FR2477298A1 - Positionneur de piece d'ouvrage adressable x-y possedant un detecteur de reperes d'adresse x-y perfectionne - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A TRAIT A UN POSITIONNEUR DE PIECE PERFECTIONNE. LA PLATINE DE TRAVAIL 24 POSSEDE UN RESEAU BIDIMENSIONNEL 45 DE REPERES DE POSITIONNEMENT DE COORDONNEES X ET Y FIXE A CELLE-CI; ON PROJETTE UNE IMAGE AGRANDIE D'AU MOINS UNE PARTIE DU RESEAU DE REPERES DE POSITIONNEMENT SUR UN DETECTEUR 46 STATIONNAIRE RELATIVEMENT POUR DETECTER L'IMAGE AGRANDIE DU RESEAU DE REPERES DE POSITIONNEMENT POUR EXTRAIRE UN SIGNAL DE SORTIE REPRESENTATIF DES COORDONNEES X ET Y DETECTEES DE LA PARTIE D'IMAGE AGRANDIE DU RESEAU DE POSITIONNEMENT; ON COMPARE LES COORDONNEES X ET Y DETECTEES AUX COORDONNEES X ET Y D'UNE ADRESSE DE REFERENCE ET ON DEPLACE LA PIECE ET LE RESEAU EN REPONSE AU SIGNAL D'ERREUR PAR RAPPORT A UNE ADRESSE DE REFERENCE. APPLICATION: NOTAMMENT A LA FABRICATION DE DISPOSITIFS SEMI-CONDUCTEURS INTEGRES.

Description

La présente invention a trait, d'une manière générale, à des positionneurs de pièce d'ouvrage adressables X-Y et, plus particulièrement, à un positionneur perfectionné utilisable en particulier en vue d'aligner un masque optique sur une position adressée d'une tranche de matériau semiconducteur.

Jusqu'ici des positionneurs pas à pas de pièce d'ouvrage adressables X-Y ont été proposés dans lesquels un réticule était successivement avancé pas à pas à différentes coordonnées X-Y d'un masque pour exposer successivement des parties du masque selon le motif de réticule. Un tel dispositif de l'art antérieur est fabriqué par Jade Manufacturing Co.

Dans cette machine, le masque est séquentiellement adressé sur un motif réticulaire à projeter sur la tranche. Les coordonnées X et Y adressées du masque sont alignées sur le motif réticulaire au moyen de repères X et Y constitués de deux réseaux unidimensionnels distincts de lignes parallèles tracées X et Y fi xés à la platine déplaçable en X et en Y à laquelle est fixé le masque. Des détecteurs sont disposés pour détecter les coordonnées X et Y d'un emplacement adressé du masque en détectant les lignes tracées X et Y du réseau d'adressage. Des servo-moteurs X et Y sensibles à l'adresse détectée déplacent la platine de travail dans la position choisie par l'opérateur comme adresse de référence.

Cependant, la platine de travail ne se déplace pas simultanément dans les deux directions X et Y jusqu'à l'emplacement adressé. L'emplacement adressé de référence est positionné par le détecteur en détectant tout d'abord la coordonnée Y de l'adresse et en amenant la platine de travail à se déplacer jusqu'à la coordonnée Y adressée. Ensuite, la platine de travail est amenée à rechercher séquentiellement dans les valeurs de coordonnées X dans la direction X jusqu'à ce que la valeur de coordonnée X choisie soit détectée.

Ce système présente l'inconvénient que la platine de travail ne peut pas se déplacer selon le trajet le plus court d'une première position adressée dans une seconde, mais, au contraire, doit revenir aux repères de coordcnnée Y le long du bord marginal des valeurs de coordonnée X et ensuite rechercher parmi les valeurs de coordonnée X jusqu'à ce que la coordonnée X désirée soit obtenue, De plus, la précision de ce système dépend de l'orthogonalité du support portant l'axe Y par rapport à l'axe X de la platine de travail qui est alignée sur la coordonnée Y choisie. Bien que cette tolérance d'orthogonalité puisse être contrôlée avec précision, elle devient un élément coûteux.

Il est également connu dans l'art antérieur d'utiliser dans de tels positionneurs pas à pas de pièce d'ouvrage adressables un miroir fixé à la platine X-Y pour un déplacement avec elle et ainsi pour un déplacement avec la pièce d'ouvrage. Un faisceau laser est dirigé sur le miroir de manière à extraire des franges d'interférences X et Y du faisceau laser, ces franges étant comptées en vue d'un positionnement précis de la pièce d'ouvrage selon les deux coordonnées X et Y.

Le problème se posant dans cette disposition est que l'étalon en vue de déterminer la position de la pièce d'ouvrage selon les deux coordonnées X et Y est la longueur d'onde de la lumière laser. La longueur d'onde du laser est une fonction de la tempéra ture, de la pression et de l'humidité du trajet optique utilisé pour déterminer les franges d'interférenD ces. En conséquence, le procédé à interféromètre exige que la platine de travail soit contenu à l'intérieur d'une chambre à température, pression et humidité contrô- lées à un degré très élevé. Une telle chambre est relativement coûteuse et complique la machine.

Par conséquent, une platine -adressable X-Y moins coûteuse et moins compliquée est recherchée, qui soit capable d'adresser la pièce d'ouvrage en une succession d'emplacements d'adresse répétitifs avec une précision meilleure que 1/10 de micron. Il est également souhaité que la platine de travail adressable se déplace selon un trajet plus direct depuis un premier emplacement d'adresse jusqu a un emplacement d'adresse suivant de façon à réduire le temps de recherche lors du déplacement entre les adresses suc ces sites.

Le principal objet de la présente invention est la réalisation d'un positionneur de pièces d'ouvrage adressable X-Y perfectionné et d'un aligneur de masque utilisant celui-ci.

Selon une caractéristique de la présente invention, la pièce d'ouvrage à positionner est fixée à une platine de travail déplaçable le long des coordonnées X et Y avec un réseau bidimensionnel commun de repères de positionnement-de coordonnées X-Y fi xé à la platine de travail mobile. Un détecteur stationnaire relativement détecte une image agrandie d'au moins une partie des repères de coordonnées X et
Y et des organes sensibles aux coordonnées détectées sont prévus pour entraîner la platine de travail X-Y d'une première adresse à une adresse suivante.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, une image du réseau bidimensionnel de repères de p#ositionnement de coordonnées fixé à et déplaçable avec la platine de travail est projetée sur le détecteur relativement stationnaire, qui comprend deux paires de fenêtres de reconnaissance de motif pour reconnaître et détecter indépendamment les repères X et Y. Le signal de sortie de chaque fenêtre dans chaque paire de fenêtres est comparé différentiellement pour annuler le fond d'image ambiante diffuse, de fa çon à obtenir un positionnement plus précis à partir des repères.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, le motif de reconnaissance d'une fenêtre de chaque paire de fenêtres de reconnaissance de motif comprend un réseau de régions allongées transparentes, parallèles, l'axe d'allongement étant orthogonal aux repères de direction X ou Y respectifs détectés.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, le réseau bidimensionnel de repères de coordonnées X-Y comprend des repères de limite X et Y et le détecteur comprend des fenêtres respectives X et Y pour détecter les repères de limite respectifs et pour référencer les repères de coordonnée X et Y détectés aux repères de limite détectés.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, le détecteur stationnaire relativement comprend des organes pour déplacer le détecteur par rapport à l'image projetée des repères de coordonnées X-Y en vue d'interpoler les coordonnées X et/ou Y de l'adresse détectée en vue de provoquer un déplacement de la pièce d'ouvrage vers l'adresse détectée interpolée.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, l'image d'une partie adressée d'une surface de pièce d'ouvrage, telle qu'une tranche de matériau semiconducteur, et l'image stationnaire d'un motif à aligner avec la partie de surface adressée de la pièce d'ouvrage ou tranche, sont superposées et le détecteur stationnaire relativement est déplacé relativement pour aligner avec précision les deux images en vue d'interpoler les coordonnées de l'adresse détectée, amenant ainsi la pièce d'ouvrage ou tranche, qui est séquentiellement déplacée vers des emplacements d'adresse prédéterminés, à être déplacée vers les emplacements d'adresse détectés interpolés.De cette façon, le positionnement pas à pas séquentiel du motif image, tel qu'un motif de masque, en des emplacements d'adresse prédéterminés sur la tranche, provoque une correction de ces emplacements adressés, c'est-à dire équilibre la position réelle de la tranche sur la platine de travail.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la lecture de la description qui va suivre en regard des dessins annexés.

La Figo 1 est une vue en perspective d'un aligneur de masque par bonds successifs incorporant les caractéristiques de la présente invention.

La Fig. 2 est une vue en perspective schématique, partiellement sous forme de schéma synoptique de l'aligner de masque de la Fig. 1.

La Fig. 3 est une vue de détail à grande échel- le d'une partie de la structure de la Fig. 2 délimitée par la ligne 3-3.

La Fig. 4 est un tracé du signal de sortie du détecteur en fonction du déplacement de la platine de travail dans la direction X.

La Fig. 5 est un tracé de la forme d'onde de sortie en réponse au signal de sortie du détecteur de la fig. 4.

La Fig. 6 est un tracé d'un signal de sortie analogique prélevé sur le détecteur de position opérant selon le mode verrouillé lorsque le détecteur verrouille la platine de travail sur l'emplacement de coordonnée X adressé de référence.

La Fig. 7 est un tracé de l'intensité de signal I prélevée sur le détecteur de limite en fqnc- tion de la distance de la limite.

La Fig. 8 est un schéma de circuit d'un circuit détectant la limite utilisée pour détecter les limites X et Y respectives du réseau de positionnement.

On se réfère à présent aux Figs. 1 et 2 sur lesquelles est représentée une machine 20 d'alignement par pas successifs et exposition incorporant les caractéristiques de la présente invention. Cette machine 20 comprend un socle 22, une platine de travail 24 montée sur le socle 22 pour recevoir la pièce d'ouvrage et pour un positionnement horizontal X et Y contralé avec précision de la pièce d'ouvrage. Un appareil optique 26 est supporté par le socle 22. Un manipulateur automatique 28 de pièce d'ouvrage est prévu pour transporter des pièces à travailler 30, telles que des tranches de matériau semiconducteur, vers et depuis la platine de travail de précision 24.

Le socle 22 comprend un bloc de granit 10 ayant une surface de référence supérieure plane à mieux qu'un micron d'un bord à l'autre de sa surface et ayant un alésage cylindrique le traversant verticalement pour recevoir un poste de détection optique 46 à l'intérieur.

En fonctionnement, l'opérateur introduit une pièce d'ouvrage, telle qu'une tranche de matériau semi conducteur 30, dans la machine 20 qui positionne ensuite avec précision la tranche sur la platine de travail 24.

L1 opérateur déplace un microscope 105 de la colonne 26 en position pour observer la surface principale d'un masque qui doit être aligné optiquement avec précision sur une région adressée d'une face principale de la tranche 30 en vue de l'exposition de la tranche au motif d'un masque 98 L'opérateur choisit une partie d'adresse de référence de la tranche pour recevoir le motif d'exposition projeté à travers le masque. Des servo-moteurs et Y 76 et 77 sont couplés à la platine de travail pour amener celle-ci à etre déplacée de façon à amener un système de coordonnées X Y 45 de repères fixé à la platine de travail en alignement audessus du détecteur optique stationnaire 46 contenu dans le bloc de granit.L'opérateur examine l'emplacement de référence adressé de la tranche illuminé par la lumière projetée par l'intermédiaire de la colonne optique sur la surface de référence adressée de la tranche. L'image illulinée de la partie de surface adressée de la tranche est projetée sur le coté posa térieur du masque pour superposer l'image du masque et l'image de la partie adressée de la tranche.Les images superposées sont observées par l'opérateur à l'aide du microscope et le masque et les commandes sont manipulées pour ajuster la position du détecteur qui provoque une légère correction de la position de la platine de travail en vue d'aligner avec précision le motif sur la tranche avec le motif du masque et ceci annule également 12emplacement adressé, c'est-à-dire une valeur interpolée pour les coordonnées X et Y de la région adressée de la tranche. L'opérateur écarte le microscope et déplace une source de lumière de projection 29 en position dans la colonne.La tranche est exposée à l'image du masque à travers une lentille de projection et la tranche est ensuite dépla cée vers l'adresse d'exposition suivante par l'opérateur introduisant la nouvelle adresse dans le programmeur qui amène la platine de travail à progresser jusqu'à l'emplacement de référence adressé suivant qui a été annulé par l'opération d'alignement antérieure. La tranche est séquentiellement exposée par ce processus d'avancement par bonds successifs jusqu a ce qu'elle ait été exposée en totalité. Lorsque l'exposition est achevée, l'opérateur ou le programmeur déclenche le fonctionnement du système de transport de la tranche qui retire la tranche exposée et met en position une nouvelle tranche sur la platine de travail.

On se réfère à présent à la Fig. 2 sur- laquelle est représenté le système de positionnement de pièce d'ouvrage adressable X-Y incorporant les caractéristiques de la présente invention. Plus particulièrement, la tranche 30 est positionnée et fixée à la platine de travail X-Y 24 possédant un réseau de repères d'adressage de coordonnées X-Y 45 fixé à et déplaçable avec la platine de travail translatable X-Y 24.

Le détecteur 46 stationnaire relativement, tel que monté à l'intérieur de l'alésage cylindrique du bloc de granit, est disposé au-dessous du réseau
X-Y de repères d'adressage 45. Une lampe 47 assure une illumination qui est projetée par une lentille 48 en un faisceau dirigé sur un miroir diviseur 49 qui dirige l'illumination à travers une loupe 51 sur une région relativement petite des repères d'adressage X-Y pour illuminer ceux-ci.

L'image illuminée des repères d'adressage X-Y 45 est projetée, par l'intermédiaire de la loupe 51, à travers le miroir diviseur de faisceau 49 et concentrée sur une plaque de fenêtres de détection 52 possédant un ensemble de fenêtres de reconnaissance de motif pour reconnaître les repères de coordonnées X et Y.

Dans un exemple typique, le grossissement M de la lentille 51 est de treize de telle sorte que l'image des repères, telle que projetée sur la plaque 52 de fenêtres de détection, est treize fois la dimension réelle. La plaque 52 de fenêtres de détection comprend un ensemble de fenetres différentes 53 pratiquées dans celle-ci. Les fenêtres 53 permettent à la lumière incidente de traverser des lentilles 54 disposées en alignement avec chacune des fenêtres 53.

Les lentilles 54 reçoivent la lumière traversant les fenêtres respectives 53 et concentrent cette lumière sur des diodes PIN respectives 55 disposées sur une plaque de détection à diodes 56 du détecteur tri6.

Deux paires 57 des diodes 55 sont agencées pour reconnaître et détecter les coordonnées X du réseau de repères d'adressage, tandis que deux secondes paires 58 de diodes 55 sont agencées et connectées pour détecter les coordonnées Y du réseau d'adressage de repères 45. Les diodes de chaque paire 57 et 58 sont montées en opposition de façon à délivrer un signal de sortie nul lorsque l'illumination est égale sur chaque diode respective de la paire.

On se réfère à présent à la Fig. 3 sur laquelle est représenté le réseau d'adressage 59 de coordonnées X et Y. Les repères 59 comportent, par exemple, des points carrés de chromage sur une plaque de silice fondue 61. Une bordure 62 de chromage entoure le réseau de repères 59 de coordonnées X et
Y. Les repères 59 sont disposés en colonnes et en rangées. Les coordonnées X constituent les colonnes et les coordonnées Y constituent les rangées. Ainsi, chaque emplacement adressable sur la platine de travail 24 est défini par un point donné 59 ayant un numéro de colonne correspondant au numéro des colonnes de coordonnée Y et un numéro de rangée correspondant au numéro de colonne de coordonnée Y à l'emplacement adressé ou point 59.Dans un exemple typique, les repères 59 sont des points carrés de 30 microns de coté disposés à des intervalles de 20 microns dans les deux directions X et Y.

Les fenêtres 53 de reconnaissance de colonne et de rangée dans la plaque de fenêtres 52 sont généralement de deux types. Un premier type de fenêtre est un rectangle transparent ayant une surface telle que 100 x 120 microns carrés, égale à un sous-réseau 5x6 de repères 59, et elle est appariée avec une fenêtre du second type comportant un réseau de huit fenêtres en forme de fente allongée parallèles ayant un espacement de centre à centre de 20 microns, six des fe nêtres du réseau ayant chacune une largeur de 10 microns et une longueur de 16 microns et deux des fenêtres ayant chacune une longueur de 120 microns, de façon à permettre à huit ou six repères 59 respectivement d'ê- tre observés à travers chaque fenêtre respective du réseau.Ainsi, la fenêtre en forme de fente permet l'observation de soixante repères, tandis que la fenêtre rectangulaire de chaque paire permet l'illumination provenant de 30 repères de la traverser. Cependant, les régions transparentes des deux types de fenêtres sont de surface égale. Ainsi, les signaux de sortie provenant des paires de diodes montées en opposition 57 ou 58 sera nul lorsque les repères 59 qui sont alignés parallèlement aux fenêtres en fente d'une fenêtre de réseau de détection particulière 53 sont à demi-recouvertes par l'espacement opaque entre les fenêtres en fente respectives du réseau 53, ctest-à-dire que la lèvre marginale de chaque fente du réseau tombe le long des centres des points de rangée ou de colonne respectifs reconnus. On remarquera que les fenêtres en fente du motif de reconnaissance sont allongées dans une direction normale à la direction détectée.

Chaque paire de détecteur à diodes 57 ou 58 délivre une forme d'onde de sortie triangulaire 50 et 60 de courant représenté sur la Fig. 4 lorsque la platine de travail X-Y est déplacée. De plus 9 les paires de fenêtres de la plaque de détection 52 qui correspondent à chacune des paires de détecteurs 57 ou 58 sont décalées par rapport aux autres paires de fenêtres dans le sens X ou Y respectif d'une quan tité égale au 1/4 de la période des repères adressés agrandis tels que projetés sur la plaque de fente tre 52 c'est-à-dire 5M microns.Ce décalage de 1/4 d'espacement se traduit par un décalage spatial de 900 des signaux électriques 50 et 60 prélevés sur les deux paires 57 ou les deux paires 58 selon le jeu de coordonnées X ou Y détectées. Plus particulièrement, deux formes d'ondes décalées spatialement de 90090~ typiques sont représentées sur la fig. 4. Lorsque la platine de travail 24 est avancée dans le sens X positif, la forme d'onde provenant dsune première paire des détecteurs 57 c'est-à-dire la forme d'onde 50 sera en avance sur l'autre forme d'onde 60 prélevée sur la seconde paire de détecteurs 579 tandis que lorsque la platine de travail 24 est avancée dans le sens X négatif, la seconde forme d'onde 60 sera en avance sur la première forme d'onde 50.

Chaque période de la forme d'onde respective 50 ou 60 correspond au comptage d'une colonne ou d'une rangée donnée selon que les formes d'onde correspondent aux paires X ou Y de détecteurs 57 ou 58, res pectivement. De façon similaire, les deux paires de coordonnée Y 5S des fenêtres de détection 53 et les diodes 55 sont décalées dans la direction Y sur la plaque de fenêtres 52 et sur la plaque de diodes 56 de 1/4 de l'espacement agrandi de l'image des repères projetée sur la plaque de fenetres 52 pour prélever les ondes décalées spatialement de 900 d'une forme d'onde similaire à celle représentée sur la Fig . 4 pour le mouvement dans la direction Y de la platine de travail 24.

Les signaux de sortie provenant des paires de diodes détectrices 57 et 58 des coordonnées X et Y sont appliqués, par l'intermédiaire d'amplificateurs respectifs et de conformateurs d'impulsions 65 et 66, respectivement. Chacun des amplificateurs et des conformateurs d'onde 65 et 66 prélève le signal d'entrée de forme triangulaire respectif 50 ou 60 et un signal rectangulaire 50' et 60' du type représenté sur la
Fig. 5. Ainsi, il existe une seule impulsion rectangulaire par rangée ou colonne des repères d'adresse respectifs tels qu'explorés d'un bord à l'autre de la plaque de fenêtres de détection 52.Lorsque les signaux de sortie 50t ou 60' provenant des amplificateurs et des conformateurs 65 et 66 sont tels que le signal de sortie provenant d'une première des paires de détecteurs est en avance sur le signal de sortie de la seconde paire de détecteurs correspondant à un déplacement dans le sens X ou Y positif, les signaux de sortie des amplificateurs 65 ou 66 sont introduits dans le compteur de sorte qu'un comptage positif est effectué dans le compteur X ou Y respectif 68 ou 69 pour compter les colonnes ou les rangées dans une direction positive, tandis que lorsque le signal de sortie de la première paire 50' est en retard sur le signal de sortie 60 de la seconde paire de diodes, le compteur respectif 68 ou 69 est déclenché pour compter dans le sens X ou Y négatif. Les signaux de sortie des compteurs X et Y 68 et 69 sont appliqués à des détecteurs d'erreur respectifs 71 et 72 en vue d'une comparaison avec des signaux d'entrée d'adresse de référence de coordonnée X et Y prélevés sur un programmeur 73 programmé par l'opérateur pour sélectionner des emplacements d'adresse de pièce d'ouvrage prédéterminés. Le signal de sortie d'erreur prélevé sur
l les détecteurs d'erreur respectifs 71 et 72 est appliqué à un amplificateur asservi respectif 74 et 75, dont les signaux de sortie sont appliqués aux servomoteurs X et Y 76 et 77 de platine de travail respectifs pour entraîner la platine 24 dans une direction de façon à amener l'erreur provenant du signal de sortie des détecteurs d'erreur d'adresse 71 et 72 à tendre vers zéro.

Le programmeur 73 conserve une trace du nombre compté de rangées et de colonnes et du nombre restant de colonnes et de rangées pour atteindre les coordonnées X et Y adressées et commande la vitesse à laquelle les servo-moteurs 76 et 77 déplacent la platine de travail 24 de façon que certaines limites d'aceélé- ration et de ralentissement prédéterminées ne soient pas franchies. Par exemple, le programme 73 contrôle l'accélération et le ralentissement à 1/10 de g.Egalement, lorsque le comptage d'erreur se trouve dans une colonne ou rangée de la coordonnée référencée respective de l'emplacement adressé, le programmeur 73 com mute S et S , respectivement, pour amener les servo
x y moteurs X et Y 75 et 76 à verrouiller le point d'arrêt des positions X et Y respectives sur un croisement 83 du signal de sortie 50 prélevé sur les détecteurs respectifs 57 et 58 comme représenté en 83 dans la forme d'onde 50 de la Fig. 4 et par 83 dans la forme d'onde 50 sur la Fig. 6.

Les signaux de sortie des servo-amplificateurs analogiques 81 et 82 sont appliqués aux entrées de servo-amplificateurs respectifs 74 et 75 pour amener les servo-moteurs X et Y 76 et 77 à se verrouiller sur la position de croisement 83. La position de croisement 83 correspond au centre d'une région de 10 microns de large sur la pièce d'ouvrage dans les deux directions X et Y et est déterminée avec précision et de façon reproductible avec une erreur inférieure à 1/10 micron. Ainsi, la platine de travail 24 peut être programmée pour se déplacer en un quelconque d'un certain nombre d'emplacements adressables qui sont espacés à des intervalles de 20 microns dans les deux directions X et Y sur la surface de la pièce d'ouvrage ou tranche 30. De plus, ces positions adressées peuvent être adressées de façon répétitive en deça de 1/10 micron.

De plus, (voir Fig. 2), les emplacements d'adresse choisis peuvent être interpolés, c'est-à-dire modifiés par rapport à une position fixe sur le bloc de granit 10, de plus ou moins 20 microns dans les deux directions X et Y en effectuant un déplacement relativement faible du détecteur par rapport au bloc de granit. Plus particulièrement, le détecteur 46, comprenant la fenêtre de détection 52, est déplaçable dans les deux directions X et Y au moyen de servo-moteurs de détecteurs X et Y 84 et 85. Les servo-moteurs sont commandés à partir des signaux de sortie des détecteurs d'erreur X et Y respectifs 86 et 87.

Les signaux de sortie respectifs d'un transformateur différentiel variable linéaire de déplacement Y 89 qui sont référencés de façon fixe par rapport au bloc de granit pour une détection de déplacements X et Y du détecteur 46, sont appliqués aux détecteurs d'erreur respectifs 86 et 87 pour une comparaison avec des signaux de référence prélevés sur des potentiomètres de référence X et Y 91 et 92 sous la commande de ltopérateur. Les signaux d'erreur provenant des détecteurs-d'erreur 86 et 87 sont amplifiés dans des servo-amplificateurs 93 et 94 et sont appliqués. aux servo-moteurs 84 et 85, respectivement.

Ainsi, les potentiomètres de référence de détecteur 91 et 92 permettent d'annuler une interpolation des coordonnées d'adresse X et Y à mieux que 1/10 de micron dans les deux directions X et Y.

Dans un mode de réalisation préféré d'un système aligneur de masque comme représenté sur la Fig. 2, il est souhaitable que l'opérateur puisse commander les réglages d'interpolation des potentiomètres 91 et 92.

Cependant, dans un système entièrement automatisé pour un positionneur de pièce d'ouvrage, les signaux d'entrée de référence pour interpoler l'emplacement d1a- dresse en vue d'une comparaison vis-à-vis des signaux de sortie des transformateurs différentiels variables linéaires 88 et 89 pourraient être choisis par le programmeur 73.

L'interpolation commandée par l'opérateur des coordonnées X et Y de l'emplacement adressé de la tranche 30 telle que permise par les commandes de potentiomètre 91 et 92 est particulièrement avantageuse pour une utilisation dans une machine d'exposition de tranche de matériau semiconducteur par bonds successifs pour aligner un masque photographique 98 avec un motif en un emplacement adressé choisi 99 sur la tranche 30.

Plus particulièrement, l'emplacement adressé sur la surface de la tranche est illuminé au moyen d'une lampe 101 dont la lumière est reçue sur une lentille de pro jection d'illumination 102 et ensuite réfléchie par un miroir diviseur 103 par l'intermédiaire d'une lentille de projection 104 sur 1'emplacement adressé 99 de la tranche 30. Le motif image illuminé de l'empla cement adressé 99 sur la surface de la tranche est reproduit par la lentille de projection 104 sur le coté inférieur du masque 98. L'image de l'emplacement de la tranche telle que projetée sur le côté inférieur du masque 98 est observée à travers le masque au moyen du microscope 105.Ainsi, l'opérateur en observant, à travers le microscope 105s une petite partie 1 o6 du masque 98 , peut observer le petit motif superposé du masque et l'image du motif provenant de la zone illuminée 99 de la tranche.

Au cas où la tranche 30 a été déplacée d'un ou de plusieurs pas au cours de son traitement, un motif image peut être observé dans la zone illuminée 99 de la tranche et le motif du masque correspondant peut être observé à travers le microscope 105. Ces motifs images superposés peuvent alors être amenés en alignement précis par l'opérateur en observant les deux motifs superposés à travers le microscope 105 et en ajustant les potentiomètres de référence d'interpolation 91 et 92 pour obtenir un alignement précis et exact des deux images à mieux que 1/10 d'un micron.Ceci peut être obtenu du fait que le masque 98 est stationnaire selon les coordonnées X-Y par rapport au bloc de granit stationnaire et que le motif illuminé 99 sur la tranche 30 se déplace par eapport au masque 98 et au bloc de granit avec un mouvement de la tranche 30 qui est asservi par l'intermédiaire des servo-moteurs X et Y 76 et 77 et de boucles d'asservissement au déplacement du détecteur 46.

La tranche adressée interpolée 30 est ensuite exposée au motif de masque 98 en projetant l'image du masque illuminé par l'intermédiaire de la lentille de projection 104 sur la tranche 30. L'adresse interpolée est alors une position de référence à partir de laquelle le programmeur 73 provoque automatiquement le positionnement séquentiel de la platine 24 en d'autres emplacements d'adresse prédéterminés espacés les uns des autres sur la tranche de distances prédéterminées liées à la dimension de l'image du masque telle que projetée sur la tranche, pour exposer séquentiellement la tranche 30 au motif image du masque 98. Ce système d'exposition par projection par bonds successifs permet aux réglages d'être effectués à l'emplacement des adresses afin de compenser de légères erreurs de positionnement de la tranche 30 sur la platine 24 par le manipulateur automatique 28 de pièce d'ouvrage durant la séquence de chargement de la tranche.

On se réfère à présent à la fig. 2, dans le détecteur 46, la plaque détectrice 52 sur laquelle l'image du réseau de repères de positionnement est projetée reçoit l'image projetée de telle manière que la limite Y de référence, qui dans le réseau de repères bidimensionnel est la plus proche du lecteur, est projetée sur la plaque détectrice 52 de sorte que la limite se trouve sur le côté éloigné de la plaque du lecteur. De façon similaire, la limite de référence X, qui se trouve le long du bord gauche du réseau de repères 45, est projetée vers le côté droit de la plaque détectrice 52. Des fenêtres de détection de limite 114 et 115 et les diodes correspondantes 116 et 117 sont agencées pour détecter les limites Y et X, respectivement. Plus particulièrement, la fenêtre 114 détecte la limite Y et 115 détecte la limite X.Les signaux prélevés sur les diodes respectives 116 et 117, (voir Figs. 7 et 8) sont appliqués à un amplificateur respectif 118 pour une amplification et de là à une entrée d'un détecteur de seuil 119 en vue d'une comparaison avec un signal de référence prélevé aux bornes d'un potentiomètre de référence 120 pour prélever un signal de sortie qui est appliqué au programmeur 73 tel qu'un microprocesseur à 16 bits Texas Instrument Modèle 9900, pour détecter le croisement de la limite.

Plus particulièrement, le niveau de signal de sortie 1 prélevé sur la diode respective 116 ou 117 est représenté sur la Fig. 7 en fonction de la position de la fenêtre respective par rapport à l'image des repères projetée sur celle-ci. Lorsque la fenetre de détection de limite se trouve en totalité à l'intérieur du champ contenant le réseau de points bidimensionnel, les points constituent un coefficient de réflexion d'environ 25 de sa valeur réelle. Cependant, lorsque l'image se déplace d'un bord à l'autre de la fenêtre de telle sorte qu'une partie de la limite soit projetée sur la fenêtre, la limite a un coefficient de réflexion de 100% et ainsi le niveau de signal commence à croitre vers la limite comme représenté sur la fig. 7. Lorsque l'image de la limite recouvre complètement la fenêtre de détection de limite, le niveau de signal 1 est à 100%.Le détecteur de seuil 119 est réglé de sorte qu'un niveau de signal correspondant à 5/8 1100% déclenche la sortie du détecteur de seuil pour une détection de la limite. Ce niveau de seuil est représenté sur la Fig. 7.

Lorsque la machine est mise en marche, le programmeur 73 provoque une translation de la platine de travail de façon à détecter les limites et à référencer le comptage provenant des compteurs X et Y respectifs par rapport à la limite, de sorte que les comptages de colonne et de rangée soient référencés par rapport à la limite. Plus particulièrement, la limite X est détectée par le programmeur 73, amenant la platine 24 à a- tre translatée dans le sens X négatif, tout en maintenant une adresse de rangée Y initiale, jusqu l'instant où l'image de la bordure est détectée à la valeur de seuil par la fenêtre 115 et la diode 117. Le signal de sortie de seuil est appliqué au programmeur 73 pour référencer la sortie du compteur de colonne par rapport à la bordure X respective.Le programmeur provoque ensuite l'avancement de la platine de travail dans le sens Y néga- tif, tout en maintenant l'adresse de colonne X centrale, jusqu'à ce que la fenêtre 114 et la diode 116 détectent la bordure Y. La sortie du détecteur de seuil, appliquée au programmeur référence alors le comptage de rangée par rapport à la bordure Y.

On remarquera que lorsque la paire de diodes 57 est verrouillée sur les repères adressés X par l'intermédiaire du point de croisement analogique comme précé
demment décrit en regard des figs 4 et 6, elle utilise cette paire de diodes la plus éloignée du détecteur 116 de bordure Y correspondant de façon à permettre à la bordure d'entre détectée et à stopper le mouvement de la platine de travail tout en se verrouillant sur la colonne adressée désirée. De façon similaire, la paire de diodes 58 utilisée pour le verrouillage analogique sur les repères de rangée adressés est cette paire qui est La plus éloignée de la diode détectrice 117 de bordure X pour la meme raison.

Ainsi, un positionneur de pièce d'ouvrage adressable X-Y et un aligneur de masque et une machine d'exposition utilisant celui-ci a été décrit qui présente l'avantage de permettre à la pièce d'ouvrage d'être adressée séquentiellement sur des emplacements adressables pouvant etre déterminés avec précision à mieux que 1/10 de micron, le passage de la pièce d'ouvrage d'un emplacement adressable au suivant est accompli par mouvement de la tranche le long d'un trajet qui est la plus courte distance entre deux emplacements adressés et qui est définie avec précision par un réseau bidimensionnel commun de repères d'adresse, abrégeant ainsi le temps d'adressage et augmentant le rendement de la wachi- ne, la précision des emplacements adressés étant déter minée exactement par le positionnement précis de repères de coordonnées X et Y indépendamment de la précision de l'orthogonalité d'ensembles supports coûteux ou d'tinter féromètres laser nécessitant des chambres à caractéristiques contrôlées vis-à-vis de l'environnement.

Tel qu'utilisé ici, un "réseau bidimensionnel" de repères d'adresse sera défini pour englober des repères disposés en réseau, c'est-à-dire disposés en série, selon deux directions, Ainsi, une série de lignes parallèles est un réseau unidimensionnel, tandis qu'une série de points disposés en succession dans deux directions, comme sur la Fig. 3, constitue un réseau bidimensionnel. Une série d'anneaux concentriques avec un ensemble de rayons radiaux est un réseau bidimensionnel.

Claims (20)

REVENDICATIONS

1) Procédé de positionnement d'une pièce d'ouvrage adressable X-Y, caractérisé par les opérations de

couplage d'une pièce d'ouvrage à une platine de travail (24) déplaçable dans des directions X et Y dans un plan commun de déplacement défini par les directions X-Y et à l'intérieur duquel la pièce d'ouvrage doit être positionnée, ladite platine de travail possédant un réseau (45) bidimensionnel de repères de positionnement de coordonnées X et Y fixé à celle-ci pour effectuer un positionnement de la pièce d'ouvrage;

projection d'une image agrandie d'au moins une partie du réseau de repères de positionnement sur un détecteur (46) stationnaire relativement pour détecter l'image agrandie du réseau de repères de positionnement pour extraire un signal de sortie représentatif des coordonnées X et Y détectées de la partie d'image agrandie du réseau de positionnement;;

comparaison des coordonnées X et Y détectées aux coordonnées X et Y d'une adresse de référence pour en tirer un signal de sortie d'erreur; et

déplacement de la pièce -d'ouvrage et positionnement du réseau en réponse au signal d'erreur par rapport à une adresse de référence 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte l'opération de déplacement de la partie recevant l'image dudit détecteur stationnaire relativement par rapport à l'image projetée sur celuici dans au moins une des directions X et Y pour interpoler une des coordonnées respectiv es X et Y de 1'a- dresse détectée, amenant ainsi la pièce d'ouvrage, qui est déplacée en réponse au signal d'erreur, à etre déplacée vers l'adresse détectée interpolée par rapport à un point de référence qui est relativement stationnaire dans les coordonnées X et Y par rapport audit détecteur stationnaire relativement.

3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réseau de repères de coordonnées X-Y comporte un réseau bidimensionnel de points.

4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations de

formation de l'image de la partie adressée de référence de ladite pièce d'ouvrage;

formation de l'image d'un motif stationnaire devant être alignée avec l'image de la partie adressée de référence de la pièce d'ouvrage; et

superposition des images de la pièce d'ouvrage et du motif stationnaire à aligner; et

déplacement de la partie recevant l'image du détecteur stationnaire relativement par rapport aux repères de positicinement projetés sur celui-ci dans au moins une desdites directions X et Y pour amener la partie adressée de référence de la pièce d'ouvrage à être interpolée pour aligner avec précision les deux images dans les coordonnées X et Y respectives et pour interpoler l'une des coordonnées X et Y de l'adresse détectée, amenant ainsi la pièce d'ouvrage, qui est déplacée en réponse au signal de sortie détecté, à être déplacée vers l'adresse détectée interpolée.

5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce d ouvrage est une tranche de matériau semiconducteur et le motif à aligner sur celle-ci est un motif de masque auquel la partie adressée de ladite tranche doit être exposée.

6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération de modification séquentielle de l'adresse de référence en incréments pré déterm néss liés à la dimension du motif devant être exposé sur la tranche, pour amener cette dernière à etre exposée séquentiellement au motif du masque dans différentes régions de celle-ci.

7) Procédé selon la revendication 19 caractérisé en ce qu'il comprend l'opération supplémentaire de détection de l'image du réseau de repères à travers deux paires de fenêtres de reconnaissance de motif pour reconnaître et détecter indépendamment les repères X et Y, la détection de l'image prélevée à travers chaque fenetre de chaque paire de fenetres de reconnais sance de motif, et la soustraction du signal de sortie détecté prélevé sur une fenêtre de chaque paire du signal de sortie détecté prélevé à travers l'autre fente tre de chaque paire pour annuler le fond d'image ambiante diffuse.

B) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la zone transparente de chaque fenêtre de chaque paire est approximativement égale à celle de L'autre.

9) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le motif d'une enetre de chaque paire comprend un réseau de régions allongées transparentes parallèles, l'axe d'allongement desdites régions étant orthogonal au repères de direction X ou Y respectifs détectés 10) Procédé selon la revendication 1, caracterise en ce que ladite platine de travail (24) comprend des repères de bordure X et Y pour référencer les repères

X et Y, respectivement; et

en ce que ledit procédé comprend l'opération de translation séquentielle de la platine de travail vers les bordures X et Y respectives, la détection des repères de bordure respectifs et la référence des repères de coordonnées#X et Y détectés par rapport aux repères de bordure détectés.

11) Procédé selon la revendication 10, caractérisé

en ce que les repères de coordonnées X-Y comportent un réseau de points ayant une transmission optique ou un coefficient de réflexion présentant une première valeur et en ce que les repères de bordure ont une transmission optique ou un coefficient de réflexion présentant une seconde valeur et en ce que les repères de bordure respectifs sont détectés en déterminant lorsque le signal de sortie détecté de bordure passe par une valeur intermédiaire entre lesdites première et seconde valeurs.

12) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite platine de travail comprend des repères de bordure X-Y pour référencer les repères X et Y, respectivement; et en ce qu'il comporte les opérations de détection de l'image du réseau de repères à travers deux paires de fenêtres de reconnaissance de motif en vue de reconnaître et de détecter indépendamment les repères X-Y, de détection de l'image prélevée à travers chaque fenêtre de chaque paire de fenêtres de reconnais- sance de motif, et#de soustraction du signal de sortie détecté prélevé sur une fenêtre de chaque paire du signal de sortie détecté prélevé à travers l'autre fenêtre de chaque paire pour annuler un fond d'image ambiante diffuse; de détection des parties de repères de bordure respectifs de l'image à travers des fenêtres de détection de bordure X et Y respectives; et de translation séquentielle de la platine de travail vers les bordures X et Y respectives, de détection des repères de bordure respectifs et de référence des repères de coordonnées X et Y détectés aux repères de bordure dé tectés, de positionnement de la fenêtre de détection de bordure respective dans le détecteur stationnaire relativement plus près de la partie de bordure de l'image à détecter que le centre correspondant de la paire de fenêtres de reconnaissance de motif Y ou X respectif de façon à permettre aux fenêtres de reconnaissance

de motif d'être utilisées pour détecter les repères

X ou Y correspondants lorsque la fenêtre de détection de bordure est utilisée pour détecter la bordure respective.

13) Appareil de positionnement de pièce d'ouvrage adressable X-Y comprenant une platine de travail déplaçable dans les deux directions X et Y dans un plan commun de déplacement défini par les directions X et

Y et dans lequel la pièce d'ouvrage doit être positionnée, des organes en vue de maintenir une pièce d'ouvrage sur ladite platine de travail en vue d'un déplacement avec elle, caractérisé en ce qu'il comprend en outre

des repères comportant un réseau bidimensionnel de repères de positionnement de coordonnées X et Y fixé à la platine de travail et déplaçable avec elle pour effectuer le positionnement de la pièce d'ouvrage;

un détecteur stationnaire relativement pour détecter lesdits repères de positionnement dudit réseau;;

un projecteur en vue de projeter une image agrandie d'au moins une partie dudit réseau de repères de positionnement sur ledit détecteur stationnaire relativement pour prélever un signal de sortie représentatif des coordonnées X et Y détectées de la partie d'image agrandie du réseau de positionnement projetée sur ledit détecteur;

un comparateur en vue de comparer les coordonnées X et Y détectées avec les coordonnées X et Y d'une adresse de référence pour en extraire un signal de sortie d'erreur; et

des organes en vue de déplacer ladite platine et positionner le réseau de repères en réponse au signal d'erreur par rapport à une adresse de référence.

14) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend un second organe en vue de déplacer ledit détecteur stationnaire relativement par rapport à un point de référence qui est stationnaire relativement dans les coordonnées X et Y par rapport audit détecteur stationnaire relativement dans au moins une des directions X et Y pour interpoler l'une des coordonnées X et Y respectives de l'adresse détectée, amenant ainsi la platine de travail portant la pièce d'ouvrage, qui est déplacée en réponse au signal d'erreur, à être déplacée dans ladite adresse détectée interpolée.

15) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit réseau bidimensionnel de repères de positionnement de coordonnées X et Y comporte un réseau bidimensionnel de points s'étendant dans les deux directions X et Y.

16) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend des organes en vue de former l'image de la partie adressée de référence de ladite pièce d'ouvrage telle que montée sur ladite platine déolaçable;

des seconds moyens en vue de former une image d'un motif stationnaire à aligner sur la partie adressée de référence de l'image de la pièce d'ouvrage;

des moyens en vue de superposer les images de la partie adressée de ladite pièce d'ouvrage et du motif image stationnaire à aligner sur celle-ci; et

des seconds moyens en vue de déplacer la partie recevant l'image du détecteur stationnaire relativement par rapport audit motif image stationnaire dans au moins une des directions X et Y pour amener ladite partie adressée de référence de ladite pièce d'ouvrage à interpoler en vue d'un alignement précis des deux images, amenant ainsi la pièce d'ouvrage, qui est déplacée en réponse au signal d'adresse détecté, à être déplacée vers l'adresse de référence interpolée.

17) Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce que la pièce d'ouvrage est une tranche de matériau semiconducteur et le motif stationnaire à aligner sur celle-ci est un motif de masque auquel la partie adressée de ladit#e tranche doit être exposée.

18) Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour modifier séquentiellement l'adresse de référence en des incréments prédéterminés liés à la dimension du motif à exposer sur la tranche, pour amener la tranche à être séquentiellement exposée au motif du masque en différentes régions de celle-ci.

19) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit détecteur comprend au moins deux paires de fenêtres de reconnaissance de motif pour reconnaître et détecter indépendamment les repères X et Y, des moyens pour détecter l'image prélevée à travers chacune desdites fenêtres de chacune de ladite paire de fenêtres de reconnaissance de motif, et des moyens pour retrancher le signal de sortie détecté prélevé sur une fenêtre de chaque paire de fenêtres d'un signal de sortie détecté prélevé à travers l'autre fenêtre de chaque paire pour annuler le fond d'image ambiante diffuse.

20) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque fenêtre de chaque paire dudit détecteur possède une surface transparente approximativement égale à celle de l'autre fenêtre de chaque paire.

21) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que le motif d'une fenetre de chacune de ladite paire de fenêtres comprend un réseau de régions allongées transparentes parallèles, l'axe d'allongement étant orthogonal aux repères de directions X ou Y respectifs détectés à travers ladite fenêtre respective.

22) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits repères comprennent en outre des repères de bordure X et Y pour référencer les repères X et Y, respectivement; et ledit appareil comprend des mpyens pour translater séquentiellement la platine de travail vers les bordures X et Y respectives de ladite image projetée, des moyens pour détecter les repères de bordure respectifs et référencer les repères de coordonnées X et Y détectés par rapport aux repères de bordure détectés.

23) Appareil selon la revendication 22, caractérisé en ce que les repères de coordonnées X et Y constituent un champ comprenant un réseau bidimensionnel de points ayant une transmission optique ou un coefficient de réflexion présentant une première valeur et en ce que lesdits repères de bordure ont une transmission optique ou un coefficient de réflexion présentant une seconde valeur et en ce que lesdits moyens de détection de bordure respectifs détectent les repères de bordure respectifs en déterminant lorsque le signal de sortie détecté de bordure passe par une valeur intermédiaire entre lesdites première et seconde valeurs.

24) Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdits repères comprennent en outre des repères de bordure X et Y pour référencer les repères de positionnement de coordonnées X et Y, respectivement; et en ce que ledit détecteur comprenant au moins deux paires de fenêtres de reconnaissance de motif pour reconnaître et détecter indépendamment les repères X et

Y, des moyens pour détecter l'image prélevée à travers chacune desdites fenêtres de chacune de ladite paire de fenêtres de reconnaissance de motif, des moyens pour retrancher le signal de sortie détecté prélevé sur une fenêtre de chacune desdites paires de fenêtres du signal de sortie détecté prélevé à travers l'autre fenêtre de chacune desdites paires de fenêtres pour annu les le fond d'image ambiante diffuse; ledit détecteur comprenant également une paire de fenêtres de détection de bordure X et Y respectives pour détecter les parties de repères de bordure respectifs de ladite image telle que projetée sur ledit détecteur, et en ce que lesdites fenêtres de détection de bordure sont disposées plus proches de la partie de repères de bordure respectifs de ladite image projetée que la paire respective de fenêtres de détection de repères de coordonnées X et Y de façon à permettre une détection des repères de coordonnées tout en détectant simultanément les repères de bordure.