DE4106987A1 - Verfahren und vorrichtung zum einstellen des spaltabstands zwischen zwei objekten auf eine vorbestimmte groesse - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einstellen des spaltabstands zwischen zwei objekten auf eine vorbestimmte groesse

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    • H01L21/682—Mask-wafer alignment

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Einstellen des Spaltabstands zwischen zwei Objekten (Werkstücken) auf eine vorbestimmte Größe. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen des Spaltabstands (gap distance) zwischen einer Maske und einem Plättchen oder einer Scheibe auf eine vorbestimmte Größe in paralleler Beziehung zueinander, wenn die Abbildung eines Schal­ tungsmusters oder -bilds in einem Halbleiterherstel­ lungsverfahren auf das Plättchen übertragen werden soll.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiter­ anordnung, z. B. eines großintegrierten Schaltkreises (VLSI), wird ein im voraus auf einer Maske erzeugtes Schaltungsmuster oder -bild der Anordnung auf ein Plättchen übertragen. In z. B. einer Röntgenbelich­ tungsvorrichtung wird das Plättchen durch die das Schaltungsmuster aufweisende Maske hindurch mit Röntgen­ strahlung bestrahlt, so daß damit ein(e) Bild oder Abbildung auf das Plättchen übertragen wird. Vor der Übertragung des Schaltungsmusters müssen die Maske und das Plättchen, die einander gegenüberstehen, so ange­ ordnet oder ausgerichtet werden, daß der Spaltabstand zwischen ihnen auf eine(n) vorbestimmte(n) Abstand bzw. Größe im Bereich von z. B. 20-50 µ eingestellt ist.
Es ist ein Verfahren zur Einstellung des Spaltabstands zwischen Maske und Plättchen auf der Grundlage der Fokussierwirkung von Linsen bekannt.
Bei diesem Verfahren werden drei CCD-Kameras, deren optische Achsen parallel zueinander verlaufen, an der Rückseite einer Masken-Aufspanneinrichtung angeordnet, wobei jede Kamera längs ihrer eigenen optischen Achse bewegbar oder verschiebbar ist. Auf dem Film der Maske und auf dem Plättchen wird jeweils eine Marke so ge­ formt, daß sie auf der optischen Achse jeder Kamera angeordnet ist. Eine der CCD-Kameras wird aus einer Stellung, in welcher sie auf ihre zugeordnete Marke der Maske oder des Plättchens fokussiert bzw. scharf­ gestellt ist, in eine Stellung verschoben, in welcher sie auf die Marke am jeweiligen anderen Element fokussiert ist. Da der Abstand zwischen den beiden Fokussierstellungen jeder CCD-Kamera dem Spaltabstand zwischen Maske und Plättchen in bezug auf einen Punkt gleich ist, kann der Spaltabstand durch Messung des ersteren Abstands ermittelt werden. Ebenso können die Spaltabstände zwischen Maske und Plättchen bezüglich zweier anderer Punkte mittels der beiden anderen CCD-Kameras bestimmt werden. Durch Einstellung dieser Spaltabstände können Maske und Plättchen parallel zueinander gesetzt werden, so daß der Spaltabstand zwischen ihnen auf eine vorbestimmte Größe (distance) festgelegt ist.
Bei diesem Verfahren ist jedoch die Unterscheidung der Fokussierstellungen ziemlich schwierig, so daß der Spaltabstand zwischen Maske und Plättchen nicht genau detektiert bzw. gemessen werden kann. Die Einstellung des Spaltabstands kann mithin nicht mit hoher Genauig­ keit erfolgen. Da für die Erzielung der Fokussierwir­ kung der Linsen (Objektive) ein kompliziertes optisches System erforderlich ist, ist der Aufbau einer entspre­ chenden Vorrichtung zum Einstellen des Spaltabstands nicht eben einfach. Da der Meßbereich in bezug auf die Richtung des Spaltabstands vergleichsweise schmal ist, müssen zudem die mechanische Montage- oder Aufspann­ genauigkeit von Maske und Plättchen sowie deren Dicken genau gesteuert werden.
Bekannt ist auch ein Verfahren, bei dem Beugungsgitter zur Einstellung des Spaltabstands benutzt werden. Bei diesem Verfahren ist jedoch den Detektions- oder Meßsi­ gnalen Welligkeit (ripples) überlagert, so daß der Spalt­ abstand nicht genau gemessen werden kann. Da zudem für die Messung des Spaltabstands ein kompliziertes opti­ sches System benötigt wird, besitzt die entsprechende Vorrichtung für Spaltabstandseinstellung einen kompli­ zierten Aufbau.
Wenn die Genauigkeit der Spaltabstand-Einstelleinrich­ tung, wie erwähnt, vergleichsweise gering ist, können Maske und Plättchen, die einander über den sehr kleinen Spaltabstand zugewandt sind, möglicherweise gegeneinan­ der anstoßen. Die Verwendung einer solchen Einrichtung empfiehlt sich daher nicht. Wenn der Spaltabstand insbesondere in den jeweiligen zentralen Bereichen von Maske und Plättchen gemessen oder detektiert wird, ist die Möglichkeit für ein gegenseitiges Anstoßen von Maske und Plättchen sehr groß, weil an ihren jeweiligen Umfangsbereichen ein erheblicher Fehler auftritt, obgleich der Abstand in den zentralen Bereichen nur mit einem minimalen Fehler behaftet ist.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Verfahrens zum genauen Einstellen des Spaltabstands zwischen einer Maske und einem Plättchen in paralleler Beziehung zueinander.
Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung eines Verfah­ rens und einer Vorrichtung zum genauen Einstellen des Spaltabstands zwischen einer Maske und einem Plättchen in paralleler Beziehung zueinander mittels einer einfa­ chen Konstruktion, die kein(e) komplizierte(s) optisches System oder Optik benötigt.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen des Spaltabstands zwischen zwei Objekten auf eine vorbe­ stimmte Größe wird zunächst ein Fehler in der Paral­ lelität der Prüffläche (sample surface) eines zweiten Objekts in bezug auf eine gedachte Bezugsebene, als Ebene parallel zur Lauf- oder Bewegungsrichtung eines ersten Objekts definiert, gemessen. Die Prüffläche des zweiten Objekts wird durch Neigen oder Kippen des zweiten Objekts im Sinne einer Beseitigung des Paral­ lelitätsfehlers parallel zur gedachten Bezugsebene gehalten bzw. gebracht. Sodann werden ein Fehler in der Parallelität der Prüffläche des ersten Objekts in bezug auf die Prüffläche des zweiten Objekts und der Spalt­ abstand zwischen den betreffenden Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt gemessen. Die jeweiligen Prüfflächen der beiden Objekte werden durch Neigen des ersten Objekts im Sinne einer Beseitigung des Paralle­ litätsfehlers parallel zueinander gehalten oder justiert. Sodann wird der Spaltabstand zwischen den jeweiligen Prüfflächen der beiden Objekte auf die vorbestimmte Größe eingestellt.
Ein Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß der Spaltabstand vergleichsweise genau auf die vorbestimmte Größe eingestellt werden kann, weil die Einstellung mit Bezug zur Referenz- oder Bezugsebene durchgeführt wird.
In einem alternativen Verfahren zur Einstellung des Spaltabstands zwischen zwei Objekten auf eine vorbe­ stimmte Größe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung verwendet, die eine das erste Objekt tragende erste bewegliche Bühne, welche längs einer gedachten Bezugs­ ebene, als Ebene parallel zur Bewegungs- oder Überfüh­ rungsrichtung eines ersten Objekts definiert, bewegbar ist und die Mittel zum Neigen oder Kippen des ersten Objekts und einen ersten Verschiebungs- oder Wegsensor (displacement sensor) aufweist, und eine ein zweites Objekt tragende zweite bewegliche Bühne mit Mitteln zum Neigen oder Kippen des zweiten Objekts und mit minde­ stens zwei Wegsensoren umfaßt. Bei diesem Verfahren bzw. dieser Vorrichtung bewegt sich der erste Wegsensor der ersten beweglichen Bühne längs der gedachten Bezugs­ ebene zum Abtasten der Prüffläche des zweiten Objekts, um damit einen Parallelitätsfehler der Prüffläche des zweiten Objekts gegenüber der Bezugsebene zu messen. Durch Neigen des zweiten Objekts im Sinne einer Beseiti­ gung des Parallelitätsfehlers wird die Prüffläche des zweiten Objekts parallel zur Bezugsebene gehalten bzw. gebracht. Abstände von den zweiten Wegsensoren zu mindestens zwei Punkten auf der Prüffläche des ersten Objekts werden mittels der zweiten Wegsensoren gemessen. Die Spaltabstände zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und den mindestens zwei Punkten auf der Prüffläche des ersten Objekts werden dadurch ermittelt, daß die Abstände zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und den zweiten Wegsensoren jeweils einzeln (getrennt) von den gemessenen Abständen subtrahiert werden. Als Ergebnis können ein Fehler in der Paralleli­ tät der Prüffläche des ersten Objekts in bezug auf die Prüffläche des zweiten Objekts und der Spaltabstand zwischen den betreffenden Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt abgeleitet oder ermittelt (obtained) werden. Die jeweiligen Prüfflächen der beiden Objekte werden durch Neigen (Kippen oder Schrägstellen) des ersten Objekts im Sinne einer Beseitigung des so ermittelten Parallelitätsfehlers parallel zueinander gehalten bzw. in zueinander parallele Lage gebracht, und der Spaltabstand zwischen den jeweiligen Prüfflä­ chen der beiden Objekte wird auf die vorbestimmte Größe justiert oder eingestellt.
Zur Erleichterung der Messung des Spaltabstands kann die zweite bewegliche Bühne mindestens zwei Zielobjekte oder sog. Targets aufweisen, die jeweils einzeln mit den zweiten Wegsensoren korrespondierend angeordnet sind. In diesem Fall tastet der erste Wegsensor die Targets und die Prüffläche des zweiten Objekts in Abhängigkeit von der (bei der) Verschiebung der ersten beweglichen Bühne längs der Bezugsebene ab. Als Ergeb­ nis werden Abstände oder Strecken (αA, αB) zwischen dem ersten Wegsensor und den Targets sowie Abstände oder Strecken (βA, βB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und dem ersten Wegsensor gemessen. Die Differenzen zwischen den Abständen (αA, αB) zwischen erstem Wegsensor und Targets (einerseits) sowie den Abständen (βA, βB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und dem ersten Wegsensor (andererseits) werden berechnet, so daß Abstände oder Strecken (γA, γB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und den Targets bestimmt oder ermittelt (obtained) werden. Die Summen oder die Differenzen zwischen den Abständen (γA, γB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und den Targets sowie den vorher abgeleiteten Abständen (δA, δB) zwischen den Targets und den zweiten Wegsensoren werden gebildet, so daß Abstände (εA, εB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts und den zweiten Wegsensoren bestimmt werden.
Vorteile dieses Verfahrens bzw. dieser Vorrichtung liegen darin, daß durch die Verwendung der Wegsensoren (displacement sensors) als Mittel zum Detektieren oder Messen der Abstände die Notwendigkeit für eine kompli­ zierte Optik, wie sie herkömmlicherweise erforderlich ist, und eine genaue Fokuseinstellung vermieden wird. Unabhängig von der Verwendung einer einfachen Konstruk­ tion kann somit der Spaltabstand zwischen der Maske und dem Plättchen in paralleler Beziehung zwischen ihnen sehr genau auf die vorbestimmte Größe eingestellt werden, auch wenn die mechanische Montage- oder Auf­ spanngenauigkeit von Maske und Plättchen mangelhaft ist und/oder Maske und Plättchen mit Dickenabweichungen behaftet sind.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einer ersten Ausführungsform der Erfindung entspre­ chenden Vorrichtung zum Einstellen des Spalt­ abstands zwischen einer Maske und einem Plättchen auf eine vorbestimmte Größe,
Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen des Prinzips eines Verfahrens zum Einstellen des Spaltab­ stands zwischen Maske und Plättchen auf eine vorbestimmte Größe mittels der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Neigung bzw. Dickenänderung von Maske oder Plättchen,
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen eines Targets und eines zweiten Verschiebungs- oder Wegsen­ sors, die an einer Masken-Aufspanneinrichtung montiert sind,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung,
Fig. 8 eine Teilansicht im Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 7 und
Fig. 9 eine (Fig. 8 ähnliche) Darstellung einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform.
Für die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Einstel­ len des Spaltabstands zwischen einer Maske und einem Plättchen auf eine vorbestimmte Größe sind, wie an der rechten Seite von Fig. 1 gezeigt, X-, Y- und Z-Achsen sowie Drehrichtungen RX, RY und RZ definiert. Erfindungsgemäß ist der Spaltabstand in einem dreidimen­ sionalen Raum einstellbar. Bei der ersten Ausführungs­ form sei jedoch aus Gründen der Vereinfachung der Dar­ stellung angenommen, daß die Einstellung des Spaltab­ stands in einem zweidimensionalen Raum stattfindet. Eine gedachte Referenz- oder Bezugsebene wird als mit einer Wandfläche 11, die parallel zu einer X-Y-Ebene liegt, identisch vorausgesetzt.
Eine Plättchen-Bühne 20 umfaßt einen längs der Wand­ fläche oder Bezugsebene 11 verschiebbaren X-Tisch 21, einen an letzterem für Kipp- oder Neigungsbewegung in der RY-Richtung gelagerten RY-Tisch 22 sowie einen an letzterem für Verschiebung in Richtung der Z-Achse gelagerten Z-Tisch 23. Der Z-Tisch 23 ist mit einer Plättchen-Aufspanneinrichtung 24 zum Aufspannen (loading) eines Plättchens 25 durch Unterdruck-Saug­ wirkung oder elektrostatische Wirkung versehen.
Eine Masken-Bühne 30 umfaßt einen längs einer Bezugs­ ebene 12, die als Wandfläche parallel zur Bezugsebene 11 definiert ist, verschiebbaren X-Tisch 31, einen in RY-Richtung kippbaren RY-Tisch 32 und einen in Z-Achsenrichtung verschiebbaren Z-Tisch 33. Der Z-Tisch 33 ist mit einer Masken-Aufspanneinrichtung 34 zum Aufspannen einer Maske 35 versehen.
Die Plättchen-Bühne 20 und die Masken-Bühne 30 werden durch eine Plättchenbühnen-Steuereinheit 26 bzw. eine Maskenbühnen-Steuereinheit 36 mit Rückkopplung geregelt oder angesteuert. Die Steuereinheiten 26 und 36 erhal­ ten Steuerbefehle von ersten und zweiten Zentralein­ heiten (CPU's) 27 bzw. 37, und die Steuerung des Gesamtsystems erfolgt durch eine Hilfs-Zentraleinheit oder -CPU 60.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist außerdem ein erster Verschiebungs- oder Wegsensor (z. B. ein elektro­ statischer Kapazitätssensor) 41 am Umfangsabschnitt der Plättchen-Aufspanneinrichtung 24 vorgesehen. Am Umfangsabschnitt der Masken-Aufspanneinrichtung 34 sind zwei Zielobjekte bzw. Targets 51a und 51b sowie zwei zweite Wegsensoren 52a und 52b vorgesehen. Eine Detek­ tions- oder Meßgröße vom ersten Wegsensor 41 wird nach Verstärkung durch einen Verstärker 28 der Plättchen­ bühnen-Steuereinheit 26 zugespeist, während Meßgrößen von den zweiten Wegsensoren 52a und 52b nach Verstär­ kung durch Verstärker 38a bzw. 38b der Maskenbühnen- Steuereinheit 36 zugespeist werden.
Im folgenden ist anhand der Fig. 1 bis 3 ein einem ersten Ausführungsbeispiel entsprechendes Verfahren zum Einstellen des Spaltabstands auf eine vorbestimmte Größe beschrieben.
Gemäß Fig. 1 ist die Masken-Aufspanneinrichtung 34 mit der Maske 35 beladen bzw. belegt, während dabei das Plättchen 25 noch nicht auf der Plättchen-Aufspannein­ richtung 24 aufgespannt ist.
Wenn die Maske aufgespannt (loaded) ist oder wird, be­ sitzen Maske und Plättchen gemäß Fig. 4 aus Fertigungs­ gründen Dickenänderungen bzw. Neigungen (gradients) in Dickenrichtung, obgleich ihr Flachheitsgrad zufriedenstellend ist. An der Oberseite der Maske kombinieren sich mithin auf Montage von Masken-Bühne 30 und -Aufspanneinrichtung 34 zurückzuführende Fehler ΔZ und ΔR mit Dickenabweichungen der Maske selbst, d. h. der Dickenänderung bzw. Neigung zuzuschreibenden Fehlern ΔZ und ΔRY. Infolgedessen ist die Parallelität der Oberseite oder -fläche der Maske in bezug auf die Bezugsebene 11 unbekannt.
In einem ersten Vorgang oder Schritt wird daher der Parallelitätsfehler der Oberseite der Maske oder einer Prüffläche in bezug auf die Bezugsebene 11 gemessen. Insbesondere verschiebt beim ersten Ausführungsbeispiel dabei die Plättchenbühnen-Steuereinheit 26 den plätt­ chenseitigen X-Tisch 21 auf der Bezugsebene 11 in Richtung der X-Achse. Daraufhin tastet der erste Wegsensor 41 die Oberseite der Maske ab. Damit kann der Sensor 41 den Parallelitätsfehler ΔRY der Oberseite der Maske mit Bezug auf die Bezugsebene 11 messen. Der Meßwert wird nach Verstärkung durch den Verstärker 28 der Plättchenbühnen-Steuereinheit 26 zugespeist.
Zu diesem Zeitpunkt können sowohl der Fehler ΔZ als auch der Fehler ΔRY detektiert oder gemessen werden. Wenn jedoch der erste Wegsensor 41 an der Plättchen-Aufspanneinrichtung 24 montiert ist, enthält (involves) die Z-Stellung des Sensors 41 unmittelbar den Zusammenbau- oder Montagefehler der Plättchen- Bühne. Der Genauigkeitsgrad des detektierten Fehlers ΔZ ist daher unbekannt. Der Fehler ΔZ wird mithin nicht in dieser Stufe, sondern in einer anschließenden Stufe detektiert.
In einem zweiten Vorgang wird dann die Maske mittels des RY-Tisches 32 durch die Maskenbühnen-Steuereinheit 36 so geneigt, daß der Fehler ΔRY beseitigt wird. Auf diese Weise kann die Oberseite der Maske parallel zur Bezugsebene 11 gehalten bzw. gebracht werden (vgl. Fig. 2).
In einem dritten Vorgang werden ferner unbekannte Strecken oder Abstände εA und εB zwischen der Oberseite der Maske und den zweiten Sensoren 52a und 52b detektiert.
Insbesondere verschiebt dabei die Plättchenbühnen- Steuereinheit 26 den plättchenseitigen X-Tisch 21 wiederum auf der Bezugsebene 11 in X-Achsenrichtung, wobei der erste Wegsensor 41 die Targets 51a und 51b sowie die Oberseite der Maske abtastet. Auf diese Weise kann der Sensor 41 Abstände αA und αB zwischen ihm selbst und den Targets 51a bzw. 51b und auch Abstände βA und βB zwischen ihm selbst und der Oberseite der Maske messen. Da jedoch die Oberseite oder -fläche der Maske bezüglich der RY-Richtung korrigiert ist, sind die Abstände βA und βB gleich. Die Meßwerte oder -größen dieser Abstände αA, αB, βA und βB vom ersten Sensor 41 werden nach Verstärkung durch den Verstärker 28 über die Plättchenbühnen-Steuereinheit 26 der ersten Zentraleinheit (CPU) 27 zugespeist. Durch Berechnung der Differenzen zwischen den Abständen αA und αB sowie den Abständen βA und βB kann die Zentraleinheit 27 Abstände γA und γB zwischen der Oberseite der Maske bzw. den Targets 51a, 51b ermitteln (obtain). Zudem werden Abstände δA und δB zwischen den Targets 51a, 51b und den zweiten Sensoren 52a bzw. 52b im voraus ermittelt oder bestimmt (obtained) und der ersten Zentraleinheit 27 zugespeist. Durch Berechnung der Summe aus den Abständen γA und γB sowie den Abständen δA und δB kann somit die Zentraleinheit 27 die Abstände εA und εB zwischen der Oberseite der Maske und den zweiten Sensoren 52a bzw. 52b ermitteln oder ableiten.
Nach dem Ermitteln oder Ableiten der Abstände γA und γB veranlaßt die erste Zentraleinheit 27 die Plättchen­ bühnen-Steuereinheit 26, die Plättchen-Aufspanneinrich­ tung 24 mit dem Plättchen 25 zu beladen. Dabei weist das Plättchen 25, wie die Maske 35, die Fehler ΔRY und ΔZ auf.
In einem vierten Vorgang werden daher der Parallelitäts­ fehler ΔRY der Oberseite des Plättchens in bezug auf die Oberseite der Maske und der Spaltabstand zwischen den betreffenden Oberseiten oder -flächen von Maske und Plättchen gemessen.
Insbesondere verschiebt dabei die Maskenbühnen-Steuer­ einheit 36 den X-Tisch 31 der Maskenbühne 30 auf der Bezugsebene 12 in X-Achsenrichtung, woraufhin die zweiten Sensoren 52a, 52b die Abstände DA und DB zwischen sich selbst und zwei Punkten A bzw. B auf dem Plättchen messen. Die Meßwerte werden nach Verstärkung durch die Verstärker 38a, 38b über die Maskenbühnen- Steuereinheit 36 der zweiten Zentraleinheit (CPU) 37 zugespeist. Da die Abstände εA und εB, wie erwähnt, bekannte Größen sind, kann die Zentraleinheit 37 Abstände dA und dB zwischen der Oberseite der Maske und den beiden Punkten A bzw. B auf dem Plättchen durch Subtrahieren der Abstände εA und εB von den Abständen DA bzw. DB ableiten. Auf der Grundlage dieser Abstände dA und dB können der Parallelitätsfehler ΔRY der Oberseite des Plättchens gegenüber der Oberseite der Maske und der Spaltabstand zwischen den betreffenden Oberseiten von Maske und Plättchen abgeleitet oder ermittelt werden.
In einem fünften Vorgang kann weiterhin der Spaltab­ stand zwischen den jeweiligen Oberseiten von Maske und Plättchen in paralleler Beziehung (zwischen diesen) auf die vorbestimmte Größe eingestellt werden, indem der RY-Tisch 22 und der Z-Tisch 23 auf der Plättchenseite entsprechend dem Parallelitätsfehler ΔRY und dem Spaltabstand, auf oben beschriebene Weise ermittelt, justiert werden.
Im vierten und fünften Vorgang kann das Plättchen in bezug auf die zweiten Wegsensoren 52a, 52b positioniert werden, anstatt den Spaltabstand zwischen den Ober­ seiten von Maske und Plättchen in paralleler Beziehung (zueinander) auf die vorbestimmte Größe einzustellen. Die Oberseite oder -fläche der Maske verläuft parallel zur Bezugsebene 11, und die Abstände εA und εB liegen zwischen der Oberseite der Maske und den zweiten Weg­ sensoren 52a bzw. 52b (vor). Wenn die Sollgröße des Spaltabstands zwischen Maske und Plättchen gleich d ist, kann daher der Spaltabstand zwischen Maske und Plättchen durch Ausführung der Korrektur in Z-Achsen­ richtung und R-Richtung auf d eingestellt werden, so daß die Abstände (oder Strecken) zwischen der Oberseite des Plättchens und den zweiten Wegsensoren 52a, 52 gleich (εA+d) bzw. (εB+d) sind. In diesem Fall werden die Abstände dA und dB im wesentlichen oder dem Betrag nach (in substance) berechnet, und in der Stufe der Korrektur in Z-Achsenrichtung und RY-Richtung werden der Parallelitätsfehler ΔRY der Oberseite des Plättchens gegenüber der Oberseite der Maske und der Spaltabstand zwischen den jeweiligen Oberseiten von Maske und Plättchen berechnet.
Beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Abstände mittels der Verschiebungs- oder Wegsensoren detektiert (gemessen), so daß die bisher erforderliche komplizierte Optik nicht benutzt zu werden braucht und keine genaue Fokuseinstellung nötig ist. Trotz des einfachen Aufbaus kann daher der Spaltabstand zwischen Maske und Plättchen in paralleler Beziehung zueinander sehr genau auf die vorbestimmte Größe eingestellt werden, auch wenn die Montage- oder Aufspanngenauigkeit (mounting accuracy) von Maske und Plättchen mangelhaft ist oder wenn Maske und Plättchen Dickenabweichungen bzw. -änderungen aufweisen. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zudem der Abstand zwischen Maske und Plättchen im Umfangsbereich detektiert, so daß die Detektions- bzw. Meßfehler kleiner gehalten werden können als dann, wenn die Abstandsmessung im zentralen Bereich erfolgt. Auf diese Weise kann die Möglichkeit für ein Anstoßen (eine Berührung) zwischen Maske und Plättchen ausgeschaltet werden.
Gemäß Fig. 5 sollten Target 51a und zweiter Wegsensor 52a möglichst dicht nebeneinander angeordnet sein. Wenn nämlich Target 51a und Sensor 52a gemäß Fig. 6 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, tritt bei Drehung der Masken-Aufspanneinrichtung 34 ein unnötiger Fehler, wie in Fig. 6 in strichpunktierten Linien angedeutet, zwischen ihnen auf.
Beim beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erfolgt die Spaltabstandseinstellung in einem zweidimensionalen Raum. Im folgenden ist nun ein zweites Ausführungs­ beispiel beschrieben, bei dem die Spaltabstandseinstel­ lung in einem dreidimensionalen Raum erfolgt.
Gemäß Fig. 7 umfaßt eine Plättchen-Bühne 20 einen auf einer Bezugsebene 11 in X-Achsenrichtung verschiebbaren X-Tisch 61, einen an letzterem montierten oder gela­ gerten, in Y-Achsenrichtung verschiebbaren Y-Tisch 62 und einen an letzterem montierten oder gelagerten Schiebemechanismus 63, der in Z-Achsenrichtung sowie in RX-, RY- und RZ-Richtungen verschiebbar oder kippbar ist und an dem eine Plättchen-Aufspanneinrichtung 64 vorgesehen ist. Ebenso umfaßt eine nur schematisch dargestellte Maskenbühne 30 einen X-Y-Tisch 71 und einen Schiebemechanismus 72, der in Z-Achsenrichtung sowie in RX-, RY- und RZ-Richtungen verschiebbar oder kippbar ist. Der Tisch 71 und der Mechanismus 72 sind mit einer Masken-Aufspanneinrichtung 73 verbunden. Eine Röntgenbelichtungseinheit bestrahlt eine Maske 35 und ein Plättchen 25 unter einem rechten Winkel dazu mit Röntgenstrahlung, wobei ein Schaltungsmuster oder -bild der Maske 35 auf ein Resistmaterial des Plättchens 25 übertragen wird.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist weiterhin die Plättchen-Aufspanneinrichtung 64 mit einem ersten Verschiebungs- oder Wegsensor 41 versehen, der zur Einstellung des Spaltabstands dient.
Für die Abstandseinstellung im dreidimensionalen Raum ist andererseits die Masken-Aufspanneinrichtung 73 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit drei Zielobjekten bzw. Targets 51a, 51b, 51c und drei zweiten Wegsensoren 52a, 52b, 52c versehen (vgl. Fig. 8).
Da ein Steuersystem beim zweiten Ausführungsbeispiel im wesentlichen auf die gleiche Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgelegt ist, kann auf seine Darstellung verzichtet werden.
Im folgenden sind nur die Unterschiede des dreidimen­ sionalen Spaltabstandseinstellverfahrens nach dem zweiten Ausführungsbeispiel gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zunächst wird in einem Vorgang oder Schritt zum Einstellen bzw. Justieren der Oberseite der Maske parallel zur Bezugsebene 11 die Plättchen-Aufspann­ einrichtung 64 nicht nur in X-Achsenrichtung, sondern auch in Y-Richtung verschoben, so daß (dabei) der erste Wegsensor 41 die Oberseite der Maske sowohl in X- als auch in Y-Achsenrichtung abtastet. Auf der Grundlage dieser Abtastung wird die Maske in RX- und RY-Richtung geneigt, um ihre Oberseite parallel zur Bezugsebene zu halten bzw. auszurichten.
In einem Vorgang zum Messen der Abstände εA, εB und εC zwischen der Oberseite der Maske und den zweiten Wegsensoren 52a, 52b bzw. 52c tastet sodann der erste Wegsensor 41 die drei Targets 51a, 51b, 51c ab, um damit Abstände γA, γB und γC zu ermitteln bzw. abzuleiten.
In einem Vorgang zum Einstellen oder Justieren der Oberseite des Plättchens parallel zur Oberseite der Maske messen sodann die zweiten Wegsensoren 52a, 52b, 52c Abstände DA, DB bzw. DC zwischen ihnen selbst und drei Punkten auf der Oberseite des Plättchens. Durch Subtrahieren der Abstände εA, εB und εC von den Abständen DA, DB bzw. DC können somit Abstände dA, dB und dC zwischen der Oberseite der Maske und den drei Punkten auf der Oberseite des Plättchens abgeleitet bzw. berechnet werden. Auf der Grundlage dieser Größen können Parallelitätsfehler ΔRX und ΦRY der Plättchen-Oberseite in bezug auf die Masken-Oberseite und der Spaltabstand zwischen den betreffenden Ober­ seiten von Maske und Plättchen berechnet werden. Durch Einstellung oder Justierung des Plättchens in Z-Achsen­ richtung sowie in RX- und RY-Richtungen kann der Spaltabstand zwischen Maske und Plättchen mit paralle­ ler Beziehung zwischen diesen auf eine vorbestimmte Größe eingestellt werden.
Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der zweiten Ausführungs­ form, bei welcher die drei Targets 51a-51c mit ihren zugeordneten Wegsensoren 52a-52c zusammengefaßt oder einheitlich ausgebildet sein können.

Claims (5)

1. Verfahren zum Einstellen des Spaltabstands zwischen ersten und zweiten Objekten auf eine vorbestimmte Größe, so daß die jeweiligen Prüfflächen der beiden Objekte parallel zueinander liegen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Messen eines Parallelitätsfehlers der Prüffläche des zweiten Objekts (35) in bezug auf eine gedachte Bezugsebene (11), die als parallel zur Überführungs- oder Verschiebungsrichtung (transferring direction) des ersten Objekts (25) liegende Ebene definiert ist,
  • b) Neigen oder Kippen des zweiten Objekts (35) im Sinne einer Beseitigung des Parallelitätsfehlers, um damit die Prüffläche des zweiten Objekts (35) parallel zur Bezugsebene (11) zu halten oder einzustellen,
  • c) Messen eines Parallelitätsfehlers der Prüffläche des ersten Objekts (25) in bezug auf die Prüffläche des zweiten Objekts (35) und des Spaltabstands zwischen den jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) sowie
  • d) Neigen oder Kippen des ersten Objekts (25) im Sinne einer Beseitigung des Parallelitätsfehlers, um damit die jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) parallel zueinander zu halten, und Justieren des Spaltabstands zwi­ schen den jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35), um damit den Spaltab­ stand zwischen den Prüfflächen auf eine vorbe­ stimmte Größe einzustellen.
2. Verfahren zum Einstellen des Spaltabstands zwischen ersten und zweiten Objekten (25, 35) auf eine vorbe­ stimmte Größe, so daß die jeweiligen Prüfflächen der beiden Objekte (25, 35) parallel zueinander liegen, mittels einer Vorrichtung mit einer das erste Objekt (25) tragenden ersten beweglichen Bühne (20), die längs einer als parallel zur Überführungs- oder Verschiebungsrichtung des ersten Objekts (25) liegen­ de Ebene definierten gedachten Bezugsebene (11) bewegbar ist und die Mittel (22) zum Neigen oder Kip­ pen des ersten Objekts (25) und einen ersten Ver­ schiebungs- oder Wegsensor (41) aufweist, sowie einer das zweite Objekt (35) tragenden zweiten beweglichen Bühne (30) mit Mitteln (32) zum Neigen oder Kippen des zweiten Objekts (35) und mindestens zwei Verschiebungs- oder Wegsensoren (52a, 52b), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Abtasten der Prüffläche des zweiten Objekts (35) mittels des ersten Wegsensors (41) in Abhängig­ keit von der Verschiebung der ersten beweglichen Bühne (20) längs der Bezugsebene (11), um damit einen Parallelitätsfehler der Prüffläche des zweiten Objekts (35) in bezug auf die Bezugsebene (11) zu messen,
  • b) Neigen oder Kippen des zweiten Objekts (35) im Sinne einer Beseitigung des Parallelitätsfehlers, um damit die Prüffläche des zweiten Objekts (35) parallel zur Bezugsebene (11) zu halten oder einzustellen,
  • c) Messen von Abständen zwischen den zweiten Wegsen­ soren (52a, 52b) und mindestens zwei Punkten auf der Prüffläche des ersten Objekts (25) mittels der zweiten Wegsensoren (52a, 52b),
  • d) jeweils einzelnes (getrenntes) Subtrahieren der Abstände zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) von den gemessenen Abständen zwecks Ablei­ tung oder Ermittlung der Spaltabstände zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den mindestens zwei Punkten auf der Prüffläche des ersten Objekts (25), so daß damit ein Paralleli­ tätsfehler der Prüffläche des ersten Objekts (25) in bezug auf die Prüffläche des zweiten Objekts (35) und der Spaltabstand zwischen den jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) berechnet werden, und
  • e) Neigen oder Kippen des ersten Objekts (25) im Sinne einer Beseitigung des berechneten Paralleli­ tätsfehlers, um damit die jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) parallel zueinander zu halten oder einzustellen, und Justieren des Spaltabstands zwischen den jeweili­ gen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) in der Weise, daß der Spaltabstand auf die vorbestimmte Größe eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite bewegliche Bühne (30) mindestens zwei jeweils einzeln mit den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) korrespondierend angeordnete Zielobjekte oder Targets (51a, 51b) aufweist und daß der Schritt d) folgendes umfaßt: einen Unterschritt zum Abtasten der Targets (51a, 51b) und der Prüffläche des zweiten Objekts (35) mittels des ersten Wegsensors (41) in Abhängigkeit von der Verschiebung der ersten beweglichen Bühne (20) längs der Bezugsebene (11), um damit Abstände (αA, αB) zwischen dem ersten Wegsensor (41) und den Targets (51a, 51b) sowie Abstände (βA, βB) zwischen der Prüffläche des zwei­ ten Objekts (35) und dem ersten Wegsensor (41) zu messen; einen Unterschritt zum Berechnen der Diffe­ renzen zwischen den Abständen (αA, αB) zwischen erstem Wegsensor (41) und Targets (51a, 51b) und den Abständen (βA, βB) zwischen der Prüffläche des zwei­ ten Objekts (35) und dem ersten Wegsensor (41), um damit Abstände (γA, γB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den Targets (51a, 51b) abzuleiten oder zu ermitteln; und einen Unterschritt zum Ableiten (Bilden) der Summen von oder der Diffe­ renzen zwischen (einerseits) den Abständen (γA, γB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den Targets (51a, 51b) und (andererseits) vorher abgeleiteten oder ermittelten Abständen (δA, δB) zwischen den Targets (51a, 51b) und den zweiten Wegsensoren (52a, 52b), um damit die Abstände (εA, εB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) abzuleiten bzw. zu ermitteln.
4. Vorrichtung zum Einstellen des Spaltabstands zwischen ersten und zweiten Objekten (25, 35) auf eine vorbestimmte Größe, so daß die jeweiligen Prüfflächen der beiden Objekte (25, 35) parallel zueinander liegen, mit einer ersten beweglichen Bühne (20), welche das erste Objekt (25) trägt und längs einer als Ebene parallel zur Überführungs- oder Verschiebungsrichtung (transferring direction) des ersten Objektes (25) definierten gedachten Bezugsebene (11) bewegbar ist, und einer das zweite Objekt (35) tragenden beweglichen Bühne (30), gekennzeichnet durch
einen an der ersten beweglichen Bühne (20) angeordneten ersten Verschiebungs- oder Wegsensor (41) zum Abtasten der Prüffläche des zweiten Objekts (35) in Abhängigkeit von der Verschiebung der ersten beweglichen Bühne (20) längs der gedachten Bezugs­ ebene (11), um damit einen Parallelitätsfehler der Prüffläche des zweiten Objekts (35) in bezug auf die Bezugsebene (11) zu messen,
eine an der zweiten beweglichen Bühne (30) angebrach­ te Kipp- oder Neigungseinrichtung (32), welche das zweite Objekt (35) im Sinne einer Beseitigung des Parallelitätsfehlers zu kippen oder neigen vermag, um damit die Prüffläche des zweiten Objekts (35) parallel zur Bezugsebene (11) zu halten,
mindestens zwei an der zweiten beweglichen Bühne (30) angeordnete zweite Verschiebungs- oder Wegsen­ soren (52a, 52b) zum Messen von Abständen von mindestens zwei Punkten auf der Prüffläche des ersten Objekts (25),
arithmetische oder Recheneinrichtungen (27, 37) zum jeweils einzelnen (oder getrennten) Subtrahieren der Abstände zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) von den gemessenen Abständen, um damit die Abstände zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den mindestens zwei Punkten auf der Prüffläche des ersten Objekts (25) abzuleiten oder zu ermitteln, so daß damit ein Parallelitätsfehler der Prüffläche des ersten Objekts (25) in bezug auf die Prüffläche des zweiten Objekts (35) und der Spaltabstand zwischen den jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) berechnet werden,
eine an der ersten beweglichen Bühne (20) angebrach­ te Kipp- oder Neigungseinrichtung (22) zum Kippen oder Neigen des ersten Objekts (25) im Sinne einer Beseitigung des Parallelitätsfehlers, um damit die jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) parallel zueinander zu halten oder einzu­ stellen, sowie
Justiereinrichtungen (23, 33) zum Justieren des Spaltabstands zwischen den jeweiligen Prüfflächen von erstem und zweitem Objekt (25, 35) auf der Grundlage des berechneten Spaltabstands, so daß der Spaltabstand auf die vorbestimmte Größe eingestellt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite bewegliche Bühne (30) mindestens zwei jeweils einzeln mit den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) korrespondierend angeordnete Zielobjekte oder Targets (51a, 51b) aufweist, daß der erste Wegsensor (41) die Targets (51a, 51b) und die Prüffläche des zweiten Objekts (35) in Abhängigkeit von der Verschiebung der ersten beweglichen Bühne (20) längs der Bezugsebene (11) abtastet, um damit Abstände (αA, αB) zwischen dem ersten Wegsensor (41) und den Targets (51a, 51b) sowie Abstände (βA, βB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und dem ersten Wegsensor (41) zu messen, und daß die Recheneinrichtungen (27, 37) die Differenzen zwischen den Abständen (αA, αB) zwischen dem ersten Wegsensor (41) und den Targets (51a, 51b) einerseits und den Abständen (βA, βB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und dem ersten Wegsensor (41) andererseits berechnen, damit Abstände (γA, γB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den Targets (51a, 51b) ableiten oder ermitteln und die Summen von oder Differenzen zwischen den Abständen (γA, γB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den Targets (51a, 51b) einerseits sowie den vorher ermittelten oder abgeleiteten Abständen (δA, δB) zwischen den Targets (51a, 51b) und den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) andererseits bilden, um damit Abstände (εA, εB) zwischen der Prüffläche des zweiten Objekts (35) und den zweiten Wegsensoren (52a, 52b) abzuleiten oder zu ermitteln.
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