DE2817364A1

DE2817364A1 - Positioniervorrichtung und damit ausgeruestetes optisches projektionssystem

Info

Publication number: DE2817364A1
Application number: DE19782817364
Authority: DE
Inventors: Rene Gerard; Michel Lacombat
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1978-10-26
Also published as: JPS53132358A; FR2388249B1; FR2388249A1; US4171162A

Description

Positioniervorrichtung und damit ausgerüstetes optisches

Projektionssystem

Die Erfindung betrifft die Positionierung eines Objekts, dessen Oberfläche mit einer Markierungsbasis versehen
ist, in einem optischen System zum Projizieren von Motiven, insbesondere einem Photowiederholer.

Eine der Phasen der Herstellung von Bauteilen, die durch Maskierungsverfahren erhalten werden, besteht darin, auf einer Platte mehrere gleiche Motive in einer Anordnung in Zeilen und Spalten anzubringen. Zu diesem Zweck kann ein Photowiederholer benutzt werden, der insbesondere eine
Lichtquelle und ein Objektiv enthält, die gestatten, auf die Platte, deren Oberfläche lichtempfindlich ist, mit einer Vergrößerung, die kleiner als 1 ist, das Bild eines Objekts zu projizieren, dessen ungleichmäßige Lichtdurchlässigkeit das zu übertragende Motiv kennzeichnet. Die Platte ist

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mit einem Tisch fest verbunden, der Verschiebeeinrichtungen trägt, die die Belichtung dieser oder jener Zone der Platte gestatten, um die gewünschte Anordnung zu erhalten. Je nach Lage des Falles liefert die so belichtete Platte eine Maske, die für die Übertragung ohne Maßstabsänderung auf Substrate bestimmt ist oder selbst aus einem Substrat besteht. In diesem Fall erfolgt eine Überlagerung von Ebenen, indem an ihr eine Aufeinanderfolge von Motivübertragungsund chemischen Behandlungsoperationen ausgeführt«wird.

Ungeachtet des Typs des zu belichtenden Materials ist die Erfindung darauf gerichtet, das Problem der Positionierung des Objekts in dem Photowiederholer mit großer Genauigkeit zu lösen. Die Platte, die zuvor in bezug auf ihren Tragtisch genau positioniert worden ist, ist nämlich in Richtung von zwei senkrechten Achsen parallel verschiebbar. Die Ausrichtung der wiederholten Motive erfolgt daher in bezug auf diese Achsen.

Zur Vermeidung des "Schiebe"-Effekts, d. h. zur korrekten Ausrichtung der Motive, die sich im allgemeinen in einem Quadrat befinden, ist es erforderlich, daß eine der Achsen des Objekts, die im allgemeinen durch zwei Markierungen dargestellt wird, welche außerhalb des Motivs eingetragen sind, zu einer der beiden zueinander senkrechten Translafcionsachsen genau parallel istDarüberhinaus werden im Verlauf von ein und derselben Übertragungsoperation im allgemeinen mehrere Objekte benutzt, von denen eines das Hauptmotiv trägt, welches die zu reproduzierende Schaltung kennzeichnet, während die anderen besondere Motive tragen, die dafür bestimmt sind, in gewisse Zonen der Platte übertragen zu werden, um dort Markierungspunkte zu bilden. Damit diese verschiedenen Motive korrekt auf der Platte angeordnet werden, ist es erforderlich, daß die verschiedenen Objekte in be-

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bezug auf eine gemeinsame Markierungs- oder Meßbasis positioniert werden.

Diese Basis besteht üblicherweise aus zwei Markierungen, die mit dem Photowiederholer verknüpft sind und sich auf einer Achse befinden, die bei der Herstellung des Photowiederholers parallel zu einer der Translationsachsen des Tragtisches der Platte justiert wird. In den Photowiederholern bekannter Art erfolgt die Ausrichtung dur'ch mechanische oder durch optische Einrichtungen. Deshalb besteht eines der bekannten Verfahren darin, die auf dem Objekt eingetragenen Markierungen durch zwei Lichtque]len zu beleuchten. Das Licht wird anschließend durch Spiegel zu Markierungen zurückgeworfen, die mit dem Photowiederholer verbunden sind, und die Deckung wird mit einem Mikroskop mit Doppelobjektiv beobachtet. Die mit dem Photowiederholer verbundenen Markierungen sind fest und ihr Mittenabstand ist so gewählt,daß er dem Mittenabstand der Markierungen der Objekte entspricht, die benutzt werden sollen. Der Photowiederholer kann in diesem Fall aber nur an ein Objektformat angepaßt werden.

Die Vorrichtung nach der Erfindung zur Positionierung des Objekts enthält zwei Markierungs-oder Meßmoduln, die aus Projektorarmen bestehen, welche gestatten, zwei Bereiche der Oberfläche durch Fadenkreuze hindurch zu beleuchten, die zwei Motive bilden, deren Konfiguration zu der der Markierungen komplementär .ist, die auf dem Objekt eingetragen sind, und eine Markierungsbasis mit einstellbarem Mittenabstand und fester Ausrichtung bilden. Sie enthält außerdem eine Sichtanzeigeeinrichtung, die die Aufgabe hat, die Lichtstrahlen zu empfangen, die von der Oberfläche des Objekts ausgehen,

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und auf einem Schirm die Beobachtung der Deckung der Mittelpunkte der Bilder der im Durchlicht betrachteten Fadenkreuze und der Mittelpunkte der durch das Objekt eingeschriebenen und durch die Arme beleuchteten Markierungen zu gestatten. Die Genauigkeit der Ausrichtung, die durch diese Vorrichtung erzielt wird, ist viel größer als die, die mit bekannten Vorrichtungen erzielt wird. Im übrigen kann der Wert des Mittenabstandes der Markierungsmoduln verstellt werden, um ihn an jedes Objektformat anzupassen.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht des oberen Teils des

Objektträgers, und

Fig. 2 eine Gesamtansicht der Vorrichtung

nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des zu positionierenden Objekts und der Markierungsanordnung desselben in einer Ausführungsform der Erfindung für den Fall der Verwendung bei einem Photowiederholer. Die Anordnung ist mit einem Ständer 2 fest verbunden, von welchem der obere Teil, der in Fig. 1 allein sichtbar ist, auf einem Granitblock 1 befestigt ist, welcher eine Bezugsebene bildet, die parallel zu einer anderen Bezugsebene justiert ist, welche sich darunter befindet und mit welcher der Tragtisch der Platte fest verbunden ist. Der Ständer kann eine beliebige Form haben, er soll aber in seiner Mitte ausgespart sein, ebenso wie der Block 1, um ein Lichtbündel durchlassen zu können, das die Belichtung der Platte durch das Objekt hindurch gestattet. Ein

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Objektträger 3 ist mit dem Ständer verbunden, entweder durch eine feste mechanische Verbindung oder durch ein Führungssystem, das ihm einen Freiheitsgrad läßt: eine Translationsbewegung in Richtung einer vertikalen z-Achse zum Einstellen der Vergrößerung. Der Objektträger ist eine geschliffene ebene Fläche, die in ihrer Mitte ebenfalls ausgespart ist. Über dem Objektträger ist eine zweite geschliffene ebene Fläche angeordnet, die Platine 4, die sich in ihrer Ebene gegenüber dem Objektträger 3 aufgrund von vier Kugelanordnungen 51 bis 54 verschieben kann. Die Verschiebungen werden durch drei Schrauben 61, 62, 63 hervorgerufen, die Translationsbewegungen in Richtung der beiden zueinander senkrechten X- und Y-Achsen und eine Drehung um einen Winkel 0 in der XY-Ebene bewirken. Drei Gegendruckfedern 71 bis 73, die den Schrauben 61 bzw. 62 bzw. 63 zugeordnet sind, sowie vier Federn 74 bis 77, die die Platine 4 und den Objektträger 3 miteinander verbinden, können vorgesehen sein, um die Platine in ihrer Ebene und in der gewählten Position zu halten. Das Objekt 9 ist über einer ausgesparten Zone der Plantine angeordnet. Es ruht auf vier Paßteilen 91 bis 94, die gestatten, es genau parallel zu der zu belichtenden Platte zu positionieren.

Außer der Platine 4 trägt der Objektträger 3 zweiMeß-oderMarkierungsmoduln 12 und 13. Die beiden Moduln sind mit zwei Schlitten 10 bzw. 11 fest verbunden, die längs zweier paralleler Schienen 101 und 102 verschiebbar sind. Diese Schienen werden an dem Objektträger bei der Herstellung des Photowiederholers befestigt. Ihre zu der Y-Achse parallele Richtung bildet in Verbindung mit dem Ständer 2 eine mechanische Bezugsgröße. Die Position des Ständers 2 wird bei der Herstellung des Photowiederholers so justiert, daß diese Richtung zu einer der Translationsachsen des Tragtisches der zu belichtenden Platte parallel ist. Jeder Markierungs-

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modul besteht aus einer Quelle 14 bzw. 15, die ein Lichtbündel 22 bzw. 23 mit zu der X-Achse paralleler Achse aussendet, das ein Fadenkreuz 16 bzw. 17 beleuchtet, dessen Konfiguration in großem Maßstab zu der jeder auf dem Objekt eingetragenen Markierung komplementär ist. Ein Spiegel 18 bzw. 19 gestattet, das Lichtbündel in eine zu der Z-Achse parallelen Richtung senkrecht zu der XY-Ebene zu reflektieren. Ein Objektiv 2O bzw. 21 bewirkt die optische Konjugation zwischen der Ebene der Fadenkreuze 16 und 17 und der Ebene des Objekts. Wenn letzteres richtig positioniert ist, beleuchten die Bündel 22 und 23 zwei kreuzförmige Markierungen 24 und 25. Die Vergrößerung der Objektive 20 und 21 ist so gewählt, daß die Markierungen 24 und 25 nach Verstellung gegenüber den Bildern der Fadenkreuze 16 und 17 zentriert sein können. Bei dem Anbringen des ersten Objekts für eine bestimmte Übertragungsoperation erfolgt die Einstellung der Moduln 12 und 13 durch zwei Mikrometerstellschrauben 26 und 27. Mit Hilfe dieser beiden Schrauben ist der Abstand zwischen den Schlitten 10 und 11 einstellbar und der Mittenabstand der Fadenkreuze 16 und 17 kann deshalb in Abhängigkeit von dem Mittenabstand der Markierungen 24 und 25 des Objekts justiert werden. Bei dem Anbringen der nächsten Objekte, die ein und derselben Übertragungsoperation entsprechen, brauchen die Moduln 12 und 13 nicht verstellt zu werden, da sie die Bezugsgröße darstellen, gegenüber der die Objekte positioniert werden können, welche nacheinander auf dieselbe Probe übertragen werden sollen, um eine korrekte Anordnung der verschiedenen Motive zu bilden. In allen Fällen erfolgt die Positionierung des Objekts gegenüber den Fadenkreuzen 16 und 17 mit Hilfe der Schrauben 61, 62 und 63 manuell. Bei dem fertigen Photovervielfacher betragen die Verschiebungen in den X-, Y- und O-Richtungen maxi-

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mal - 1,5 mm. Der Mittenabstand der Fadenkreuze 16 und 17 kann zwischen 20 und 120 mm verstellt werden und damit an jedes Objektformat angepaßt werden.

Fig. 2 zeigt eine Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung und insbesondere der Sichtanzeigevorrichtung, die gestattet, die Deckung oder die Nichtdeckung der Fadenkreuze 16 und 17 in bezug auf die Markierungen 24 bzw. 25 zu beobachten. Die Lichtbündel 22 und 23, die von der Oberfläche des Objekts ausgehen, werden,nachdem sie die Linsen 28 und 29 durchquert haben, von Kameras 30 und empfangen. Die Objektive und die Kameras befinden sich in Gehäusen 32 und 33, die mit Schlitten 34 bzw. 35 fest verbunden sind. Die Schlitten können in der Y-Richtung längs Schienen 36 und 37, die an einem Ständer 38 befestigt sind, welcher seinerseits auf dem oberen Granitblock 1 befestigt ist, manuell verschoben werden. Diese Verschiebemöglichkeit gestattet einerseits, die Gehäuse 32 und 33 derart anzubringen, daß die Kameras 30 und 31 die Bündel 22 und 23 tatsächlich empfangen, ungeachtet der Position der Markierungsmoduln 12 und 13 und ihres Abstandes. Andererseits, wenn die Ausrichtung beendet ist, werden die Gehäuse und 33 aus dem Bereich des Objekts gebracht und es kann dann der Beleuchtungsmodul 39 in Stellung gebracht werden, der mit einem Schlitten 43 fest verbunden ist und eine Linse 40 aufweist, die als Kondensor für ein Bündel 42 aus einer Lichtquelle 41 dient. Dieses Bündel hat die Aufgabe, die Platte durch das Objekt hindurch, welches eine Maske darstellt, zu belichten. Die Bilder der verschiedenen Markierungen, die auf die Kameras projiziert werden, werden auf einem Schirm 45 mit Hilfe eines Sichtanzeigekonsols 44 betrachtet, das mit den Kameras über Verbindungen 46 und 47 verbunden ist. In Fig. 2 sind die Bilder 160 und 170 der Fadenkreuze 16 und 17 und die Bilder und 250 der Markierungen 24 und 25, die nach der Einstellung erhalten werden, zu erkennen. Die Einstellung zielt

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darauf ab,die Überlagerung der Bilder 160 und 240 sowie 170 und 250 zu erreichen, indem die Markierungsmoduln 12 und 13 über die Schrauben 26 und 27 und/oder die Platine 4 des Objekts 9 über die Schrauben 61, 62 und 63 verstellt werden, wie es oben beschrieben worden ist- In dem Konsol 44 sind Einrichtungen vorgesehen, die gestatten, auf dem Schirm Bilder mit passenden Abmessungen für die Beobachtung zu erhalten, die aber in benachbarten Feldern liegen, wobei der wirkliche Abstand zwischen den Markierungen (typischerweise von 20 bis 120 mm) in Wirklichkeit sehr groß gegen die Abmessung der Markierungen ist. Zum Abschätzen der Überlagerung versucht man, die Bilder der Markierungen des Objekts in bezug auf die Bilder der Fadenkreuze zu zentrieren. In einer Ausführung der Erfindung ist eine Genauigkeit der Ausrichtung des Objekts von - 0,5,Um erzielt worden, wobei die Dicke der Striche, die die Markierungen des Objekts bilden,

15^um beträgt und in den Intervallen von 20,Um zu zentrieren ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Positionieren eines Objekts, dessen Oberfläche mit einer Markierungsbasis versehen ist, deren punktförmige Enden durch feste Markierungen materialisiert sind, in einem optischen System zur Projektion von Motiven, mit einem Objektträger und einer Platine, der Einrichtungen zum Verschieben des Objekts in bezug atif den Objektträger in der Ebene der Oberfläche zugeordnet sind, wobei das Objekt an der Platine festgehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektträger zwei Projektorarme aufweist, denen Einrichtungen zur kontrollierten Verschiebung zugeordnet sind, die gestatten, zwei Bereiche der Oberfläche über zwei Fadenkreuze zu beleuchten, die eine Markierungsbasis mit einstellbarem Mittenabstand und fester Orientierung gegenüber dem Objektträger bilden, und daß eine Sichtanzeigeeihrichtung gestattet, durch Empfang der von der Oberfläche ausgehenden Lichtstrahlung die Bilder der im Durchlicht betrachteten Fadenkreuze und der durch die Arme beleuchteten festen Markierungen zur Deckung zu bringen-

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Arm eine Lichtquelle, ein lichtdurchlässiges Plättchen, das das Fadenkreuz trägt, welches ein Motiv darstellt, das in großem Maßstab eine Konfiguration hat, welche zu der jeder der festen Markierungen des Objekts komplementär ist, und optische Einrichtungen enthält, die gestatten, das Motiv auf der Oberfläche mit einer Vergrösserung abzubilden, die kleiner als 1 ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtanzeigeeinrichtung zwei Fernsehkameras enthält, die so angeordnet sind, daß sie die Strahlung empfangen, die von denjenigen Bereichen des Objekts ausgeht, welche durch die Arme beleuchtet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtanzeigeeinrichtung außerdem einen Bildschirm und Einrichtungen aufweist, die gestatten, auf dem Schirm das Bild der Markierungen und der Fadenkreuze in benachbarten Feldern zur Deckung zu bringen.

5. Optisches System zum Projizieren von Motiven, das gestattet, auf einer Platte, die mit einem lichtempfindlichen Material bedeckt und in bezug auf feste Achsen positioniert ist, das Bild eines modulierenden Objekts zu reproduzieren, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine der festen Achsen parallel zu der Richtung der Markierungsbasis ist, die durch die Projektorarme gebildet ist.

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