ersten
Geschwindigkeit und relativ zu dem Vorsprung 124 mit einer
anderen Geschwindigkeit nach vorne oder nach hinten verschiebt.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden
der Hebelarm und die Differentialgewinde so ausgewählt,
daß eine vollständige Umdrehung des Einstellknopfes für
die Feineinstellung zu einer Verschiebung des kurzen Endes
des Hebels um 25 µm führt, wobei der gesamte Bereich
näherungsweise 600 µm beträgt.
Wie bereits oben erwähnt wurde, kann die Hebel-Reduktionseinrichtung
dazu verwendet werden, eine Druckstange zu betätigen.
In den Fig. 20 und 21 ist eine Konstruktion mit
einer Doppel-Universalstange dargestellt, die bei der Vorrichtung
nach dieser Erfindung als Druckstange sowie auch
für andere Anwendungszwecke eingesetzt werden kann, wie
sich noch ergeben wird. Sie weist eine zentrale Aluminiumstange
146 auf, die an einem Ende mit einer Gewindebohrung
versehen ist, so daß sie eine Schraube 148 mit hexagonalem
Kopf aufnehmen kann. Die Schraube wird axial durchbohrt, um
einen Draht 150 aus rostfreiem, getempertem Stahl aufzunehmen;
der Draht 150 ist mit dem Ende der Schraube verschweißt,
wie bei 152 angedeutet ist. Am Kopfende der Schraube
148 umgibt den Draht 150 eine vergrößerte Aussparung 154.
Das gegenüberliegende Ende des Drahtes 150 ist ebenfalls
mit einer Schraube 156 mit ähnlichem, jedoch umgekehrten
Kopf verschweißt. Dieses Ende der Stange 144 hat einen ähnlichen
Aufbau. Bei einer typischen Konstruktion hat der
Draht 150 einen Durchmesser von 0,889 mm, während
die Köpfe der benachbarten Schrauben 148, 156 durch einen
Abstand von 0,254 mm getrennt sind. Eine auf diese
Weise konstruierte Universalstange 144 ist axial steif, jedoch
sonst flexibel. Als Ergebnis dieses Aufbaus überträgt
sie eine axiale Bewegung mit minimaler Querkopplung in
anderen Richtungen.
Das optische System der Vorrichtung nach dieser Erfindung
weist einen optischen Kopf, ein Mikroskop und eine Kanal-
Auswahleinrichtung auf, wie bereits oben erwähnt wurde.
Diese Bauelemente sind in den Fig. 13 bis 25 dargestellt.
Beim optischen Kopf handelt es sich um den Teil, der die
optischen Elemente für die direkte Betrachtung der drei
Targets bzw. Ziele auf der Maske oder der Scheibe enthält.
Das Mikroskop ist die Untergruppe, die die direkte Betrachtung
eines der in dem Kopf vorgesehenen optischen Kanäle
durch den Benutzer ermöglicht. Bei der Kanal-Auswahleinrichtung
handelt es sich um den Mechanismus für die optische
Auswahl des Kanals, der durch das Mikroskop betrachtet
werden soll. Der optische Kopf 88, die Kanal-Auswahleinrichtung
68 und das Mikroskop 90 sind in Fig. 13 in Draufsicht
dargestellt.
Der optische Kopf 88 weist einen kastenförmigen Bezugsrahmen
158 mit offener Oberseite auf, der sich von der Basisplatte
62 nach oben erstreckt. Der Bereich der Basisplatte 62 innerhalb
der Grenzen des Bezugsrahmens ist weggeschnitten, so
daß sich die verschiedenen Elemente unter das Niveau der
Oberseite 56 der optischen Bank erstrecken können. Der Bezugsrahmen
158 ist im Grunde mit vertikalen Seitenwänden
ausgebildet, die im wesentlichen die Form eines Vierecks,
insbesondere eines Quadrates haben; er weist jedoch eine
Ecke auf, die durch eine gewinkelte Wand 160 ersetzt ist,
wie man in Fig. 13 erkennen kann.
Ein horizontaler Fuß erstreckt sich von jeder größeren Seitenwand
des Bezugsrahmens 158 nach außen sowie an seiner oberen
Kante. Diese sind als vorderer Fuß 162, linker Fuß 164 und
gewinkelter Fuß 166 dargestellt, der von der gewinkelten
Wand 160 nach außen ragt. Auf jedem der jeweiligen Füße ist
eine Hebelreduktionsmaschine 92 des oben beschriebenen Typs
angebracht. In dieser Beschreibung erhalten alle Hebelreduktionseinrichtungen
das Bezugszeichen 92, dem jedoch eine
weitere Kennzeichnungsziffer folgt. Die Hebelreduktionseinrichtungen
auf den Füßen 162, 164, 166 haben die jeweiligen
Bezugszeichen 92-1, 92-2 und 92-3. Das kurze Ende jedes
Hebelarms dieser Hebelreduktionseinrichtungen steuert die
vertikale Verschiebung eines kreisförmigen Blocks 168, 170,
172, der in seiner oberen Oberfläche eine v-förmige Aussparung
hat. Diese Blocks sind so ausgelegt, daß sie die
Kassette haltern, wie noch erläutert werden soll.
Von seiner vorderen Wand aus streckt sich ein Träger 174 von
dem Bezugsrahmen 158 nach innen. Ein ähnlicher Träger 176
verläuft von der hinteren Wand und ein dritter Träger 178
von der rechten Wand nach innen. Von jedem dieser Träger
hängt eine Doppeluniversalstange 144 des oben in Verbindung
mit den Fig. 20 und 21 beschriebenen Typs nach unten. Da
diese Stangen an verschiedenen Stellen der Vorrichtung nach
der Erfindung verwendet werden, erhalten sie ebenfalls das
gemeinsame Bezugszeichen 144, dem jedoch eine weitere Ziffer
folgt. Danach hängt also die Stange 144-1 vom dem Träger 174,
die Stange 144-2 von dem Träger 176 und die Stange 144-3 von
dem Träger 178 herab.
Durch die Stangen 144 wird in den Bezugsrahmen 158 ein Ausrichtungsrahmen
180 aufgehängt. Der Ausrichtungsrahmen 180
hat im wesentlichen Dreieckform, so daß er den inneren Abmessungen
des Bezugsrahmens 158 entspricht, wie man insbesondere
in Fig. 18 erkennen kann. Er enthält Vorsprünge 182 rundum
seine untere Kante, die an den Universalstangen 144 befestigt
sind, wie sich aus Fig. 20 ergibt. Eine Ecke des Ausrichtungsrahmens
180 wird durch ein Element 184 gebildet, daß zwei
vertikale im Abstand voneinander angeordnete, horizontale
Dreieckplatten 184a, b enthält (siehe Fig. 19).
Durch das Eckelement 184 wird eine Anordnung 186B aus einem
Mikroskopobjektiv und einer Beleuchtungseinrichtung gehalten.
Die Vorrichtung nach der Erfindung verwendet drei solcher Anordnungen,
um optische Achsen A, B und C zu definieren. Eine
repräsentative Anordnung ist in Fig. 25 dargestellt. Diese
Anordnung enthält Elemente, die oben bereits in Verbindung
mit Fig. 7 beschrieben worden sind, einschließlich beispielsweise
einer Beleuchtungseinrichtung 64, die das Licht durch
ein faseroptisches Kabel 74 empfängt. Dieses Licht wird über
Linseneinheiten 188, 190 in einem Spiegel 192 zu dem Strahlenteiler
52 gerichtet, der in einem Ausrichtungskanal 66 vorgesehen
ist; der Ausrichtungskanal 66 weist ein im wesentlichen
vertikales Gehäuse 194 auf, auf dem ein herkömmliches
Mikroskopobjektiv 20 angebracht ist. Das Gehäuse 194 definiert
einen Lichtdurchgang 196, der die optische Achse OA umgibt.
Am Boden des Gehäuses 194, und zwar am Ende des Lichtdurchgangs
196, ist die Prismenanordnung 28 angebracht.
Es läßt sich also erkennen, daß Licht von einer entfernten
Quelle durch das faseroptische Kabel 74 in die Beleuchtungseinrichtung
64 gebracht wird und sich längs der Beleuchtungsachse
IA zu dem Strahlenteiler 52 fortpflanzt. Ein Teil des
Lichtes wird durch den Strahlenteiler nach oben, durch das
Mikroskopobjektiv 20 und dann auf die Oberfläche der Scheibe
und der Maske gerichtet. Es wird an der Oberfläche reflektiert,
so daß ein Teil des Lichtes sich durch den Strahlerteiler
52 längs der optischen Achse OA fortpflanzt.
Bereits oben wurde darauf hingewiesen, daß die drei Anordnungen
aus Mikroskopobjektiv und Beleuchtungseinrichtung
identisch sind. Diese Feststellung muß jedoch etwas modifiziert
werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die
Länge des Gehäuses 194 für jeden Kanal anders ist. Wie man
in Fig. 14 erkennen kann, führt dies dazu, daß sich die
Prismenanordnungen 28A, 28B und 28C auf verschiedenen Höhen
befinden. Wie man in den Fig. 13 und 14 erkennen kann, erstrecken
sich die optischen Achsen von jedem Prisma 28A,
28B, 28C parallel zu einander nach links. Die optischen
Achsen von den Prismenanordnungen 28A und 28B liegen in
der gleichen vertikalen Ebene. Durch gewinkelte Übertragungsspiegel
198, 200 wird die optische Achse von der Prismenanordnung
28C in der gleichen Ebene verschoben.
Die Auswahleinrichtung 68 für den optischen Kanal (siehe Fig. 17)
weist ein halbzylindrisches Gehäuse 202 auf, das eine
drehbare, vertikale Welle 204 einschließt. Von der Welle 204
ragen Tragarme 206A, 206B, 206C für die Auswahlspiegel
radial nach außen, und zwar in der Weise, daß die Tragarme
jeweils in Schritten von 120 Grad zueinander versetzt sind.
An jedem dieser Arme ist ein gewinkelter Auswahlspiegel 208A,
208B, 208C so angebracht, daß er von diesen Armen nach
unten ragt; jeder Auswahlspiegel befindet sich auf der Höhe
der entsprechenden Prismenanordnung 28A, 28B, 28C. Eine
Scheibe 210 auf dem oberen Ende der Welle 204 kann von Hand
so gedreht werden, daß ein ausgewählter Spiegel 208 mit
seinem zugeordneten Prisma ausgerichtet ist, wobei er in
dieser Lage durch einen Verriegelungsmechanismus 212 (siehe
Fig. 15) gehalten wird. Als Beispiel ist in Fig. 14 der Spiegel
208C dargestellt, der mit der Prismenanordnung 28C
ausgerichtet ist. Die Strahlung von dem ausgewählten Prisma
wird dann durch eine Linse 214 nach unten gerichtet und durch
die Spiegel 216, 218 (siehe Fig. 10) nach oben durch einen
vertikalen Lichttunnel 220 zu dem Mikroskop gelenkt, das
Okulare 82 und einen photoelektrischen Detektor 84 aufweist,
wie bereits oben erwähnt wurde.
Die Objektivanordnung 186B des Mikroskops ist relativ zu dem
Ausrichtungsrahmen 180 stationär angeordnet. Die Objektovanordnungen
186A und 186C können jedoch beide längs zueinander
senkrechter Achsen justiert werden, um den Abstand zwischen
Objektiven 20A und 20B sowie zwischen Objektiven 20C und
20B zu variieren. Wie man insbesondere in den Fig. 18 und 19
erkennen kann, sind eine obere Führungsstange 222C und eine
untere Führungsstange 224C horizontal in paralleler Ausrichtung
angebracht, wobei ihre gemäß der Darstellung in
Fig. 19 linken Enden sich in einer Wand des Ausrichtungsrahmens
180 befinden und ihre rechten Enden in dem Eckenelement
184 des Ausrichtungsrahmens angebracht sind. Die
Anordnung 186C aus dem Mikroskopobjektiv und der Beleuchtungseinrichtung
ist gegen eine vertikale Platte 226C angebracht,
von dem seitlich zwei im Abstand voneinander angebrachte
Traghaken 228C vorstehen. Wie man insbesondere
in Fig. 23 erkennen kann, liegen diese Haken über der oberen
Führungsstange 222C, so daß die Platte 226C von der oberen
Stange herabhängt und auf der unteren Führungsstange 224C
aufliegt. Von der Rückseite der Platte 226C ragt ein Ansatz
bzw. eine Öse 230C zwischen die obere und untere Führungsstange
222C und 224C.
Ein Loch durch die Wand des Ausrichtungsrahmens 180 weist eine
konische Senkung 232C auf. Ein Differentialschraubenmechanismus
234C, der im wesentlichen den Mechanismus des oben beschriebenen
Hebelreduktionsmechanismus ähnelt, erstreckt sich
zwischen der konischen Senkung und dem Ansatz 230C und wird
durch eine Feder 236C vorgespannt. Außerdem ist ein Einstellknopf
238C für die Grobeinstellung sowie ein Einstellknopf
240C für die Feineinstellung vorgesehen, um die Lage der Platte
226C längs der Führungsstange 222C und 224C zu justieren.
Eine ähnliche Konstruktion ist zur Justierung des Abstandes
des Kanals A relativ zu dem Kanal B vorgesehen. Dementsprechend
haben ähnliche Teile dieses Mechanismus ähnliche Bezugszeichen,
jedoch zusätzlich mit einem "A".
Auf der gewinkelten Wand 160 des optischen Kopfes 88 ist ein
Träger 242 (siehe Fig. 13, 18) angebracht, der einen vertikal
angeordneten Hebelreduktionsmechanismus 92-4 haltert. Das
kurze Ende des Hebelarms dieser Reduktionseinrichtung ist
mit einem Ende einer horizontalen Doppeluniversalstange 144-4
verbunden. Das andere Ende der Stange 144-4 mit einem Einstellansatz
244 verbunden, der an dem Ausrichtungsrahmen 180
angebracht ist und sich durch eine Aussparung 246 in der gewinkelten
Wand 160 erstreckt. Diese Hebelreduktionseinrichtung
92-4 hat die Funktion, dem Ausrichtungsrahmen 180 eine
Drehbewegung zu übermitteln, wie später noch erläutert werden
soll.
Um eine Translation längs der X-Achse zu erzeugen,
ist auf dem Bezugsrahmen 158 eine vertikal angeordnete Hebelreduktionseinrichtung
92-5 (siehe Fig. 13) angeordnet. Eine
ähnliche Einrichtung 92-6 dient zur Erzeugung einer Translationsbewegung
der Y-Achse. Da diese Hebeleinrichtungen
im wesentlichen identisch sind, soll im folgenden nur die
Einrichtung 92-5 unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 22
beschrieben werden. Wie man in dieser Figur erkennen kann,
ist eine relativ kurze Doppeluniversalstange 144-5 horizontal
zwischen das kurze Ende des Hebelarms 106 und den Ausrichtungsrahmen
180 geschaltet, wobei sie zu diesem Zweck eine Öffnung
248 in dem Bezugsrahmen 158 passiert.
Wie bereits oben erwähnt wurde, wird der auswechselbare Einsatz
bzw. die Kassette 60 über den optischen Kopf 88 durch
drei kreisförmige Blöcke 168, 170, 172 mit V-förmigen Aussparungen
in ihren Oberflächen gehaltert. Diese Blöcke können
vertikal durch die Hebelreduktionseinrichtung 92-1, -2, -3
justiert werden. Die Verbindung zur Erzielung dieser Beziehung
ist im Detail in Fig. 24 dargestellt, die die Einrichtung zur
Justierung des Blocks 168 zeigt; diese Einrichtung ist repräsentativ
für alle drei Verbindungen.
Der Fuß 162 bildet in der Nähe seines linken Endes eine Aussparung
250, so daß er praktisch gegabelt wird. Die beiden
so gebildeten Schenkel sind durch Schrauben 252 an den Bezugsrahmen
258 angebracht. In die Aussparung 250 erstrecken sich
eine obere Blattfeder 254 und eine untere Blattfeder 256.
Diese Blattfedern verlaufen parallel zueinander und sind an
ihren rechten Enden mittels einer oberen Klemmstange 258 und
einer unteren Klemmstange 260 befestigt, die in jeweiligen
Aussparungen 262, 264 des Fußes 162 angebracht und durch
Schrauben 266 fixiert sind. An den vorragenden, linken Enden
der Federn 254, 256 ist durch Schlitze 268, 270 ein Tragblock
272 angebracht, auf dem der kreisförmige Block 168 befestigt ist.
In die Aussparung 250 ragt zur rechten Seite des Tragblockes
272 eine Schulter 274, die unter dem kurzen Ende des Hebelarms
106 der Hebelreduktionseinrichtung 92-1 liegt. Diese
Elemente sind miteinander durch eine vertikale Doppeluniversalstange
144-6 verbunden.
Damit die Lage der Kassette 60 exakt festgestellt werden
kann, sind mehrere Fühler vorgesehen, bei denen es sich beispielsweise
um kapazitive Fühler mit elektrischer Ausleseeinrichtung
handeln kann. Zwei solcher Fühler 276, 278 sind
in Fig. 8 und 13 dargestellt und auf einem Träger 280 befestigt.
Die Kassette ist besonders gut in den Fig. 27 bis 34 zu
erkennen. Sie weist ein im wesentlichen rechteckiges, äußeres
Gehäuse 282 mit einer oberen Wand 284, mit vier vertikalen
Seitenwänden 286, 288, 290, 292 und einen offenen Boden
auf. Rund um den offenen, unteren Rand des Gehäuses 282
sind drei in gleichen Winkelabständen angeordnete Vorsprünge
vorgesehen. Ein Vorsprung 294 erstreckt sich von der Seitenwand
288 nach außen. Ein zweiter Vorsprung 296 ragt von
der Seitenwand 290 nach außen, und ein dritter Vorsprung
298 erstreckt sich von der Ecke, die durch die Seitenwände
286, 292 gebildet wird, nach außen. In jedem dieser Vorsprünge
und einem Teil seiner entsprechenden Seitenwand ist
eine Aussparung 300 (siehe Fig. 29) definiert. In jeder dieser
Aussparungen ist eine Tragkugel 302 so angebracht, daß
sie teilweise aus der Aussparung herausragt. Wenn die Kassette
auf dem optischen Kopf angordnet wird, liegt jede dieser
Tragkugeln 302 in einem der kreisförmigen V-Blöcke 168,
170, 172.
Von der oberen Wand 284 des Kasettengehäuses 282 verlaufen
drei vertikale Stangen 304 nach oben, die durch Knöpfe
306 überhöht werden. Diese sind so ausgelegt, daß sie als
Handgriffe für die manuelle Entnahme der Kassette und als
Tragbeine dienen, wenn die Kassette eingesetzt bzw. umgedreht
wird, wie sie noch erläutert werden soll.
Von seiner oberen Wand 284 ragt eine Säule 308 (siehe Fig. 29)
nach unten in das Innere des Gehäuses 282, diese Säule
208 trägt an ihrem unteren Ende ein Unterdruckfutter in
der Form einer Scheibe 310 (siehe Fig. 26) mit einer zentralen
Aussparung 312, die mittels einer Unterdruckröhre
314 und einem extremen Unterdruckschlauch 316 mit einer
Unterdruckquelle (nicht dargestellt) in Verbindung steht.
Der sich ergebende Unterdruck in der Aussparung 312 bewirkt,
daß das Wafer-Werkstück 318 an der Scheibe haftet.
Selbstverständlich sind die Säule 308 und die Scheibe 310
fest in dem Gehäuse 282 angebracht, so daß es keine Bewegung
zwischen ihnen gibt.
Weiterhin stehen von der einander diagonal gegenüberliegenden
Ecken des offenen Randes des Gehäuses 282 zwei im
wesentlichen rechtwinklige Vorsprünge 320 vor, die jeweils
einen durchgehenden, rohrförmigen Einsatz 322 aus Kunststoff
tragen. Diese Einsätze passen lose über Führungsstifte
auf den optischen Kopf, um die Positionierung der
Kassette auf diesen Elementen zu unterstützen.
Auf der oberen Wand 284 sind drei Hebelreduktionseinrichtung
92-7, -8, -9 angebracht. Wie man aus Fig. 27 erkennen
kann, sind diese Hebelreduktionseinrichtungen so angeordnet,
daß ihre Einstellknöpfe 126, 132 sich außerhalb der Mitte
der oberen Wand 284 befinden. Die kurzen Enden ihrer Hebelarme
106 sind alle in ähnlicher Weise mit einer einstellbaren
Stufe 324 in der Form einer flachen Platte in dem
Gehäuse 282 verbunden. In Fig. 29 ist die Verbindung zwischen
der Hebelreduktionseinrichtung 92-9 und einer Stufe 324
dargestellt; diese Verbindung ist repräsentativ für die
Verbindung der anderen Hebelreduktionseinrichtungen 92-7
und 92-8. Das kurze Ende des Hebelarms 106 ist mit dem oberen
Ende einer vertikalen Doppel-Universalstange 144-7
verbunden. Die Universalstange enthält einen zylindrischen
Abschnitt 326, der durch eine als Abdichtung dienende Ioslierscheibe
bzw. Tülle 328, insbesondere aus Gummi, in einer
Öffnung 330 in der oberen Wand 282 verläuft. Die Hebelreduktionseinrichtung
92-8 ist auf ähnliche Weise mit
der Stufe 324 durch eine Doppeluniversalstange 144-8 verbunden,
die teilweise in Fig. 29 zu sehen ist; in ähnlicher
Weise ist die Einrichtung 92-7 durch eine Stange verbunden,
die in den Figuren nicht zu erkennen ist. Die vertikale
Lage der Stange 324, die durch die Hebelreduktionseinrichtung
92-7 aufrechterhalten wird, wird durch drei Eichfühleranordnungen
332, 334, 336 überwacht, die durch die obere
Wand 284 gehalten werden, um die Fühler 338 nahe bei der
Stufe zu fixieren.
Die untere Oberfläche der Stufe 324 ist in Fig. 32 dargestellt.
Die Stufe ist im wesentlichen quadratisch, mit Ausnahme
einer Ecke, die weggeschnitten ist, so daß eine radiale
Schulter 340 entsteht. Eine Kante, und zwar gemäß
der Darstellung in Fig. 32 die obere Kante, ist mit einem
Einschnitt versehen, so daß eine bogenförmige Öffnung 342
entsteht, durch die sich ein Führungsstift 344 erstreckt;
der Führungsstift 344 ragt von der oberen Wand 284 des Gehäuses
nach unten. Einen ähnlichen Zweck erfüllt eine ringförmige
Öffnung 346 in der Nähe des gegenüberliegenden Randes,
durch den ein ähnlicher Führungsstift 348 verläuft.
Eine zentrale Öffnung 350 in der Stufe umgibt die Säule 308,
die die Futterscheibe 310 haltert. Die obere Oberfläche der
Stufe 324 definiert drei kreisförmige Aussparungen 352, 354,
356, die die Eichfühler der jeweiligen Eichfühleranordnungen
332, 334, 336 einschließen. Als Beispiel sind in Fig. 29
die Aussparung 352 und der Eichfühler 338 dargestellt. Die
Stufe 324 definiert auch drei rechtwinklige Öffnungen 358,
360, 362, die relativ zueinander jeweils um 120° um die
Mitte der Stufe verschoben sind. Ebenfalls in einem Winkel
von 120° relativ zueinander sind drei andere Öffnungen verschoben.
Diese weisen eine U-förmige Öffnung 364 auf. In
den oberen Rand der Stufen 324, gemäß der Darstellung in
Fig. 32, sind zwei kreisförmige Öffnungen 366, 368 ausgebildet.
Radial innerhalb jeder dieser Öffnungen ist eine
ovale Aussparung 370, 372, 374. In jeder dieser Aussparungen
ist eine rechteckige 376, 378, 380 angebracht. Wie man
in dem repräsentativen Abschnitt von Fig. 31 erkennen kann,
ist in jeder dieser Stangen eine V-förmige Kerbe 382 ausgebildet,
die radial zwischen der Mitte der Stufe 324 und
der Mitte der jeweiligen Öffnung 364, 366, 368 ausgerichtet
ist. Auf der oberen Oberfläche der Stufe 324 sind in den
Öffnungen 364, 366, 368 Magnetanordnungen 384, 386, 388
angebracht. Die Magnetanordnungen 384, 386, 388
angebracht. Die Magnetanordnung 386 hat eine typische Form
und ist im Querschnitt in Fig. 31 dargestellt. Sie weist
einen im wesentlichen U-förmigen Befestigungsträger 390
auf, der so an der Stufe 324 angebracht ist, daß er über
der Öffnung 366 liegt. Auf der Unterseite des Trägers sind
durch eine Schraube 392 eine Unterlegscheibe 394 aus Eisen
und ein kreisförmiger Magnet 396 angebracht, der sich in
die Öffnung 366 erstreckt.
Wie oben erläutert wurde, wird die vertikale Lage der Stufe
324 in dem Gehäuse durch die Hebelreduktionseinrichtung 92-7,
8, 9 auf der oberen Wand der Kassette eingestellt. Die Positionierung
der Stufe in der horizontalen Ebene erfolgt
durch die Hebelreduktionseinrichtungen 92-10, 11, 12, die
vertikal an den äußeren Seitenwänden der Kassette angebracht
sind. Die Einrichtung 92-10 ist an der Seitenwand 288 und
die Einrichtung 92-11 ist an der Seitenwand 290 befestigt.
Fig. 30 stellt im Querschnitt die Verbindung zwischen der
Hebel-Reduktionseinrichtung 92-11 und der Stufe 324 dar;
entsprechende Beziehungen gelten für die Einrichtung 92-10.
Es wird darauf hingewiesen, daß das kurze Ende des Hebelarms
der Hebel-Reduktionseinrichtung 92-11 mit einer Doppel-Universalstange
144-9 verbunden ist, die durch eine Dichtungstülle,
insbesondere aus Gummi, 398 verläuft, die so in einer
Öffnung 400 in der Seitenwand 290 angeordnet ist, das sie an
der rechten Kante der Stufe anliegt, wie man in der Bodenansicht
nach Fig. 30 erkennen kann. Die Hebelreduktionseinrichtung
92-10 ist in ähnlicher Weise angebracht, um die untere
Kante der Stufe (in der gleichen Anssicht) mit einer Doppeluniversalstange
144-10 zu betätigen. Die verbleibende Hebelreduktionseinrichtung
92-12 ist auf einem gewinkelten Vorsprung
402 angebracht, der von der Seitenwand 292 vorsteht.
Eine Doppeluniversalstange 144-11 erstreckt sich durch die
Seitenwand 292 und in Eingriff mit der radialen Schulter 340
der Stufe 324 für die Dreh-Einstellung der Stufe um ihren
Mittelpunkt. Die Lage der Stufe 324 wird durch drei Nährungsfühler
404 überwacht, die sich nahe bei der Kante der Stufe
durch die Seitenwände des Gehäuses erstrecken.
Gegen die Bodenoberfläche der Stufe 324 ist eine Adapterplatte
406 (siehe Fig. 29) angebracht. Die obere Oberfläche der Adapterplatte
406, die der unteren Oberfläche der Stufe 324 zugewandt
ist, ist in Fig. 33 dargestellt. Mit anderen Worten
zeigt Fig. 33 die Adapterplatte so, wie sie aussehen würde,
wenn sie aus der Bodenansicht nach Fig. 30 entfernt und umgedreht
würde. Die äußere Kante der Adapterplatte hat eine
etwas unregelmäßige Form und enthält einen rohrförmigen Einsatz
408, der den Führungsstift 344 aufnimmt, sowie einen
ähnlichen rohrförmigen Einsatz 410, der den Führungsstift 348
aufnimmt. Die Adapterplatte definiert eine zentrale, kreisförmige Öffnung
420, die etwas größer als der Durchmesser
der Futterscheibe 310 für den Wafer (Fig. 29) ist. Die Adapterplatte
406 weist drei rechtwinklige Öffnungen 414, 416,
418 auf, die jeweils mit entsprechend geformten Öffnungen 358,
360, 362 in der Stufe 324 ausgerichtet sind. Die Ausrichtung
zwischen der Adapterplatte 406 und der Stufe 324 erfolgt durch
Kugeln 420, 422, 424 die jeweils in den radialen V-Nuten bzw.
Kerben der rechtwinkligen Stangen 376, 378, 380 liegen.
Die Adapterplatte 406 wird gegen die Stufe 324 durch eine
Magnetkraft gehalten, die durch drei Eisenscheiben 426, 428,
430 geliefert wird; die drei Eisenscheiben 426, 428, 430 sind
auf der Adapterplatte angebracht, und zwar jeweils mit den
Magnetanordnungen 484, 386, 388 an der Stufe 324 ausgerichtet.
Fig. 31 stellt als Beispiel die Anbringung der Scheibe 428
auf einer Schraube 432 dar, die in die Adapterplatte 306 eingeschraubt
ist. Zweckmäßigerweise sollte sich die Eisenscheibe
nicht im direkten, physikalischen Kontakt mit dem
Magneten 396 befinden, um eine mögliche fehlerhafte Ausrichtung
aufgrund von Staubpartikeln zwischen den entsprechenden
Flächen zu verhindern. Dementsprechend ist eine Anschlagmutter
434 auf die Schraube 432 geschraubt.
Am Boden der Adapterplatte 406 ist durch Schrauben 436 (siehe
Fig. 30) ein kreisförmiger Greifring 438 angebracht. Der Greifring
438 definiert eine zentrale kreisförmige Öffnung 440,
die an ihrem Umfang durch drei rechtwinklige Kerben bzw.
Nuten 442, 444, 446 unterbrochen wird. Diese Nuten sind jeweils
mit den Öffnungen 358, 360, 362 in der Stufe 324 ausgerichtet.
Die untere Oberfläche des Greifrings definiert
rechtwinklige Aussparungen 448, von denen jede eine der Nuten
enthält. An dem Greifring 438 ist jeweils eine Biegungs-
Greiferanordnung 450, 452, 454 so angebracht, daß sie sich durch
jede der Nuten 442, 444, 446 nach oben erstreckt. Jede
dieser Greiferanordnungen ist in einer der Aussparungen 448
mittels eines horizontalen Befestigungsfußes 456 und Schrauben
458 durch langgestreckte Einstellschlitze 460 angebracht, wie
man in Fig. 30 erkennen kann.
Die Konstruktion dieser drei Biegungs-Greiferanordnungen
ist identisch; Fig. 34 stellt als Beispiel den Aufbau der
Biegungs-Greiferanordnung 450 dar. Der bereits oben erwähnte
Befestigungsfuß 456 hält die Biegungsgreiferanordnung
in der Aussparung 448; dabei handelt es sich um seitliche
Verlängerungen einer im allgemeinen U-förmigen Greiferhalterung.
Der obere Querteil der Greiferhalterung 462 erstreckt sich
zwischen zwei vertikalen parallelen Schenkeln 464. Von jeder
Seite des oberen Endes der Greiferhalterung 462 ragen parallele
Schneiden bzw. Klingen 466 nach unten. Die Schneiden bzw.
Blätter 466 sind mit ihrem oberen Ende an der Greiferhalterung
angebracht, und zwar durch Klemmstangen 468 und Schrauben
470. Zwischen den unteren Enden der Blätter 466 ist
durch ähnliche Klemmstangen 472 und Schrauben 474 ein Greifblock
476 befestigt. Der untere, innere Bereich des Greifblocks
476 enthält zwei im Abstand voneinander angeordnete,
parallele Backen 478. Zwischen diesen Backen wird der Greifblock
476 durch einen Schlitz 480 in eine Gabelform aufgespalten;
der Schlitz endet in einer Bohrung 482. Die Klemmwirkung
der Backen 478 wird durch eine Schraube 484 erreicht.
Durch diese Konstruktion erstreckt sich der obere Bereich
jeder Biegungs-Greiferanordnung 450, 452, 454 durch die Öffnungen
414, 416, 418 in der Adapterplatte 406 sowie auch durch
die Öffnungen 358, 360, 362 der Stufe 324. Auf diese Weise
werden die Backen 478 in einem geringen Abstand unter der
unteren Oberfläche der Adapterplatte 406 positioniert, wie
man in Fig. 34 erkennen kann.
Zwischen den Backen 478 der Biegungs-Greiferanordnungen 450,
452, 454 ist ein Maskenring 486 eingeklemmt. Die Biegungs-Greiferanordnungen
halten den Ring fest und beschränken seine
Lage, ermöglichen jedoch eine radiale Wärmeausdehnung ohne
Verformung. Der Ring 486 hat einen rechtwinkligen Querschnitt;
um seinen Umfang definiert er eine Nut 488, die die untersten
Bereiche jeder Backe 478 aufnimmt. Über der zentralen Öffnung
des Maskenrings 486 ist an seiner unteren Oberfläche
eine Maske 490 (siehe Fig. 29) gehalten; diese Maske trägt
das Muster, das auf der Oberfläche einer Scheibe bzw. eines
Wafers reproduziert werden soll; diese Scheibe wird wiederum
durch die Futterscheibe 310 fixiert. Wenn die Kassette 60
an den optischen Kopf 88 angebracht ist, wird die Maske 490
in einem sehr geringen Abstand von den Objektivanordnungen
186 positioniert wie man in Fig. 29 erkennen kann.
Fig. 35 zeigt ein schematisches Diagramm der Geometrie der
Kassettenanordnung. Die Scheibe bzw. Wafer wird innerhalb
des Maskenrings 486 angeordnet. Diese Anordnung führt zu
einem kleinen Luftspalt zwischen der Maske und der Scheibe
und trägt dazu bei, jede Neigung der Maskenmembran zu Schwingungen
zu dämpfen. Drei Lagesteuerungen sind dargestellt.
Diese ermöglichen die Translations- und Rotations-Bewegung
in der Ebene für die Maske. Die drei Z-Bewegungs-Steuerungen
sind als Kreise in den Ecken der Stufe 324 dargestellt. Die
räumliche Anordnung der Steuerungen in der Ebene ist so
ausgewählt, daß der Rotationsmittelpunkt mit dem virtuellen
Schnittpunkt der X,Y-Steuerungen zusammenfällt, um Kreuz-
Querkopplungen möglichst klein zu halten. In ähnlicher Weise
liegen die Z-Steuerungen auf einem gleichschenkligen Dreieck,
dessen Scheitelpunkt sich auf dem gleichen Durchmesser
wie die Rotationssteuerung für die Bewegung in der Ebene befindet.
Im Idealfall würden die Z-Steuerungen durch Punkte
in der Ebene wirken, die durch die Ausrichtungstargets 14, 16,
18 definiert ist. In der Praxis verringern jedoch räumliche
Beschränkungen diese Anordnungen, so daß die drei Steuerungen
um die kleinste, in der Praxis mögliche Strecke nach außen
bewegt werden. Als Ergebnis dieser Bewegung unterscheiden sich
die Bewegungen der Steuerung in der Z-Achse von denen der Ausrichtungstargets.
Ähnliche Überlegungen legen die räumlichen
Lagen der Steuerungen an den optischen Kopf fest. Die praktische
Wirkung dieser Änderungen ist, daß der Wafer-Raum und der
Steuer-Raum nicht zusammenfallen, obwohl sie in einer bestimmten,
festen Beziehung zueinander stehen.
Bei der folgenden Beschreibung der Funktionsweise des Verfahrens
und der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
wird angenommen, daß eine Scheibe verwendet wird, die vorher
mit wenigstens einem Muster lithographiert worden ist;
dadurch wird eine Ausrichtung des folgenden Maskenmusters
mit dem vorher aufgebrachten Muster erforderlich. Wenn die
Scheibe kein Muster trägt, kann auf die Schritte verzichtet
werden, die sich auf die seitliche Ausrichtung der Scheibe
beziehen.
Die Kassette 60 wird aus ihrer Lage auf dem optischen Kopf
88 (siehe Fig. 8) entfernt, umgedreht und auf einer Arbeitsoberfläche
angeordnet, die durch ihre Stangen 304 und
Knöpfe 306 positioniert wird. Der Unterdruckschlauch 316
ist mit einer Unterdruckquelle verbunden; die vorher mit
einem Muster versehene Scheibe 318 wird auf der Oberfläche
der Futterscheibe 310 angebracht, wo sie durch den Unterdruck
fixiert wird. Die Scheibe kann grob vorher in rechtwinkliger
seitlicher Richtung ausgerichtet werden, beispielsweise durch
flache Bereiche der Kanten der Scheibe und der Futterscheibe.
Bei einer Ausführungsform ermöglicht dies eine Ausrichtung auf
±125 µm. Nachdem die Scheibe bzw. der Wafer in dieser Weise
positioniert worden ist, wird die Kassette 80 wieder umgekehrt
auf dem optischen Kopf 88 angeordnet. Die Tragkugeln 302
an der Kassette werden in den V-Aussparungen der jeweiligen
kreisförmigen Blöcke 168, 170, 172 an dem optischen Kopf
positioniert.
Die Bedienungsperson führt nun eine grobe seitliche und vertikale
Ausrichtung durch. Dies erfolgt unter gleichzeitiger
Beobachtung der Oberfläche der Scheibe durch das Mikroskop 90,
und zwar nacheinander durch jeden einzelnen optischen Kanal.
Dabei wird die Scheibe 210 der Kanalauswahleinrichtung 68
abwechselnd so angeordnet, daß das Mikroskop mit den Kanälen
A, B und C ausgerichtet ist. Eine grobe vertikale Ausrichtung
erfolgt dann durch Betätigung der Hebelreduktions-Einrichtungen
92-1, 92-2, 92-3, die auf den jeweiligen Füßen
162, 164, 166 angebracht sind. Dadurch werden die jeweiligen
Blöcke 168, 170, 172 jeweils vertikal positioniert, bis die
Bedienungsperson das gewünschte Fransenmuster wahrnimmt. Im
einzelnen wird die Hebel-Reduktionseinrichtung, die sich am
nächsten bei jedem Kanalobjektiv befindet, nacheinander benutzt,
bis Fransen in allen drei Kanälen ohne weitere Justierung
wahrgenommen werden. Diese drei Hebelreduktionseinrichtungen
wirken zusammen. Der rein manuelle Wiederholungszyklus
wird durch die Benutzung der drei Nährungsfühler beschleunigt,
die dem Abstand Optik/Kassette (Scheibe) zugeordnet sind. Die
drei Eichfühler werden abgelesen, nachdem jeder Kanal unabhängig
in vorgegebener Reihenfolge justiert wird. Diese Neuablesungen
werden dazu verwendet, die Wechselwirkungen zwischen
den Hebel-Reduktionseinrichtungen umzukehren und zu trennen,
wodurch sich drei aufeinander folgende Eicheinstellungen ergeben.
Die Eicheinrichtungen werden eingestellt, und zwar
jeweils eine Eicheinrichtung durch jede Hebelreduktionseinrichtung,
um die Fransen in einem Zyklus zu erzeugen und
nicht durch viele, manuell zu wiederholende Arbeitsgänge.
Die seitliche Grobeinstellung wird auf die gleiche Weise
durchgeführt, nur mit der Ausnahme, das hierzu die Hebelreduktionseinrichtungen
92-4, 92-5 und 92-6 verwendet werden.
Diese Justierungen wirken auf den Ausrichtungsrahmen 180,
wie in Fig. 22 im Detail dargestellt ist. Wie man in Fig. 13
erkennen kann, positioniert die Hebelreduktionseinrichtung
92-5 den Ausrichtungsrahmen 180 seitlich durch die Wirkung
einer Achse, die die optischen Achsen A, B enthält. Die
Hebelreduktionseinrichtung 92-6 positioniert in ähnlicher
Weise den Ausrichtungsrahmen 180, der über eine Achse wirkt,
die die optischen Achsen B und C enthält. Die Translations-
Positionierung wird durch die Hebelreduktionseinrichtung 92-4
durchgeführt, die den Rahmen 180 um die Z-Achse verschiebt,
wie schematisch in Fig. 35 zu erkennen ist. Zusätzlich zu
dieser seitlichen Ausrichtung mittels des Ausrichtrahmen
180 wird der Abstand zwischen den optischen Achsen A und B
und zwischen optischen Achsen B und C mittels des Differentialschraubenmechanismus
234a und 234c justiert, wie jeweils
in den Fig. 18 und 19 dargestellt ist. Diese Einstellungen
bewirken, daß die jeweiligen Objektiv- und Beleuchtungsanordnungen
186a, 186c längs der Führungsstange 222a, 222c
verschoben werden, so daß die jeweiligen Mikroskopobjektive
ebenfalls relativ zu dem Objektiv 186B verschoben werden.
Diese seitlichen und Translations-Einstellungen des Ausrichtungsrahmens
180 und der Objektivanordnung 186a, 186c
werden durchgeführt, während gleichzeitig die jeweiligen
Targets 14, 16, 18 auf der Scheibenoberfläche beobachtet
werden, um in jeder Targetlage die in Fig. 5 dargestellte
Wirkung des einzelnen Bildes zu erhalten. Es gibt nur sechs
Freiheitsgrade zwischen der Scheibe und dem optischen Kopf,
während drei Targets mit drei Freiheitsgraden in bezug auf
jeden Kanal vorgesehen sind. Dies ergibt neun Freiheitsgrade.
Um eine zu stark eingeschränkte Ausrichtung zu vermeiden,
werden nur sechs Freiheitsgrade verwendet. Z wird bei allen
drei Targets für drei Freiheitsgrade eingestellt. Die anderen
drei Freiheitsgrade betreffen die seitliche Ausrichtung oder
die Ausrichtung in der Ebene der Scheibe. Das Target 14 wird
in der X- und Y-Ebene durch die Hebel-Reduktionseinrichtung
92-5 und 92-6 ausgerichtet. Das Target 18 wird in der X-Ebene
entsprechend einer Winkeldrehung um das Target 14 durch die
Hebel-Reduktionseinrichtung 92-4 ausgerichtet. Das Target 16
wird seitlich nicht ausgerichtet. Nach diesen groben seitlichen
und vertikalen Ausrichtungen kehrt die Bedienungsperson zu
den Hebel-Reduktionseinrichtungen 92-1, 92-2, 92-3 zurück
und führt feine vertikale Einstellungen durch, die nun mit
einer Genauigkeit von weniger als 0,1 µm erfolgen können.
In ähnlicher Weise kehrt die Bedienungsperson anschließend
zu den Hebel-Reduktionseinrichtungen 92-4, 5 und 6 für
die seitliche Einstellung sowie den Differentialschrauben
234a und c zurück, die nun die Einstellung mit dem gleichen
Genauigkeitsgrad ermöglichen.
Wenn diese Ausrichtungsschritte durchgeführt worden sind,
sind die Achsen im Mikroskopobjektiv in dem optischen Kopf
88 mit den Targets 14, 16 und 18 auf der Oberfläche der
Scheibe jeweils in der Ebene (x, y, z), (z) und (x, z) ausgerichtet,
so daß die gemusterte Scheibe und die optischen
Bezugskanäle nun in den gewünschten sechs Freiheitsgraden
ausgerichtet sind. Zu diesem Zeitpunkt werden die elektrischen
Ausgangssignale der Näherungsfühler auf Null eingestellt. Der
Kanal A wird nun auf das Target 18 in der y-Ebene durch die
Verwendung der Hebel-Reduktionseinrichtung 92-5 allein fein
eingestellt. Die optischen Näherungsfühler für die seitliche
Ausrichtung werden abgelesen und dazu verwendet, die kleine,
benötigte Bewegung für die Optik in der y-Richtung zu berechnen.
Diese Größe yw ist die Differenz zwischen dem Abstand der
Achsen der Kanäle A-B und den Scheibentargets 14-18. Die
Größe yw ist positiv, wenn der Abstand der Targets größer als
der Abstand zwischen den Kanälen ist. Der Kanal B wird nun
durch die Hebel-Reduktionseinrichtung 92-5 auf das Target 14
in der y-Ebene fein eingerichtet. Die gemusterte Scheibe und
der optische Bezugspunkt sind nun wieder in eine ausagerichtete
Lage gebracht worden.
Beim nächsten Schritt wird der Abstand zwischen der Scheibe
und den Objektiven erhöht. Dies erfolgt durch Anheben
der Kassettenanordnung relativ zu dem optischen Kopf
88 um eine kleine Strecke, beispielsweise um 50 µm, wobei
die Hebel-Reduktionseinrichtung 92-1, -2 und -3 sowie die
Fühler verwendet werden. Wie schematisch in den Fig. 1 und 2
zu erkennen ist, wird dadurch die Scheibe 10 von der in
Fig. 1 dargestellten Lage zu der in Fig. 2 dargestellten
Lage gebracht. Anschließend wird die Kassette 60 wieder
aus dem optischen Kopf 88 entnommen, umgekehrt und auf
die Arbeitsoberfläche aufgelegt.
Für die vorliegende Beschreibung soll angenommen werden,
daß die Maske undurchlässig für sichtbares Licht ist; diese
Maske ist vorher hergestellt und auf den Maskenring 486 befestigt
worden, der durch die Biegungs-Greiferanordnungen
450, 452 und 454 getragen wird. Die zusammengebaute Kombination
aus dem Maskenring 486, dem Greiferring 438 und
der Adapterplatte 406 wird auf der Stufe 324 befestigt.
Die Kugel 420, 422 und 424, die durch die Adapterplatte
406 getragen werden, befinden sich in den radialen V-Nuten
382 der Stange 376, 378 und 380. Die Eisenscheiben 426, 428,
430 erstrecken sich in die Öffnungen 364, 366, 368 im geringen
Abstand von den Magneten 396, die diese Bauteile
im zusammengebauten Zustand halten.
Die Maske befindet sich nun in ihrer korrekten Lage in
bezug auf die Kassette 60, die einen Sollabstand von 50 µm
von der Scheibe hat; die Kassette 60 wird nun umgedreht und
wieder auf dem optischen Kopf 88 angeordnet, wie oben beschrieben
wurde. Die Näherungsfühler werden dann durch die
Bedienungsperson überprüft, um zu gewährleisten, daß keine
Veränderung der relativen Lage der Kassette 60 und des
optischen Kopfes 80 aufgetreten sind.
Beim nächsten Schritt dieses Arbeitsganges wird die Maske
mit den optischen Achsen ausgerichtet. Dies wird durch die
nacheinander erfolgende Beobachtung der verschiedenen optischen
Kanäle im wesentlichen auf die gleiche Weise erreicht, wie
es oben im Bezug auf die Einstellung der Scheibe beschrieben
wurde. Die vertikale Ausrichtung der Maske wird jedoch nun
durch die Hebel-Reduktionseinrichtungen 92-7, -8 und -9 gesteuert,
die die Lage der Stufe 324 (siehe Fig. 29) vertikal
justieren. Anders als bei der Ausrichtung Optik/Scheibe gibt
es nur eine sehr geringe Wechselwirkung zwischen den Hebel-
Reduktionseinrichtungen, so daß diese Steuerungen manuell
erfolgen können. In ähnlicher Weise wird die seitliche Einstellung
durch die Hebel-Reduktionseinrichtungen 92-10, 11und 12
durchgeführt, die die Stufe 324 seitlich und in Translationsrichtung
positionieren und in Fig. 30 zu erkennen sind.
Die Grobeinstellung erfolgt auf die Weise, wie bereits oben
erläutert wurde. Anschließend wird eine vertikale Feineinstellung
durchgeführt, die den vertikalen Abstand auf eine Genauigkeit
von 0,1 µm bringt. Diese seitlichen Steuerungen werden
dann auch mit der Feinstellung auf die gleiche Genauigkeit
gebracht, wobei die Eichfühler für die Masken auf Null gesetzt
werden. Analog zu der Bezugsausrichtung Scheibe/Optik
erfolgt die Ausrichtung Maske/Optik in den Ebenen (x, y, z),
(z) und (x, z) bei den Kanälen B, C und A jeweils entsprechend
den Targets 14, 16 und 18. Der Kanal A wird auf das Target 18
in der y-Ebene durch die Verwendung der Hebelreduktionseinrichtung
92-11 allein fein eingestellt. Die seitlichen Nährungsfühler
für die Maske werden abgelesen und dazu verwendet, die
erforderliche, kleine Bewegung der Maske in y-Richtung zu
berechnen. Die dadurch erhaltene Größe ym ist die Differenz
zwischen dem Abstand zwischen den Achsen der Kanäle A-B und
den Maskentargets 14 und 18. ym ist positiv, wenn der
Targetabstand größer als die Kanalabstände ist. Der Kanal B
wird nun mit dem Target 14 in der y-Ebene durch Verwendung
der Hebel-Reduktionseinrichtung 92-11 fein ausgerichtet. Die
Maske ist nun wieder in eine ausgerichtete Lage in bezug auf
das optische System zurückgebracht worden. Zu diesem Zeitpunkt
liegen die Maske und die Scheibe parallel und in einem Abstand
von genau 50 mm voneinander. Die Muster sind übereinander in
Winkelausrichtung mit der Maske und den Targets 14 der Scheibe
(Kanal B).
Als nächstes wird der neue Abstand Maske/Scheibe berechnet.
Das Scheibenmuster ist etwas größer als die Maske, weil die
punktförmige Röntgenstrahlquelle das Maskenmuster auf die
Scheibe mit einer Vergrößerung von 1+ projektiert, wobei
z der Spalt Maske/Scheibe und H der Abstand von der Röntgenstrahlenquelle
zu der Maske sind. Der Spalt Maske/Scheibe
wird von dem Sollwert z=50 µm eingestellt, um kleine Maßstabsänderungen
(kleine Vergrößerungsänderungen) zu berücksichtigen,
wie sie beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen
und Verarbeitungsfehlern an der Scheibe auftreten
können. Der gewünschte Spalt ist:
wobei D der Sollabstand zwischen den Targets 14 und 18 und
Δ=yw-ym
die exakte (positive) Differenz zwischen den entsprechenden
Abständen der Scheibe und dem Maskentarget ist. Die drei
Eichfühler 332, 334 und 336 für den Maskenabstand werden
auf Null eingestellt. Die Hebel-Reduktionseinrichtung 92-7,
92-8, 92-9 für den Maskenabstand wird dazu verwendet, diese
drei Eichfühler auf z-50 µm einzustellen.
Als nächstes wird die Mitte der Maske mit der Mitte der
Scheibe ausgerichtet. Die drei Eichfühler 404a, b und c
(siehe Fig. 27) für die seitliche Ausrichtung der Maske
werden auf Null eingestellt. Die Hebel-Reduktionseinrichtungen
92-10 und 92-11 werden sorgfältig durch die drei Eichfühler
justiert, um die Maske um die kleinen Strecken Δx und Δy
zu dem Ausrichtungsmittelpunkt hin in einer Translationsbewegung zu verschieben; dabei bedeuten
wobei S der Sollabstand von dem gewünschten Ausrichtungsmittelpunkt
Maske/Scheibe zu dem Target 14 des Kanals B und
α der Winkel zwischen der x-Achse, dem Target 14 und dem gewünschten
Ausrichtungsmittelpunkt sind. Der gewünschte Ausrichtungsmittelpunkt
liegt auf einer Linie durch die punktförmige
Röntgenstrahlenquelle, die senkrecht zu der Maske
verläuft. In unserem Beispiel beträgt α=45 Grad. Der Ausrichtungsmittelpunkt
liegt in der Mitte der Scheibe, wie
man in Fig. 35 erkennen kann. Nachdem die oben erläuterten
Schritte durchgeführt worden sind, wird die Kassette 60
dem optischen Kopf 88 entnommen und zu der Röntgenstrahlen-
Belichtungsstation gebracht, wie schematisch in Fig. 3 zu
erkennen ist; dort wird die Scheibe durch die Maske 24 von
einer Röntgenstrahlenquelle 26 belichtet.
Durch die vorliegende Erfindung wird also ein sehr schwieriges
und kompliziertes Problem überwunden, nämlich die Ausrichtung
des Musters einer lichtundurchlässigen Maske auf das bereits
existierende Muster eines Silicium-Wafers mit extrem kleinen,
jedoch sehr wesentlichen Toleranzen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Ausrichtung einer lithographischen
Maske auf einer Substrat-Scheibe, wobei auf der
Oberfläche jeder Maske und Scheibe mehrere
Ausrichtungstargets vorgesehen werden, die paarweise mit
Hilfe eines Mikroskops mit mehreren optischen
Mikroskopkanälen miteinander ausgerichtet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroskopkanäle so
angeordnet werden, daß sie Teile einer Bezugsebene
abtasten, daß die Scheibe mit ihrer
Ausrichtungsoberfläche in der Bezugsebene und mit jedem
Ausrichtungstarget so positioniert wird, daß sie
Ausrichtungstargets mit der optischen Achse jeweils
eines anderen optischen Kanals ausgerichtet sind, daß
die Scheibe aus der Bezugsebene in eine parallel dazu
verlaufende Belichtungsebene verschoben wird, während
ihre Ausrichtung relativ zu den optischen Achsen
beibehalten wird, daß die Masken in der Bezugsebene so
positioniert wird, daß jede ihrer Ausrichtungstargets
mit einem anderen optischen Kanal ausgerichtet ist, und
daß für die anschließende Belichtung der Scheibe durch
die Maske die Ausrichtung zwischen Scheibe und Maske
beibehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens drei Ausrichtungstargets und
Mikroskopkanäle vorgesehen sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur anschließenden Belichtung die
ausgerichtete Maske und Scheibe zu einer
Belichtungsstation gebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an einem optischen Kopf, der die Mikroskopkanäle enthält, eine die Substrat-Scheibe halternde Kassetten-Einrichtung derart in einer ersten Stellung angebracht wird, daß die Oberfläche der Scheibe in der Bezugsebene liegt,
daß die optische Achse jedes Mikroskopkanals mit einem anderen Target auf der Scheibe ausgerichtet wird,
daß die Kassetten-Einrichtung relativ zu dem optischen Kopf in eine zweite Stellung verschoben wird, wodurch die Oberfläche der Scheibe in einer Ebene liegt, die parallel zu der, jedoch in einem bestimmten, bekannten Abstand von der Bezugsebene verläuft,
daß die Kassetteneinrichtung aus dem optischen Kopf entnommen wird,
daß die Maske parallel zu der Scheibe und in einem bestimmten, bekannten Abstand von der Oberfläche der Scheibe an der Kassetten-Einrichtung angebracht wird,
daß die Kassetteneinrichtung in der zweiten Stellung an dem optischen Kopf repositioniert wird, wodurch die Maske in der Bezugsebene liegt,
daß die Lage der Maske relativ zu der Kassetteneinrichtung justiert wird, um jedes Target auf der Maske mit einer anderen optischen Achse der optischen Kanäle auszurichten,
daß die Kassetteneinrichtung einschließlich der Maske und der Scheibe entfernt und zu einer Belichtungsstation gebracht wird, und
daß die Scheibe durch eine durch die Maske hindurchgehende aktivierende Strahlung belichtet wird, wodurch ein Muster der Maske auf der Scheibe reproduziert wird.
daß an einem optischen Kopf, der die Mikroskopkanäle enthält, eine die Substrat-Scheibe halternde Kassetten-Einrichtung derart in einer ersten Stellung angebracht wird, daß die Oberfläche der Scheibe in der Bezugsebene liegt,
daß die optische Achse jedes Mikroskopkanals mit einem anderen Target auf der Scheibe ausgerichtet wird,
daß die Kassetten-Einrichtung relativ zu dem optischen Kopf in eine zweite Stellung verschoben wird, wodurch die Oberfläche der Scheibe in einer Ebene liegt, die parallel zu der, jedoch in einem bestimmten, bekannten Abstand von der Bezugsebene verläuft,
daß die Kassetteneinrichtung aus dem optischen Kopf entnommen wird,
daß die Maske parallel zu der Scheibe und in einem bestimmten, bekannten Abstand von der Oberfläche der Scheibe an der Kassetten-Einrichtung angebracht wird,
daß die Kassetteneinrichtung in der zweiten Stellung an dem optischen Kopf repositioniert wird, wodurch die Maske in der Bezugsebene liegt,
daß die Lage der Maske relativ zu der Kassetteneinrichtung justiert wird, um jedes Target auf der Maske mit einer anderen optischen Achse der optischen Kanäle auszurichten,
daß die Kassetteneinrichtung einschließlich der Maske und der Scheibe entfernt und zu einer Belichtungsstation gebracht wird, und
daß die Scheibe durch eine durch die Maske hindurchgehende aktivierende Strahlung belichtet wird, wodurch ein Muster der Maske auf der Scheibe reproduziert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Maske optisch lichtundurchlässig
ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß als aktivierende Strahlung
Röntgenstrahlung verwendet wird.
7. Vorrichtung zur Ausrichtung einer lithographischen
Maske auf einer Substratscheibe, wobei auf der
Oberfläche jeder Maske und Scheibe mehrere
Ausrichtungstargets vorgesehen sind, mit mehreren
optischen Mikroskopkanälen zur gegenseitigen Ausrichtung
der Ausrichtungstragets, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Mikroskopkanal (66) so angeordnet ist, daß er ein
anderes Ausrichtungstarget (14, 16, 18) einer
gemeinsamen Bezugsebene (78) abtastet, daß eine
Einrichtung (92-4, 92-5, 92-6) zur unabhängigen
Positionierung jedes Mikroskopkanals derart vorgesehen
ist, daß seine optische Achse mit einem vorher
ausgewählten Target ausgerichtet ist, daß eine
Einrichtung zur Halterung einer Scheibe in der
Bezugsebene vorgesehen ist, daß eine Einrichtung (310,
312, 314) zur Verschiebung der Scheibe parallel zu der
Bezugsebene aus der Bezugsebene in eine Belichtungsebene
vorgesehen ist, wobei die Ausrichtung der
Ausrichtungstargets der Scheibe mit den optischen Achsen
der Mikroskopkanäle beibehalten wird, daß eine
Einrichtung (486) zur Halterung der Maske an der die
Scheibe halternden Einrichtung mit ihren
Ausrichtungstargets in der Bezugsebene vorgesehen ist,
und daß eine Einrichtung (92-10, 92-11, 92-12) zur
Positionierung der Maske in der Bezugsebene derart
vorgesehen ist, daß jedes Target mit einer anderen
optischen Achse eines Mikroskopkanals ausgerichtet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zur Positionierung der
Mikroskopkanäle (66) eine Einrichtung (68, 70) zur
Beobachtung der Bezugsebene (78) durch einen
ausgewählten optischen Kanal (66) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beobachtungseinrichtung ein Okular (82) und eine
Kanalauswahleinrichtung (68) aufweist, um das Okular
wahlweise mit jedem der Mikroskopkanäle (66) optisch zu
koppeln.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder Targetbereich eine
zweidimensionale Figur aufweist, und daß das Target
durch die geometrische Mitte dieser Figur gebildet wird.
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---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SVG LITHOGRAPHY SYSTEMS, INC., WILTON, CONN., US |
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8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: GRUENECKER, A., DIPL.-ING. KINKELDEY, H., DIPL.-IN |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |