DE2651430A1

DE2651430A1 - Verfahren und vorrichtung zum ausrichten eines maskenmusters in bezug auf ein substrat

Info

Publication number: DE2651430A1
Application number: DE19762651430
Authority: DE
Inventors: Gijsbertus Bouwhuis; Theodorus Franciscus Lamboo
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-06-17
Filing date: 1976-11-11
Publication date: 1977-12-29
Also published as: GB1571907A; DE2651430C3; DE2651430B2; US4251160A; JPS619733B2; JPS52154369A; FR2379097A1; FR2379097B1; NL7606548A; CA1078240A

Description

Anmelder·. N V. Philips' GioeilomDenfcbiieken

Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten eines Maskenmusters in bezug auf ein Substrat

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausrichten eines in einer Maske vorhandenen Maskenmusters in bezug auf ein Substrat beim wiederholten Abbilden des Maskenmusters direkt auf dem Substrat, wobei als Ausrichtmarkierungen die Raster auf dem Substrat und in der Maske verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

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Bei der Herstellung integrierter Schaltungen (lC^fs) werden jetzt Diffusionstechiiiken und mit diesen verbundene Maskierungstecliniken verwendete Dabei werden nacheinandei¹ eine Anzahl von Masken mit verschiedenen Konfigurationen an derselben Stelle des Substrats abgebildet» Zwischen den aufeinanderfolgenden Abbildungen an derselben Stelle wird das Substrat den gewünschten physikalischen und chemischen Aenderungen unterworfen,- Auf diese Weise wird ein passives und/oder aktives Element erhalten, das unter der Bezeichnung "integrierte Schaltung" (kurz IO) bekannt ist.

Auch bei der Herstellung sogenannter magnetischer Domänenspeicher ("Bubble"-Speicher) werden Diffusionstechniken und Maskierungstechniken zum Anbringen von Portbewegungsmustern und Detektionsmustern auf einer magnetisierbaren auf einem Substrat angebrachten Schicht verwendet. Dabei bildet das genaue Ausrichten der in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten anzuwendenden Maskenmuster ein Problem, sogar in derart grossem Masse, dass versucht wird (vgl. I.E.E.E. Transactions on Magnetics, Band Mag-9» Nr. 3, September 1973, S. 47^-480), mit Hilfe nur eines einzigen Maskenmusters mit einem einzigen Muster auf der Schicht magnetisierbaren Materials auszukommen, das sowohl für die Fortbewegung als auch für die Detektion der magnetischen Domänen dient. Da jedoch

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die Anforderungen für ein Fortbetregungsmuster von denen .für ein Detelctionsmuster verschieden sind, muss in bezug auf die Dicke des Musters auf dem magnetisierbaren Material und die Eigenschaften des Materials des Musters ein Kompromiss getroffen werden.

Der" Genauigkeit, mit der integrierte Schaltungen hergestellt werden können, werden immer höhere Anforderungen gestellt. Die Stelle, an der die aufeinanderfolgenden Masken auf dem Substrat abgebildet werden, muss daher immer genauer festliegen. Abweichungen von mehr als z.B. 1/um können prohibitiv sein.

■ In der Dt-OS 21 63 &56 der

Anmelderin ist eine Vorrichtung zum Ausrichten einer eine Vielzahl identischer IC-Muster enthaltenden zusamraengesetzten Maske in bezug auf ein Halbleitersubstrat beschrieben. Diese zusammengesetzte Maske kann wie folgt hergestellt werden: Zunächst wird das betreffende IC-Muster in vergrSssertem Masstab mit Hilfe einer z.B. von einem Computer gesteuerten Maschine gezeichnet. Dann wird das IC-Muster verkleinert. Das so erhaltene Muster wird dann mittels einer sogenannten Repetierlcamera weiter verkleinert und viele Male, und zwar an verschiedenen Stellen, auf einer photographischen Platte abgebildet, so dass eine zusammengesetzte Maske mit IC-Mustern der gewünschten Grosse erhalten wird. Diese zusammengesetzte Maske kann

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in einem Mal auf ein Halbleitersubstrat projiziert werden.

Die Anmelderin hat nun eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Anzahl von Mustern auf einem Substrat entwickelt, wobei das Substrat selbst repetierend mit einer gegebenenfalls verkleinerten Abbildung eines einzigen Musters belichtet wird. Bei der Herstellung z_eB. integrierter Schaltungen ist dann keine zusammengesetzte Maske mehr erforderlich und braucht keine Photorepetier— kamera verwendet zu werden. Während in der Vorrichtung nach der Dt-OS 21 63 856 eine sogenannte Kontaktablichtung der zusammengesetzten Maske auf dem Substrat erzeugt wird, wird in der von der Anmelderin entwickelten Vorrichtung eine Abbildung des IC-Musters auf die Maske projiziert. In der letzteren Vorrichtung kann das IC-Muster verkleinert (z.B. fünfmal verkleinert) auf dem Substrat abgebildet werden, so das« bei der Herstellung der Maske ein Verkleinerungsschritt fortge- , lassen werden kann.. Es ist aber auch möglich, dass eine Abbildung in natürlicher GrSsse des IC-Musters auf dem Substrat erzeugt wird.

Ein Vorteil von Projektion im allgemeinen ist der, dass während der Projektion keine Abnutzung der Maske auftritt. Dadurch braucht die Maske nur einmal statt vielmals geprüft zu werden» Bei Projektion kann die Maske weiter schneller genau ausgerichtet werden.

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Denn bei der Herstellung einer Kontaktablichtung müssen, .nachdem die Maske und das Substrat in bezug aufeinander ausgerichtet worden sind, die Maske und das Substrat noch , zueinander hin bewegt werden. Dabei kann das Substrat wieder in bezug auf die Maske in einer zu der Ebene der Maske oder des· Substrats parallelen Richtung verschoben werden. Dann muss man entweder aufs neue ausrichten oder sich, mit einer weniger genauen Ausrichtung begnügen.

Da die in der von der Anmelderin entwickelten Vorrichtung zu verwendende Maske nur ein einziges IC-Muster enthält, ist die Prüfung der Maske einfach. Diese Prüfung wird noch einfacher, wenn das IC-Muster verkleinert abgebildet wird und also die Details des IC-Musters entsprechend gross sind.

Die Erfindung bezieht sich auf das Verfahren und die Mittel, durch die in der von der Anmelderin entwickelten Vorrichtung das Maskenmuster in bezug auf das Substrat ausgerichtet wird. Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich ausserhalb des Gebietes auf dem Substrat, auf dem eine Anzahl von Abbildungen des Maskenmusters erzeugt werden sollen, befindende Phasenraster auf einem ersten Ton zwei Rastern, die sich in der Maske ausserhalb des Maskenmusters befinden, mit Hilfe eines Projektionslinsensystems abgebildet werden, das beim Abbilden des Masken—

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musters auf dem Substrat verwendet wird, und dass die Lage· der beobachteten Abbildung eines Rasters, das in bezug auf das erste Raster in der Maske ausgerichtet wird, moduliert wird. Das in der Dt-OS 21 63 856

' beschriebene Ausrichtverfahren unterscheidet

sxch von dem Verfahren nach der Erfindung u.a. darin, dass in dem zuerst genannten Verfahren die gesonderten Raster des Substrats und der Maske in bezug auf ein ■Referenzraster ausgerichtet werden, das auf einem ge- · sonderten Träger angebracht ist. Ausserdem wird in der Vorrichtung nach der itt-OS 21 63 856 die Lage einer Abbildung eines Rasters nicht moduliert. Bs sei bemerkt, dass es an sich aus der US-PS 3 695 758 bekannt ist, beim Projizieren von * IC—Mustern auf einem Halbleitersubstrat das Ausrichtstrahlungsbündel und das Strahlungsbundel, mit dem das IC—Muster auf dem Substrat abgebildet wird, dasselbe Projektionslinsensystemdurchlaufen zu lassen. In dieser Patentschrift wird der Ausrichtvorgang aber nicht be-

2Ö schrieben. Es ist nicht klar, ob für die Ausrichtung Raster verwendet werden, und'es gibt bestimmt keine Anweisung, wo sich etwaige Phasenraster auf dem Substrat befinden müssten. Weiter ist es aus der US-PS 3 695 nicht bekannt, die Lage einer "Abbildung eines Rasters zu modulieren. Schliesslich durchlaufen in dieser

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Vorrichtung das Ausrichtetrahlungsbündel und das Projektions· strahlungsbündel auf ihrem Wege zu-dem Substrat einen halbdurchlSssigen Spiegel, wodurch die Strahlungsintensität dieser Bündel halbiert wird, was vor allem für die Projektion des IC-Musters auf die Maske nachteilig ist.

Eine bevorzugte·Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ■ zunächst durch Drehung um eine zu der Ebene der Maske senkrechte Achse die in eine~r ersten Richtung verlaufenden Linien einer Abbildung des zweiten Rasters in der Maske in bezug auf die entsprechenden Linien des ersten Rasters in der Maske ausgerichtet werden» dass dann die in.zwei zueinander senkrechten Richtungen verlaufenden Rasterlinien eines ersten der zwei Substratraster in bezug auf die

1.5 entsprechenden Rasterlinien des ersten Rasters in der Maske ausgerichtet werden, dass anschliessend das Substrat in Richtung der die Mitten des ersten und des zweiten Rasters in der Maske, die in bezug aufeinander ausgerichtet sind, miteinander verbindende Linie über einen Abstand gleich dem Abstand zwischen den zwei Substratrastern verschoben*- wird, und dass schliesslich durch Drehung um eine etwa durch die Mitte des ersten Substratrasters gehende Achse die Rjist er linien des zweiten Substratraster.s in bezug, auf die entsprechenden Rasterlinien des ersten Rasters in der Maske ausgerichtet werden.

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Bine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, welche Vorrichtung eine ein Ausrichtbündel liefernde Strahlungsquelle, ein Linsensystem zur Abbildung jeweils eines der Substratraster* auf einem ersten Raster in der Maske und einen in dem Wege des Ausrichtbündels hinter der Maske angeordneten strahlungsempfindlichen Detektor enthält, ist dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Linsensystem durch das beim Abbilden des Maskenmusters auf dem Substrat verwendete Projektionslinsensystem gebildet wird, und dass in dem Wege des Ausrichtbündels zwischen dem Projektionslinsensystem und dem Detektor mittels periodischer Signale gesteuerte optische Elemente vorhanden sind, mit deren Hilfe die von dem Detektor beobachtete und in der Ebene der Maske erzeugte Abbildung eines Rasters periodisch verschoben wird, wobei die Verschiebung der beobachteten Abbildung in der Grössenordnung einer Periode des ersten Rasters in der Maske liegte

. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vor— richtung nach der Erfindung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wege des Ausrichtbündeis zwischen dem Projektionslinsensystem und der Maske eine Blende angeordnet ist, die nur die von den Subs tratras tern din den ersten Ordnungen gebeugten Teilbündel des Ausrichtbündeis zu der Maske durchlass!»· Die Genauigkeit, mit der

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bei einer bestimmten Periode eines Substratrasters ausgerichtet werden kann, ist, falls nur die Bündel erster Ordnung verwendet werden, zweimal grosser als in dem Falle, in dem auch das Bündel nullter. Ordnung verwendet werden würde.

Um zu verhindern, dass, infolge der Tatsache, dass in dem Substrat oder in der Maske Unebenheiten auftreten oder dass die Ebene des Substrats oder der Maske zu der optischen Achse des Projektionslinsensysteas nicht senkrecht ist, Vergrösserungsfehler beim Abbilden der Substratraster auf dem ersten Raster der Maske auftreten, is-t eine Vorrichtung nach der Erfindung weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionslinsertsystem ein telezentrisch.es System ist und aus drei Linsensystemen besteht, von denen das dem Substrat am nächsten liegenden System entlang der optischen Achse bewegbar ist, während die beiden anderen Linsensysteme entlang der optischen Achse nicht bewegbar sind.

Um vor der Ausrichtung des Substrats in bezug auf die Maske die Winkellage der Maske selbst einstellen zu können, ist eine Vorrichtung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ausser einem ersten Strahiungsweg zur Abbildung jeweils eines der Substratraster auf dem ersten Raster in der Maske, welcher Strahlungsweg von der Strahlungsquelle über ein strahlungsreflektierendes

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fakultativ in dem Wege der von der Quelle ausgesaridten Strahlung angebrachtes Element, über das Projektionslinsensystem, eine Reflexion an einem der Substratraster, einen zweiten Durchgang durch das Projektionslinsensystem und die Blende zu einem unter dem ersten Raster in der Maske angeordneten Bündelteiler verläuft, auch ein zweiter Strahlungsweg zur Abbildung in natürlicher Grosse des zweiten Rasters in der Maske auf dem ersten Raster ■ in der Maske vorgesehen ist, wobei die Lage der Abbildung des zweiten Rasters in der Maske nur von der Richtung der die Mitten des ersten und des zweiten Rasters miteinander verbindenden Linie in bezug auf eine Bewegungsrichtung eines Schlittens abhängt, mit dessen Hilfe das Substrat verschoben wird, wobei dieser zweite Strahlungsweg von der Strahlungsquelle über reflektierende Elemente über der Maske, durch das zweite Raster in der Maske und über weitere reflektierende Elemente unter der Maske .und ein Linsensystem zu dem genannten Bündelteiler verläuft, der die beiden Strahlungswege zu einem geraeinsamen S Strahlungsweg durch die Maske zu dem strahlungsempfindlichen Detektor vereint.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, bei der die Strahlungsquelle ein linear polarisiertes Strahlungsbündel aussendet, ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente

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zur periodischen Verschiebung der Abbildung jeweils eines der Substratraster bzw. des zweiten Rasters in der Maske gebildet werden durch ein in dein gemeinsamen Strahlungsweg vor der Maske angeordnetes polarisationsempfindliches Element, das das Ausrichtbündel in zwei Teilbündel mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen teilt, die an der Stelle des ersten Rasters in der Maske Abbildungen des zweiten Rasters in der Maske bzw. eines der Substratraster erzeugen, die gegeneinander ' über eine halbe Periode des ersten Rasters in der Maske

verschoben sind, durch einen in dem gemeinsamen Strahlungsweg .vor dem Detektor angebrachten und von einer rechteckfiSrmigen Spannung gesteuerten Polarisationsschalter, der die Polarisationsrichtungen der Teilbündel über 90° schaltet, und durch einen Analysator zwischen dem Polarisationsschalter und dem Detektor, wobei die Steuerspannung für den Polarisationsschalter auch einer elektronischen Schaltung zugeführt wird, in der das Detektorsignal zu einem Steuersignal zur Nachregelung der Rasterlage verarbeitet wird.

Es sei noch bemerkt, dass in einer Ausführungsform nach der Dt-OS 21 63 85.6 zwei zueinander senkrecht polarisierte Teilbündel beim Ausrichten verwendet werden. Dies hat jedoch nur den Zweck, eine dynamische Detektion zu ermöglichen. Diese

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Teilbündel erzeugen nicht zwei verschobene Abbilder eines einzigen Substratrasters.

Um feststellen zu können, ob beim Ausrichten eines Substratrasters in bezug auf das erste Raster in der Maske die Abbildung des Substratrasters nicht um

eine ganze Anzahl Easterperioden in bezug auf das zweite Raster in der Maske verschoben ist, ist eine Vorrichtung nach der Erfindung weiter dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Strahlungsweg hinter der Maske ein TO zweiter Bündelteiler angeordnet ist, der zwei Bündel erzeugt, von denen eines zu dem Detektor hin und das zweite zu einer Aufnahmeröhre hin gerichtet ist, die mit einem Fernsehmonitor gekoppelt ist, auf dem die Raster sichtbar gemacht werden»

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an der Projektion eines IC-Musters auf ein Halbleitersubstrat an Hand der beiliegenden Zeichnung naher erläutert, Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 3a, 3b, 4a und 4b die Wirkung einiger Teile dieser Vorrichtung,

Fig. 51 6 und 9 Beispiele in dieser Vorrichtung zu verwendender Raster,

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Figo 7 einen zusammengesetzten strahlungs-. empfindlichen Detektor zur Anwendung in der Vorrichtung nach d er Erfindung,

-Figo 8 eine andere Ausführungsform eines Teiles der erfindungsgemessen Vorrichtung, und

Fig» 10 schematisch eine Anordnung zum Messen der Verschiebungen des X- und des Y-Schlittens.

In Fig.' 1 ist mit 5 eine Maske bezeichnet, die zwei Ausrichtmarkierungen M- und M„ in Form von Rastern enthält. Zwischen diesen Ausrichtmarkierungen befindet sich ein schematisch mit gestrichelten Linien angegebenes IC-Muster 17» Dieses Muster muss eine Anzahl Male auf dem Halbleitersubstrat 8 abgebildet werden, das auch zwei Ausrichtraster P- und Po enthält. Die Raster P₁ und P . liegen ausserhalb des Gebietes, in dem eine Anzahl von Abbildungen des IC-Musters erzeugt werden müssen. Die Raster M- und M„ sind als Amplitudenraster· und die Raster P.. und P„ als Phasenraster ausgebildet» Die periodischen Raster weisen im Vergleich zu anderen Ausrichtmarkierungen, wie z.B» Quadrate in der Maske und auf dem Substrat den Vorteil auf, dass beim Messen von Lagenfehlern über das Raster ausgemittelt wird. Dadurch kann genau ausgerichtet werden, sogar wenn eine oder

J mehrere Rasterlinien fehlen oder wenn die RasterÜnien

statt gerader Linien gerändelte Linien sind. Insbesondere

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bei der Herstellung integrierter Schaltungen weisen Raster den Vorteil auf, dass sie während der aufeinanderfolgenden Diffusionsvorgänge nicht asymmetrisch an- oder zuwachsen können, wie dies bei Anwendung anderer Ausrichtmarkierungen, z.B. Quadrate, wohl möglich wäre» Phasenraster auf dem Substrat weisen im Vergleich zu Amplitudenrastern den Vorteil auf, dass sie in das Halbleitermaterial, z.B. Silizium, geätzt sind, so dass kein fremder Werkstoff auf dem^Substrat angebracht zu werden braucht. Die Phasenraster weisen ausserdein eine hohe Beständigkeit gegen .die Vielzahl von Diffusionsvorgangen auf, denen das Substrat während der Herstellung integrierter Schaltungen unterworfen werden muss·

Beim Abbilden des IC-Musters auf dem Substrat

1,5 belichtet das yon einer nicht dargestellten Strahlungsquelle herrührende Projektionsbündel 18 nur das IC-Muster. Die Raster M- und M, werden nicht mitabgebildet, so dass der IC-Entwerfer diesen Rastermarkierungen keine Rechnung zu tragen braucht und nicht auf jedem Teil des Substrats, . auf den ein IC-Muster projiziert wird, Raum für diese Raster reserviert zu werden braucht.

Fig. 1 zeigt nur die optischen Elemente, die beim Detektieren von Abweichungen zwischen den Soll- und den Istlagen der Raster in bezug aufeinander verwendet werden. Von den mechanischen Elementen, die zur richtigen

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gegenseitigen Positionierung der Maske und des Substrats dienen, sind nur der Drehteller 55» auf dem die Maske ruht, und der Drehteller 56, auf dem das Substrat angebracht ist, schematisch dargestellt« Alle optischen Elemente, mit Ausnahme des Lasers t, sind in einer nicht dargestellten senkrechten Projektionssäule angebracht, die über einen Schlittenantrieb in der y-Richtung bewegbar ist. Der Drehteller ^S ist über eine Säule 90 mit einem Schlitten 60 verbunden, der in der x-Richtung bewegbar ist, Die\.¥eise, auf die, und die Mittel, durch, die die Schlitten angetrieben werden, bilden keinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden hier nicht näher beschrieben. Die Verschiebungen ,der Schlitten in der x- und der y-Richtung können genau mittels einer interferometrischen Anordnung gemessen werden, die an Hand der Fig. 10 kurz beschrieben werden wird.

Der Teller für die Maske ist mit nicht dargestellten Anschlägen versehen, zwischen denen die Maske angebracht wird, wodurch die Maske grob positioniert ist.

Dann muss die Winkellage der Maske in bezug auf die Richtung eingestellt werden, in der der Schlitten 56 bewegbar ist. Dazu wird eine Abbildung des Rasters M₁ auf dem Raster Mo erzeugt. Die Maske wird gedreht, bis die Abbildung des Rasters M- in bezug auf das Raster M« ausgerichtet ist. Die optischen Elemente _r mit deren Hilfe

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die Abbildung erzeugt wird, sind derart gewählt, dass, wenn dies der Fall ist, die Linie,'die die Mitten der Raster M- und Mp miteinander verbindet, zu der x-Richtung, in der der Schlitten 6*0 bewegbar ist, parallel ist. Dann wird durch eine Verschiebung in der x- und der y-Richtung das Substrat P₂ in bezug auf das Raster- Mg ausgerichtet. Anschliessend wird das Substrat in der x-Richtung über den bekannten Abstand zwischen den Mitten von P- und Pg verschoben. Der Substratteller 56 wird dann um eine nicht dargestellte Achse durch die Mitte des Rasters Pg gedreht, bis die in der y-Richtung verlaufenden Rasterlinien des Rasters P₁ (vgl. Fig. 9) in bezug auf die entsprechenden Rasterlinien im Raster M„ ausgerichtet sind. Die beschriebenen Schritte zum Ausrichten des Substrats in bezug auf die Maske können nötigenfalls wiederholt werden,, In den meisten Fällen ist es aber genügend, die beschriebenen Schritte nur einmal durchzuführen ·

Nach diesem Ausrichten kann von dem Strahlungsbündel 18 eine erste Abbildung des IC-Musters 17 mit Hilfe des Projektionslinsensystems L-, Lg, L« auf dem Substrat erzeugt werden» Zwischen den aufeinanderfolgenden Projektionen kann das Substrat auch wieder sehr genau, z.B. innerhalb einer Toleranz von 0,05/uei» bestimmte Abstande in der x- und y-Richtung verschoben werden,

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wobei nicht"mehr ausgerichtet zu werden braucht.

In der Vorrichtung nach Figo 1 wird das von einer Strahlungsquelle 1, z.B. einem Laser, ausgesandte Strahlungsbündel b über die Prismen 2 und 3 zu einem Prisma h reflektiert. Das letztere Prisma kann verschoben werden» Wenn das Prisma k in dem Wege des Bündels b angeordnet ist, wird das Bündel von diesem Prisma und dem Prisma 7 ^zu dem Substrat 8 reflektiert. Die Linsen Lp und L- fokussieren das Bündel zu einem kleinen^Strahlungsfleck mit z.B. einem Durchmesser von 1 mm auf dem Raster Pp. Dieses Raster ist ein zweidimensionales Beugungsraster mit Rasterlinien in der P- und der ^\-Richtung (vgl. Fig. 6). Das einfallende Bündel wird von dem Raster P₂ in. einer Anzahl von Teilbündeln verschiedener Beugungsordnungen reflektiert, u.a. in den Teilbündeln b(+1,0) und b(-1,0) in der ^-Richtung und den Teilbündeln b(0,*i) und b(o_r*1 ) in der TVRichtung. Die Linsen L- und L₂ fokussieren diese Bündel an verschiedenen Stellen in der hinteren Brennebene des Linsensystems L-, Lp. In der hinteren Brennebene ist eine Blende 9 angeordnet. Diese Blende ist mit vier Löchern versehen und lässt nur die in den ersten Ordnungen gebeugten TeilbUndel durch. Die Teilbündel durchlaufen das Teilprisma 6 und auf dem Raster Mp werden Abbildungen erster Ordnungen.des Phasenrasters P₂ erzeugt»

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Dadurch, dass nur die ersten Ordnungen benutzt werden, ist, abgesehen von der VergrUsserung des Linsensystems L„, L₁I Lo» die Periode der Rasterbildung die Hälfte der Periode des Phasenrasters selber. Dadurch ist bei einer bestimmten Periode des Rasters P„ die Genauigkeit, mit der die Raster ausgerichtet werden, zweimal grosser als in dem Falle, in dem auch das Teilnündel nullter Ordnung verwendet werden würde₀ "

Fig. 2 zeigt im Detail den Teil der Vorrichtung oberhalb der Linie aa» der Fig. 1. Die Teilbündel b(+1,0), b(-1|0), b(0,+i) und b(O,-l) sind der Deutlichkeit halber als ein einzig'es Bündel b₁ dargestellt. Nach Durchgang durch das Teilprisma 6 und das Raster M„ wird das Bündel b.. über die Prismen". 20 und 22 zu einem 'strahlungsempfindlichen Detektor 12 reflektiert.

Nach der Erfindung wird die Lage, in der

Ebene des Rasters Mpi der Abbildung des Phasenrasters P„ um eine Gleichgewichtslage moduliert. Dadurch wird die Beobachtung der Ausrichtung eine dynamische Beobachtung, was der Genauigkeit sehr zugute kommt« Ausserdem ist der Einfluss von Drift in der elektronischen Schaltung, die das Detektorsignal verarbeitet, dann vernachlässigbar. In der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist dazu das Teilprisma 6 als ein polarisationsempfindliohes Teilprisma ausgebildet, das nur Strahlung mit einer

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bestimmten Polarisationsrichtung durchlässt. Der Laser 1 liefert linear polarisierte Strahlungo Dem Teilprisma 6 stfhliessen sich eine ^/2-Platte 25 und eine Savartplatte an_o Wie im rechten Teil der Fig. 2 dargestellt ist, ist die Savartplatte aus zwei gleich dicken planparallelen Quarzplatten 39 und 31 aufgebaut, deren optische Achsen 32 und 33 einen Winkel von 45° mit den planparallelen Flächen einschliessen und sich kreuzen. Die λ/2-Platte 25 sorgt dafür, dass die Polarisationsrichtung des Bündels b..

einen Winkel von 45° lni^t den optischen Achsen der Savartplatte einschliesst. Das enkrecht auf die planparallelen Flächen der Savartplatte einfallende Bündel b.. wird in der ersten Quarzplatte 31 in ei«- ordentliches Bündel und ein ausserordeatliches Bündel gespaltet, die an der Trennfläche der ersten und der zweiten Quarzplatte in ein ausserordentlich.es und ein ordentliches Bündel umgewandelt werden. Denn die optischen Achsen sind zueinander senkrecht. Aus der Savartplatte 26 treten zwei _χ zueinander senkrecht polarisierte Teilbündel aus, die gegeneinander verschoben sind. Der Deutlichkeit halber sind in Fig. 2 die Teilbündel nicht gesondert dargestellt.

Vor dem strahlungsempfindlichen Detektor 12 sind ein Polarisationsmodulator 10 und ein Analysator 11 angeordnet. Der Modulator wird von einer rechteckförmigen Spannung V^ gesteuert, die von einem Generator G geliefert

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wird. Dadurch wird die Polarisationsrichtung eines durch den Modulator hindurchgehenden Strahlungsbündels alternierend über 90° geschaltet» Die Durchlassrichtung des Analysators ist zu einer der Polarisationsrichtungen des aus der Savartplatte austretenden ordentlichen und des ausserordentlichen Bündels parallel» Dadurch wird zu jedem Zeitpunkt nur entweder das ordentliche oder das auss'erordentliche Bündel zu dem Detektor durchgelassen werden. Dieser Detektor "sieht" zu einem bestimmten Zeitpunkt entweder eine von dem ordentlichen Bündel erzeugte ordentliche Abbildung des Rasters Pp oder eine ~voxi dem ausserordentlichen Bündel erzeugte ausserordentliche Abbildung des Rasters, wobei die ordentliche und die ausserordentliche Abbildung dem Raster Mp überlagert sind, Die Brechungsindexe der Savartplatte und die Dicke der zusammengesetzten planparallelen Platten s:jnd derart gewähltι dass die ordentliche und die ausserordentliche Abbildung über eine"halbe Periode des Rasters gegeneinander verschoben sind. M&na das Raster H₂ genau zwischen der ordentlichen und der ausserordentlichen Abbildung des Rasters Pp oder P- angeordnet ist, wird die Intensität der von dem Detektor 12 aufgefangenen Strahlung zeitlich -konstant sein.

In Fig. 3a ist diese Situation für eine Richtung der Rasterlinien angegeben. Die-Linien des

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Rasters M₀ der ordentlichen Abbildung P₀ und der

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ausserordentliehen Abbildung P_{0 ö} des Rasters P₀ sind zu der Zeichnungsebene senkrecht» Während eines Zeitintervalls Ct₁) empfängt" der Detektor die von P₀ und M^ durchgelassene Strahlungsintensität (vgl. Fig. 3b) und während eines nächsten Zeitintervalls (t?) ^d^^{e vori} P₅ und M₀ durchgelassene Strahlungsintensität, Diese Intensitäten sind einander gleich,·so dass das Detektorsignal Sj zeitlich konstant bleibt.

■ Wenn das Raster M₀ sich nicht genau zwischen P₀ und P₀ befindet, (vgl. Fig. 4a) ist das Detektorsignal nicht zeitlich konstant, wie in Fig. kb dargestellt ist. Die Unterschiede im Signal S, können sehr genau detektiert werden. Dadurch ist es möglich, die Rasterlinien des Rasters P₀ (oder P₁) sehr genau, z.B. innerhalb einer Toleranz von 1/200 einer Periode des Rasters, in bezug auf die des Rasters M₀ auszurichten.

Im Falle der Fig. 4b, in dem das Raster M₀ in bezug auf die Sollage nach rechts verschoben ist, ist das Detektorsignal in dem Zeitintervall t- grosser als das Detektorsignal in dem Zeitintervall tg. Wenn das Raster M₀ in bezug auf die Söllage nach links verschoben wäre, wäre das Detektorsignal im Zeitintervall t.. kleiner als im Zeitintervall tg. Das Signal des Generators G wird auch einer elektronischen Schaltung -57 zugeführt,

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in der das Detektorsignal vorarbeitet wird« Indem verglichen wird, in welchem der Zeitintervalle t^ vcsxd, t„ das Detektorsignal am grössten ist, kann die Richtung eines etwaigen Lagenfehlers des Rasters P„ in bezug auf das Raster Mp detektiert werden.

Die Raster M₂ und P₂ sind zweidimensionale Raster, d.h., dass sie .aus Teilrastern bestehen, deren Rasterlinien in der (f- und in der /^-Richtung verlaufen, Jn Fig. 5 und 6 sind Ausführungsformen dieser Raster dargestellt, wahrend Figo 7 eine Ausführungsform eines Detektors 12 zeigt. Der Detektor ist quadratisch gestaltet und seine Seiten sind effektiv parallel zu der ψ - und der ^-Richtung der Rasterlinien, dh,, dass, wenn die Rasterlinien gut ausgerichtet sind, die DetektorSeiten tatsachlich zu der ψ— und der ''/-Richtung parallel sind, während, wenn die Raster noch nicht gut ausgerichtet sind, die Detektorseiten einen kleinen Winkel mit der ψ - und der *?| -Richtung einschliessen. Der Detektor ist aus zwei Detektoren D- und D₂ zusammengesetzt, von denen jeweils einer den Teilrastern der Raster M₂ und P₂ zugeordnet ist. Mit dem Detektorteil D- kann detektiert werden, ob die Maske und das Substrat gut in der ^-Richtung der Raster und damit also in der Ii -Richtung der Projektionsmaschine ausgerichtet sind; mit dem Detektor teil D₂ kann detektiert werden, ob gut in der ^⁷-Richtung

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der Raster und damit in der X-Richtung der Projektionsmaschine ausgerichtet ist. Der Detektor kann aus vier Teilen D^ , D!j, D£ und D£ aufgebaut sein, wobei die Teile DJ und D¹J gleich wie die Teile DA und DU miteinander verbunden sind₀

Nachdem das Raster P₂ ausgerichtet worden.ist, wird der Schlitten 6Ό über einen genau bestimmten Abstand in der X-Richtung verschoben, bis das Raster P₁ unter dem Raster M₂ liegt. Dann wird das Raster P- in bezug auf M₂ auf die bereits.für das Raster P₂ beschriebene Weise ausgerichtet. Dabei braucht durch Drehung des Substrat· tellers 56 nur die Lage in der Y-Richtung des Rasters P₁ eingestellt zu v/erden. Für das Raster P₁ ist es daher genügend, dass es in der -^—Richtung verlaufende Rasterlinien enthält. Es ist aber unbedenklich, das Raster P₁ gleich dem Raster P₂ zu machen und nur die Rasterlinien des Rasters P₁, die sich in der ^-Richtung erstrecken, zu verwenden.

In einer praktischen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei der das Substrat repetierend mit der verkleinerten Abbildung desselben IC-Musters belichtet wurde, war die Periode des Rasters M₂ 48/um und die der Raster P₂ und P₁ etwa 19._t5tvua, Dabei betrug die Vergrbsserung des Projektionslinsensystems etwa fünfmal. Der Abstand zwischen den Hauptetrahlen

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des ordentlichen und des ausserprdentlichen Bündels, die aus der Savartplatte austragt en , war etwa 25 /um sowohl in der· X- als auch in der Y-Richtung« Damit konnte eine gut reproduzierbare Ausrichtgenauigkeit von etwa 0,1 /um erzielt werden. Es sei bemerkt, dass das Raster· M₂ in Figo 5 zwanzigmal vergrössert. und das Raster P„ in Fig. 6 hundertmal vergrössert dargestellt ist.

Die Ausgangssignale der Teildetektoren werden der elektronischen Schaltung 57 zugeführt, in der auf an sich bekannte Weise Regelsignale zur Nachregelung der Lage des Rasters P₂ (oder Pj) in der X- und der Y-Richtung abgeleitet werden, wie in Fig. 1 scheraatisch mit der Verbindung 58 angegeben ist.

Mit dem bisher beschriebenen Verfahren und der bisher beschriebenen Vorrichtung kann nur detektiert werden,, ob die Streifen der Raster M₂ und P₂ (oder P₁) gut ausgerichtet sind. Der Fall könnte sich aber ergeben, dass die Raster M₂ und P₂ (oder P^) genau über eine Rasterperiode gegeneinander verschoben sind. XJm dies feststellen zu können, wird nach der Erfindung ein Teil der durch das Raster M₂ hindurchtretenden Strahlung dazu benutzt, die Mitten der Raster M„ und P„ für die bedienende Person sichtbar zu machen, so dass diese • Person feststellen kann, ob die Mitten zusammenfallen.

Wenn die Mitten nicht zusammenfallen, kann die bedienende

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Person z»B, einen Knopf eindrücken, wodurch ein Servosystem dafür sorgt, dass z.B. das Substrat genau über eine. Rasterperiode in der gewünschten Richtung verschoben wird .

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthält eine Vorrichtung nach der Erfindung ein halbdurchlSssiges Prisma 23» das das durch die Maske hindurchtretende Bündel in zwei Bündel b^l und b" spaltet. Das Bündel b» wird von dem Prisma 22 zu dem Detektor reflektiert. Das Bündel b" wird" von den Prismen Zh und 22 der Fig. 2 und von weiteren Prismen 13» 14 und 15 der Fig. 1 zu einem Fernsehmonitor 16 gerichtet," der mit einer Aufnahmeröhre versehen ist. Auf dem Monitor erscheinen Bilder der Mitten der Raster M₂ und P„ (oder P₁)* Statt einer Savartplatte 2.6 kann auch ein Wollaston-Prisina 26* verwendet werden. Wie im rechten Teil der Fig. 2 dargestellt ist, besteht ein derartiges. Prisma aus zwei kongruenten Teilprismen 3h und 35 einachsiger doppelbrechender Kristalle, die zu einer planparallelen Platte zusammengesetzt sind. Die optische Achse 36 ist zu der Zeichnungsebene parallel und die optische Achse 37 ist zu der Zeichnungsebene senkrecht. Das auf eine der planparallelen grossen Flächen des Prismas 26' einfallende Strahlungsbündel wird in dem Prisma in zwei Teilbündel gespaltet, die zueinander senkrecht

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-χ,

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polarisiert sind und einen kleinen Winkel miteinander einschliessen. Durch passende Fahl der Parameter des Prismas 26' kann dafür gesorgt werden, dass die von den Teilbündeln erzeugten Abbildtingen des Rasters P_? an der Stelle des Rasters M₂ über eine halbe Rasterperiode verschoben ■ sind ο♦

Statt mit einem polarisationsempfindlichen Bundelteiler und einem Polarisationsschalter können Ausrichtfehler auch auf dynamischem ¥ege detektiert werden, wenn eine Abbildung des Rasters P„ (oder P₁) kontinuierlich über das Raster M₂ bewegt wird. Dazu kann in dem Strahiungsweg statt der Elemente 25 und 26 der Fig. 2 ein linear verschiebbarer optischer Keil oder eine drehbare planparallele Platte angeordnet sein.

In Fig. 8 ist die letztere Platte mit 38 bezeichnet. In dieser Figur ist nur ein Teil des Strahlungsweges nach Figo 2 dargestellt. Der Polarisationsschalter und der Analysator der Fig. 2 sind in der Vorrichtung nach Figo 8 nicht mehr vorhanden. Die planparallele Glasplatte 38 in Fig. 8 ist um ihre Achse 39 oszillierbar, die für eine Ausrichtung in der X- und der Y-Richtung einen Winkel von 45° mit diesen Richtungen einschliesst. Die Abbildung des Rasters P₀ wird dadurch über das Raster M₂ hin und her bewegt *' Die Oszillation wird ' mit Hilfe eines Generators 40 und nicht dargestellter

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Antriebsmittel erhalten» ¥enn der Generator ein Signal CsinWt abgibt, ist ein Signal S_d des Detektors 12:
Dsin(2u/t+θ). Die Phase des Detektorsignals wird in der elektronischen Schaltung 41 mit der Phase des Generators verglichen. Wenn θ einen Sollwert θ aufweist, ist die richtige Einstellung des Rasters P„ (oder P₁) in bezug auf das Raster M„ erreicht. Das Ausgangssignal der
Schaltung 41 wird wieder Antriebsmittelafür die X- und Y-Schlitten zugeführt.

Die Anwendung eines Polarisationsschalters

hat im Vergleich zu einem mechanisch bewegten durchsichtigen Element den Vorteil, dass nicht durch z.B.
mechanische Abnutzung sich der Nullpunkt einer Messung ändern kann. Dadurch kann bei Anwendung eines Polari-

sationsschalters die Geschwindigkeit, mit der die Lage einer Abbildung eines Rasters geschaltet werden kann,
grosser als die Geschwindigkeit sein, mit der diese
Abbildung mit mechanischen Mitteln bewegt werden kann. Um mittels des obenbeschriebenen Verfahrens und der obenbeschriebenen Vorrichtung die Maske und

das Substrat mit der gewünschten Genauigkeit ausrichten zu können,, dürfen beim Abbilden der Substratraster keine VergrUsserungsf ehler auftreten. Das Pro j ekti,ons linsensystem, das das IC-Muster auf. dem Substrat abbilden muss, muss ein verhältnismäßig grosses Bildfeld, z.B. mit"

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einem Durchmesser von etwa 12 mm, aufweisen. Die Ausriclit-•raster befinden sich, am Rande des Bildfeldes des Linsensystems, so dass die Abbildung der Substratraster auf dem Raster M„ für Vergrcisserungsfehler besonders.: empfindlieh. ist. Um Vergrösseruiigsfehler zu vermeiden, müssten der. Abstand zwischen dem Substrat und dem Linsensystem und der Abstand zwischen der Maske und dem Linsensystem sehr genau konstant gehalten werden und müsste das Substrat sehr flach sein. In der Praxis stellt sich aber heraus, dass die Unflachheit eines Substrats schon etwa 5/um beträgt, so dass ohne weitere: Massnahmen Vergrösserungsfehler auftreten könnten.

Nach der Erfindung werden Vergrösserungsfehler nahezu völlig dadurch vermieden, dass das Linsensystem telezentrisch ausgebildet wird. Wie in Pig. 1 dargestellt ist, besteht das Projektionslinsensystem aus drei Linsen L-, Lpj Lo· Die Linse L- ist senkrecht bewegbar; diese Linse schwimmt z.B. auf einem zwischen den Linsen und dem Substrat vorhandenen Luftkissen. Dadurch kann der -20 Abstand zwischen dem Substrat und der Linse L- konstant gehalten werden, auch wenn die Ebene des Substrats nicht zu der optischen Achse des Projektionslinsensystems . senkrecht ist oder wenn Unflachheiten im Substrat auftreten. Jedes von einem beliebigen Punkt auf dem Substratraster herrührende Strahlungsbündel durchläuft den Weg zwischen

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den Linsen L₁ und L₂ als ein paralleles Bündel» Die Linse L₂ ist starr mit der Projektionssäule verbunden. Die Linse Lr, raaclit das Pro j elctions system telezentrisch auf der Seite der Maske, d.h., dass diese Linse dafür sorgt, dass der Hauptstrahl jedes durch die Linse L„ hindurchtretenden Strahluncsbündels senkrecht auf die Ebene der Maske einfällt. Eine senkrechte Verschiebung der Maske kann dann keinen VergrUsserungsfehler mehr herbeiführen. Dadurch wird die senkrechte Toleranz auf der Seite der Maske auf z.B. 25 /um vergrössert, Ohne die Linse Lr, müsste die axiale Lage der Maske innerhalb z.B, 5/um genau sein.

Oben wurde das Ausrichten des Substrats in bezug auf die Maske beschrieben. Bevor dieses Ausrichten erfolgen kann, muss zunächst die Maske selber ausgerichtet werden. Dazu wird in der Vorrichtung nach den Fig« I und das Prisma 4 aus dem Wege des von der Quelle gelieferten Bündels weggeschoben» Das Strahlungsbündel b₂ wird von den Prismen 45 und 46 reflektiert, um das Raster M₁ zu belichten· Das Bündel b₂ wird dann, von den Prismen 47» und 51' und dem Teilprisma 6 zu dem Raster M₂ reflektiert. In dem Strahlungsweg des Bündels bp sind weiter zwei Linsen 49 und 5P angeordnet·' Diese Linsen sorgen zusammen mit den Prismen 47» 48, 51 und 6 dafür, dass das Raster M₁ in natürlicher GrBsse auf dem Raster M₂ abgebildet wird·'

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Das 1-zu-1-Abbildungssystem ist dabei derart eingerichtet, dass die Lage der Abbildung von M- nur von der Richtung der die Mitten der Raster M₁ und M„ miteinander verbindenden Linie in bezug auf die X-Richtung abhängig ist« Durch Drehung des Tellers 55 kann dafür gesorgt werden, dass die Raster M₁ und Mp ausgerichtet sind. Dann ist die die Mitten der Raster M- und M„ miteinander· verbindende Linie zu der Verschiebungsrichtung des Schlittens 60 parallel.

Die Maske M- weist z.B. die in Fig. 9 dargestellte Form auf, wobei die Rasterperiode gleich der des Rasters M₂ ist. Nach Durchgang durch das Raster M„ durchläuft das Bündel b« dieselben Elemente wie das Bündel b-. Die bedienende Person kann, indem dafür gesorgt wird, dass die Mitten der Raster M₂ und M- auf dem Fernsehmonitor sichtbar bleiben, die Maske dann mit einer Genauigkeit von z.B. 100 /um in der X- und Y-Richtung einstellen. Die periodischen Signale,, die der Detektor 12 abgibt, wenn das Bündel b„ das Ausrichtsystem durchläuft, und die also eine Anzeige über eine nur etwaige Abweichung zwischen der Soll- und der Istrichtung der die Mitten der Raster M- und M, miteinander verbundenen Linie geben, werden wieder der elektronischen Verarbeitungsschaltung zugeführt, deren Ausgang mit nicnt dargestellten Mitteln zum Drehen des Tellers 55 verbunden ist, wie schematisch.

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mit der Verbindung 59 dargestellt ist₀

In Fig. 10 ist scheraatisch eine Vorrichtung dargestellt, mit deren Hilfe die Verschiebungen des X-Schlittens, auf dem das Substrat angebracht ist, und des Y-Schlittens, der starr mit der senkrechten Projektions· säule verbunden ist, gemessen werden können. Die Wirkung dieser Vorrichtung basiert auf. dem Prinzip des Laserint erferometers, das in "Philips Technische Rundschau" 30» Nr. 6/7, S. 165-170 beschrieben ist. Die bekannte Vorrichtung ist derart angepasst, dass die Verschiebung des X-Schlittens sowie die des Y-Schlittens mit Hilfe eines einzigen Lasers gemessen werden können. Das Laserbündel 1 wird von einem Bündelteiler 62 in ein Teilbündel I^ zum Messen der Verschiebung des Y-Schlittens und ein Teilbündel 1« zum Messen der Verschiebung des X-Schlittens gespaltet. Das Bündel I- wird von den Prismen 63 und 6k zu einem polarisationsempfindlichen Bündelteiler 65 reflektiert. Dieser Bündelteiler ist auf einer Platte befestigt, die starr mit dem Y-Schlitten 82 und starr mit einem Gestell, auf dem der Bündelteiler 62 und das Prisma 63 befestigt sind, verbunden ist. Eine Verschiebung des Y-Schlittens bedeutet dann eine Aenderung in dem Abstand zwischen dem Bündelteiler 65 und der Se,ite des X-Schlittens, Rechts oben in Pig. 10 sind der· Bündelteiler· 65 und die um diesen herum gruppierten Elemente

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etwas vergrössert dargestellt. Diese Elemente sind eine T^/4-Platte 66t ein Referenzspiegel 67, eine %/h-Platte und ein Analysator 70.Für weitere Einzelheiten des Messverfahrens sei auf den Aufsatz in "Philips Technische Rundschau" 30, Nr. 6/7 verwiesen.

Das. aus dem Bündelteiler 62 heraustretende

Bündel I₂ wird von einem Prisma Jk- zu einem polarisationsempfindlichen Bündelteiler 75 reflektiert. Die um diesen Bündelteiler herum angeordneten Elemente 76, 77 und 78 erfüllen die gleichen Funktionen wie die Elemente 68, 67 bzw. 70. Der Bündelteiler 75 ist auf einer Platte 85 angebracht, die starr mit dem X-Schlitten verbunden ist. Eine Verschiebung des X-Schlittens bedeutet eine Aenderung in dem Abstand zwischen dem Bündelteiler 75 und der reflektierend gemachten Seite des Y-Schlittens. Die an dem Y-Schl:.tten und an dem Referenzspiegel 77 reflektierten Teilbündel werden von einem Detektor 73 aufgefangen." Die Detektoren 73 und 72 sind mit elektronischen Schaltungen 86 und 87 verbunden.¹ In den Schaltungen 86 und 87 kann die Anzahl gezählter Impulse, die ein Mass für die Verschiebung ist, mit einer Bezugsanzahl für die Verschiebung des Schlittens über einen bestimmten Abstand verglichen werden. Die Ausgänge der elektronischen Schaltungen 86 und 87 sind mit Antriebsmitteln 89 und 88 für den X- und den Y-Schlitten

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verbunden, so dass, wenn eine gewüiisclite Anzahl von •Impulsen gezShlt worden ist, diese Schlitten stillgesetzt werden k8nneno'

Die Erfindung ist an Hand der Projektion eines IC-Musters auf ein Halbleitersubstrat erläutert.' Es versteht sich,'dass auch bei anderen lithographischen Techniken, bei denen nacheinander eine Anzahl von Masken auf ein Substrat projiziert und sehr genau in bezug auf das Substrat positioniert werden müssen, die obenbeschriebene Vorrichtung verwendet werden kann. Dabei ist an die Herstellung von Fortbewegungsmustern und Detektionsmustern für magnetische Domänenspeicher zu denken. In der obenstehenden Beschreibung muss dann für IC-Muster: Fortbewegungsmuster oder Detektionsmuster, und für IC-Substrat; Schicht magnetisierbarer! Materials gelesen werden.

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Claims

PATBNTAITSPRUECHB ;

s- ■ '
/ 11 Verfahren zum Ausrichten eines in einer Maske Torlxandenen Maskenmusters in bezug auf ein Substrat beim wiederholten Abbilden des Maskenmusters direkt a\if dem Substrat, wobei als Ausrichtmarkierungen Raster auf dem Substrat und in der Maske verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich ausserhalb des Gebietes auf dem Substrat, auf dem eine Anzahl von Abbildungen des Maskeninusters erzeugt werden müssen, befindende Phasenraster auf einem ersten von zwei Rastern, die sich in der Maske ausserhalb des Maskenmusters befinden, mit Hilfe eines Projektionslinsensystems abgebildet werden, das beim Abbilden des Maskenmusters auf dem Substrat verwendet wird, und dass die Lage der beobachteten Abbildung eines Rasters, das in bezug auf das erste Raster in der Maske ausgerichtet wird, moduliert wird.

2. Verfahren" nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst durch Drehung um eine zu der Ebene der Maske senkrechte Achse die in einer ersten Richtung verlaufenden Linien einer Abbildung des zweiten Rasters in der Maske in bezug auf die entsprechenden Linien des ersten Rasters in der Maske ausgerichtet wird; dass dann die in zwei zueinander senkrecht verlaufenden. Richtungen verlaufenden Rasterlinien, eines ersten von zwei Substratrastern in bezug auf die entsprechenden Rasterliriien

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des ersten Rasters in der Maske ausgerichtet werden; dass anschliessend das Substrat in Richtung der die Mitten des ersten und des zweiten Rasters in der Maske, die in bezug aufeinander ausgerichtet sind, miteinander verbindenden Linie über einen Abstand gleich dem Abstand zwischen den beiden Substratrastern verschoben wird, und dass schliesslich durch Drehung urn eine etwa durch die Mitte des ersten Substratrasters gehende Achse die Rasterlinien des zweiten. Substratrasters in bezug auf die entsprechenden Rasterlinien des ersten Rasters in der Maske ausgerichtet werden.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine ein Ausrichtbündel liefernde Strahlungsquelle, ein Linsensystem zur Abbildung jeweils eines der Substratraster auf einem ersten Raster in der Maske, sowie einen in dem Wege des Ausrichtbündels hinter der Maske angebrachten strahlungsempfindlichen Detektor enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Linsensystem durch das beim Abbilden des Maskenmusters auf dem Substrat verwendete Projektionslinsensystem gebildet wird, und dass im Wege des Ausriehtbundeis zwischen dem Projektionslinsensystem und dem Detektor mittels periodischer Signale gesteuerte optische Elemente vorhanden sind zur periodischen Verschiebung der vom Detektor beobachteten und in der Ebene der Maske erzeugten

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phi:. C: 29.

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Abbildung eines Rasters, wobei die Verschiebung der beobachteten Abbildung in der Grössenordnung einer Periode des ersten Rasters in der Maske liegt, 4» Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass in dem Wege des Ausrichtbiindels zwischen dem Pro j ektions linsensystem xind der Maske eine Blende angeordnet ist, die nur die von den. Substratrastem in den ersten Ordnungen gebeugten Teilbündel des Ausrichtbündels zu der Maske durchlässt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadtirch gekennzeichnet, dass das Projektionslinsensystcm ein telezentrisches System ist und aus drei Linsensystemen besteht, von denen das dem Substrat am nächsten liegende S3^rstem entlang der optischen Achse bewegbar ist, wahrend die zwei anderen Linsensysteme entlang der optischen Achse unbewegbar sind.

6» Vorrichtung nach Anspruch 3» 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, dass ausser einem ersten Strahlungsweg zur Abbildung jeweils eines der Subs tr at rast er auf dein ersten Raster in der Maske, welcher Strahlungsweg von der Strahlungsquelle über ein Strahlungsreflektierendes Element, das fakultativ in dem Wege der von der Quelle ausgesandten Strahlung angebracht werden kann, über das Projektionslinsensystem, eine Reflexion an einem der Siibstratx-aster, einen zweiten Durchgang durch das Projektions-

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y-,

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linsensystem und die Blende zn einem unter dem ersten Raster in der Maslce angeordneten Bündelteiler verlauft, auch ein zweiter Strahlungsweg zur Abbildung in natürlicher GrBsse des zweiten Rasters in der Maslce auf dem ersten Raster in der Maske vorhanden ist, wobei die Lage der Abbildung des zweiten Rasters in der Maske nur von der Richtung der die Mitten des ersten und des zweiten Rasters in der Maske miteinander verbindsnden Linie in bezug auf die Bewegungsrichtung eines Schlittens abhangt, mit dessen Hilfe das Substrat verschoben wird, wobei dieser zweite Strahlungsweg von der Strahlungsquelle über reflektierende Elemente über der Maske, durch das zweite Raster· in der Maske und über weitere reflektierende Elenente unter der Maske und ein Linsensystem zu dem genannten Bündelteiler verläuft, der die beiden Strahlungswege zu einem gemeinsamen Strahlungsweg durch die Maske zu dem strahlungsempfindlichen Detektor vereint. 7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, in der die Strahlungsquelle ein linear polarisiertes Ausrichtbündel aussendet, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente zur periodischen Verschiebung der Abbildung jeweils eines der Substratraster· bzw. des zweiten Rasters in der Maske gebildet, werden durch in dem gemeinsamen Strahlungsweg vor der Maske angeordnetes polarisationsempfindliches Element, daä das Ausrichtbündel

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in zwei Teilbündel mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen spaltet, die an der Stelle des ersten Rasters in der Maske Abbildungen des zweiten Rasters in der Maske bzw«, eines der Substratraster erzeugen, die über eine halbe Periode des ersten Rasters in der Maske gegeneinander verschoben sind, durch einen in dem gemeinsamen - Strahlungsweg vor dem Detektor angeordneten und von einer rechteckförmigen Spannung gesteuerten Polarisationsschalter, der die Polarisationsrichtungen der Teilbündel Über 90° schaltet, und durch einen Analysator zwischen dem Polarisationsschalter und dem Detektor, wobei die Steuerspannung für den Polarisationsschalter auch einerelektronischen Schaltung zugeführt ist, in der das Detektionssignal zu einem Steuersignal zur Nachregelung der Rast er lage verarbeitet wird»'

8o Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Strahlungsweg zwischen dem Bündelteiler und der Maske ein verschiebbares durchsichtiges Element angebracht ist, das die Abbildung des zweiten Rasters'in der Maske bzw," eines der Substratraster UbQr das erste Raster in der Maske hin und her bewegt, und dass der Ausgang des Detektors mit einer elektronischen Schaltung verbunden ist, in der das Detektorsignal zu einem Steuersignal zur Nachregelung der Rasterlage verarbeitet wird, wobei dieser Schaltung

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ausserdem ein dem antreibenden Signal für das verschieb-.bare Element proportionales Signal zugeführt wird»
9 ο Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem gemeinsamen Strahlungs· weg hinter der Maske ein zweiter Bündelteiler· angeordnet ist, der zwei Teilbündel erzeugt, von denen eines zu
dem Detektor und das zweite zu einer Aufnahmeröhre hin
gerichtet ist, die mit einem Fernsehmonitor verbunden ist, auf dem die Raster sichtbar gemacht werden.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor die Form eines Quadrats aufweist und aus mindestens zwei Teildetektoren besteht, deren Trennlinien diagonal in dem Quadrat
verlaufen, wobei die geraden Seiten des Quadrats zu den
beiden Richtungen der Rasterlinien des ersten Rasters in der Maske effektiv parallel sind.

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