DE68923018T2

DE68923018T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen eines Zwischenraumes zwischen zwei Objekten.

Info

Publication number: DE68923018T2
Application number: DE1989623018
Authority: DE
Inventors: Masanobu Atsugi-Shi Kanagawa-Ken Hasegawa; Masakazu Atsugi-Shi Kanagawa-Ken Matsugu; Yukichi Narashino-Shi Chiba-Ken Niwa; Noriyuki Machida-Shi Tokyo Nose; Mitsutoshi Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Ohwada; Kenji Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Saitoh; Shigeyuki Yokohama-Shi Kanagawa-Ken Suda; Minoru Nakano-Ku Tokyo Yoshii
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1989-02-16
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2009-02-17
Also published as: DE68923018D1; EP0332300A3; EP0332300A2; EP0332300B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Gerät zur Messung eines Abstands zwischen zwei Objekten mit hoher Genauigkeit, das insbesondere geeignet in einem Herstellungsgerät für Halbleiter- Mikroschaltungsvorrichtungen verwendbar ist, beispielsweise, um einen Zwischenraum oder Abstand zwischen einer Maske und einem Wafer zur Steuerung des Abstands oder Zwischenraums auf einen erwünschten Wert zu messen.
In Herstellungsgeräten für Halbleitervorrichtungen wird eine Abstandsmessvorrichtung verwendet, um den Zwischenraum oder Abstand zwischen einer Maske und einem Wafer zu messen, und nach Einstellung des Abstands oder Zwischenraums wird ein Muster der Maske auf den Wafer durch Belichtung übertragen. Dies stellt Musterübertragung mit hoher Genauigkeit sicher. Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Zwischenraum-Meßvorrichtung, wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 61-111 402 vorgeschlagen. In diesem Beispiel sind eine Maske M (erstes Objekt) und ein Wafer W (zweites Objekt) einander gegenübergestellt angeordnet, und durch Verwendung einer Linse L1 wird Licht bei einem Punkt Ps, der zwischen der Maske M und dem Wafer W ist, fokussiert.
In diesem Fall wird das Licht von der Oberfläche der Maske M und der Oberfläche des Wafers W reflektiert, und die reflektierten Lichtstrahlen werden durch eine weitere Linse L&sub2; bei Punkten PW und PM auf einer Oberfläche eines Schirms S projiziert und fokussiert. Der Abstand oder Zwischenraum zwischen der Maske M und dem Wafer W kann gemessen werden, indem man den Abstand zwischen den Lichtpunkten PW und PM auf der Oberfläche des Schirms S bestimmt.
In solch einem System enthält jeder der reflektierten Lichtstrahlen von der Maske und dem Wafer nur die Information, die sich auf die Position der Maske oder des Wafers bezieht. Somit sind für die Messung des Zwischenraums zwei Lichtstrahlen notwendig. Dies ist kompliziert.
Bezug wird auch auf die deutsche Patentschrift Nr. DE-A-3 719 538 gemacht, in der eine Vorrichtung zur Messung des Abstands zwischen zwei plattenähnlichen Objekten, wie beispielsweise einer Maske und einem Wafer, beschrieben wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät zur Messung eines Abstands zwischen zwei Objekten wie beispielsweise einem ersten plattenähnlichen Objekt und einem zweiten plattenähnlichen Objekt, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, mit hoher Genauigkeit und ohne Komplikationen bereitzustellen.
Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung des Abstands zwischen ersten und zweiten plattenähnlichen Objekten bereitgestellt, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, umfassend eine Lichtquelle zum Projizieren eines Lichtstrahls auf das erste Objekt, der danach auf das zweite Objekt projiziert wird, und einen Photodetektor zum Bestimmen der Einfallsposition des Lichtstrahls, der von dem zweiten Objekt reflektiert worden ist, auf seiner Nachweisoberfläche; gekennzeichnet durch ein optisches Element in der Form eines Beugungselements oder einer Fresnel-Zonenplatte, die sich auf dem ersten Objekt befindet, so daß der von dem Photodetektor nachgewiesene Lichtstrahl ein Lichtstrahl ist, der von dem optischen Element abgelenkt worden ist, entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Reflektionsposition auf dem zweiten Objekt in bezug auf die Richtung des Strahls, wodurch die Einfallsposition des Lichtstrahls auf der Nachweisoberfläche des Photodetektors mit dem Abstand zwischen den zwei Objekten variiert, und eine Signal- Verarbeitungseinrichtung mit Einrichtungen zum Empfangen des Ausgangssignals von dem Photodetektor und zum Erzeugen eines Signals, das die relative Verschiebung zwischen den Objekten darstellt, und mit Einrichtungen zum Vergleichen des erzeugten Signals mit einem Referenzsignal, das einem vorbestimmten Abstand zwischen den Objekten entspricht, zum Bestimmen des Abstands zwischen den Objekten auf der Grundlage des Vergleichs.
Ferner wird erfindungsgemäß eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt, bei der das erste und das zweite Objekt jeweils eine Mustermaske und ein Wafer sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Ausrichten der Maske und des Wafers auf der Grundlage der Abstandsbestimmung, und ein Drucksystem zum Drucken eines Musters der Maske auf den Wafer.
Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Vorrichtungen bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen einer Maske mit einem Muster und einem optischen Element in der Form eines Beugungselements oder einer Fresnel-Zonenplatte auf dem ersten Objekt; Bereitstellen eines Wafers; Projizieren eines Lichtstrahls auf die Maske und den Wafer; Bestimmen der Einfallsposition des Lichtstrahls, der von dem Wafer reflektiert worden ist und der von dem optischen Element der Maske entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Reflektionsposition auf den Wafer in bezug auf die Richtung des Strahls abgelenkt worden ist, auf einer vorbestimmten Ebene; Bestimmen des Abstands zwischen der Maske und dem Wafer auf der Grundlage des Nachweises durch eine Signal- Verarbeitungseinrichtung, die Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals, das die relative Verschiebung zwischen der Maske und dem Wafer darstellt; und Einrichtungen zum Vergleichen des Signals mit einem Referenzsignal, das einem vorbestimmten Abstand zwischen der Maske und dem Wafer entspricht, umfaßt; Ausrichten der Maske und des Wafers auf der Grundlage der Bestimmung durch die Signal- Verarbeitungseinrichtung; und danach Durchführen von Drucken des Musters der Maske auf den Wafer.
Die Erfindung wird nun durch Beispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer optischen Anordnung ist, zur Erklärung des Prinzips eines Abstandsmeßverfahrens vom bekannten Typ.
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer optischen Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 3 eine schematische und perspektivische Ansicht ist, die einen Hauptteil der ersten Ausführungsform zeigt, rund um verwendete physikalische optische Elemente.
Fig. 4A eine Draufsicht eines verwendeten physikalischen optischen Elements ist, Fig. 48 eine Darstellung eines optischen Wegs ist, wenn in der Richtung eines Pfeils B gesehen, und Fig. 4C eine Darstellung eines optischen Wegs ist, wenn in der Richtung eines Pfeils A gesehen.
Fig. 5A eine schematische Veranschaulichung einer optischen Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 5B eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 9 eine schematische Darstellung ist, die Details einer Einrichtung zur Bestimmung der Neigung veranschaulicht, die in der Ausführungsform von Fig. 8 verwendet wird.
Fig. 10A eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Fig. 10B eine vergrößerte schematische Ansicht ist, die einen Bereich der Ausführungsform von Fig. 10A zeigt.
Fig. 11 eine erklärende Ansicht ist, die Licht zeigt, das von einem zweiten physikalischen optischen Element ausgeht, das auf einen ersten Objekt bereitgestellt ist, gemäß einer Gestaltung der vorliegenden Erfindung, wenn das austretende Licht wellenoptisch betrachtet wird.
Fig. 12A und 12B und Fig. 13A bis 13C jeweils schematische Darstellungen sind, die weitere Formen von physikalischen optischen Elementen zeigen, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Erfindung auf eine Zwischenraum- Meßvorrichtung angewendet wird, die in einem Herstellungs- Belichtungsgerät für Halbleiter- Mikroschaltungsvorrichtungen verwendbar ist, zur Messung eines Abstands zwischen einer Maske und einem Wafer. Fig. ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch Physikalische optische Elemente und einen Bereich um sie herum in der Vorrichtung der Ausführungsform von Fig. 2 zeigt.
Mit 1 wird ein Laserstrahl bezeichnet, der von einem Halbleiterlaser LD zugeführt wird. Der Halbleiterlaser LD kann durch einen anderen Typ einer Laser-Vorrichtung ersetzt werden, wie beispielsweise einen He-Ne-Laser. Mit 2 wird ein erstes Objekt bezeichnet, das beispielsweise eine Maske ist. Mit 3 wird ein zweites Objekt bezeichnet, das beispielsweise ein Wafer ist. Mit 4 und 5 werden ein erstes und ein zweites physikalisches optisches Element bezeichnet, die in einem Bereich der Maske 2 bereitgestellt sind. Jedes dieser physikalischen optischen Elemente 4 und 5 wird durch ein Beugungsgitter oder eine Fresnel- Zonenplatte beispielsweise bereitgestellt. Mit 7 wird eine Kondensorlinse mit einer Brennweite fs und einer optischen Achse 63 bezeichnet.
Mit 8 wird eine Licht-Empfangseinrichtung bezeichnet, die an einer Brennpunktposition der Kondensorlinse 7 angeordnet ist. Die Licht-Empfangseinrichtung umfaßt einen Liniensensor PSD oder anderes und wirkt, in dem sie die Position des Schwerpunkts eines empfangenen Lichtstrahls bestimmt. Mit 9 wird ein Signal-Verarbeitungsschaltkreis bezeichnet, der arbeitet, um durch Verwendung von Signalen von der Licht-Empfangseinrichtung 8 die Position des Schwerpunkts des auf die Licht-Empfangseinrichtung 8 einfallenden Lichts zu bestimmen und durch Berechnung den Abstand d&sub0; zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 in einer Weise zu bestimmen, die später beschrieben werden wird.
Mit 10 wird im allgemeinen ein optischer Fühler bezeichnet, umfassend die Kondensorlinse 7 und die Licht- Empfangseinrichtung 8 ebenso wie den Signal- Verarbeitungsschaltkreis 9, wie erforderlich, wobei der optische Fühler relativ zu der Maske 2 und dem Wafer 3 beweglich ist.
Das Licht 1 (Wellenlänge λ = 830 nm in diesem Beispiel) von dem Halbleiterlaser LD fällt senkrecht bei einem Punkt A auf der Oberfläche der ersten Fresnel-Zonenplatte, die in einem Bereich der Maske 2 bereitgestellt ist, ein. Das auf die erste Fresnel-Zonenplatte 4 einfallende Licht wird dadurch gebeugt, und Beugungslicht von einer vorbestimmten Ordnung oder Ordnungen, bei denen bei einem Winkel Θ1 gebeugt wird, wird bei einem Punkt B (C) auf der Oberfläche des Wafers 3 reflektiert. Bezugszeichen 31 bezeichnet solch ein Reflektionslicht von dem Wafer 3, wenn es bei einer Position P1 ist, die bei einem Abstand (Zwischenraum) d&sub0; von der Maske 2 ist. Bezugszeichen 32 bezeichnet solch ein Reflektionslicht von dem Wafer 3, wenn er bei einer Position P2 ist, die bei einem Abstand dG von der Position P1 ist.
Das von dem Wafer 3 reflektierte Licht fällt bei einem Punkt D (oder E, wenn der Wafer 3 bei der Position P2 ist) auf die Oberfläche einer zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 ein, die in einem Bereich des ersten Objekts (Maske) 2 bereitgestellt ist.
Die zweite Fresnel-Zonenplatte 5 hat eine optische Funktion, durch die der Emissionswinkel eines Beugungsstrahls, der von ihr ausgeht, sich gemäß der Einfallsposition von Licht, das auf die zweite Fresnel- Zonenplatte eintrifft, verändert, wie eine Funktion einer Kondensorlinse.
Beugungslicht 61 (oder 62, wenn der Wafer 3 bei der Position P2 ist) von einer vorbestimmten Ordnung oder Ordnungen, bei denen von der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 bei einem Winkel Θ2 gebeugt wird, wird durch die Kondensorlinse 7 auf die Oberfläche der Licht- Empfangseinrichtung 8 gerichtet. Durch Verwendung der Position des Schwerpunkts des empf angenen Lichts 61 (oder 62) auf der Oberfläche der Licht-Empfangseinrichtung 8 kann der Abstand oder Zwischenraum zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 durch Berechnung bestimmt werden.
In dieser Ausführungsform hat jede von der ersten und zweiten Fresnel-Zonenplatte 4 und 5, von denen beide in einem Bereich der Maske 2 bereitgestellt sind, eine vorbestimmte Unterteilung. Auch kann der Beugungswinkel Θ1 oder Θ2 des Beugungslichts einer vorbestimmten Ordnung oder Ordnungen (z.B. positive und negative erste Ordnung), die durch die Aufnahme von Licht durch jede Fresnel-Zonenplatte erzeugt werden, bei der Herstellung bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 4A bis 4C, die die Wirkung der ersten und zweiten Fresnel-Zonenplatten 4 und 5 der Maske 2 in bezug auf den Abstand zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 erklären, ist Fig. 4A eine Draufsicht der Fresnel-Zonenplatten (physikalische optische Elemente) 4 und 5, Fig. 4B ist eine schematische Darstellung von optischen Wegen, die durch die physikalischen optischen Elemente 4 und 5 durchgehen, wie von der Richtung B gesehen, und Fig. 4C ist eine ähnliche Ansicht eines optischen Wegs, aber wenn von der Richtung A gesehen.
In dieser Ausführungsform hat die erste Fresnel-Zonenplatte 4 die Funktion, einfach empfangenes Licht abzulenken. Sie kann jedoch eine lichtbündelnde oder -zerstreuende Wirkung haben.
Wie in den Fig. 4A bis 4c zu sehen ist, ist die zweite Fresnel-Zonenplatte 5 so aufgebaut, daß die Beugungsrichtung mit der Position der zweiten Fresnel- Zonenplatte variiert. Beispielsweise entspricht ein Punkt 11 solch einem Punkt, durch den der Schwerpunkt eines austretenden Lichtstrahls hindurchgeht, wenn der Abstand zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 100 um ist. Wenn der Abstand zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 ansteigt, verschiebt sich der Punkt, durch den der austretende Lichtstrahl durchgeht, nach rechts in Fig. 4A, und, wenn der Abstand gleich 200 um wird, geht der austretende Lichtstrahl bei einem Punkt 12 durch.
Jede Fresnel-Zonenplatte hat ein Muster, das in dieser Ausführungsform keine Kraft (lichtbündelnde oder lichtzerstreuende Kraft) in der Richtung B hat, wie in Fig. 4A zu sehen. Die Fresnel-Zonenplatte kann jedoch eine Kraft haben, um die Einstellung der Erklärung von Licht zuzulassen.
In dieser Ausführungsform hat die zweite Fresnel- Zonenplatte 5 eine lichtbündelnde Kraft in der Richtung A, so daß ein Lichtstrahl, der von ihr bei einem Emissionswinkel von 5º ausgeht, bei einem Abstand fM (Fig. 2) = 1000 um fokussiert wird.
Wenn in dem Beispiel der Fig. 4A bis 4C der Abstandsmeßbereich für eine Maske und einen Wafer 100 bis 200 um ist beispielsweise, wird die Größe der Fläche von jeder Fresnel-Zonenplatte 4 oder 5 so eingestellt, daß sie mit den Meßbereich abgestimmt ist.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird die Weise, wie der Abstand zwischen einer Maske 2 und einem Wafer 3 bestimmt wird, in größerem Detail beschrieben.
Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, der Abstand zu der Maske 2 vom Schnittpunkt F zwischen einem Beugungs-Lichtstrahl 61 und einem Beugungs-Lichtstrahl 62 durch fM bezeichnet wird, sind die folgenden Beziehungen gegeben:
AD = 2d&sub0;tanΘ1,
AE = 2(d&sub0;+dG)tanΘ1,
dM = DE = AE-AD = 2dGtanΘ1 ... (1)
dM = 2 fM tanΘ2 ... (2)
Die Menge der Verschiebung S des auf die Oberfläche der Licht-Empfangseinrichtung 8 einfallenden Lichts wird, wenn sich der Abstand zwischen der Maske und dem Wafer von d&sub0; zu dG verändert, durch die folgende Gleichung gegeben:
S = 2 fS tanΘ2 ... (3)
Es folgt aus den Gleichungen (1), (2) und (3), daß:
S = 2 dG fS/fM tanΘ1 ... (4)
Die Menge der Abweichung (ΔS) des auf die Oberfläche der Licht-Empfangseinrichtung 8 einfallenden Lichts, die sich aus einer Einheits-Veränderung des Abstands zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 ergibt, nämlich, die Empfindlichkeit ΔS kann wie folgt ausgedrückt werden:
ΔS = S/dG = (2 fS/fM) tanΘ1
= fS/fM dM/dG ... (5)
In dieser Ausführungsform werden durch Bestimmen der Verschiebung oder der Positionsabweichung S des auf die Oberfläche der Licht-Empfangseinrichtung 8 einfallenden Lichts der Abstand dG gemäß Gleichung (4) und unter Verwendung des bestimmten Wertes dG ein Fehler in der Position des Wafers 3 in bezug auf eine Bezugsposition (P1) bestimmt, die bei einem vorbestimmten oder erwünschten Abstand in bezug auf die Maske 2 und dem Wafer 3 gemessen wird.
Die Einfallsposition auf der Licht-Empfangseinrichtung 8 des Lichts von der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 wird, wenn der Wafer 3 bei einem erwünschten Abstand d0 ist, als eine Bezugsposition verwendet, wie aus der vorstehenden Beschreibung zu sehen ist. Solch eine Bezugsposition kann leicht bei der Herstellung bestimmt werden. Zum Beispiel kann eine geeignete Einrichtung verwendet werden, um einen Wafer exakt bei einem vorbestimmten Abstand (d0) von einer Maske zu positionieren, und Licht kann von der Lichtquelle LD projiziert werden. Somit kann solch eine Position auf der Licht-Empfangseinrichtung 8, bei der das Licht von der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 auftrifft, als Bezugsposition bestimmt werden. Als Beispiel zum Einstellen des Wafers kann ein Meßgerät "TM-230N" (Handelsname; hergestellt von Canon Inc. Japan) passenderweise verwendet werden.
Die Empfindlichkeit DS in dieser Ausführungsform kann, vorausgesetzt, daß die Brennweite fS der Kondensorlinse 7 30 mm ist, von der Gleichung (5) abgeleitet werden, d.h.:
ΔS = (30000/1000)(50/100) = 15(um/um)
Somit wird auf eine Veränderung von 1 um des Abstands zwischen der Maske 2 und dem Wafer 3 das auf die Oberfläche der Licht-Empfangseinrichtung 8 eintreffende Licht um 15 um verschoben. Wenn ein PSD mit einer Positions- Auflösungsleistung von 0,3 um als Licht-Empfangseinrichtung verwendet wird, kann im Prinzip der Abstand zwischen der Maske und dem Wafer mit einer Auflösung von 0,02 um gemessen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform hat wie beschrieben, die erste Fresnel-Zonenplatte 4 die Funktion, empfangenes Licht abzulenken. Dies stellt die folgenden vorteilhaften Ergebnisse bereit. Das heißt, wie aus Gleichung (5) zu sehen ist, ist der Winkel Θ1 des von der ersten Fresnel- Zonenplatte 4 austretenden Lichts einer der Parameter, der die Empfindlichkeit ΔS bestimmt. Vorausgesetzt, daß die Fresnel-Zonenplatte 4 abgebaut ist, so daß ein Licht verwendet wird, daß nur von der Maske transmittiert worden ist, ist der Winkel Θ1 genau gleich dem Einfallswinkel von Licht, das von der Maske empfangen wird, nämlich er ist exakt in der Projektionsrichtung von Licht von einer verwendeten Lichtquelle. In diesem Fall ist die Anordnung der Lichtquelleneinrichtung beschränkt, um eine erwünschte Empfindlichkeit ΔS zu erreichen. Die Bereitstellung einer ersten Fresnel-Zonenplatte 4 mit eine Licht-Ablenkfunktion läßt zu, daß für jeden Einfallswinkel auf der Fresnel- Zonenplatte eines Lichts von einer Lichtquelle der Emissionswinkel von Licht, das aus der Fresnel-Zonenplatte austritt, leicht auf einen erwünschten Wert Θ1 durch die Fresnel-Zonenplatte selbst eingestellt wird. Als Ergebnis ist der Freiheitsgrad bei der Anordnung einer Lichtquelleneinrichtung hoch.
Ferner kann der Durchmesser eines Lichtstrahls, der auf die Fresnel-Zonenplatte 4 eintrifft, vorzugsweise geringfügig größer als die Größe der Fresnel-Zonenplatte 4 gemacht werden. In diesem Fall verursacht keine Verschiebung eines Lichtstrahls, der auf die Maskenoberflache entlang der Ebene der Maskenoberfläche eintrifft, eine Veränderung im Zustand des Lichtes, das von der Fresnel-Zonenplatte 4 austritt.
In dieser Ausführungsform tritt ein Beugungslicht von dem zweiten physikalischen optischen Element 5, wobei das Beugungslicht in bezug auf eine einzelne Position auf dem Wafer 3 bestimmt wird, sicher auf die Kondensorlinse 7 bei einem bestimmten Winkel in bezug auf die optische Achse 63 ein. Da die Licht-Empfangseinrichtung 8 bei der Brennpunktposition der Kondensorlinse 7 bereitgestellt ist, ist die Einfallsposition von Licht auf der Licht- Empfangseinrichtung 8 unveränderlich, unabhängig von der Position des optischen Fühlers 10 auf der optischen Ache 63 und zusätzlich unabhängig von einer geringfügigen Verschiebung des optischen Fühlers in einer Richtung senkrecht zu der optischen Achse 63. Als Ergebnis kann ein Meßfehler aufgrund jeglicher Abweichung des optischen Fühlers ausreichend unterdrückt werden.
Wenn andererseits ein Positionsfehler des optischen Fühlers in einem gewissen Maße zulässig ist oder, wenn eine spezielle Einrichtung bereitgestellt ist, um solch einen Positionsfehler zu kompensieren, ist es nicht notwendig, die Licht-Empfangseinrichtung 8 so genau bei der Brennpunktposition der Kondensorlinse 7 anzuordnen.
Die Kondensorlinse 7 der Ausführungsform von Fig. 2 kann weggelassen werden und stattdessen kann die optische Anordnung wie in Fig. 5A oder 5B veranschaulicht, modifiziert werden. In jedem Fall sind im wesentlichen dieselben Effekte erreichbar, obwohl der Durchmesser eines Lichtflecks, der auf die Licht-Empfangseinrichtung 8 eintrifft, geringfügig größer im Vergleich zu der Ausführungsform von Fig. 2 ist. Von diesen Fällen stellt Fig. 5A ein Beispiel dar, in dem die Kondensorlinse 7 der Ausführungsform von Fig. 2 einfach weggelassen ist, mit einer geringfügigen Modifizierung der Position der Licht- Empfangseinrichtung 8. Fig. 5B stellt ein Beispiel dar, in dem ein physikalisches optisches Element 5, wie das in dem Beispiel von Fig. 5A verwendete, durch eines ersetzt wird, das eine optische Funktion hat, um einen empfangenen Lichtstrahl in einer vorbestimmten Richtung zu emittieren, aber das keine lichtbündelnde Wirkung hat. Insbesondere kann in diesem Beispiel ein Beugungsgitter mit einem durch parallele lineare Muster mit regelmäßigen Abständen gebildete Gitter verwendet werden, z.B. als das physikalische optische Element 5. In diesem Fall sind wie in der Ausführungsform von Fig. 5A im wesentlichen dieselben vorteilhaften Effekte erreichbar wie in der Ausführungsform von Fig. 2.
Als eine weitere Alternative kann in der Ausführungsform von Fig. 5B das Beugungsgitter 5 weggelassen werden, so daß das reflektierte Licht von dem Wafer 3 einfach durch die Maske 2 durchgeht, während die Licht-Empfangseinrichtung bei einer passenden Position angeordnet sein kann, um das Licht, das durch die Maske 2 durchgeht, zu empfangen. Ferner kann ein Beugungsgitter 4 auf der lichtempfangenden Seite in jeweils der Ausführungsform von Fig. 5A und der Ausführungsform von Fig. 5B weggelassen werden. In diesem Fall trifft Licht von einer Lichtquelle LD auf die Maske 2 bei einer Neigung in bezug auf eine Normale zu der Maskenoberfläche ein. Zusätzlich kann in den Fig. 5A und 5B ein Beugungsgitter in einem Bereich des Wafers 3 bereitgestellt sein, so daß das von dem Beugungsgitter 4 gebeugte Licht erneut durch dieses Beugungsgitter des Wafers 3 zu dem zweiten Beugungsgitter 5 der Maske gebeugt wird.
Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Erfindung auf ein optisches Röntgenstrahlenspiegel-Reduktionssystem in einem Herstellungs-Belichtungsgerät für Halbleiter- Mikroschaltungsvorrichtungen angewendet wird.
In Fig. 6 wird mit 101 eine Maske vom Transmissionstyp bezeichnet; mit 102 ein Wafer, der bei einer Brennpunktposition eines optischen Reduktionssystems ist; mit 102' und 102'' werden jeweils Wafer bezeichnet, die bei einer defokussierten Position sind; mit 103 ein optisches Röntgenstrahlenspiegel-Reduktionssystem; mit 104 ein Beugungsgitter, das in einem Bereich der Maske 101 bereitgestellt ist und lineare Muster mit regelmäßigen Abständen umfaßt; mit 105 eine lichtempfangende Linse; mit 106 ein photoelektrisches Umwandlungselement wie beispielsweise ein CCD; mit 110 ein Lichtstrahl (Röntgenstrahlen), die von einer nicht gezeigten Strahlungsenergiequelle zugeführt werden; und mit 111, 111' und 111'' werden Umkehr-Lichtstrahlen dargestellt, die von dem Wafer reflektiert werden, wenn er jeweils bei den Positionen 102, 102' und 102'' ist. Die auf die Maske 101 in die Richtung eines Pfeils projizierten Röntgenstrahlen bewegen sich entlang einer optischen Achse 103a des optischen Reduktionssystems fort und bestrahlen die Oberfläche des Wafers 102. Dadurch kann ein auf der Maske 101 gebildetes Muster auf den Wafer 102 übertragen werden.
Gemäß der defokussierten Position (102' oder 102''), wie von dem Wafer 102 zu dieser Zeit angenommen, wird die Einfallsposition eines Umkehr-Lichtstrahls auf das Beugungsgitter 104 der Maske 101 verschoben. Die Verschiebungsmenge der Einfallsposition von Licht auf das photoelektrischen Umwandlungselement 106 ist im wesentlichen in einer proportionalen Beziehung mit der Verschiebungsmenge der Position des Wafers 102 in der Richtung der optischen Achse 103a.
Wenn der Wafer bei der Brennpunktposition 102 ist, wird das von dem Wafer reflektierte Licht bei einer vorbestimmten Bezugsposition auf den Sensor 106 eintreffen. Andererseits wird, wenn der Wafer bei einer beliebigen defokussierten Position ist, das von dem Wafer reflektierte Licht bei einer Position gesammelt, die von der Bezugsposition verschoben ist. Die Verschiebungsmenge ist in diesem Fall im wesentlichen proportional zu der Verschiebungsmenge der Waferposition. Somit kann durch Messung der Verschiebungsmenge der Position des auf die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 106 einfallenden Lichts von der Bezugsposition die Verschiebungsmenge der Waferposition (d.h. die Defokussierungsmenge) bestimmt werden. Die Bezugsposition kann leicht bei der Herstellung durch Spurdrucken ("trail printing") eines Wafers oder von Wafern, zum Beispiel, bestimmt werden. Alternativ kann, da die Brennpunktposition eines verwendeten optischen Projektionssystems bei einem vorbestimmten Abstand von der Endfläche des Linsenprojektionssystems bestimmt werden kann, beispielsweise die Bezugsposition erstens bestimmt werden, indem man einen Wafer zu der Position bei einem vorbestimmten Abstand bringt, indem man eine passende Bestimmungsvorrichtung für die Waferposition verwendet und zweitens, indem man die Position des von dem Wafer reflektierten Licht bestimmt, das in diesem Fall auf den Sensor 106 als Bezugsposition eintrifft.
Die lichtempfangende Linse 105 wirkt, indem sie das von dem Beugungsgitter 104 zurückkommende Licht auf das photoelektrische Umwandlungselement 106 projiziert. Das photoelektrische Umwandlungselement 106 wirkt, indem es Signalverarbeitung für die Bestimmung eines beliebigen Unterschieds in der Lichtmenge des linken und rechten Flecks durchführt. Auf der Grundlage des somit bestimmten Differenzsignals kann die Waferposition bestimmt werden. Gemäß dem Vorzeichen des sich ergebenden Differenzsignals wird ein Wafer-Objekttisch (nicht gezeigt) in der Richtung der optischen Achse des optischen Reduktionssystems bewegt, um die Brennpunkteinstellung zu steuern.
Wenn eine verwendete Maske 101 eine Maske vom Reflektionstyp ist, wird die Projektion von Licht auf das erste physikalische optische Element 104 auf der rechtsliegenden Seite (Emissionseite von Röntgenstrahlen) gemacht, wie von Fig. 6 gesehen, und zusätzlich ist auch der Abfühlbereich (lichtempfangende Linse und photoelektrisches Umwandlungselement) auf derselben Seite angeordnet.
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Erfindung auf ein optisches Ultraviolettstrahlen-Reduktionssystem in einem Herstellungs-Belichtungsgerät für Halbleiter- Mikroschaltungsvorrichtungen angewendet wird.
In Fig. 7 wird mit 101 eine Maske (Strichplatte) bezeichnet; mit 102 ein Wafer, der bei einer Brennpunktposition eines optischen Reduktionssystems ist; mit 102' und 102'' Wafer, die jeweils bei defokussierten Positionen sind; mit 103' ein optisches Ultraviolettstrahlen-Reduktionssystem (Projektionslinsensystem); mit 104 ein Beugungsgitter, das in einem Bereich der Maske 101 bereitgestellt ist, mit 105 eine lichtempfangende Linse; mit 106 ein photoelektrisches Umwandlungselement; mit 110 ein von einer nicht gezeigten Lichtquelle zugeführter Lichtstrahl, der auf das Beugungsgitter 104 projiziert wird; und mit 111, 111' und 111'' Umkehr-Lichtstrahlen, die von dem Wafer reflektiert werden, wenn er jeweils bei den Positionen 102, 102' und 102'' ist.
Wenn die positionierte Maske und der Wafer genau in einer optisch konjugierten Beziehung sind (nämlich der Wafer exakt bei einer Brennpunktposition ist), fällt, vorausgesetzt, daß die Wellenlänge des Lichts 110 dieselbe wie die von den für die Muster-Aufzeichnung verwendeten Ultraviolettstrahlen ist, die Position des Umkehr- Lichtstrahls, der auf die Maske 101 eintrifft, mit der Einfallsposition des Lichts 110 zusammen, das von der nicht gezeigten Lichtquelle kommt. Wenn jedoch unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden, fällt das Umkehr-Licht, das zurück von dem Wafer kommt, auf die Maske 101 bei einer Position ein, die von der Einfallsposition des Lichts 110 um eine Menge verschoben ist, die der chromatischen Aberration entspricht. In diesem Fall wird solch eine Position, die verschoben ist, bei einer Bezugsposition bestimmt, die dem Im-Brennpunkt-Zustand entspricht. Ein Beugungsgitter kann bei solch einer Position bereitgestellt sein, wobei das Licht zu dem photoelektrischen Umwandlungselement 106 abgelenkt wird.
Das Abstands-Meßsystem der vorliegenden Ausführungsform kann ein "TTL (durch die Linse)-Typ" genannt werden, wobei die Abstandsmessung gemacht wird, indem man einen abstandsmessenden Lichtstrahl durch ein optisches Reduktionssystem leitet. Somit ist es durch Verwendung derselben Wellenlänge des Lichts für die Abstandsmessung und für die Musteraufzeichnung leicht möglich, sicher eine konstante Einfallsposition eines Lichtflecks auf dem photoelektrischen Umwandlungselement beizubehalten, die dem Im-Brennpunkt-Zustand eines Wafers zu einer Maske entspricht, unabhängig von jeder Veränderung der Brennweite des optischen Reduktionssystems aufgrund von Wärme oder sonstigem.
Es ist leicht zu verstehen, daß in den Anordnungen gemäß den Ausführungsformen von Fig. 6 und 7 jede leichte Neigung eines Wafers keinen Fehler in der Abstandsmessung verursacht.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Erfindung auf ein optisches Ultraviolettstrahlen-Reduktionssystem in einem Herstellungs-Belichtungsgerät für Halbleiter- Mikroschaltungsvorrichtungen verwendet wird, ähnlich zu der Ausführungsform von Fig. 7. Änliche Bezugszeichen wie in Fig. 7 sind ähnlichen oder entsprechenden Elementen zugeordnet.
In dieser Ausführungsform wirkt eine lichtempfangende Linse 105, indem sie auf ein photoelektrisches Umwandlungselement 106 solch einen Lichtstrahl projiziert, der von einein Wa£er reflektiert ist, aber nicht erneut durch ein optisches Reduktionssystem 103 durchgeht. Wenn während einem vorhergehenden Waferprozeß jede Waferoberflächenneigung korrigiert worden ist, kann die optisch konjugierte Beziehung zwischen der Maske und dem Wafer mit der veranschaulichten Struktur beibehalten werden. Wenn jedoch irgendeine Waferneigung auftritt, ergibt sich ein Fehler. Die kann korrigiert werden, indem man solch eine Waferneigung mit der in Fig. 9 gezeigten Anordnung bestimmt.
Insbesondere werden ein Halbspiegel 107 und ein zusätzliches photoelektrisches Umwandlungselement 108 wie beispielsweise ein PSD-Sensor oder ein CCD-Sensor bereitgestellt, der von einem Typ ist, daß die Einfallsposition eines empfangenen Lichtstrahls unterschieden werden kann. Die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 108 ist bei einer Brennpunktposition der Linse 105 angeordnet (exakter, bei einer Position, die optisch der Brennpunktposition äquivalent ist).
In dem in Fig. 9 gezeigten System und vorausgesetzt, daß der Wafer keine Neigung hat, trifft das Licht, wenn das Licht 111 von dem Wafer durch Parallelverschiebung aufgrund einer Veränderung der Waferposition verschoben wird, wie bei 111' oder 111'' abgebildet, immer an demselben Punkt auf der Oberfläche der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 108 auf. Wenn jedoch der Wafer geneigt ist, verändert sich der Winkel des von dem Wafer reflektierten Lichts wie beispielsweise bei 112 abgebildet, so daß die Einfallsposition des von dem Wafer reflektierten Lichts auf die photoelektrische Umwandlungsvorrichtung 108 um eine Menge Δx verschoben wird, die durch die folgende Gleichung bestimmt werden kann:
Δx = Δα f&sub1;
wobei Δα die Menge (rd) der Veränderung des Winkels ist und f&sub1; die Brennweite der Linse 105 ist. Durch Verwendung von diesem Δx kann die Position des Lichts auf der positionsbestimmenden photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 106 korrekt kompensiert werden.
Insbesondere kann, da Δx proportional zu Δx' ist, welches die Verschiebungsmenge des Lichts 111 darstellt, das auf die photoelektrische Umwandlungseinrichtung 106 einfällt, wie es sich aus der selben Neigung des Wafers ergibt, ein wahrer Wert S&sub0; bestimmt werden, zuerst durch Bestimmen einer Proportionalitätskonstante k in bezug auf diese proportionale Beziehung bei der Herstellung, d.h., Δx'=k Δx, und zweitens durch Subtraktion von k Δx von dem Wert S&sub1; der Verschiebung des Lichts auf der photoelektrischen Umwandlungsvorrichtung 106. Nämlich:
S&sub0; = S&sub1; - k Δx
Aus dem bestimmten Wert S&sub0; ist es möglich, korrekt eine Defokussierungsmenge zu bestimmen, ohne von der Neigung beeinflußt zu sein.
Fig. 10a ist eine schematische Darstellung einer optischen Anordnung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 10b ist eine vergrößerte Ansicht, die schematisch ein Bereich des optischen Wegs, wie durch die optische Anordnung von Fig. 10A definiert, zeigt. Ähnliche Bezugszeichen wie in Fig. 2 sind entsprechenden oder ähnlichen Elementen zugeordnet.
In der vorliegenden Erfindung ist jedes der physikalischen optischen Elemente 4 und 5 durch eine Fresnel-Zonenplatte mit einer lichtbündelnden oder -zerstreuenden Wirkung bereitgestellt.
Zur Bequemlichkeit der Erklärung wird nun angenommen, daß die Brennweite der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 fM2 (um) ist (wobei der Wert von fM2 entweder positiv oder negativ sein kann); daß der Abstand von der zweiten Fresnel- Zonenplatte 5 zu einer Lichtauswertungsebene 8a, die einer Sensoroberfläche 8 entspricht, ist; daß der Durchmesser von Licht auf der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 ω&sub1; ist; daß der Durchmesser von Licht auf der Licht-Auswertungsebene 8a ω&sub2; ist; und daß das auf die zweite Fresnel-Zonenplatte 5 projizierte Licht paralleles Licht ist. Dann kann der Strahldurchmesser ω&sub2; geometrisch-optisch gegeben werden durch:
ω&sub2; = ω&sub1; x ( -fM2)/fM2.
Somit ist der Durchmesser ω&sub2; sehr groß, wenn » fM2.
Unter Berücksichtigung hiervon sind in der vorliegenden Ausführungsform die Brechkräfte der ersten und zweiten Fresnel-Zonenplatte 4 und 5 so eingestellt, daß, wenn die Maske 2 und der Wafer 3 exakt bei einem voreingestellten Abstand d angeordnet sind, das Licht von der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 auf einen einzelnen Punkt auf der Licht-Auswertungsebene 8a abgebildet wird, wie in Fig. 10B veranschaulicht, so daß der Durchmesser ω&sub2; auf der Auswertungsebene 8a verringert wird, wobei eine Bestimmung des Schwerpunkts des Lichts durch den Sensor 8a mit hoher Genauigkeit sichergestellt wird.
Insbesondere sind die Komponenten so eingestellt, daß, wenn die Brennweite der ersten Fresnel-Zonenplatte mit fM1 (um) bezeichnet wird, die folgende Beziehung erfüllt ist:
1/(-fM1 + 2d) + 1/ = 1/fM2
Es ist zu bemerken, daß, wenn der reduzierte Strahldurchmesser ω&sub1; so klein wie von der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts zur Messung des Abstands ist, es notwendig ist, den Strahldurchmesser wellen-optisch zu behandeln.
Wenn der Strahldurchmesser klein ist, kommt die tatsächliche Position der Bündel-Taille näher zu der Seite der Fresnel-Zonenplatte 5, im Vergleich mit der geometrisch-optischen Brennpunktposition des Lichts. Solch eine tatsächliche Position der Bündel-Taille ist fast durch den Strahldurchmesser bestimmt, und es ist daher schwierig, ihre Einstellung zu erreichen. Wenn der Unterschied zwischen dem Bündel-Taillendurchmesser und dem Strahldurchmesser bei der geometrisch-optischen Brennpunktposition so groß ist, daß er nicht praktisch als Null vernachlässigt werden kann, heißt das auch, daß die Bündel-Taillenposition dicht bei der Fresnel-Zonenplatte 5 ist. Somit ist es schwierig, die Lichtauswertungsebene bei dieser Position zu definieren.
In diesem Fall, wenn&sub1; wie in Fig. 11 veranschaulicht, der Krümmungsradius der Wellenoberfläche des Lichts von der zweiten Fresnel-Zonenplatte 5 mit R&sub1; bezeichnet wird, der Abstand der Bündel-Taille des Lichts zu dieser Zeit von der Fresnel-Zonenplatte 5 mit X&sub1; bezeichnet wird; der bündel- Taillendurchmesser mit ω&sub0; bezeichnet wird, der Abstand von der Bündel-Taille zu der Auswertungsebene 8a mit x&sub2; bezeichnet wird, der Strahldurchmesser auf der Auswertungebene 8a ω&sub2; und der Krümmungsradius der Wellenoberfläche auf der Lichtauswertungsebene 8a mit R&sub2; bezeichnet wird und vorausgesetzt, daß das Licht eine Gauß'sche Verteilung hat, dann werden die folgenden Beziehungen abgeleitet:
ω&sub0;² = ω&sub1;²/[1+(πω&sub1;²/4λR&sub1;)²] ...(a)
X = R&sub1;/[1+(4λR&sub1;/πω&sub1;²)²] ...(b)
ω&sub2;² = ω&sub0;²[1+(4λX&sub2;/πω&sub0;²)²] ...(c)
R&sub2; = X&sub2;[1+(πω&sub0;²/4λX&sub2;)²] ...(d)
Bestimmt man den Strahldurchmesser ω&sub2; aus den Gleichungen (a), (b), (c) und (d), während der Krümmungsradius R&sub1; verändert wird, wird der Strahldurchmesser ω&sub2; minimal, wenn R&sub1; , nämlich, wenn die Ebene 8a im wesentlichen bei der geometrisch-optischen Brennpunktposition ist.
Als ein Beispiel sind die Werte des Strahldurchmessers ω&sub2;, wie angenommen, wenn = 20000 um, ω&sub1; = 20, 50, 100 und 200 um, solche, wie in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Strahldurchmesser ω&sub2; auf der Auswertungsebene ( = 20000 um)
Es ist in Tabelle 1 zu sehen, daß der Durchmesser ω&sub2; minimal wird, wenn R&sub1; . Unter Berücksichtigung hiervon wird in der vorliegenden Ausführungsform der Wert fM1 so eingestellt, daß die Beziehung "R&sub1; " erfüllt ist, wobei die Ausdehnung des Strahldurchmessers ω&sub2; auf der Oberfläche des Sensors 8a wellen-optisch behandelt wird.
Die Fig. 12A und 12B sind schematische Darstellungen, die in Entwicklungsansichten optische Wege veranschaulichen, die gemäß einer achten und neunten Ausführungsform der Erfindung angeordnet sind. Bezugszeichen 161 bezeichnet Licht. Ein verwendeter Wafer ist in diesen Zeichnungen weggelassen.
Fig. 12A zeigt ein Beispiel, bei dem jeweils eine erste Fresnel-Zonenplatte 4 auf der Lichtaufnahmeseite und eine zweite Fresnel-Zonenplatte 5 auf der Licht-Emissionsseite, wobei beide in einem Bereich eines ersten Objekts 2 bereitgestellt sind, eine Lichtumwandlungsfunktion oder eine Funktion einer konvexen Linse hat.
Fig. 12B zeigt ein Beispiel, bei dem eine erste Fresnel- Zonenplatte 4 auf der Licht-Aufnahmeseite eine Funktion einer konvenxen Linse hat, während eine zweite Fresnel- Zonenplatte 5 auf der Licht-Emissionsseite eine zerstreuende oder Funktion einer konkaven Linse hat. In beiden Fällen sind im wesentlichen dieselben vorteilhaften Ergebnisse wie durch die Ausführungsform von Fig. 10A erreichbar.
Die Fig. 13A bis 13C sind schematische Darstellungen, die in Entwicklungsansichten die optischen Wege veranschaulichen, die gemäß einer zehnten, elften und zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert werden.
In diesen Ausführungsformen fällt auf eine erste Fresnel- Zonenplatte auf einer Licht-Aufnahmeseite eines ersten Objekts 2 Licht in unterschiedlichen Zuständen ein.
Fig. 13A zeigt ein Beispiel, bei dem konvergierendes Licht auf die erste Fresnel-Zonenplatte 4 eintritt. Zu dieser Zeit wirkt die erste Fresnel-Zonenplatte 4 als eine konkave Linse, während die zweite Fresnel-Zonenplatte 5 als eine konvexe Linse wirkt.
Fig. 13B zeigt ein Beispiel, bei dem divergentes Licht auf eine erste Fresnel-Zonenplatte 4 eintrifft. Zu dieser Zeit wirkt die erste Fresnel-Zonenplatte 4 als eine konkave Linse, während die zweite Fresnel-Zonenplatte 5 als eine konvexe Linse wirkt.
Fig. 13C zeigt ein Beispiel, bei dem paralleles Licht auf eine erste Fresnel-Zonenplatte 4 eintrifft. Zu dieser Zeit wirkt sie als eine konkave Linse, während die Zweite Fresnel-Zonenplatte 5 als eine konvexe Linse wirkt. Bezugszeichen 162 bezeichnet die Wellenoberfläche des Lichts. In dieser Ausführungsform ist, wie in Fig. 13C gezeigt, die Form der ersten oder zweiten Fresnel- Zonenplatte so eingestellt, daß jede Aberration der Wellenfront beseitigt wird, wenn Licht mit solch einer Aberration der Wellenfront auf die Fresnel-Zonenplatte eintrifft. Somit ist es möglich, eine Fresnel-Zonenplatte zur Korrektur der Aberration von empfangenem Licht anzuordnen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf den hier beschriebenen Aufbau beschrieben worden ist, ist sie nicht auf die dargestellten Details beschränkt, und es ist beabsichtigt, daß diese Anmeldung solche Modifizierungen oder Veränderungen, wie sie im Umfang der folgenden Ansprüche liegen können, abdeckt.

Claims

1. Vorrichtung zum Messen des Abstands (do) zwischen ersten (2, 101) und zweiten (3, 102) plattenartigen Objekten, die im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, umfassend eine Lichtquelle (LD) zum Projizieren eines Lichtstrahls (1, 110) auf das erste Objekt (2, 101), der danach auf das zweite Objekt (3) projiziert wird, und einen Photodetektor (8) zum Bestimmen der Einfallsposition des Lichtstrahls, der von dem zweiten Objekt reflektiert worden ist, auf seiner Nachweisoberfläche;

gekennzeichnet durch ein optisches Element (4, 5, 104) in der Form eines Beugungselements oder einer Fresnel-Zonenplatte, die sich auf dem ersten Objekt (2, 101) befindet, so daß der von dem Photodetektor nachgewiesene Lichtstrahl ein Lichtstrahl (6; 61; 62) ist, der von dem optischen Element abgelenkt worden ist, entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Reflexionsposition auf dem zweiten Objekt in Bezug auf die Richtung des Strahls, wodurch die Einfallsposition des Lichtstrahls auf der Nachweisoberfläche des Photodetektors mit dem Abstand zwischen den zwei Objekten variiert, und eine Signal-Verarbeitungseinrichtung (9) mit Einrichtungen zum Empfangen des Ausgangssignals von dem Photodetektor (8) und zum Erzeugen eines Signals, das die relative Verschiebung zwischen den Objekten darstellt, und mit Einrichtungen zum Vergleichen des erzeugten Signals mit einem Referenzsignal, das einem vorbestimmten Abstand zwischen den Objekten entspricht, zum Bestimmen des Abstands zwischen den Objekten auf der Grundlage des Vergleichs.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (5), das stromabwärts der Reflexionsposition angeordnet ist, die Funktion einer bündelnden Linse hat.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Photodetektor (8) den Lichtstrahl nachweist, der von dem optischen Element (4) auf dem ersten Objekt (2) gebeugt worden ist, von dem zweiten Objekt (3) reflektiert worden ist und darauffolgend von einem zweiten optischen Element (5) auf dem ersten Objekt (2) gebeugt worden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3 zur Herstellung einer Halbleiter-Vorrichtung, bei der das erste und zweite Objekt jeweils eine Mustermaske und ein Wafer sind, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Ausrichten der Maske und des Wafers auf der Grundlage der Abstandsbestimmung, und ein Drucksystem (103) zum Drucken eines Musters der Maske (2, 101) auf den Wafer (3, 102).

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem ein optisches Röntgenstrahlen-System (103) umfaßt.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem ein optisches Ultraviolettstrahlen-System (103') umfaßt.

7. Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-Vorrichtungen, umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen einer Maske (2, 101) mit einem Muster und einem optischen Element (5, 104) in der Form eines Beugungselements oder einer Fresnel-Zonenplatte auf dem ersten Objekt;

Bereitstellen eines Wafers (3, 102);

Projizieren eines Lichtstrahls (1, 110) auf die Maske (2, 101) und den Wafer (3, 102);

Bestimmen der Einfallsposition des Lichtstrahls, der von dem Wafer (3, 101) reflektiert worden ist und der von dem optischen Element (5, 104) der Maske (2, 101) entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Reflexionsposition auf dem Wafer in Bezug auf die Richtung des Strahls abgelenkt worden ist, auf einer vorbestimmten Ebene;

Bestimmen des Abstands zwischen der Maske (2, 101) und des Wafers (3, 102) auf der Grundlage des Nachweises durch eine Signal-Verarbeitungseinrichtung (9), die Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals, das die relative Verschiebung zwischen der Maske und dem Wafer darstellt, und Einrichtungen zum Vergleichen des Signals mit einem Referenzsignal, das einem vorbestimmten Abstand zwischen der Maske und dem Wafer entspricht, umfaßt;

Ausrichten der Maske (2, 101) und des Wafers (3, 102) auf der Grundlage der Bestimmung durch die Signal- Verarbeitungseinrichtung; und danach

Durchführen von Drucken des Musters der Maske (2, 101) auf den Wafer (3, 102).