DE69520553T2

DE69520553T2 - Verfahren zur Positionierung einer Maske bezüglich eines Werkstücks und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE69520553T2
Application number: DE69520553T
Authority: DE
Inventors: Yoneta Tanaka
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1995-11-29
Publication date: 2001-08-30
Anticipated expiration: 2015-11-30
Also published as: US5777747A; EP0715214A1; TW417158B; DE69520553D1; KR100231015B1; KR960019544A; TW381298B; EP0715214B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionierung einer Maske zu einem Werkstück sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei einer Belichtungsvorrichtung, welche insbesondere für die Produktion einer Halbleitervorrichtung, einer gedruckten Platine und eines LCD (Flüssigkristall-Anzeige) und zu ähnlichen Zwecken angewendet wird. Die Erfindung betrifft insbesondere die Positionierung einer Maske zu einem Werkstück in einer Belichtungsvorrichtung eines Projektionsbelichtungtyps, welche automatisch und gleichzeitig mit großer Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Die Herstellung von elektrischen sowie elektronischen Bauelementen und Bauteilen verschiedener Art, bei welchen eine Verarbeitung von Strukturen im Bereich von Mikrometern erforderlich ist, umfasst einen Belichtungsvorgang. Diese elektronischen Teile sind Halbleiterbauelemente, Flüssigkristall-Anzeigen, Druckerköpfe vom Tintenstrahltyp und Multichip-Module, bei welchen auf einem Substrat eine Vielzahl verschiedenartiger elektronischer Bauelemente hergestellt und somit ein Modul gebildet wird, und dergleichen.
Bei diesem Belichtungsvorgang wird eine Maske verwendet, bei welcher auf einem durchsichtigen Substrat, wie Glas oder dergleichen, durch Aufdampfen sowie Ätzen eines Metalls, wie Chrom oder dergleichen, ein Muster gebildet wurde. Durch diese Maske hindurch wird ein Werkstück mit ultravioletten Strahlen bestrahlt, wodurch das Maskenmuster auf das auf dem Werkstück aufgetragene Photoresist übertragen wird.
Derartige Belichtungssysteme werden im allgemeinen in einen Projektionsbelichtungstyp, einen Kontaktbelichtungstyp sowie einen Nahbelichtungstyp eingeteilt. Bei dem Projektionsbelichtungstyp wird ein Maskenbild mittels eines Projektives auf dem Werkstück abgebildet. Beim Kontaktbelichtungstyp wird paralleles Licht in einem Zustand ausgestrahlt, in welchem die Maske und das Werkstück dicht aneinander anliegend angeordnet sind. Bei dem Nahbelichtungstyp wird das parallele Licht in einem Zustand ausgestrahlt, in welchem zwischen der Maske und dem Werkstück ein kleiner Zwischenraum gebildet wird.
Bei diesem Belichtungsvorgang ist es im Fall einer Übertragung des Maskenmusters auf das Werkstück wichtig, dass ein anschließend zu übertragendes Muster exakt zu einem zuvor gebildeten Muster positioniert wird.
Fig. 9 zeigt schematisch eine Anordnung einer herkömmlichen Belichtungsvorrichtung vom Projektionstyp. In der Darstellung weist eine Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 eine Lampe 1a, einen Fokussierspiegel 1b, einen Verschluss 1c, einen optischen Filter 1d sowie eine Kondensatorlinse 1e auf.
Ferner weist ein Maskenträger 2 eine auf ihm befestigte Maske M auf. Auf der Maske M sind ein Maskenmuster sowie Masken-Ausrichtungskennzeichen MAM zum Zweck der Positionierung aufgezeichnet (nachfolgend als "Maskenkennzeichen" bezeichnet).
Ein Projektiv 3 sowie ein Werkstück W werden nacheinander unter der Maske positioniert. Auf dem Werkstück W sind Werkstück-Ausrichtungskennzeichen WAM zum Zweck der Positionierung aufgezeichnet (nachfolgend als "Werkstückkennzeichen" bezeichnet). Das Werkstück W wird auf einem Werkstückträger 4 angebracht.
Ein Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Ausrichtungseinheit, welche aus einer Linse 5a, einem Objektiv 5b, einem halbdurchlässigen Spiegel 5c sowie einem eine CCD-Kamera aufweisenden Bildwandler 5d besteht. Das Werkstückkennzeichen WAM sowie das auf das Werkstück W projizierte Maskenkennzeichen MAM werden über den halbdurchlässigen Spiegel 5c, das Objektiv 5b sowie die Linse 5a mittels des Bildwandlers 5d aufgenommen, und somit werden die Positionen der beiden Kennzeichen beobachtet. Ferner kann die Ausrichtungseinheit 5 außer im dargestellten Bereich B auch in einem zusätzlich dargestellten Bereich A oder in einem zusätzlich dargestellten Bereich C angeordnet werden.
In der Darstellung wird bei einer Belichtung des Werkstücks W als erstes aus der Belichtungslicht- (Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 Belichtungslicht ausgestrahlt und mittels der Ausrichtungseinheit 5 das Werkstückkennzeichen WAM sowie das auf das Werkstück W projizierte Maskenkennzeichen MAM aufgenommen (eine derartige Ermittlungsmethode der auf das Werkstück projizierten Maskenkennzeichen MAM durch das Projektiv wird TTL, das heißt, "Through The Lens"-Methode genannt).
Im Fall einer automatischen Ausrichtung werden mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Regelvorrichtung aufgrund von Merkmalen der Maskenkennzeichen MAM sowie der Werkstückkennzeichen WAM die jeweiligen Kennzeichen erkannt und der Maskenträger 2 oder/und der Werkstückträger 4 in der Weise automatisch bewegt, dass die Positionen der beiden Kennzeichen miteinander übereinstimmen.
Nach einer vollständig durchgeführten Positionierung der Maske zum Werkstück wird aus der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 dann Belichtungslicht ausgestrahlt, das Maskenmuster wird auf das Werkstück W projiziert und die Belichtung durchgeführt. Bei der vorstehend beschriebenen Positionierung wird durch die Bestrahlung der auf der Maske bzw. auf dem Werkstück befindlichen Ausrichtungskennzeichen mit dem Ausrichtungslicht das Verhältnis von deren Positionen zueinander festgestellt und dann die Regelung durchgeführt, um eine Übereinstimmung zu erreichen. Als Ausrichtungslicht wird hier entweder Belichtungslicht oder Nichtbelichtungslicht verwendet. Der Begriff "Belichtungslicht" ist definiert als Licht, welches verwendet wird, wenn das Maskenmuster auf das Werkstück projiziert wird und die Belichtung durchgeführt wird, und welches Wellenlängen aufweist, für welche das lichtempfindliche Mittel, welches auf das Werkstück aufgetragen wird, wie Photoresist oder dergleichen, empfindlich ist. Für dieses Belichtungslicht werden beispielsweise eine i-Linie, eine h-Linie oder eine g-Linie verwendet (i-Linie: 365 nm Wellenlänge, h-Linie: 405 nm Wellenlänge, g-Linie: 436 nm Wellenlänge). Der Begriff "Nichtbelichtungslicht" ist andererseits definiert als Licht mit Wellenlängen, für welche das lichtempfindliche Mittel, welches auf das Werkstück aufgetragen wird, nicht empfindlich ist. Hierfür wird beispielsweise eine e-Linie, eine d-Linie oder eine c-Linie (e-Linie: 546 nm Wellenlänge, d-Linie: 588 nm Wellenlänge, c-Linie: 656 nm Wellenlänge) verwendet.
Bei der Verwendung von Belichtungslicht als Ausrichtungslicht kann in einem für die Positionierung verwendeten Bereich kein Schaltkreismuster ausgebildet werden, weil im Verlauf der Positionierung das Photoresist der Einwirkung von Belichtungslicht ausgesetzt ist. Dies bedeutet, dass in einem Bereich auf Werkstück W, in welchem Werkstückausrichtungskennzeichen WAM aufgezeichnet werden, kein Schaltkreismuster gebildet werden kann, und der Bereich, in welchem ein Schaltkreismuster gebildet werden kann, hierdurch begrenzt wird. Im dem Fall, bei welchem die Ausbeute aus einem Werkstück aus einer Vielzahl von Chips bestehen soll, wie bei Halbleiterbauelementen, nimmt deshalb ihre Anzahl entsprechend dem für die Positionierung verwendeten Bereich ab. Man hat deshalb den Nachteil, dass die Effektivität der Produktion beeinträchtigt wird.
Andererseits ergibt sich bei der Verwendung von Nichtbelichtungslicht der Vorteil, dass für die Ausrichtungskennzeichen Bereiche in kleinen Lücken zwischen den Bereichen der Schaltkreismuster gebildet werden können und dass die Bereiche für die Schaltkreismuster nicht durch den Positionierungsbereich beschränkt werden, weil das Photoresist bei der Positionierung nicht der Einwirkung von Belichtungslicht ausgesetzt wird.
Bei dieser herkömmlichen Positionierung der Maske zum Werkstück ergaben sich folgende Nachteile.
Das Ausrichtungslicht wird nur gemäß den Bereichen der auf der Maske befindlichen Ausrichtungskennzeichen durchgelassen und auf das Werkstück ausgestrahlt. Wenn die mit diesem durchgelassenen Licht bestrahlte Oberfläche auf dem Werkstück klein ist, kommt es vor, dass die Werkstückkennzeichen nicht mit diesem durchgelassenen Licht bestrahlt werden und der Bildwandler kein Werkstückkennzeichen feststellen kann. Dies führt dazu, dass die automatische Ausrichtung nicht mehr möglich ist, bei welcher der Bildwandler sowohl das Werkstückkennzeichen als auch das Maskenkennzeichen feststellt, die Regelvorrichtung diese aufnimmt und bei welcher die Positionierung der Maske zum Werkstück auf dieser Grundlage durchgeführt wird. Im Falle manueller Ausrichtung werden die Positionen der Werkstückkennzeichen vom Bediener angenommen und die Werkstückkennzeichen werden mittels seines manuellen Bewegens des Werkstückträgers festgestellt, wodurch die Positionierung der Maske zum Werkstück durchgeführt werden kann, wenn die Werkstückkennzeichen nicht auf dem Monitor angezeigt werden. Es wurde jedoch in diesem Fall als nachteilig betrachtet, dass die Betätigung Erfahrung erfordert und dass die Positionierung gleichzeitig zeitaufwendig ist.
JP-A-01-194322 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positionierung einer Maske zu einem Werkstück oder einem Wafer. Die Maske ist mit Maskenausrichtungskennzeichen und der Wafer mit Waferausrichtungskennzeichen versehen. Die Ausrichtungskennzeichen von Wafer und Maske werden nicht unmittelbar ausgerichtet, sondern mit Bezug auf Bezugskennzeichen, welche für jedes der Wafer- und Maskenausrichtungskennzeichen separat angegeben sind. Um eine korrekte Ausrichtung der Wafer- und Maskenausrichtungskennzeichen zu erreichen, ist es unbedingt erforderlich, jedes Paar von Wafer- und Masken-Bezugskennzeichen exakt zueinander auszurichten. Falls diese Positionierung nicht exakt durchgeführt wird, kann das betreffende Paar von Wafer- und Maskenausrichtungskennzeichen nicht exakt ausgerichtet werden. Ferner benötigt die Vorrichtung zwei Ausrichtungseinheiten zum Feststellen jedes Paars von Wafer- und Maskenausrichtungskennzeichen. Jede Ausrichtungseinheit erfordert eine Kamera und eine Bildverarbeitungseinheit. Dies führt zu einer recht komplizierten Konstruktion der Vorrichtung und erfordert komplizierte und zeitaufwendige Rechenvorgänge, bis die Paare von Wafer- und Maskenausrichtungskennzeichen ausgerichtet sind.
US-A-4794426 offenbart eine Ausrichtungsvorrichtung mit einer ersten Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung eines Maskenkennzeichens auf einer Maske durch ein Projektiv und eine zweite Beleuchtungssvorrichtung zur Beleuchtung eines Waferkennzeichens auf einem Wafer über das Maskenkennzeichen. Ein optisches Objektivsystem bildet die Abbildung des Waferkennzeichens und des Maskenkennzeichens auf einer Indexkennzeichenplatte, welche ein Indexkennzeichen- Muster aufweist. Das Positionsverhältnis zwischen dem Indexkennzeichenmuster und dem Waferkennzeichen und, davon getrennt, das Positionsverhältnis zwischen dem Indexkennzeichen- Muster und dem Maskenkennzeichen werden optisch festgestellt, so dass die Abweichungen in der Position zwischen der Maske und dem Wafer berechnet werden können. Die Bestimmung der Abweichung der Masken- und Waferkennzeichen basiert auf einer Bildüberlagerung der Abbildungen dieser Ausrichtungskennzeichen und der Indexkennzeichenmuster. Daher ist eine Feststellung dieser Kennzeichen oft schwierig.
JP-A-57-172 731 offenbart eine Ausrichtungsvorrichtung zur Ausrichtung von Bezugspunkten auf einer Maske und einem Wafer. Die Bezugspunkte werden in kurzen Zeitabständen abwechselnd mit Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen aus zwei verschiedenen Lichtquellen beleuchtet. Die Abbildungen der Ausrichtungs-Bezugspunkte werden auf einer Aufnahme-Oberfläche eines photoelektrischen Detektors gebildet. Diese Vorrichtung und dieses Verfahren stellen gleichzeitig die Positionen der Ausrichtungs-Bezugspunkte fest, indem die Abbildungen beider Ausrichtungs- Bezugspunkte auf dem photoelektrischen Detektor überlagert werden.
EP-A-509797 betrifft eine Projektionsbelichtungsvorrichtung, bei welcher ober- und unterhalb einer Maske und zwischen einem Projektiv und einem Wafer drei verschiedene optische Detektionssysteme angeordnet sind, von denen jedes eine individuelle Lichtquelle umfasst. Jedes der Detektionssysteme wird zum Feststellen spezieller Kennzeichen auf der Waferoberfläche oder in der Nähe der Wafer verwendet. Es gibt daher keine Lichtquelle, die speziell zum Feststellen von Ausrichtungskennzeichen auf der Maske verwendet wird, und eine andere Lichtquelle, welche zum Feststellen der Kennzeichen auf dem Werkstück verwendet wird, und das Verfahren zum Feststellen der Werkstückskennzeichen ist äußerst kompliziert.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Nachteile des Stands der Technik ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Positionierung einer Maske zu einem Werkstück anzugeben, bei welchem die relativen Positionen der Maskenkennzeichen und der Werkstückkennzeichen zueinander einfach zu erkennen sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Durchführung des Verfahrens wie in Ansprüchen 1 und 4 bis 6 beansprucht, gelöst.
Die Aufgabe wird ferner durch die in den Ansprüchen 2, 3 und 7 bis 9 definierten Vorrichtungen erfindungsgemäß gelöst.
Beim herkömmlichen Positionierungsverfahren wurden die relativen Positionen der zwei Ausrichtungskennzeichen in einem Zustand ermittelt, in welchem auf das mit den Werkstückkennzeichen versehene Werkstück die Maskenkennzeichen projiziert wurden. Die Feststellung der Ausrichtungskennzeichen war daher schwierig, wenn die Oberfläche auf dem Werkstück klein ist, welche vom durchgelassenen Licht bestrahlt wird, welches nur gemäß den Bereichen der Ausrichtungskennzeichen, wie vorstehend beschrieben, durchgelassen wird.
Bei der beschriebenen Erfindung können die Werkstückkennzeichen unabhängig von der Oberfläche, welche vom vorstehend beschriebenen Übertragungslicht bestrahlt wird, festgestellt werden, und die Maske kann auf einfache Weise relativ zum Werkstück positioniert werden mittels der Maßnahme, durch welche das Ausrichtungslicht vom ersten Lichtbestrahlungsteil getrennt und schrittweise auf die Maskenkennzeichen ausgestrahlt wird, und das Ausrichtungslicht vom zweiten Lichtbestrahlungsteil getrennt und schrittweise auf die Werkstückkennzeichen ausgestrahlt wird, wodurch die jeweiligen Abbildungen getrennt aufgenommen werden, und wodurch, basierend auf den jeweiligen aufgenommenen Abbildungen, deren Positionskoordinaten festgestellt werden. Bei der Erfindung können die Positionen der Werkstückkennzeichen durch die Maßnahme festgestellt werden, dass der Werkstückträger ein Reflexionsbauteil aufweist, in welchem das Belichtungslicht als Ausrichtungslicht in einem Zustand auf die Maske ausgestrahlt wird, in welchem das Werkstück nicht auf dem Werkstückträger aufgesetzt ist, in welchem die Positionen der Projektionsbilder der Maskenkennzeichen, welche vom Reflexionsbauteil abgebildet werden, festgestellt und gespeichert werden, und in welchem anschließend das Werkstück auf den Werkstückträger aufgesetzt und mit dem Ausrichtungslicht bestrahlt wird.
Mittels dieses Verfahrens können die Positionen der Maskenkennzeichen und ebenso der Werkstückkennzeichen getrennt erkannt werden. Daher können die Werkstückkennzeichen unabhängig von der Werkstückoberfläche festgestellt werden, welche lediglich gemäß den Bereichen der Maskenausrichtungskennzeichen vom durchgelassenen Licht bestrahlt wird, die relativen Positionen der Maskenkennzeichen und der Werkstückkennzeichen können festgestellt werden und die Maske kann auf einfache Weise zum Werkstück positioniert werden.
Ferner kann, wie nachstehend beschrieben, bei der Erfindung durch die Maßnahme, dass Ausrichtungslicht in einem Zustand ausgestrahlt wird, in welchem das Werkstück nicht auf dem Werkstückträger platziert ist, Belichtungslicht verwendet werden, welches keine Abbildungsfehler bzw. -abweichungen erzeugt, wenn es durch das Projektiv fällt. Es versteht sich von selbst, dass die relativen Positionen der Maskenkennzeichen und der Werkstückkennzeichen festgestellt werden können und die Maske auf einfache Weise zum Werkstück positioniert werden kann, ohne dass die Maskenkennzeichen mittels des Belichtungslichts auf das lichtempfindliche Mittel, wie das Photoresist oder dergleichen, auf dem Werkstück übertragen werden.
Die vorstehend beschriebene Wirkung ist auf einfache Weise zu erreichen, indem eine einfache Anordnung zu der herkömmlichen Anordnung hinzugefügt wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme, dass ein Spiegel, welcher auf der Oberfläche des Werkstückträgers angebracht ist, als Reflexionsbauteil verwendet wird, welches sich auf dem Werkstückträger befindet.
Darüber hinaus können auch ein Spiegel und eine Hilfsabbildungslinse als Reflexionsbauteil, welches im Werkstückträger angeordnet wird, verwendet werden, anstatt den Spiegel zu verwenden, welcher auf der Oberfläche des Werkstückträgers angeordnet wird. In diesem Fall können die Abbildungspositionen der Projektionsbilder der Maskenkennzeichen mit den Positionen auf der Oberfläche des Werkstücks in Übereinstimmung gebracht werden zu einer Zeit, bei welcher das Werkstück später auf dem Werkstückträger platziert wird. Es wird daher möglich, nach der vollständig durchgeführten Positionierung der Maske zum Werkstück, das Maskenmuster durch Belichtung auf das Werkstück zu übertragen, ohne den Werkstückträger in Richtung der Z-Achse zu bewegen.
Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen deutlich, welche lediglich zum Zweck der Veranschaulichung mehrere Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Systemanordnung gemäß dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten und eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels von Fig. 6 bei einer späteren Stufe des Verfahrens;
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung zweier weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung, und
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Anordnung.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Fig. 1 werden Teile eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche dieselben Teile sind wie in Fig. 9, mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 9 versehen. Somit bezeichnet ein Bezugszeichen 1 eine Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung, welche eine Lampe 1a aufweist, wie beispielsweise eine Hochdruck-Quecksilberlampe oder dergleichen, welche Licht ausstrahlt, welches Belichtungslicht beinhaltet, einen Fokussierspiegel 1b, einen Verschluss 1c, einen optischen Filter 1d, welcher bei der Bestrahlung mit dem Nichtbelichtungslicht verwendet wird, sowie eine Kondensatorlinse 1e.
Darüber hinaus bezeichnet das Bezugszeichen 2 den Maskenträger, welcher mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsvorrichtung in X-Y-Z-θ-Richtungen bewegt wird, eine Maske M trägt, auf welche in einem herkömmlichen Belichtungsvorgang zu übertragendes Maskenmuster und Maskenausrichtungskennzeichen MAM aufgezeichnet werden, um die Maske M vor der Durchführung des Belichtungsverfahrens zum Werkstück W zu positionieren. Ein Projektiv 3 wird unterhalb der Maske angeordnet. Ein Werkstück W, auf welchen Werkstückausrichtungskennzeichen WAM zum Zweck der Positionierung aufgezeichnet sind, wird auf einem Werkstückträger 4 aufgesetzt, welcher mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsvorrichtung in X-Y-Z-θ-Richtungen bewegt wird.
Ein Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-System ist mit WA1 bezeichnet. Nichtbelichtungslicht, welches aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Lichtquelle ausgestrahlt wird, fällt über optische Fasern 6a, eine Linse 6b und einen Spiegel 6c in einen halbdurchlässigen Spiegel 5e der Ausrichtungseinheit 5 ein und bestrahlt das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W über die Linse 5b und den halbdurchlässigen Spiegel 5c.
Die Ausrichtungseinheit 5 umfasst eine Linse 5a, Objektiv 5b, halbdurchlässige Spiegel 5c und 5e sowie einen eine CCD-Kamera aufweisenden Bildwandler 5d. Das Maskenkennzeichen MAM, welches auf das Werkstück W projiziert wird, und das Werkstückkennzeichen WAM, welches vom Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-System WA1 bestrahlt wird, werden über den halbdurchlässigen Spiegel 5c, das Objektiv 5b, den halbdurchlässigen Spiegel 5e und die Linse 5a des Bildwandlers 5d aufgenommen. Wenn in diesem Fall der halbdurchlässige Spiegel 5c eine gewisse Dicke aufweist, kommt es zu einer Abweichung des optischen Pfades des Ausrichtungslichtes der Maske und somit zu einer Veränderung der Position, bei welcher das Maskenkennzeichen MAM festgestellt wird. In diesem Fall ist eine entsprechende Korrektur notwendig. Der halbdurchlässige Spiegel 5c wird gewöhnlich aus einem Harzfilm gebildet, beispielsweise einer Pellikula mit einer Dicke von ca. einigen Mikrometern oder dergleichen. Auf diese Weise wird der oben beschriebene Einfluss der Dicke bis zu dem Grad verringert, bei welchem die im Hinblick auf die Verwendung auftretenden Probleme vernachlässigbar sind.
In Fig. 1 sind die Ausrichtungseinheit S und das Teilbeleuchtungs-System WA1 jeweils nur einmal dargestellt. Es gibt jedoch mehrere Ausrichtungseinheiten 5 (zumindest an zwei Punkten), da sich auf der Maske M und dem Werkstück W jeweils mehrere Maskenkennzeichen MAM und mehrere Werkstückkennzeichen WAM befinden (jeweils mindestens an zwei Punkten) und da jedem Ausrichtungskennzeichen eine Ausrichtungseinheit 5 zugeordnet wird.
Die Ausrichtungseinheiten 5 sind ferner so ausgebildet, dass sie in Richtung des in der Zeichnung dargestellten Pfeils entfernt werden können. Während der Belichtung werden die Ausrichtungseinheiten S auf diese Weise entfernt, wenn sie so positioniert sind, dass sie in einen Belichtungsbereich hineinreichen.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Anordnung eines Regelsystems für die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung, im Einzelnen, eines Schaltpults 11, eines Rechenwerks 12 zur Regelung der Projektions-Belichtungsvorrichtung und eines Träger-Regelelements 13, welches die Positionen des Maskenträgers 2 und des Werkstückträgers 4 in X-Y-Z-θ-Richtungen regelt.
Ein Bildverarbeitungsteil 14, welches mittels Bildwandlers 5d der Ausrichtungseinheit 5 aufgezeichnete Maskenkennzeichen MAM erkennt, speichert deren Positionskoordinaten, erkennt dann die Werkstückkennzeichen WAM, welche mittels des Bildwandlers 5d der Ausrichtungseinheit 5 aufgezeichnet wurden, und stellt deren Positionskoordinaten fest, wie nachstehend beschrieben wird. Ferner stellt das Rechenwerk 12 die Differenz zwischen den Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen MAM und der Positionskoordinaten der Werkstückkennzeichen WAM fest, welche im Bildverarbeitungsteil 14 ermittelt worden sind. Das Träger-Regelelement 13 bewegt dann den Maskenträger 2 und / oder den Werkstückträger 4 so, dass die beiden Positionskoordinaten in Übereinstimmung miteinander gebracht werden. Die Maskenkennzeichen MAM und die Werkstückkennzeichen WAM, welche von den Ausrichtungseinheiten 5 aufgezeichnet worden sind, werden auf einem Monitor 15 angezeigt.
Nachfolgend wird die Durchführung der Belichtung beschrieben.
1) Das Werkstück W wird auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt und mittels einer Unterdruckspannvorrichtung oder ähnlichem am Träger 4 befestigt. In diesem Fall wird eine Vorausrichtung des Werkstücks W durchgeführt, damit das Werkstückkennzeichen WAM in das Gesichtsfeld der Ausrichtungseinheit 5 hineinreicht, wodurch die Positionierung des Werkstücks W mit einer Genauigkeit von ca. 200 Mikrometer erreicht wird.
2) Der optische Filter 1d mit einer e-Linie (Wellenlänge: 546 nm) wird in die Belichtungslicht- (Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 eingeschoben. Auf diese Weise wird die Bestrahlung der Maske M (des Werkstücks W) mit der e-Linie als Nichtbelichtungslicht ermöglicht, wenn der Verschluss 1c geöffnet wird.
3) Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geöffnet. Das Nichtbelichtungslicht wird auf die Maske M ausgestrahlt.
4) Die Positionen des Maskenträgers 2 und des Werkstückträgers 4 werden in Z-Richtung bewegt, um den Abbildungsfehler des Nichtbelichtungslichtes und der Belichtungswellenlängen zu korrigieren.
Das bedeutet, dass bei einem Projektiv, welches so konstruiert ist, dass bei Belichtungswellenlängen kein Abbildungsfehler bzw. keine Abbildungsabweichung auftritt, bei Bestrahlung mit Nichtbelichtungslicht, aufgrund des Abbildungsfehlers des Projektivs, eine Abweichung der Maskenmuster-Abbildungsoberfläche auftritt. Die Positionen der Maskenkennzeichen MAM auf der Maskenmuster-Abbildungsoberfläche durch das Nichtbelichtungslicht und die Positionen der Maskenkennzeichen MAM auf der Maskenmuster-Abbildungsoberfläche durch das Belichtungslicht stimmen daher nicht miteinander überein.
Es ist daher nötig, unter Berücksichtigung der Änderung der Brennweite und der Hauptebenen des Projektivs durch die Wellenlängen, die Länge des optischen Pfades des optischen Systems so einzustellen, dass ein Vergrößerungsfaktor bei der Ausstrahlung des Nichtbelichtungslichts dem Vergrößerungsfaktor bei der Ausstrahlung des Belichtungslichts entspricht. Daher werden der Maskenträger 2 und der Werkstückträger 4 bezüglich dem Projektiv 3 bewegt und somit die Korrektur der Brennweite durchgeführt. Ferner kann eine Vorrichtung vorhanden sein, welche das Projektiv 3 in Richtung der Z-Achse bewegt, und somit bewegen sich Projektiv 3 und Maskenträger 2, oder es bewegen sich Projektiv 3 und Werkstückträger 4 (Für Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Korrektur der Brennweite wird auf U. S. Patent Nr. 5721079 verwiesen).
5) Die Ausrichtungseinheit S wird eingeschoben. Ferner ist das Ausrichtungskennzeichen- Teilbeleuchtungs-System WA1 mit der Ausrichtungseinheit 5 einteilig angeordnet und wird somit zusammen mit der Ausrichtungseinheit 5 eingeschoben.
6) Mittels des Bildwandlers 5d der Ausrichtungseinheit 5 wird das auf das Werkstück W projizierte und darauf abgebildete Maskenkennzeichen MAM aufgenommen und zu dem Bildverarbeitungsteil 14 gesendet. Das Bildverarbeitungsteil 14 identifiziert aufgrund des aufgenommenen Bildes das Maskenkennzeichen MAM und speichert die Positionskoordinaten hiervon (XM, YM).
7) Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geschlossen. Auf diese Weise wird die Ausstrahlung von Nichtbelichtungslicht auf die Maske M angehalten.
8) Das Beleuchtungslicht wird in das Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-System WA1 eingeleitet. Das heißt, ein Verschluss einer in der Zeichnung nicht dargestellten Lichtquelle wird zum Zweck einer Teilbeleuchtung geöffnet, das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W wird über die optischen Fasern 6a, die Linse 6b, den Spiegel 6c, den halbdurchlässigen Spiegel 5e, die Linse 5b und und den halbdurchlässigen Spiegel 5c bestrahlt, und dann mittels des Bildwandlers 5d aufgenommen.
Das Bild des Werkstückkennzeichens WAM, welches vom Bildwandler 5d aufgenommen wurde, wird an das Bildverarbeitungsteil 14 gesandt, welches das Werkstückkennzeichen WAM identifiziert und seine Positionskoordinaten (XW, YX) feststellt.
9) Das Rechenwerk 12 ermittelt die Positionsabweichung von Werkstück W und Maske M, basierend auf den gespeicherten Positionskoordinaten (XM, YM) der Maskenkennzeichen MAM und der ermittelten Positionskoordinaten (XW, YW) des Werkstückkennzeichens.
Das Trägerregelelement 13 bewegt den Maskenträger 2 und / oder den Werkstückträger 4 in X-Y-6-Richtungen, um die Position des Maskenkennzeichens MAM mit der Position des Werkstückkennzeichens WAM in Übereinstimmung zu bringen, basierend auf der vorstehend beschriebenen Positionsabweichung.
10) Die Positionen des Maskenträgers 2 und des Werkstückträgers 4 in Z-Richtung, welche im oben beschriebenen Schritt (4) korrigiert wurden, werden in die Normalbelichtungspositionen zurück geschoben. Dadurch wird das Projektionsbild des Maskenmusters auf der Maske M durch das Belichtungslicht auf dem Werkstück W abgebildet.
11) Der optische Filter 1d der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird in der Weise umgeschaltet, dass das Belichtungslicht auf die Maske M ausgestrahlt wird, der Verschluss 1c wird geöffnet, und somit wird die Belichtung durchgeführt.
Wie vorstehend beschrieben ist, können bei diesem Ausführungsbeispiel die Positionen der Werkstückkennzeichen WAM auch zuverlässig ermittelt und eine Positionierung innerhalb kurzer Zeit und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden durch die Maßnahme, durch welche als erstes das Nichtbelichtungslicht als Ausrichtungslicht ausgestrahlt wird, die Maskenkennzeichen MAM auf das Werkstück W projiziert und die Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen MAM gespeichert werden, und durch welche anschließend die Ausstrahlung des vorstehend beschriebenen Nichtbelichtungslichtes angehalten wird, durch die Teilbeleuchtung die Nähe der Werkstückkennzeichen WAM bestrahlt und die Positionskoordinaten der Werkstückkennzeichen ermittelt werden, wenn eine Maske verwendet wird, bei welcher im herkömmlichen Verfahren Licht auf einen Bereich übertragen wird, der auf der Größe der Maskenkennzeichen MAM basiert, wodurch der Bereich auf dem Werkstück, welcher vom Übertragungslicht bestrahlt wird, klein wird.

Dieses Ausführungsbeispiel hat auch die folgenden Wirkungen:

Beim herkömmlichen TTL-Verfahren wurde die Positionierung der Maske zum Werkstück durch die gleichzeitige Aufzeichnung der Maskenkennzeichen und der Werkstückkennzeichen durchgeführt, basierend auf dem Merkmal des jeweiligen Kennzeichens, durch das Erkennen der oben beschriebenen, jeweiligen Kennzeichen und durch das Ermitteln von deren relativen Positionen. Wenn die Maskenkennzeichen und die Werkstückkennzeichen nicht übereinander zu liegen kommen und völlig voneinander getrennt sind, gibt es daher kein Problem, da mittels der Regelvorrichtung die gesamte Form der Maske exakt erhalten werden kann und das Merkmal des jeweiligen Kennzeichens ausgewertet werden kann.
Falls die Maskenkennzeichen und Werkstückkennzeichen lediglich teilweise übereinander zu liegen kommen, konnte die Regelvorrichtung die Merkmale der Werkstückkennzeichen jedoch nicht erkennen, obwohl die Maskenkennzeichen und die Werkstückkennzeichen innerhalb des Ermittlungsbereiches vorhanden waren. Das heißt, dass beispielsweise im Fall von kreuzförmigen Werkstückkennzeichen die Regelvorrichtung diese nicht als Kreuzform erkennen kann, wenn einige dieser Werkstückkennzeichen und Maskenkennzeichen übereinander zu liegen kommen, da die Werkstückkennzeichen im Allgemeinen einen schwächeren Kontrast aufweisen als die Maskenkennzeichen. Folglich können die Werkstückkennzeichen nicht erkannt werden.
Dieses Problem tritt ferner auch auf, wenn sich das ganze Maskenmuster in der Nähe der Maskenkennzeichen befindet. Insbesondere dann, wenn das Maskenmuster in der Nähe der Maskenkennzeichen auf die Werkstückkennzeichen projiziert wird, können die Merkmale der Werkstückkennzeichen nicht ausgewertet werden, selbst wenn die Maskenkennzeichen und die Werkstückkennzeichen voneinander getrennt sind. Daher ergab sich das Problem, dass in den Umfangsbereichen der Maskenmuster eine Einschränkung der Maskenkonstruktion auftrat und den Anforderungen des Benutzers nicht entsprochen werden konnte.
Gemäß der Erfindung gemäß den Ansprüchen können jedoch die Werkstückkennzeichen exakt ausgewertet werden durch die Maßnahme, bei welcher von der ersten Belichtungslicht- (Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung das Ausrichtungslicht auf die Maskenkennzeichen ausgestrahlt wird, bei welcher die Maskenkennzeichen auf das Werkstück W projiziert und abgebildet werden und die Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen gespeichert werden, bei welcher darauf folgend die Ausstrahlung des vorstehend beschriebenen Ausrichtungslichtes angehalten wird, bei welcher mittels der zweiten Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-) Bestrahlungsvorrichtung der Bereich in der Nähe der Werkstückkennzeichen bestrahlt wird, und bei welcher die Positionskoordinaten der Werkstückkennzeichen WAM somit festgestellt werden, selbst dann, wenn die Maskenkennzeichen und die Werkstückkennzeichen aufeinander zu liegen kommen oder wenn das Maskenmuster in der Nähe der Maskenkennzeichen positioniert ist. Folglich kann gemäß der Erfindung gemäß den Ansprüchen die Positionierung in kurzer Zeit und mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden. Die exakte Auswertung der Maskenkennzeichen ist hierbei ebenfalls möglich, falls die Maskenkennzeichen und die Werkstückkennzeichen teilweise übereinander zu liegen kommen, da die Maskenkennzeichen einen stärkeren Kontrast aufweisen als die Werkstückkennzeichen, wie vorstehend beschrieben wurde.
Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen ermittelt, gespeichert, und danach werden die Positionskoordinaten der Werkstückkennzeichen ermittelt. Die gleiche Wirkung kann aber auch erzielt werden, indem zuerst die Positionskoordinaten der Werkstückkennzeichen ermittelt und gespeichert werden und danach die Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen ermittelt werden.
Nachfolgend wird unter Bezug auf Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Ansprüchen beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel weist ein Masken-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem MA1 auf, welches aus optischen Fasern 7a und einem Spiegel 7b besteht, und welches den Umfangsbereich des Maskenkennzeichens MAM während der Ausrichtung teilweise beleuchtet. Die sonstige Anordnung ist mit dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel identisch.
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird das Nichtbelichtungslicht aus der Belichtungslicht- (Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 ausgestrahlt, wenn die Maskenkennzeichen MAM auf dem Werkstück W abgebildet werden, um die Positionierung der Maskenkennzeichen MAM zu den Werkstückkennzeichen WAM durchzuführen (siehe Schritte (2) und (3) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel). Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird das Maskenkennzeichen MAM auf dem Werkstück W dadurch abgebildet, dass der Umfangsbereich des Maskenkennzeichens MAM durch das vorstehend beschriebene Masken-Ausrichtungskennzeichen- Teilbeleuchtungs-System MA1 teilweise beleuchtet wird. Sonstige Verfahrensschritte zur Positionierung sind mit dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel identisch.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es zwar im Fall der Ausstrahlung des Nichtbelichtungslichtes aus dem Masken-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-System MA1 erforderlich, die Positionen des Maskenträgers 2 sowie des Werkstückträgers 4 in Z-Richtung zu verschieben, um die Abbildungsfehler des Nichtbelichtungslichtes und der Belichtungswellenlängen zu korrigieren, wie bei Schritt (4) gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Fall jedoch, dass das Belichtungslicht aus dem vorstehend beschriebenen Teilbeleuchtungs-System MA1 ausgestrahlt wird, ist es nicht erforderlich, den Maskenträger 2 sowie den Werkstückträger 4 in Z- Richtung zu bewegen, wie bei Schritt (4) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Im Fall der Ausstrahlung des Belichtungslichtes aus dem vorstehend beschriebenen Teilbeleuchtungs-System MA1 kann das Muster jedoch nicht in der Nähe des Ausrichtungskennzeichens, welches durch das Belichtungslicht möglicherweise bestrahlt wird, angeordnet werden, weil das Belichtungslicht nicht nur das Maskenkennzeichen MAM (das Werkstückkennzeichen WAM), sondern auch den Umfangsbereich hiervon bestrahlt.
Wie vorstehend beschrieben, können bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Anordnung der Masken-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-Systeme MA1 die Maskenkennzeichen MAM nicht nur durch das Nichtbelichtungslicht, sondern auch durch das Belichtungslicht auf dem Werkstück W abgebildet werden. Dadurch ist die Betätigung zur Korrektur des Abbildungsfehlers des Nichtbelichtungslichtes und der Belichtungs-Wellenlänge nicht mehr erforderlich. Ferner wird die Anwendung eines Projektivs ermöglicht, welches die Charakteristik aufweist, dass durch das Nichtbelichtungslicht keine Fokuskorrektur durchgeführt werden kann. Dadurch wird die Positionierung der Maskenkennzeichen zu den Werkstückkennzeichen ermöglicht, ohne die Charakteristik des Projektives zu berücksichtigen.
Der Begriff "Ausrichtungslicht" ist in diesem Fall definiert als das Licht, welches Belichtungslicht und Nichtbelichtungsücht einschließt, welches zum Zweck der Positionierung der Maskenkennzeichen zu den Werkstückkennzeichen verwendet wird.
Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels sowie eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß den Ansprüchen. Beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird statt des Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-Systems WA1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs- System WA2 angeordnet. Beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anstatt des Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-Systems WA1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA3 angeordnet. Die sonstige Anordnung ist mit dem in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel identisch.
Beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Ansprüchen wird, wie vorstehend beschrieben, das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA2 angeordnet, welches bei der Bildaufnahme des Werkstückkennzeichens WAM mittels des Bildwandlers 5d (Schritt (8) beim ersten Ausführungsbeispiel) eingeschoben wird. In diesem Fall wird das Nichtbelichtungslicht über die optischen Fasern 8a eingeleitet und bestrahlt das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W über den Spiegel 8b, das Projektiv 3 und den halbdurchlässigen Spiegel 5c. Sonstige Verfahrensschritte sind mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch. Beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, wie vorstehend beschrieben ist, das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA3 angeordnet, welches bei der Bildaufnahme des Werkstückkennzeichens WAM mittels des Bildwandlers 5d (Schritt (8) bei dem ersten Ausführungsbeispiel) eingeschoben wird. In diesem Fall wird das Nichtbelichtungslicht über die optischen Fasern 9a eingeleitet und bestrahlt das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W über die Linse 9b. Sonstige Verfahrensschritte sind mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sowie dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß den Ansprüchen kann man die Positionen der Werkstückkennzeichen WAM zuverlässig erkennen und die Positionierung in kurzer Zeit mit einer hohen Genauigkeit durchführen, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, durch die Maßnahme, dass die Maskenkennzeichen MAM auf das Werkstück W projiziert werden, die Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen MAM gespeichert werden, darauf folgend die Nähe der Werkstückkennzeichen WAM vom Teilbeleuchtungssystem WA2 oder vom Teilbeleuchtungssystem WA3 bestrahlt wird, und somit die Positionskoordinaten der Werkstückkennzeichen WAM ermittelt werden.
Im Fall, dass die Ausrichtungseinheit 5 und das Teilbeleuchtungs-System WA1 miteinander einteilig angeordnet sind, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, ist es nicht erforderlich, die Lage zwischen den beiden einzustellen. Wenn jedoch die Ausrichtungseinheit 5 und die Teilbeleuchtungs-Systeme WA2 sowie WA3 als getrennte, einzelne Teile angeordnet werden, wie bei den vorstehend beschriebenen dritten und vierten Ausführungsbeispielen, ist es erforderlich, ihre Lage zueinander einzustellen.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen 1 bis 4 wird Nichtbelichtungslicht von den Werkstück-Ausrichungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystemen WA1, WA2 oder WA3 ausgestrahlt. Im Fall, dass sich kein Muster in den Umfangsbereichen der Werkstückkennzeichen befindet, kann ebenso Belichtungslicht ausgestrahlt werden.
Ferner können die vorstehend beschriebenen dritten und vierten Ausführungsbeispiele auf das zweite Ausführungsbeispiel angewendet werden, und das Nichtbelichtungslicht oder das Belichtungslicht kann von den Masken-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-Systemen WA1 ausgestrahlt werden.
Darüber hinaus sind in den Ausführungsbeispielen 1 bis 4 Ausrichtungseinheiten 5 zusätzlich in dem in Fig. 1 gezeigten Bereich vorgesehen, und ebenfalls im Bereich A oder im Bereich C, wie beim unter Bezug auf Fig. 9 vorstehend beschriebenen, herkömmlichen Beispiel.
Nachfolgend wird die Erfindung gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Teile, welche mit den in Fig. 1 und 9 gezeigten Teilen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1 und 9.
Ein Totalreflexions- oder halbdurchlässiger Spiegel 4a wird auf dem Werkstückträger 4 angebracht. Es ist wünschenswert, dass der vorstehende Spiegel 4a ein halbdurchlässiger Spiegel ist. Das Maskenkennzeichen MAM wird im Spiegel 4a, welcher im Werkstückträger 4 angebracht ist, abgebildet, und das Werkstückkennzeichen WAM wird vom vorstehend beschriebenen Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA1 bestrahlt. In der Ausrichtungseinheit 5 werden beide aufgezeichnet über den halbdurchlässigen Spiegel 5c, das Objektiv 5b, den halbdurchlässigen 5e und die Linse 5a mittels des Bildwandlers 5d.
Der halbdurchlässige Spiegel 5c besteht, wie vorstehend beschrieben, aus einem Harzfilm, beispielsweise einer Pellikula mit einer Dicke von ca. einigen Mikrometern oder dergleichen. Die Ausrichtungseinheit 5 und das Teilbeleuchtungssystem WA1 sind ferner an mindestens zwei Punkten angebracht, entsprechend der Anzahl von Maskenkennzeichen und Werkstückkennzeichen. Dieses Ausführungsbeispiel weist ferner die gleiche Systemanordnung auf wie in Fig. 2.
Nachfolgend wird die Belichtung unter Verwendung dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
1) Die Maske M wird auf dem Maskenträger 2 platziert und befestigt. Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geöffnet. Belichtungslicht wird auf die Maske M als Ausrichtungslicht ausgestrahlt. Bei diesem Verfahrensschritt ist das Werkstück W nicht auf dem Werkstückträger 4 platziert.
2) Die Position des Werkstückträgers 4 wird in Z-Richtung so verschoben, dass die Reflexionsfläche des im Werkstückträger 4 angebrachten Spiegels 4a mit der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters, welches vom Belichtungslicht erzeugt wird, übereinstimmt.
3) Die Ausrichtungseinheit 5 wird eingeschoben. Das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen- Teilbeleuchtungssystem WA1 wird einteilig mit der Ausrichtungseinheit 5 angeordnet und zusammen mit der Ausrichtungseinheit 5 in den Abbildungspfad eingeschoben.
4) Mittels des Bildwandlers 5d der Ausrichtungseinheit 5 wird das auf den Spiegel 4a des Werkstückträgers 4 projizierte Maskenkennzeichen MAM aufgezeichnet und an das Bildverarbeitungsteil 14 gesendet. Aufgrund des aufgezeichneten Bildes identifiziert das Bildverarbeitungsteil 14 das Maskenkennzeichen MAM und speichert dessen Positionskoordinaten (XM, YM).
Es gibt im Allgemeinen eine Vielzahl von Fällen, bei welchen die Lichtstärke des Projektionsbildes auf dem Spiegel 4a der Abbildungsposition des Maskenkennzeichens MAM größer ist als die Lichtstärke in einem Bereich, in welchem der Bildwandler 5d das Bild effektiv aufzeichnen kann. Wenn ein Totalreflexionsspiegel verwendet wird, wie beim vorstehend beschriebenen Spiegel 4a, gibt es Fälle, bei denen im Bildwandler 5d, beim aufgezeichneten Bild des Maskenkennzeichens MAM, Probleme auftreten, wie die Bildung eines Halo und dergleichen, und das Erkennen des Ausrichtungskennzeichens wird schwierig. Es ist daher wünschenswert, einen halbdurchlässigen Spiegel für den vorstehend beschriebenen Spiegel 4a zu verwenden und die Lichtstärke des Projektionsbildes des Maskenkennzeichens MAM im Spiegel 4a zu verringern.
5) Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geschlossen. Auf diese Weise wird die Ausstrahlung von Belichtungslicht auf die Maske M angehalten.
6) Das Werkstück W wird auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt und befestigt. Hierdurch wird eine Vor-Ausrichtung des Werkstücks W durchgeführt, damit das Werkstückkennzeichen WAM in das Gesichtsfeld der Ausrichtungseinheit 5 hineinreicht, und somit wird eine Positionierung des Werkstücks W mit einer Genauigkeit von ca. 200 Mikrometer erzielt.
7) Der Werkstückträger 4 wird in Richtung der Z-Achse in der Weise bewegt, dass die Oberfläche des Werkstücks W mit der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters übereinstimmt.
8) Das Beleuchtungslicht wird in das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA1 eingeleitet. Das heißt, ein Verschluss einer in der Zeichnung nicht dargestellten Lichtquelle wird zum Zweck einer Teilbeleuchtung geöffnet, und das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W wird beleuchtet und aufgezeichnet mittels des Bildwandlers 5d über die optischen Fasern 6a, die Linse 6b, den Spiegel 6c, den halbdurchlässigen Spiegel 5e, die Linse 5b und den halbdurchlässigen Spiegel 5c.
Das Bild des mittels des Bildwandlers 5d aufgenommenen Werkstückkennzeichens WAM wird zu dem Bildverarbeitungsteil 14 gesendet, welches das Werkstückkennzeichen WAM identifiziert und seine Positionskoordinaten (XW, YW) ermittelt.
Ferner kann anstatt der Anordnung des vorstehend beschriebenen Werkstück- Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-Systems WA1 der optische Filter 1d auch in die Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 eingeschoben werden und die Gesamtfläche des Werkstücks W durch das von der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 ausgestrahlte Nichtbelichtungslicht bestrahlt werden. In diesem Fall wird das Maskenmuster auf das Werkstück W projiziert. Wenn jedoch der Werkstückträger 4 in der Position Zo in der Darstellung angeordnet ist, wird das Maskenmuster nicht auf dem Werkstück W abgebildet, weil sich üblicherweise infolge des Abbildungsfehlers des Projektives 3 die Fokusposition des Maskenmusters durch das Belichtungslicht von der Fokusposition des Maskenmusters durch das Nichtbelichtungslicht unterscheidet. In diesem Fall werden das Werkstückkennzeichen WAM und das Maskenkennzeichen MAM nicht dargestellt, weil sie übereinander zu liegen kommen.
9) Das Rechenwerk 12 ermittelt die Positionsabweichung des Werkstücks W und der Maske M aufgrund der gespeicherten Positionskoordinaten (XM, YM) des Maskenkennzeichens MAM sowie der ermittelten Positionskoordinaten (XW, YW) des Werkstückkennzeichens.
Das Träger-Regelelement 13 bewegt aufgrund der vorstehend beschriebenen Positionsabweichung den Maskenträger 2 und / oder den Werkstückträger 4 in X-Y-θ-Richtungen und bringt die Position des Maskenkennzeichens MAM in Übereinstimmung mit der Position des Werkstückkennzeichens WAM.
10. Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geöffnet, das Belichtungslicht wird auf die Maske M ausgestrahlt, und somit wird die Belichtung durchgeführt. Ferner wird in den Fällen, bei welchen die Ausrichtungseinheit 5 in den Belichtungsbereich hineinreicht, die Ausrichtungseinheit 5 zunächst entfernt, bevor die Belichtung durchgeführt wird, wie vorstehend beschrieben wurde.
Wie ebenfalls vorstehend beschrieben, wird bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Zustand, in welchem das Werkstück W nicht auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt ist, 1) die Reflexionsfläche des Spiegels 4a des Werkstückträgers 4 mit der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters in Übereinstimmung gebracht, das Belichtungslicht wird ausgestrahlt, das Maskenkennzeichen MAM wird auf den Spiegel 4a projiziert und die Positionskoordinaten des Maskenkennzeichens MAM werden gespeichert, und 2) anschließend die Ausstrahlung des vorstehend beschriebenen Belichtungslichtes angehalten, das Werkstück W auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt, die Oberfläche des Werkstücks W mit der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters in Übereinstimmung gebracht, das Werkstückkennzeichen WAM durch das Nichtbelichtungslicht bestrahlt und die Positionskoordinaten des Werkstückkennzeichens WAM ermittelt.
Das heißt, dass durch die Maßnahme, durch welche die Positionen der Maskenkennzeichen MAM und die Positionen der Werkstückkennzeichen WAM getrennt ermittelt werden, verhindert wird, dass die Identifikation der Werkstückkennzeichen schwierig wird, wenn eine Maske verwendet wird, bei welcher durch das herkömmliche Verfahren die Oberfläche des Werkstücks W, welche vom Übertragungslicht bestrahlt wird, welches nur entsprechend der Größe der Maskenkennzeichen MAM übertragen wird, klein wird. Dadurch können die relativen Positionen der Maskenkennzeichen sowie der Werkstückkennzeichen auf einfache Weise ermittelt werden und deshalb bei der automatischen Ausrichtung die Positionierung in kurzer Zeit mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung erhält man jedoch folgende Wirkung:
Falls das Nichtbelichtungslicht als Ausrichtungslicht verwendet wird, beispielsweise die e-Linie, ist die Positionierung unmöglich ohne eine Korrektur des Abbildungsfehlers bei einem Projektiv, welches so ausgelegt ist, dass bei Belichtungswellenlängen kein Abbildungsfehler auftritt, da in diesem Fall bei den Nichtbelichtungswellenlängen Abbildungsfehler auftreten und die Abbildungspositionen sowie die Empfindlichkeitsfaktoren der Maskenkennzeichen unterschiedlich sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann jedoch das Belichtungslicht als Ausrichtungslicht verwendet werden. Daher kann, ungeachtet der Charakteristik des Projektivs, die Positionierung der Maske zum Werkstück mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde zwar ein Beispiel gezeigt, bei welchem der Spiegel 4a ungefähr über die gesamte Fläche des Werkstückträgers angeordnet wird. Man kann jedoch den Spiegel 4a genauso nur in einem Bereich anordnen, auf welchen das Maskenkennzeichen MAM projiziert wird.
Fig. 6 und 7 zeigen schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden anstatt des Einbaus des Spiegels 4a in den Werkstückträger 4 unterhalb des Werkstückträgers 4 eine Hilfsabbildungslinse 4b sowie ein Spiegel 4c angeordnet. Das Projektionsbild des Maskenkennzeichens MAM wird mittels des vorstehend beschriebenen Spiegels 4c reflektiert und mittels der Hilfsabbildungslinse 4b auf der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters abgebildet. Die sonstige Anordnung ist mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch.
Ferner ist es erwünscht, für den vorstehend beschriebenen Spiegel 4c einen halbdurchlässigen Spiegel zu verwenden, wie vorstehend beschrieben wurde. Der Spiegel 4c kann ferner auch ungefähr über die gesamte Fläche des Werkstückträgers 4 angeordnet oder auch nur in einem Bereich angeordnet sein, auf welchen das Maskenkennzeichen MAM projiziert wird.
Nachfolgend wird der Belichtungsvorgang bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
1) Die Maske M wird auf den Maskenträger 2 aufgesetzt und befestigt. Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geöffnet, und das Belichtungslicht wird auf die Maske M ausgestrahlt. In diesem Verfahrensschritt ist das Werkstück W nicht auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt, wie in Fig. 6 gezeigt wird. Die Position des Werkstückträgers 4 in 2-Richtung wird in der Weise festgelegt, dass die Oberfläche des Werkstücks beim Aufsetzen des Werkstücks W mit der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters übereinstimmt.
2) Die Position der Hilfsabbildungslinse 4b wird eingestellt, damit das Projektionsbild des Maskenkennzeichens MAM auf der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters abgebildet wird.
3) Die Ausrichtungseinheit 5 wird eingeschoben.
4) Mittels des Bildwandlers 5d der Ausrichtungseinheit 5 wird das auf der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters des Werkstückträgers 4 abgebildete Maskenkennzeichen MAM aufgenommen und zu dem Bildverarbeitungsteil 14 gesendet. Aufgrund des aufgenommenen Bildes identifiziert das Bildverarbeitungsteil 14 das Maskenkennzeichen MAM und speichert die Positionskoordinaten hiervon (XM,YM).
5) Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geschlossen.
6) Das Werkstück W wird auf den Werkstückträger 4 aufgesetzt und befestigt, wie in Fig. 7 gezeigt wird.
7) Das Beleuchtungslichti wird in das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs- System WA1 eingeleitet und das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W wird bestrahlt und mittels des Bildwandlers 5d aufgenommen. Das mittels des Bildwandlers 5d aufgenommene Bild des Werkstückkennzeichens WAM wird zu dem Bildverarbeitungsteil 14 gesendet, welches das Werkstückkennzeichen identifiziert und seine Positionskoordinaten (XW, YW) ermittelt.
Ferner kann, wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, die Gesamtfläche des Werkstücks W durch das aus der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 ausgestrahlte Nichtbelichtungslicht bestrahlt werden.
8) Das Rechenwerk 12 ermittelt die Positionsabweichung des Werkstücks W und der Maske M aufgrund der gespeicherten Positionskoordinaten (XM, YM) des Maskenkennzeichens MAM sowie der ermittelten Positionskoordinaten (XW, YW) des Werkstückkennzeichens.
9) Das Träger-Regelelement 13 bewegt aufgrund der vorstehend beschriebenen Positionsabweichung den Maskenträger 2 und / oder den Werkstückträger 4 in X-Y-θ-Richtungen, um die Position des Maskenkennzeichens MAM mit der Position des Werkstückkennzeichens WAM in Übereinstimmung zu bringen.
10) Der Verschluss 1c der Belichtungslicht-(Nichtbelichtungslicht-)Bestrahlungsvorrichtung 1 wird geöffnet, das Belichtungslicht wird auf die Maske M ausgestrahlt, und somit wird die Belichtung durchgeführt. Falls die Ausrichtungseinheit 5 in den Belichtungsbereich hineinreicht, wird ferner die Ausrichtungseinheit 5 vor der Belichtung entfernt, wie vorstehend beschrieben wurde.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann man bei diesem Ausführungsbeispiel durch die Maßnahme, durch welche die Hilfsabbildungslinse 4b sowie der Spiegel 4c unterhalb des Werkstückträgers 4 angeordnet werden, und durch welche das Maskenkennzeichen MAM auf der Projektionsfläche Zo des Maskenmusters abgebildet wird, dieselbe Wirkung erhalten wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel und zugleich die Positionierung durchführen, ohne die Position des Werkstückträgers 4 nach der vollständigen Positionierung in Z-Achsen-Richtung zu korrigieren.
Fig. 8 zeigt schematisch zwei mögliche Anordnungen eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Bei der ersten der beiden Anordnungen dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wird anstatt des Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-Systems WA1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungs-System WA2 angeordnet. Bei der zweiten Anordnung dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wird statt des Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystems WA1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA3 angeordnet. Die sonstige Anordnung ist mit den in Fig. 5, 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispielen identisch.
Bei der ersten Anordnung dieses Ausführungsbeispiels wird, wie vorstehend beschrieben ist, das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA2 eingeschoben, wenn das Bild des Werkstückkennzeichens WAM mittels des Bildwandlers 5d (vorstehender Schritt (8)) aufgenommen wird. Das Nichtbelichtungslicht wird aus den optischen Fasern 8a eingeleitet, und das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W wird über den Spiegel 8b, das Projektiv 3 und den halbdurchlässigen Spiegel 5c bestrahlt. Sonstige Verfahrensschritte sind mit dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 identisch.
Bei der zweiten Anordnung dieses Ausführungsbeispiels wird, wie vorstehend beschrieben ist, das Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystem WA3 eingeschoben, wenn das Büd des Werkstückkennzeichens WAM mittels des Bildwandlers 5d (vorstehender Schritt (8)) aufgenommen wird. Das Nichtbelichtungslicht wird aus den optischen Fasern 9a eingeleitet und das Werkstückkennzeichen WAM auf dem Werkstück W wird über die Linse 9b bestrahlt. Sonstige Verfahrensschritte sind mit dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5 identisch.
Mit diesen ersten und zweiten Anordnungen dieser Ausführungsbeispiele der Erfindung kann man, wie vorstehend beschrieben ist, durch die Anordnung der Werkstück-Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssysteme WA2 sowie WA3 die Positionen der Werkstückkennzeichen WAM zuverlässig erkennen, wie beim Ausführungsbeispiel in Fig. 5, und die Positionierung in kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit durchführen.
Im Fall, dass die Ausrichtungseinheit 5 und das Teilbeleuchtungs-System WA1 miteinander einteilig angeordnet sind, wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5, ist es nicht erforderlich, die Lage zwischen den beiden einzustellen. Wenn jedoch die Ausrichtungseinheit 5 und das Teilbeleuchtungs-System WA2 sowie das Teilbeleuchtungs-System WA3 als getrennte, einzelne Teile angeordnet werden, wie vorstehend beschrieben, ist es erforderlich, ihre Lage zueinander einzustellen, und die Betätigung wird deshalb kompliziert.
Ferner kann man die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele von Fig. 8 auf das weitere Ausführungsbeispiel (Fig. 6, 7) anwenden, welches mit den Teilbeleuchtungs-Systemen WA2 oder den Teilbeleuchtungs-Systemen WA3 versehen werden kann.
Bei den vorstehend beschriebenen weiteren Ausführungsbeispielen (Fig. 5. 6, 7) wurde die automatische Ausrichtung beschrieben, bei welcher die Positionierung der Maskenkennzeichen zu den Werkstückkennzeichen automatisch durchgeführt wird. Man kann jedoch die Erfindung auch für eine manuelle Ausrichtung anwenden, bei welcher der Bediener die Positionierung durch Bewegen des Werkstückträgers und / oder des Maskenträgers durchführt, indem er diese auf der Monitoranzeige beobachtet.
Im Fall der Durchführung der manuellen Ausrichtung bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen werden statt des Speicherns der Positionskoordinaten der Maskenkennzeichen MAM beispielsweise Positionsanzeigesymbole oder dergleichen in die Positionen der auf dem Monitor dargestellten Maskenkennzeichen eingestellt und der Werkstückträger und / oder der Maskenträger bewegt, bis die angezeigten Positionen der vorstehend beschriebenen Werkstückkennzeichen mit den Positionen der vorstehend beschriebenen Positionsanzeigesymbole übereinstimmen.
Wie vorstehend beschrieben wurde, können die Werkstückkennzeichen zuverlässig und gleichzeitig schnell ermittelt werden sowie die Positionierung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, selbst in dem Fall, dass eine Maske verwendet wird, bei welcher, mittels des herkömmlichen Verfahrens, der Bereich des Werkstücks, welcher durch das Übertragungslicht bestrahlt wird, welches nur gemäß der Größe der Maskenkennzeichen MAM übertragen wird, klein wird, aufgrund der Maßnahme, dass das Ausrichtungslicht aus einem ersten Lichtbestrahlungsteil auf die Ausrichtungskennzeichen der Maske ausgestrahlt wird, die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen der Maske ermittelt/gespeichert werden, danach die Emission des Ausrichtungslichtes aus dem ersten Lichtbestrahlungsteil angehalten wird, das Ausrichtungslicht aus dem zweiten Lichtbestrahlungsteil auf die Ausrichtungskennzeichen des Werkstückes ausgestrahlt wird, die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen des Werkstücks ermittelt/gespeichert werden und das Werkstück und/oder die Maske in der Weise bewegt werden, dass die vorstehend beschriebenen beiden Ausrichtungskennzeichen übereinander zu liegen kommen.
Ferner können gemäß der Erfindung gemäß den Ansprüchen mittels der Anordnung des Masken- Ausrichtungskennzeichen-Teilbeleuchtungssystems und durch die Teilbeleuchtung der Masken- Ausrichtungskennzeichen die Maskenkennzeichen nicht nur durch das Nichtbelichtungslicht auf das Werkstück projiziert werden, sondern auch durch das Belichtungslicht. Auf diese Weise ist eine Betätigung zur Korrektur des Abbildungsfehlers des Nichtbelichtungslichts und der Belichtungswellenlänge nicht mehr notwendig. Darüber hinaus wird die Anwendung eines Projektivs ermöglicht, welches die Charakteristik aufweist, dass die Fokussierung durch das Nichtbelichtungslicht nicht möglich ist. Auf diese Weise kann die Positionierung der Maskenkennzeichen zu den Werkstückkennzeichen durchgeführt werden, ohne die Charakteristik des Projektivs zu berücksichtigen.
Zusätzlich dazu kann bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung, bei welchen das Reflexionsbauteil sich im Werkstückträger befindet, nicht nur die Wirkung erreicht werden, dass selbst im Fall der Verwendung einer Maske, bei welcher durch das herkömmliche Verfahren der Bereich des Werkstücks, welches vom Übertragungslicht bestrahlt wird, welches lediglich gemäß der Größe der Maskenkennzeichen MAM übertragen wird, klein wird, die Werkstückkennzeichen zuverlässig und gleichzeitig schnell ermittelt werden können, sondern gemäß der Erfindung kann der Nachteil von Abbildungsfehlern des Projektivs aufgrund der Differenz der Wellenlängen zwischen dem Nichtbelichtungslicht und dem Belichtungslicht ausgeschaltet werden, so dass die Positionierung der Maske zum Werkstück ungeachtet der Charakteristik des Projektivs mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann.
Gemäß der Erfindung gemäß den Ansprüchen kann die Positionierung insbesondere dadurch innerhalb kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, dass die relativen Positionen der Maskenkennzeichen und der Werkstückkennzeichen zueinander im Verlauf der automatischen Ausrichtung automatisch und gleichzeitig einfach ermittelt werden können.
Obgleich bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, sind selbstverständlich für den Fachmann verschiedene weitere Ausführungsbeispiele und Abwandlungen denkbar. Jegliche derartige weitere Ausführungsbeispiele und Abwandlungen, welche in den Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß den Ansprüchen fallen, sollen durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

1. Verfahren zur Positionierung einer Maske (M) zu einem Werkstück (W), welches folgende Schritte umfasst:

von einem ersten Lichtbestrahlungsteil (1; MA1) wird Ausrichtungslicht auf Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) ausgestrahlt und es werden Projektionsbilder davon produziert;

die Projektionsbilder der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) werden mittels einer Ausrichtungseinheit aufgenommen und die aufgenommenen Projektionsbilder werden einer Bildverarbeitung unterzogen, wodurch die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) ermittelt und gespeichert werden;

von einem zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) wird Ausrichtungslicht auf Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) ausgestrahlt und es werden beleuchtete Bilder hiervon produziert;

die beleuchteten Bilder der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) werden mittels einer Ausrichtungseinheit aufgenommen und die aufgenommenen beleuchteten Bilder werden einer Bildverarbeitung unterzogen, wodurch die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) ermittelt und gespeichert werden;

die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (WAM, MAM) des Werkstücks (W) und der Maske (M) werden ermittelt, und

das Werkstück (W) und die Maske (M) werden relativ zueinander bewegt, bis eine Ausrichtung der Kennzeichen (WAM, MAM) erzielt worden ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Emission des Ausrichtungslichtes aus dem ersten Lichtbestrahlungstei) (1; MA1) unterbrochen wird, bevor Ausrichtungslicht aus dem zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) ausgestrahlt wird,

für jedes zusammengehörige Paar von Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) der Maske (M) und des Werkstücks (W) eine Ausrichtungseinheit (5) zwischen das Projektiv (3) und den Werkstückträger (4) eingeschoben wird,

dass die beleuchteten Bilder der zusammengehörigen Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) der Maske (M) und des Werkstücks (W) nacheinander mittels der gleichen Ausrichtungseinheit (5) aufgenommen werden, und

dass das Werkstück (W) und die Maske (M) relativ zueinander bewegt werden, bis die Ausrichtungskennzeichen (WAM, MAM) übereinander zu liegen kommen.

2. Vorrichtung zur Positionierung einer Maske (M) zu einem Werkstück (W), welche umfasst:

eine Maske (M) mit Ausrichtungskennzeichen (MAM),

einen Maskenträger (2), welcher die Maske (M) bewegt,

ein Projektiv (3),

ein Werkstück (W) mit Ausrichtungskennzeichen (WAM),

einen Werkstückträger (4), welcher das Werkstück (W) bewegt,

ein erstes Lichtbestrahlungsteil (1; MA1), welches die Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) mit Ausrichtungslicht bestrahlt,

ein zweites Lichtbestrahlungsteil (WA1), welches die Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) mit Ausrichtungslicht bestrahlt,

eine Kameravorrichtung, welche Projektionsbilder der Masken-Ausrichtungskennzeichen (MAM) und der Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (WAM) aufnimmt, und eine Regelvorrichtung, welche die Bewegung des Maskenträgers (2) und des Werkstücksträgers (4) als Funktion der von der Kameravorrichtung aufgenommenen Videodaten steuert, dadurch gekennzeichnet, dass

eine Ausrichtungseinheit (5) zum Ermitteln jedes zusammengehörigen Paars von Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) der Maske (M) und des Werkstücks (W) vorhanden ist, die Ausrichtungseinheit (5) so angeordnet ist, dass sie zwischen Projektiv (3) und Werkstückträger (4) eingeschoben werden kann, und welche umfasst:

eine Kameravorrichtung (5d), welche Projektionsbilder der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) aufnimmt, welche durch Ausrichtungslicht, das vom ersten Lichtbestrahlungsteil (1; MA1) ausgestrahlt wird, produziert wurden und welche die Werkstücks- Ausrichtungskennzeichen (WAM) aufnimmt, die von Ausrichtungslicht bestrahlt werden, das vom zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) ausgestrahlt wird, und

eine Regelvorrichtung (13), welche Vorrichtungen (14) umfasst, welche die Bildverarbeitung der bezeichneten Videodaten durchführen, die relativen Positionen der Maskenausrichtungskennzeichen (MAM) aufnehmen, ermitteln und speichern, wenn Ausrichtungslicht vom ersten Lichtbestrahlungsteil (1; MA1) ausgestrahlt wird,

welche ferner die relativen Positionen der Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (WAM) aufnehmen, ermitteln und speichern, wenn die Emission des Ausrichtungslichts vom ersten Lichtbestrahtungsteil (1; MA1) unterbrochen wird und Ausrichtungslicht vom zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) ausgestrahlt wird, und die Daten der relativen Positionen der Masken- und Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) berechnen und die veranlassen, dass basierend auf den berechneten Daten das Werkstück (W) und die Maske (M) mittels des Werkstückträgers (4) und / oder des Maskenträgers (2) relativ zueinander bewegt werden, bis die Masken- und Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) übereinander ausgerichtet sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei welcher während der Ermittlung der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) die Ausrichtungskennzeichen (WAM) von Ausrichtungslicht bestrahlt werden, ohne dass es durch die Maske (M) fällt.

4. Verfahren zur Positionierung einer Maske (M) zu einem Werkstück (W), das folgende Arbeitsschritte umfasst:

A) Ausstrahlen von Belichtungslicht als Ausrichtungslicht von einem ersten Lichtbestrahlungsteil (1) auf Maskenausrichtungskennzeichen (MAM) einer Maske (M) und Projizieren der Abbildungen hiervon auf ein Reflexionsbauteil (4a), welches in einem Werkstückträger (4) angeordnet ist;

B) Aufnahme und Bildverarbeitung der bezeichneten Projektionsbilder;

C) Ermitteln und Speichern von Daten der relativen Positionen der Maskenausrichtungskennzeichen (MAM);

D) Unterbrechen der Emission von Belichtungslichtvom ersten Lichtbestrahlungsteil (1);

E) Aufsetzen eines Werkstücks (W) mit Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (WAM) auf dem Werkstückträger (4);

F) Emission von Ausrichtungslicht aus dem ersten Lichtbestrahlungsteil (1) oder einem zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) auf die Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (WAM) und Produktion von Abbildungen hiervon;

G) Aufnahme und Bildverarbeitung der Abbildungen der Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (WAM);

H) Ermitteln und Speichern von Daten der relativen Positionen der Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (WAM);

I) Berechnen der relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) und der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) zueinander und, darauf basierend, Veranlassen einer relativen Bewegung zwischen der Maske (M) und dem Werkstück (W), bis die Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) übereinander zu liegen kommen.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei welchem ein auf der Oberfläche des Werkstückträgers (4) angebrachter Spiegel (4a) als bezeichnetes Reflexionsbauteil verwendet wird.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei welchem als bezeichnetes Reflexionsbauteil ein Spiegel (4c) sowie eine Hilfsabbildungslinse (4b) verwendet werden, welche als Mittel angeordnet werden, um Projektionsbilder der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) auf einer Oberflächenposition (Zo) des Werkstücks (W) auf dem Werkstücktrager (4) abzubilden.

7. Vorrichtung zur Positionierung einer Maske (M) zu einem Werkstück (W), welche umfasst:

eine Maske (M) mit Ausrichtungskennzeichen (MAM),

einen Maskenträger (2), der die Maske (M) bewegt,

ein Projektiv (3),

ein Werkstück (W) mit Ausrichtungskennzeichen (WAM),

einen Werkstückträger (4), welcher Werkstück (W) bewegt,

ein erstes Lichtbestrahlungsteil (1), welches die Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) mit Ausrichtungslicht bestrahlt,

eine Kameravorrichtung, welche Bilder der Masken- und Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) aufnimmt, und

eine Regelvorrichtung, welche die Bewegung des Maskenträgers (2) und des Werkstückträgers (4) als Funktion der von der Kameravorrichtung aufgenommenen Videodaten steuert, gekennzeichnet durch

ein Reflexionsbauteil (4a, 4c), welches im Werkstückträger (4) angeordnet ist zur Abbildung von Bildern der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M), welche durch Belichtungslicht projiziert werden, welches vom ersten Lichtbestrahlungsteil (1) als Ausrichtungslicht ausgestrahlt wird, bevor das Werkstück (W) auf dem Werkstückträger (4) aufgesetzt wird, eine Kameravorrichtung (5d), welche die Projektionsbilder der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) aufnimmt und Bilder der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) aufnimmt, welche von Ausrichtungslicht beleuchtet werden, welches von einem ersten Lichtbestrahlungsteil (1) oder einem zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) ausgestrahlt wird, und

eine Regelvorrichtung (13), welche die Bewegungen des Maskenträgers (2) und des Werkstückträgers (4) steuert, basierend auf von der Kameravorrichtung (5d) aufgenommenen Videodaten,

wobei die bezeichnete Regelvorrichtung (13) Vorrichtungen umfasst, welche Videodaten der auf das Reflexionsbauteil (4a; 4c) projizierten Ausrichtungskennzeichen der Maske aufnehmen, eine Bildverarbeitung der Videodaten durchführen, die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) ermitteln und speichern, wenn vom ersten Lichtbestrahlungsteil (1) Belichtungslicht ausgestrahlt wird, die Videodaten der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des auf dem Werkstückträger (4) aufgesetzten Werkstücks (W) aufnehmen, die Videodaten der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) einer Bildverarbeitung unterziehen, die relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (WAM) des Werkstücks (W) ermitteln und speichern, wenn die Emission von Belichtungslicht als Ausrichtungslicht vom ersten Lichtbestrahlungsteil (1) unterbrochen wird und Nichtbelichtungslicht als Ausrichtungslicht vom ersten Lichtbestrahlungsteil (1) oder vom zweiten Lichtbestrahlungsteil (WA1) ausgestrahlt wird, Daten der relativen Positionen der Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) der Maske (M) und des Werkstücks (W) zueinander berechnen, und das Werkstück (W) und die Maske (M) mittels des Maskenträgers (2) und /oder des Werkstückträgers (4) auf der Basis der berechneten Daten relativ zueinander bewegen, bis die Masken- und Werkstücks-Ausrichtungskennzeichen (MAM, WAM) übereinander zu liegen kommen.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei welcher das bezeichnete Reflexionsbauteil einen Spiegel (4a) umfasst, welcher auf einer Oberfläche des Werkstückträgers (4) angebracht ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei welcher das bezeichnete Reflexionsbauteil einen Spiegel (4c) umfasst sowie eine Hilfsabbildungslinse (4b), welche angeordnet sind als Mittel, um Projektionsbilder der Ausrichtungskennzeichen (MAM) der Maske (M) auf einer Oberflächenposition (Zo) des Werkstücks (W) auf dem Werkstückträger (4) zu produzieren.