DE3326346A1 - Optische vorrichtung zur aufrechterhaltung der pupillenabbildung - Google Patents
Optische vorrichtung zur aufrechterhaltung der pupillenabbildungInfo
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Description
Canon Kabushiki Kaisha
Tokyo, Japan
Tokyo, Japan
Optische Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Pupillenabbildung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein optisches System zur Betrachtung eines zu prüfenden Objekts mit
dem Auge oder über einen Videomonitor und/oder zur fotoelektrischen Ermittlung eines Bilds des Objekts oder
einer Reihe von das Objekt darstellenden Lichtintensitätsinformationen. Sie bezieht sich insbesondere auf ein
optisches System, das bei einer Vorrichtung zum manuellen oder automatischen Abgleich eines Plättchens mit einer
Fotomaske mit einem integrierten Halbleiterschaltkreis verwendbar ist, auf eine Vorrichtung zur Ermittlung einer
Marke auf einer Fotomaske und einer Marke auf einem Aufnahmegerät, um die Fotomaske auf einer Fotomaskenbühne
in die richtige Stellung zu bringen, oder auf eine Vorrichtung zur Fehlerprüfung der Oberfläche eines Halbleiterplättchens.
F/22
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Integrierte Halbleiterschaltkreise wurden kürzlich verkleinert, und die Tendenz zur Miniaturisierung hält an.
Um dem zu folgen, wurden optische Projektionssysteme als eine der bei einem Halbleiterabgleichgerät verwendbaren
Möglichkeiten vorgeschlagen. Bei diesen optischen
Projektionssystemen wird ein in einer Fotomaske oder einem Fadennetz erzeugter elektrostatischer Schaltkreis
durch ein Linsensystem und/oder Spiegelsystem mit hohem
Auflösungsvermögen auf ein Plättchen übertragen. Auch andere Techniken, wie z.B. die Aufnahme unter Berührung
oder bei geringstem Abstand werden verwendet.
Bei diesen Systemen ist ein automatischer Abgleichvorgang
erforderlich, da die Fotomaske und das Plättchen vor dem Lichteinfall abgeglichen sein müssen, und' da ferner
eine große Anzahl von Plättchen mit großen Geschwindigkeiten herzustellen sind. Urn dies zu erreichen, wurden
viele Vorschläge, wie z.B. in der US-PS 42 51 129 aufgezeigt, gemacht.
Zur Automatisierung wird in dem oben erwähnten Patent vorgeschlagen,
in der Pupillenebene, oder in einer zu dieser konjugierten Ebene des optischen Abßleichsystems, eine räumliche- Frequenzfilterung vorzunehmen. Bei diesen Arten
von Systemen ist es auch bedeutend, daß zusätzlich zur
Abbildung des Objekts (Abgleichmarke) die Abbildung der Pupille sichergestellt ist. Diese optischen Systeme,
die diese doppelte Anforderung erfüllen müssen, werfen jedoch Probleme bei der Änderung des optischen Wegs des
au optischen Abgleichsystems auf. Anders ausgedrückt: Wenn
die Länge des optischen Wegs im Betrieb geändert werden soll, ist es schwierig, beide der oben beschriebenen
Anforderungen zu erfüllen.
Bei einem Abgleichgerät ist eine derartige Änderung der
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1 optischen Weglänge erforderlich. Dies wird ausführlich
anhand von Fig. 1 erklärt, die ebenso wie Fig. 2 bereits an dieser Stelle erläutert werden soll. Hierbei ist eine
Fotomaske MA bezüglich einer Projektionslinse PL konjugiert zu einem Plättchen WA. Das optische System umfaßt
ferner Objektivlinsen Ll und L2, Strahlteiler Ml und M2 mit einem Halbspiegel und Relaislinsen L3 und L4,
die jeweils zur Erzeugung eines Bildes mit den Lichtstrahlen aus jeder der Objektivlinsen Ll und L2 dienen.
Obwohl jede dieser Linsen als Einzellinse dargestellt ist,kann sie eine Vielzahl von Linsenelementen umfassen.
Aus Gründen der Einfachheit sind weitere optische Elemente in Fig. 1 nicht dargestellt. Das optische System umfaßt
ferner Beleuchtungslichtquellen LSI und LS2, sowie Kondensorlinsen L5 und L6, die die Lichtquellen jeweils
in die Pupillenebene der Objektivlinsen abbilden, wodurch das Objekt durch die Köhler'sehe Beleuchtung beleuchtet
wird.
Eine Objektivlinseneinheit umfaßt die Objektivlinse Ll, den Strahlteiler Ml, die Kondensorlinse L5 und die Beleuchtungslichtquelle
LSI, und die andere Objektivlinseneinheit umfaßt die Objektivlinse L2, den Strahlteiler
M2, die Kondensorlinse L6 und die Beleuchtungslichtquelle LS2; jede dieser Einheiten ist als Ganzes auf die jeweilige
abbildende Linse L3 bzw. L4 zu und von dieser weg bewegbar, wodurch die Objektivlinsen Ll und L2 in solche
Positionen bewegbar sind, daß sie den jeweiligen Abgleichmarken auf der Maske gegenüberliegen, so daß die
Abgleichmarken beispielsweiue betrachtet werden, während
die Objektivlinsen in die durch gestrichelte Linien gezeigten Positionen Ll1 und L2' gebracht sind.
die Objektivlinsen in die durch gestrichelte Linien gezeigten Positionen Ll1 und L2' gebracht sind.
Wenn ein Plättchen bzw. Chip verschiedener Größe in das Gerät gebracht wird, ändert sich folglich die Lage der
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Abgleichmarken ebenfalls, so daß die Objektivlinsen versetzt werden müssen. Die Positionsänderung der Objektivlinsen
Ll bzw. L2 führt zu einer Änderung in deren Abstand zu den abbildenden Linsen L3 bzw. L4, woraus eine
Änderung der optischen Weglänge resultiert.
In einer anderen Stufe des Herstellprozesses, der im wesentlichen automatisiert wurde, sind der Transport
und das Einbringen der Fotomasken automatisiert, wobei die Masken mit äußerster Positionsgenauigkeit eingebracht
werden müssen, so daß ein weiterer Abgleichschritt erforderlich ist. Für dieses weitere Abgleichen ist es möglich,
das optische Maske /Plättchen-Abgleichsystem zu verwenden. In diesem Fall wird die Objektivlinse bewegt
und liegt dadurch der Bestimmungsmarke gegenüber, woraus eine Änderung der optischen Weglänge folgt.
Fig. 2 zeigt schematisch das optische System, das einer
Fläche 0 eines Objekts, z.B. einer Maske, gegenüberliegt.
Das optische System umfaßt eine Objektivlinse Ll und eine abbildende Linse L3. Das Bild des Objekts wird auf
einer Bildebene I erzeugt. Ferner ist eine Pupille P dargestellt. Die Strahlen aus einem Punkt auf der Objektfläche
0 werden durch die Objektivlinse Ll parallel gerichtet und durch die abbildende Linse L3 auf die Bildebene
I abgebildet. Die gestrichelten Linien zeigen das Bild der Pupille. Aus Gründen einfacherer Erklärung wurde
das optische Beleuchtungssystem weggelassen.
Der Versatz bzw. die Verschiebebewegung der im Zusammenhang
mit Fig. 1 erklärten Objektivlinse entspricht in Fig. 2 der Änderung des Abstands β zwischen der Objektivlinse
Ll und der abbildenden Linse L3, während der Abstand (?n zwischen der Objektivlinse und dem Objekt 0
konstant aufrecht erhalten wird, zum Beispiel indem die
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abbildende Linse L3 in Richtung der Objektivlinse Ll
zur Verringerung des Abstands bewegt wird. Bei dieser Änderung der Entfernung £ wird die in gestrichelten Linien
dargestellte Abbildung der Pupille nicht aufrecht erhalten, selbst wenn die Abbildung des Objekts leicht
aufrecht erhalten werden kann. Dies führt zu einem verringerten Leistungsvermögen der räumlichen Frequenzfilterung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optisches
System zu schaffen, bei dem sowohl die Abbildung der Pupille als auch die Abbildung des Objekts aufrecht erhalten
bleiben, wenn eine Änderung der relativen Stellung
der optischen Elemente stattfindet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Patentanspruch 1 bzw. 8 gelöst
.
^O Weitere Vorteile der Erfindung sind durch die Ausführungsbeispiele
gezeigt, die anhand schematischer Zeichnungen nachstehend ausführlich erklärt werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines optischen Systems für ein Maske /Pia
gemäß dem Stand der Technik,
gemäß dem Stand der Technik,
Systems für ein Maske /Plättchen-Abgleichgerät
Fig. 2 eine schematische Ansicht des optischen Systems gemäß Fig. 1,
Fig. 3 ein optisches System eines grundsätzlichen erfindungsgemäßen
Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 das bei einem Bildprojektionsgerät eingebaute
erfindungsgemäße optische System, und
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* Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
optischen Systems.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes optisches System,
wobei eine Objektebene 0 und eine Bildebene I dargestellt sind. Das optische System umfaßt eine Objektivlinse LlO
und eine abbildende Linse LIl, deren räumlicher Abstand voneinander variabel ist, d.h., der Abstand zwischen
den Linsen LlO und LIl ändert sich. Ein Kompensator C
zur Kompensierung der Änderung in der optischen Weglänge umfaßt einen feststehenden Spiegel M5, der bezüglich
der optischen Achse geneigt ist,bewegliche Spiegel M6 und
M7, die ebenfalls geneigt sind, einen feststehenden Spiegel M8 und eine Feldblende D. Die bev/eglichen Spiegel
mo und M7 bewegen sich bzw. wandern auf die feststehenden
Spiegel M5 und M8 zu bzw. von diesen weg, wie die Pfeile
in Fig. 3 zeigen, wobei die Parallelität zu den feststehenden Spiegeln aufrecht erhalten bleibt; hierdurch ist
eine optische Posaune gebildet. Der Betrag der Verschiebe-
*w bewegung der beweglichen Spiegel M6 und M7 ist die Hälfte
( -Δβ /2) der Änderung (Λβ) der Entfernung & . Wenn sich
die Entfernung E zum Beispiel um AS vermindert, werden
die beweglichen Spiegel M6 und M7 als eine Einheit um
Δ B/2 nach unten bewegt, so daß sich die gesamte Weglänge im Kompensator C umΔΒ vergrößert. Die Länge des optischen
Wegs von der Objektivlinse LlO zur abbildenden Linse LlO über den feststehenden Spiegel Mb, die beweglichen
Spiegel M6 und M7 und den feststehenden Spiegel M8 bleibt
deshalb trotz der Änderung (ΔΪ) der Entfernung £ unverän-
, -,
dert. Wenn andererseits die Entfernung t um /M größer
wird, werden die beweglichen Spiegel M6 und M7 als eine Einheit um Δβ /2 nach oben bewegt und kompensieren dadurch
diese Änderung auf ähnliche Art und Weise.
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Es ist offensichtlich, daß durch die Kompensation sowohl
die Abbildung des Objekts «αϊ ε auch die Abbildung der
Pupille aufrecht erhalten werden. Ein Bild einer Beleuchtungslichtquelle kann in der Ebene (Brennebene) erzeugt
sein, in der die Feldblende D der Objektivlinse gebildet ist, wodurch das Objekt durch die Objektivlinse LlO hindurch
beleuchtet wird. In diesem Fall ist festzuhalten, daß die optische Beziehung der Pupillenabbildung und
diejenige der Lichtquellenabbildung die gleichen sind.
Die Spiegel M5 und M 6 können durch Verspiegelung der winkelig angeordneten Flächen eines dreieckigen Prismas
gefertigt sein.
Fig. 4 zeigt eine Abgleichvorrichtung des Projektionstyps..
in die das erfindungsgemäße optische System eingebaut ist. In heute üblichen Geräten werden zwei optische Systeme
(für die rechte und die linke Seite) verwendet, aus Gründen der Einfachheit ist jedoch nur ein System
(das rechte) gezeigt, wobei eine Fotomaske MA und ein
^O Plättchen WA bezüglich einer Projektionslinse PL zueinander
konjugiert sind. Das optische System umfaßt eine Objektivlinse LlO und einen Strahlteiler Ml. Aus Gründen
der einfacheren Darstellung ist ein optisches Beleuchtungssystem zur Beleuchtung der Fotomaske durch den
Strahlteiler nicht gezeigt. Ein Kompensator C umfaßt
einen feststehenden Spiegel M5, bewegliche Spiegel M6 und M7, sowie einen feststehenden Spiegel M8. Die beweglichen
Spiegel ΙΊ6 und M7 sind als eine Einheit aufwärts und abwärts in der Figur synchron mit der waagrechten
Bewegung der die Objektivlinse LlO und den Strahlteiler
Ml umfassenden Einheit bewegbar. Der Verschiebebetrag der beweglichen Spiegeleinheit ist ebenfalls die Hälfte
(Δβ/2) der Bewegung (A6) der Objektivlinse. Ferner wird
die Synchronisation durch einen Steuermechanismus H be-
wirkt. Es ist alternativ möglich, daß der Strahlteiler Ml auch als der feste Spiegel M5 dient.
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Das als Lichtpunkt abtastende beleuchtende Licht von der nicht gezeigten Beleuchtungsquelle wird durch die
Fotomaske MA und die Projektionslinse PL auf dar; Platt chen
WA projiziert. Die Lichtstrahlen von den Abgleichmarken auf der Fotomaske MA und dem konjugierten Plättchen
WA gehen durch die Objektivlinse LlO und v/erden als Parallelstrahlen durch den Strahlteiler Ml, den festen
Spiegel M5, die beweglichen Spiegel M6 und H 7 und
den feststehenden Spiegel M8 auf die abbildende Linse
gerichtet, die in der Bildebene I ein Bild erzeugt. An einer zur Pupille P konjugierten Stelle wird die räumliche
Frequenzfilterung F durchgeführt, und die hierdurch
gegangenen Lichtstrahlen treffen auf einen Fotodetektor
PD auf.
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Wenn das Gerät mit Plättchen verschiedener Größe beschickt wird, sind die Positionen der Abgleichmarken
nicht die gleichen, so daß die Objektivlinse LlO in die
durch gestrichelte Linien gezeigte Stellung LlO1 versetzt
bzw. übergeführt wird, wobei der Verschiebeweg z.B. Δ2
beträgt. Hiermit gleichzeitig setzt sich der Steuermechanismus H in Betrieb und bewegt dadurch die beweglichen
Spiegel M6 und M7 als eine Einheit um A£l2 nach unten.
Somit'werden trotz der horizontalen Bewegung der Objek-
2^ tivlinse LlO sowohl die Abbildung des Objekts als auch
die Abbildung der Pupille aufrecht erhalten, so daß der Versatz der Objektivlinse LlO zu keinerlei Nachteilen
in der fotoelektrischen Ermittlung der Abgleichmarken
führt.
Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf das optische Abgleichsystem beschränkt; die Verwendung in optischen
Mikroskopsystemen, bei denen die Objektivlinse aus irgendwelchen Gründen versetzt wird, ist ebenfalls möglieh.
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Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem das erfindungsgemäße
optische System zur Prüfung einer Fotomaske verwendet wird, um Fehlstellen oder anhaftende Frerndpartikel aufzu-
finden. Bei dieser Prüfung führen manche Typen von Geräten bezüglich des durch die Maske reflektierten Lichts
die räumliche Frequenzfilterung durch. In diesem Fall ist jedoch die Größe des Suchers der mikroskopischen
Objektivlinse L20 begrenzt, so daß das prüfbare Gebiet
beschränkt ist. Aus diesem Grund ist dieses System für Plättchen großer Abmessungen ungeeignet. Erfindungsgemäß
wird dieses Problem beseitigt. Der Kompensator C für die optische Weglänge wird in die optische Weglänge zwischen
der Objektivlinse L20 und der benachbarten Konvergenzlinse L21 eingesetzt. Die Prüfung wird zunächst ausgeführt,
wenn sich die mikroskopische Objektivlinse L20 in der durch ausgezogene Linien dargestellten Stellung
befindet, und anschließend wird sie in eine andere Stellung, z.B. in die durch gestrichelte Linien gezeigte,
bewegt. Da die durch diese Bewegung gegebene Änderung in der optischen Weglänge durch den durch den Steuermechanismus
H angetriebenen Kompensator C kompensiert wird, kann die Prüfung mit der gleichen Genauigkeit wie
im Stadium vor der Bewegung durchgeführt werden. Die Anzahl der Positionen die eingenommen werden können,
ist nicht auf zwei begrenzt, sondern es sind nach Wunsch
drei oder mehr Positionen möglich.
Wie im Vorstehenden ausführlich beschrieben, werden die Abbildung sowohl des Objekts als auch der Pupille trotz
^O der relativen Bewegung zwischen den optischen Elementen
durch den Kompensator C aufrecht erhalten. Die Erfindung ist bei verschiedenen Ermittlungs- oder Prüfgeräten verwendbar,
wodurch genauer Betrieb gewährleistet ist. Erfindungsgemäß ist es nicht erforderlich, sich um die
Abbildung der Pupille zu kümmern, so daß die Anordnung
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der optischen Elemente einfacher und leichter vorgenommen
sein kann.
Offenbart ist ein optisches Gerät mit einer Objekt!vlinse,
einer Relaislinsengruppe zur Abbildung des Strahls aus der Objektivlinse, und mit einem Kompensator zur
Kompensierung der Änderung der optischen Weglänge durch Vergrößerung oder Verkleinerung des optischen Wegs. Eine
Änderung der optischen Weglänge tritt auf, wenn sich die Relativposition zwischen der Objektivlinse und der
Relaislinsengruppe ändert.
Leerseite
Claims (9)
1. Optische Ermittlungsvorrichtung, gekennzeichnet durch ein optisches Ermittlungssystem zur Bildung eines
optischen Ermittlungswegs mit mehreren optischen Elementen (LlO, LIl), wobei die Ortsbeziehung zwischen den
optischen Elementen variabel ist, und durch eine Einrichtung (C) zur Kompensierung einer Änderung einer optischen
Weglänge {Δ£ ), die aus der Änderung der Ortsbeziehung
zwischen den optischen Elementen resultiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine verschiebbare Objektivlinse (LlO).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (C) zur Kompensation
zwei verschiebbare reflektierende Flächen (M6, M7) umfaßt,
die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (C) zur Kompensation
zwei feststehende reflektierende Flächen (M5,
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M8) umfaßt, die den zwei verschiebbaren reflektierenden
Flächen (M6, M7) jeweils gegenüberliegen.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüehe,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische Ermittlungssystem eine verschiebbare Objektivlinse (LlO) und
eine reflektierende Fläche (Ml) zur Ablenkung des optischen Wegs umfaßt, und daß die Einrichtung (C) zur Kompensation
zwei reflektierende Flächen (M6, M7) hat, die beweglich sind und zueinander unter einem Winkel angeordnet
sind, und daß sie eine Einrichtung (H) hat, die eine Wechselbeziehung zwischen der Objektivlinse und den reflektierenden
Flächen schafft.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (C)
zur Kompensation eine Einrichtung zur Bildung einer Öffnungsblende (D) umfaßt.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (C) zur Kompensation eine bewegliche Einrichtung umfaßt,
die zwei unter einem Winkel zueinander angeordnete reflektierende Flächen (M6, M7) trägt, und daß die Einrichtung
zur Bildung der Öffnungsblende (D) zwischen den beiden reflektierenden Flächen angeordnet ist.
8. Maskenabgleichgerät, das bei einer Fotomaske
mit einem Halbleiterschaltkreismuster und einem Plättchen
mit einer fotoempfindlichen Schicht verwendbar ist, gekennzeichnet
durch ein parallel zur Fotomaske (MA) bewegliches Objektivlinsensystem (LlO), eine Helaislinsengruppe
(LH) zur Abbildung eines durch das Objektivlinsensystem erzeugten Bildes, eine Einrichtung (C), die zwisehen
dem Objektivlinsensystem und der Relaislinsengruppe
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zur Änderung der optischen Weglönge angeordnet ist,
und durch eine Einrichtung (H), die zwischen der Bewegung des Objektivlinsensystems und dem Betrieb der die optische
Weglänge ändernden Einrichtung eine Wechselbeziehung
bewirkt.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (C) zur Änderung der optischen Weglänge
zwei bewegliche reflektierende Flächen (M6, M7) umfaßt, die unter einem Winkel zueinander angeordnet
sind, und daß sie feststehende reflektierende Flächen (M5, M8) aufweist, die jeweils den beweglichen reflektierenden
Flächen gegenüberliegen.
***
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1983
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