FR2503416A1 - Dispositif permettant de detecter la position d'un objet - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF SERVANT A LA DETECTION DE LA POSITION MUNI D'UNE SOURCE DE RAYONNEMENT B ET D'UN SYSTEME DE DETECTION D COMPORTANT AU MOINS DEUX DETECTEURS D, D SENSIBLES A RAYONNEMENT, QUI SONT DISPOSES, L'UN DERRIERE L'AUTRE, DANS UNE DIRECTION DE DEPLACEMENT X DE L'OBJET V. UN PRISME P APPLIQUE ENTRE LA SOURCE DE RAYONNEMENT B ET LE SYSTEME DE DETECTION ET PRESENTANT UN GRAND ANGLE AU SOMMET B PERMET D'AGRANDIR NOTABLEMENT LA ZONE DE CAPTATION I DU DISPOSITIF, CE DERNIER CONVENANT AU POSITIONNEMENT D'OBJETS SE DEPLACANT RAPIDEMENT OU PRESENTANT UNE GRANDE MASSE. APPLICATION : POSITIONNEMENT D'UNE TABLE DE MASQUE ET D'UN ECHANGEUR DE SUBSTRAT DANS UN APPAREIL SERVANT A LA REPRESENTATION D'UNE CONFIGURATION DE MASQUE SUR UN SUBSTRAT.

Description

"Dispositif permettant de détecter la position d'un objet."

L'invention concerne un dispositif permettant de détecter la position d'un objet, muni d'une source de

rayonnement et d'un système de détection sensible à rayon-

nementcomportant au moins deux détecteurs, qui sont dispo-

sas l'un derrière l'autre, dans une direction de déplace-

ment de l'objet, la répartition du rayonnement sur le sys-

tème de détection constituant une mesure pour l'écart se produisant entre la position réelle et la position requise

de l'objet.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N03.207.904 décrit un dispositif permettant de positionner les bandes

de contact d'un transistor. A cet effet, les bandes réflec-

trices sont exposées à un faisceau de rayonnement et repré-

sentées sur un système de détection sensible à rayonnement

à l'aide d'un objectif de microscope. Ce système de détec-

tion est constitué par quatre parties, chaque partie étant constituée par un masque derrière lequel est disposé un élément sensible à rayonnement, comme un photoconducteur ou un élément semiconducteur sensible à rayonnement. Une comparaison des signaux de départ de ces éléments sensibles à rayonnement permet de mesurer la position des bandes de contact dans deux directions perpendiculaires entre elles

et de détecter la position angulaire du transistor.

Des dispositifs optiques servant à la détection de position peuvent être appliqués à de nombreux endroits, entre autres dans un appareil conçu pour la projection d'une configuration de masque sur un substrat, appareil qui est

utilisé pour la fabrication de circuits intégrés. Cet appa-

reil comporte une table de masque pivotante sur laquelle

peuvent être appliqués plusieurs masques devant être repré-

sentés pendant les étapes successives du processus. De plus, l'appareil est muni d'un soi-disant échangeur de substrat, permettant de sortir un substrat exposé de l'appareil et de mettre un substrat à exposer dans l'appareil. Pour le positionnement tant de l'échangeur de substrat que de la table de masque il peut être utilisé un dispositif de

détection de position optique.

Pour cette application et d'autres d'un dis-

positif de détection de position optique, pour lesquelles

des objets se déplaçant rapidement doivent être très rigou-

reusement positionnés, la nécessité s'impose de disposer,

à un moment précoce, d'une indication que l'objet à posi-

tionner s'approche de sa position requise ou de sa position angulaire requise de sorte que la vitesse à laquelle l'objet se déplace peut être adaptée et que la position requise ou la position angulaire requise, est atteinte à une vitesse

suffisamment réduite.

La présente invention vise à fournir un tel

dispositif. Le dispositif conforme à l'invention est carac-

térisé par un prisme optique déterminant la répartition du rayonnement sur le système de détection suivant la position d'un objet et présentant au moins une arête réfringente

transversale à la direction de déplacement de l'objet, l'an-

gle compris entre les faces du prisme enfermant cette arête

étant notable, supérieur à 90-.

Le grand angle au sommet, qui est par exemple de l'ordre de 165e, permet d'atteindre qu'un déplacement du prisme et du faisceau de rayonnement, l'un par rapport à l'autre,provoque un déplacement notablement inférieur du faisceau sur le système de détection sensible à rayonnement de sorte que dans le cas de plus grands déplacements du prisme par rapport au faisceau de rayonnement, une quantité

suffisante de rayonnement parvient sur le système de détec-

tion. On peut démontrer que dans certaines conditions,

l'utilisation d'un prisme transmettant le rayonnement, res-

pectivement réfléchissant le rayonnement, permet d'attein-

dre un agrandissement de la zone de captation d'un facteur 2/cK2, respectivement 12, étant l'angle de base du

prisme, exprimé en radians.

La détermination de la position d'un objet dans une direction s'effectue à l'aide d'un prisme présentant

deux faces inclinées et deux détecteurs sensibles à rayon-

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nement. Pour déterminer la position d'un objet dans deux directions perpendiculaires entre elles, il faut utiliser un prisme présentant quatre faces inclinées et quatre détecteurs.

Il y a lieu de noter que du brevet des Etats-

Unis d'Amérique NO 2.703.505, il est connu en soi d'utili-

ser, dans un dispositif servant à positionner un objet,

un prisme réflecteur servant à diviser un faisceau de rayon-

nement en deux faisceaux partiels, qui sont réfléchis chacun vers un détecteur, la répartition du rayonnement sur les

détecteurs constituant une mesure pour l'écart se produi-

sant entre la position réelle et la position requise de

l'objet. Toutefois, avec ce prisme on ne vise pas à attein-

dre un agrandissement de la zone de captation. Les détec-

teurs, qui sont par exemple des phototubes, présentent une assez grande surface sensible à rayonnement. L'angle au sommet du prisme du dispositif connu est d'environ 901C et

l'angle de base de prisme est d'environ 45'.

Un dispositif permettant de détecter la position angulaire d'un objet rotatif est caractérisé en ce qu'est disposé une lentille, dont la distance focale est égale à la distance comprise entre l'axe de rotation et la lentille, entre la source de rayonnement et le prisme. La lentille assure que le rayon principal du faisceau atteint le prisme continuellement sous le même angle. Cette lentille peut

tre une lentille cylindrique, dont l'axe optique est paral-

lèle à l'axe de rotation de l'objet.

De préférence, le prisme est relié à l'objet, dont il faut détecter la position et les autres éléments

du dispositif de détection sont disposés de façon fixe.

Pour que le dispositif de détection soit aussi compact que possible, le prisme est de préférence un prisme réflecteur. Une zone de captation maximale et une structure

aussi compacte que possible, dans le cas d'un prisme ré-

flecteur, s'obtiennent si le rayon principal du faisceau émis par la source de rayonnement forme un angle différant

de 90- avec l'arête réfringente du prisme.

Pour la concentration des faisceaux réflé-

chis par le prisme peuvent être utilisés des éléments optiques séparés, comme fibres optiques, lentilles et

autres. De préférence, le dispositif conforme à l'in-

vention est caractérisé en ce que des réflecteurs sont disposés entre un système de lentilles d'éclairage formant une tache de rayonnement sur le prisme et le prisme et réfléchissent les faisceaux réfléchis par

le prisme vers l'ouverture du système de lentilles.

Puis, le système de lentilles d'éclairage est égale-

ment utilisé pour la focalisation des faisceaux ré-

fléchis sur les détecteurs.

Si des réflecteurs sont également appli-

qués entre la source de rayonnement et le système de

lentilles, des représentations de la source de rayon-

nement se forment tout près de cette source et les détecteurs et la source, qui peut être une diode à lueur (on anglais LED), peuvent être appliqués sur

un seul support.

Le dispositif conforme à l'invention peut

très avantageusement &tre appliqué à un appareil ser-

vant à la représentation d'une configuration de mas-

que sur un substrat, appareil qui comporte une table de masque et un échangeur de substrat, qui doit être positionné rapidement et rigousement. Un tel appareil est caractéris& en ce que des éléments d'un premier dispositif de détection de position sont reliés à la

table de masque et les éléments d'un second disposi-

tif de détection de position sont reliés à l'échan-

geur de substrat.

La description ci-après, en se référant au

dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple non li-

mitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée 250341d

La figure l montre un dispositif connu permet-

tant de détecter la position d'un objet.

La figure 2 représente le système de détection

sensible à rayonnement utilisé dans ce dispositif.

La figure 3 illustre la variation du signal de

position en fonction du déplacement de l'objet dans ce dis-

positif. Les figures 4 et 5 montrent des dispositifs conformes à l'invention présentant un prisme réflecteur,

respectivement transmettant le rayonnement.

La figure 6 représente un prisme réflecteur présentant des faces inclinées à utiliser dans un dispositif

conforme à l'invention.

Les figures 7 et 8 illustrent la déviation du faisceau en'fonction du déplacement de l'objet pour un prisme transmettant et réfléchissant respectivement le rayonnement. La figure 9 illustre les variations du signal de position en fonction du déplacement dans un dispositif

conforme à l'invention.

Les figures 10a, lOb et loc représentent plu-

sieurs éléments optiques servant à la concentration du

rayonnement réfléchis par un prisme sur les détecteurs.

Les figures Il et 12 représentent des formes de réalisation d'un dispositif permettant de détecter la

position d'un objet rotatif.

La figure 13 montre un appareil servant à la

projection d'une configuration de masque sur un substrat.

Les figures 14a et 14b représentent le trajet des rayons dans un prisme réflecteur si le rayon principal

du faisceau d'éclairage atteint l'arête réfringente perpen-

diculairement, respectivement sous un angle différant de -.

La figure 15 représente une forme de réalisa-

tion d'un dispositif servant à la détection de position et comportant des réflecteurs additionnels pour les faisceaux réfléchis.

La figure 16 illustre la disposition des détec-

teurs par rapport à la source de rayonnement dans une forme

de réalisation du dispositif servant à la détection de po-

sition.

La figure 17 représente une forme de réalisa-

tion du dispositif servant a la détection de position dans laquelle un élément remplit les fonctions du système de

lentilles d'éclairage et des réflecteurs.

La figure 1 illustre le principe d'un dispositif connu servant à la détection de la position d'un objet par rapport à une position de référence. Ce dispositif comporte une source B, qui émet un faisceau b. Un système de lentilles L assure la concentration du rayonnement provenant de la source dans le plan d'un système de détection D. Le système de lentilles L peut former, mais non nécessairement, une représentation nette B' de la source B. Si il ne s'agit que de déterminer la position de l'objet dans une direction, la direction x sur la figure 1 le système de détection D est constitué par deux détecteurs D1 et D2, par exemple des photodiodes, dont la ligne de séparation est transversale à la direction x. Les signaux de sortie de ces détecteurs sont appliqués aux entrées d'un amplificateur différentiel A, dont le signal de sortie constitue une mesure pour l'écart

se produisant entre la position requise et la position réel-

le de l'objet, qui est indiqué par V sur la figure 1. Cet objet est relié à au moins un élément du dispositif servant à la détection de position, par exemple, comme l'indique la figure 1, au système de lentilles L. Le signal de sortie de l'amplificateur différentiel A est ajouté à un dispositif de commande pour l'objet représenté schématiquement sur la figure 1 par le bloc C.

Si l'objet occupe la position requise, la repré-

sentation B' de la source B se situe symétriquement par rapport aux détecteurs D1 et D2 et les signaux de sortie de ces détecteurs sont égaux. Si l'objet est déplacé vers

la gauche ou vers la droite par rapport à la position requi-

se, les signaux de sortie des détecteurs D1 et D2 sont inégaux. De ce fait, le dispositif de commande déplace l'objet vers la droite ou vers la gauche jusqu'à ce que

les signaux de détection soient égaux.

S'il s'agit de déterminer la position de l'objet dans deux directions perpendiculaires entre elles, il faut que le système de détection D soit constitué par quatre

détecteurs D1, D21 D3 et D4, comme le montre la figure 2.

Les détecteurs D3 et D4 sont reliés à un deuxième amplifi-

cateur différentiel non représenté sur le dessin, dont le signal de sortie est ajouté à un deuxième dispositif de

commande non représenté sur le dessin, assurant le dépla-

cement de l'objet transversalement à la direction x.

La figure 3 illustre les variations du signal de sortie E de l'amplificateur différentiel A en fonction de la position S. La position SO est la position requise de l'objet. Lorsque l'objet occupe la position S1 ou S21 la représentation B' se trouve entièrement au-dessus de

l'un des détecteurs. La grandeur de la gamme de position-

nement p est pratiquement égale à Mxe, M étant le grossis-

sement du système de lentilles L et e le diamètre de la source de rayonnement B. Lorsque l'objet occupe la position S3 ou S4, le rayon principal du faisceau b atteint le bord d'un détecteur. Lorsque l'objet se déplace vers l'extérieur, le faisceau b tombe entièrement à l'extérieur des détecteurs et une détection de la position n'est plus possible. La

régioncomprise entre S3 et S4 constitue la zone de capta-

tion.

Dans plusieurs applications, d'une façon géné-

rale, là o des objets se déplacent rapidement ou des objets

d'une grande masse doivent être positionnés très rigoureu-

sement la nécessité s'impose de constater prématurément que l'objet s'approche de la région de positionnement, afin d'assurer un réglage stable et d'empêcher un dépassement

de l'objet. Ainsi, il est possible de prendre des disposi-

tions pour adapter à temps la vitesse de l'objet de façon que la zone de positionnement soit atteinte avec la vitesse

relativement faible requise. On détecte si l'une des déli-

mitations de la zone de captation, donc l'un des flancs situé autour des points S3 et S4 sur la figure 3 de-la

courbe pour Es, est dépassée. Dans lesdits cas, la néces-

sité impose donc de disposer d'une zone de captation aus-

si grande que possible.

La zone de captation du dispositif connue est

déterminée par la largeur d des détecteurs ou par le "vi-

gnettage " se produisant dans le cas de plus grands dépla-

cements. Dans le cas o la source B ou le système de dé-

tection D sont reliésa l'objet mobile, la zone de captation I est égale à 2d. Dans le cas o les détecteurs D1 et Da

sont des photodiodes, d est relativement petit, par exem-

ple 2 mm et le faisceau b tombe assez rapidement a l'exté.

rieur du système de détection D. Dans le cas o le systè-

me de lentilles L est relié à l'objet, la zone de capta-

tion I (si l'on admet qu'il n'y a pas de "vignettage") est donnée par: I * 2d/M, M étant le grossissement du système de lentilles. Dans ce cas, la zone de captation pourrait

être agrandie à condition de choisir X plus petit. Toute-

fois, la réduction de M est limitée, notamment lorsque le

dispositif doit être compact et, par conséquent, la dis-

tance focale du système de lentilles doit rester petite.

Si, dans un tel dispositif dans lequel le sys-

tème de lentilles L forme une représentation de la source

sur le système de détection, M est réduit, pour une lon-

gueur totale égale du dispositif, il faut que la lentille

présente une plus petite distance focale, et simultané-

ment, la lentille mobile doit rester à même de capter le faisceau sur la grande roue de captation. Dans ce cas, il

faut un système de lentilles présentant une distance foca-

le relativement petite et un assez grand diamètre au moins égal à la zone de captation, donc un système présentant une ouverture numérique irréalisablement grande. De

ce fait, cette solution n'est guère utilisable en pra-

tique.

Selon la présente invention, la zone de capta-

tion peut 8tre augmentée, pour une zone de positionnement invariable, par insertion d'un prisme P présentant un petit angle de base O< et un grand angle de sommet A dans

le trajet des rayons. Les figures 4 et 5 montrent schéma-

tiqument des formes de réalisation d'un dispositif con-

forme à l'invention présentant un prisme transmettant le

rayonnement, respectivement réfléchissant du rayonnement.

Comparativement à un prisme transmettant le rayonnement, un prisme réfléchissant le rayonnement offre l'avantage que le dispositif de détection peut être plus petit et que

l'objet ne doit pas répondre à des exigences optiques.

Dans le dispositif selon les figures 4 et 5,

la division de la tache de rayonnement formée par le sys-

tème est assurée par un prisme P. Les faisceaux partiels ainsi formés b1 et b2 sont captés par les photodiodes D1 et D2. L'endroit o les faisceaux partiels atteignent les photodiodes n'est plus d'importance, pourvu que le rayon

principal de ces faisceaux soit capté par les photodiodes.

Lorsqu'il s'agit de déterminer la position d'un objet dans deux directions perpendiculaires entre elles, il faut utiliser un prisme selon la figure 6, donc un prisme présentant quatre faces inclinées. Chacune de ces faces réfléchit un faisceau partiel (b1, b2, b3 et b4)

vers un détecteur correspondant (Dl, D2, D3 et D4).

De préférence, le prisme P est relié à l'objet mobile et la source B, le système de lentilles L et le

système de détection D sont disposés de façon fixe. Toute-

fois il est également possible que le prisme Psoit fixe et que les autres éléments B, L et D soient reliés à l'objet

mobile.

Le dispositif conforme à l'invention met à profit le fait que dans le cas d'un certain déplacement linéaire du prisme P par rapport au faisceau b, l'angle sous lequel les faisceaux partiels sont déviés restant constant, les faisceaux partiels subissent un déplacement

latéral notable inférieur. De ce fait, les faisceaux par-

tiels continuent à atteindre les détecteurs, même dans le cas de plus grands écarts se produisant entre la position réelle et la position requise de l'objet. Du fait que le

déplacement des faisceaux partiels est inférieur au dépla-

cement du prisme par rapport au faisceau d éclairage b, il se produit moins rapidement des problèmes concernant

le "vignettage", la captation des faisceaux par les détec-

teurs ou la représentation sur ces détecteurs.

La figure 7 indique la mesure, dans le cas d'un prisme transmettant le rayonnement, dans laquelle un faisceau partiel est déplacé lorsque le prisme est déplacé

sur une distance s. La déviation S, ou la différence angu-

laire se produisant entre le faisceau atteignant le prisme P et le faisceau dévié par le prisme est donnée par la loi de réfraction connue: n.sin c = n1 sinc( 1

(O étant l'angle d'incidence du faisceau sur une face in-

clinée du prisme et " 1 l'angle formé entre le faisceau dévié et la normale du plan, et n, respectivement n1,

étant l'indice de réfraction du matériau du prisme, respec-

tivement de l'air. Pour de petits angles " et "01 il s'appli-

que:

n cd = Cî 1(pour n1 =1).

La déviation 5 = (0< 1 - 0) est alors S= (n-1)". Pour un

prisme en verre présentant n = 1,5, S = 0,5c<.

De la figure 7 il ressort nettement que pour le déplacement du faisceau t il s'applique: A = h.sinCd, expression dans laquelle h = s.tan de sorte que, pour de petits angles O et J il s'applique: 2( ^ =. o<.. cS * * = 0, 5oC. s, donc s= > Dans le cas d'une représentation 1: 1 de la source, le déplacement A doit être égal au maximum à la largeur d d'une photodiode, de sorte que le déplacement maximal sMax de

l'objet vers la gauche ou vers la droite pouvant être tou-

jours convenablement détecté est égal à s - 2 îd Dans un dispositif destiné à la détection de la il position et ne comportant pas de prisme, le déplacement

maximal pouvant être tout juste mesuré était égal à d.

L'agrandissement de la zone de captation est ainsi d'envi-

ron 2/c 92, o étant exprimé en radians. Du fait que pour un prisme mince, la déviation d est pratiquement constante indépendamment de la position du prisme, ce qui précéde

s'applique également à la situation dans laquelle le fais-

ceau b atteint d'abord les faces inclinées du prisme.

La figure 8 indique la mesure, dans le cas d'un

prisme réfléchissant le rayonnement, dans laquelle le fais-

ceau partiel se déplace dans le cas d'un déplacement du prisme par rapport au faisceau d'éclairage sur une distance s. Or, pour le déplacement a il s'applique: A = h' sin 2o(, expression dans laquelle h'= s. tano(, de sorte que pour un petit angleoi il s'applique t = s.20( 2 et s A L'agrandissement de la zone de captation, dans

le cas d'une représentation 1: 1 de la source, est d'envi-

ron 2

La figure 9 indique schématiquement l'agrandis-

sement de la zone de captation. I1 est la zone de captation

d'un dispositif non muni d'un prisme et 12 la zone de cap-

tation d'un dispositif comportant un prisme. Dans une forme de réalisation présentant un prisme réflecteur, dont l'angle

de baseo< est d'environ 6,5', I2 peut être en principe envi-

ron 37 x Il.

Les figures 7 et 8 représentent les rayons prin-

cipaux des faisceaux. Le faisceau incident est un faisceau convergent qui forme une tache de rayonnement à l'endroit du prisme. A partir de ce faisceau, le prisme forme deux ou quatre faisceaux divergents. Pour éviter un trop grand

diamètre du faisceau à l'endroit des détecteurs, ce qui né-

cessiterait de grandes surfaces pour le détecteur, il est possible de prendre plusieurs mesures. Comme l'indique la figure iOa, on préféra placer deux lentilles additionnelles L1 et L2 entre le prisme et les photodiodes, lentilles qui

représentent la tache de rayonnement formé sur les photo-

diodes.

De plus, il est possible de capter les fais-

ceaux partiels b1 et b2 dans deux fibres photoconductrices F1 et F2, qui sont disposées tout près du prisme et qui présentent par exemple une grande ouverture à l'endroit du

prisme et une petite ouverture à l'endroit des photodiodes.

Une forme de réalisation comportant des fibres photoconduc-

trices est représentée sur la figure lOb.

De plus, comme le montre la figure 1Oc, il est possible d'appliquer, derrière le prisme, deux diffuseurs H1 et H2 qui assurent que quelque rayonnement parvient sur le détecteur correspondant aussi longtemps qu'ils sont

atteints par un faisceau partiel. Pour augmenter la quan-

tité de rayonnement sur les détecteurs D1 et D2, il est

possible de placer des lentilles L3 et L4 entre les diffu-

seurs de rayonnement N1 et N2 et les détecteurs D1 et D2.

* Dans les dispositions selon les figures 10, lOb et 1Oc, on

peut faire en sorte que les faisceaux partiels ne remplis-

sent pas complètement les ouvertures de sorte que dans le cas d'un déplacement du prisme, il ne se produit pas de

vignettage du fait que le déplacement des faisceaux par-

tiels n'est qu'une fraction du diamètre de l'ouverture.

Jusqu'à présent, on a admis que l'objet à posi-

tionner se déplace suivant une ligne. Toutefois, le dispo-

sitif peut également être utilisé pour la détection de la position angulaire d'un objet en rotation. Dans ce cas, il faut prendre une mesure additionnelle pour assurer que le faisceau d'éclairage atteint toujours le prisme sous le

même angle. A cet effet, une lentille est placée à proxi-

mité du prisme et assure que le rayon principal du faisceau d'éclairage est toujours parallèle à la droite imaginaire reliant l'axe de rotation du prisme et l'arête réfringente

du prisme. Du fait qu'il ne faut qu'un seul effet de lentil-

le dans une direction, la lentille peut être une lentille cylindrique. Les figures Il et 12 représentent deux formes

de réalisation d'un dispositif comportant un prisme réflec-

teur servant à la détection de la position angulaire d'un objet en rotation. Sur ces figures, l'axe de rotation de l'objet V est désigné par RA, R étant la ligne reliant cet axe de rotation et le sommet du prisme P et CL étant une lentille cylindrique. L'axe optique CA de cette lentille doit être parallèle à RA. La distance focale fCL de cette lentille doit être égale à la distance r comprise entre le

centre de la lentille cylindrique et l'axe RA.

Si, comme l'indique la figure 11, le prisme est appliqué sur l'objet V et le reste du système optique, donc la source de rayonnement, le système de lentille et les détecteurs sont placés dans un bottier fixe H, la

lentille cylindrique est une lentille négative pour laquel-

le il s'applique fCL= -r. Pour le cas o le prisme P est disposé de façon fixe et o le reste du système optique se déplace avec l'objet, comme sur la figure 12, la lentille cylindrique est une lentille positive dont la distance

focale est fCL = +r.

La forme de réalisation selon la figure Il peut être appliquée à un appareil servant à la représentation répétée d'une configuration de masque sur un substrat pour la fabrication de circuits intégrés. Le substrat est exposé

un grand nombre de fois par l'intermédiaire de la configu-

ration de masque de façon à être déplacé sur une distance requise entre deux expositions successives par rapport au système de projection. Après que tout le substrat ait été soumis à l'exposition, avec la configuration de masque, le

substrat est sorti de l'appareil pour subir d'autres trai-

tements. Puis, un nouveau substrat peut être appliqué dans l'appareil et être exposé avec la même configuration de masque ou une autre. On utilise un soi-disant échangeur de substrat pour la sortie de l'appareil d'un substrat exposé

et l'application d'un substrat non exposé dans ce dernier.

Un circuit intégré est formé, au cours d'un grand nombre d'étapes du processus, de façon à représenter successivement plusieurs configurations de masque sur un substrat. Pour appliquer les diverses configurations de masque dans l'appareil, on utilise une soi-disant table de masque dans laquelle peut être appliqué un nombre déterminé

de configurationsde masque par exemple deux. Tant l'échan-

geur de substrat que la table de masque peuvent être posi-

tionnés à l'aide du dispositif conforme à l'invention.

La figure 13 représente une forme de réalisa-

tion d'un appareil pour la représentation répétée d'une

configuration de masque sur un substrat. Un système d'éclai-

rage, qui est constitué par exemple par une lampe à mercure LA, un réflecteur elliptique EM, un élément In assurant une répartition homogène du rayonnement dans le faisceau de projection et une lentille de condenseur CO, éclaire une configuration de masque M1, qui est appliquée sur une table

de masque MT. Sur cette table peut 4tre appliqué une secon-

de configuration de masque M2. La rotation de la table autour de l'axe MA permet d'appliquer la seconde configu-

ration de masque dans le faisceau de projection. Le fais-

ceau traversant la configuration de masque M1 traverse un système de lentilles de projection PL, qui est représenté

schématiquement sur le dessin et qui assure la représen-

tation de la configuration de masque sur le substrat. Le substrat W repose sur une table de substrat WT reposant sur un palier d'air. Le système de lentilles de projection PL et la table de substrat sont appliqués dans un bottier HO, dont la face inférieure est fermée par une plaque de base BP, par exemple en granit et dont la face supérieure est fermée par la table de masque. De plus, l'appareil

comporte un échangeur de substrat WCqui peut tourner au-

tour de l'axe WA et dont la hauteur est en outre réglable.

Pour plus de particularités concernant la structure et le fonctionnement de l'appareil de projection il y a lieu de s'en référer à l'article "Stepand Repeat Wafer Imaging"

dans: "Solide State Technology", juin 1980, pages 80 à 84.

Afin de pouvoir positionner la table de masque

pendant l'application d'un masque dans le faisceau de pro-

jection, un prisme réflecteur P1 et une lentille négative

L5 sont appliqués sur la table de masque. Le prisme réflé-

chit un faisceau émis par une unité de détection de source de rayonnement H1 vers cette unité o le faisceau est

capté par un système de détection constitué par deux détec-

teurs de la façon décrite dans ce qui précède. Le signal différentiel des deux détecteurs est utilisé pour la mise en place de la table de masque dans la position requise à l'aide de moyens connus en soi et non décrits en détail

dans le présent mémoire. L'utilisation du système de détec-

tion de position (P1, L5 et H1) décrit ci-dessus permet de signaler, à un moment précoce, que la table de masque s'approche de la position requise de sorte que sa vitesse de rotation peut être réduite et que la position requise est atteinte à une vitesse suffisamment réduite. D'une

façon diamétralement opposée à la première paire de lentil-

les de prisme (P1, L5) peut être appliquée une deuxième

paire de lentilles de prisme (P 2, L6) pour le positionne-

ment de la deuxième configuration de masque M2.

Pour le positionnement de l'échangeur de subs-

trat WC il est prévu un système de détection de position analogue constitué par un prisme P3, une lentille L7 et une unité de détection et de source de rayonnement H2. Le prisme P3 et la lentille L7 sont disposés de façon fixe, alors que l'unité de détection de source de rayonnement

est fixée sur l'échangeur mobile afin de réduire l'encom-

brement. La lentille est une lentille positive.

Dans un dispositif servant à la détection de la position et comportant un prisme réflecteur dans lequel

le rayon principal du faisceau d'éclairage est perpendicu-

laire à l'arête réfringente du prisme, les rayons princi-

paux des faisceaux réfléchis b1 et b2 se trouvent des deux c8tés du faisceau aller b, comme le montre la-figure 1>a, alors que les rayons principaux de tous les faisceaux se trouvent en outre dans un seul plan. Il faut veiller à ce qu'il ne se produise pas de chevauchement des faisceaux réfléchis par rapport aux faisceaux d'éclairage. Lorsque les faisceaux doivent Utre séparés, il faut que l'angle de

25034 16

i6 base çt du prisme réflecteur satisfasse à: sinç>(>/ sinOc, d( étant l'angle d'ouverture, du c8té du prisme du système d'éclairage. Pour une grande zone de captation, il faut

que o, soit aussi petit que possible, de sorte qu'en prati-

que i sera pratiquement égal à O< 1-

Afin de permettre une structure plus compacte et une zone de captation plus grande du dispositif servant

à la détection de la position, le prisme P est de préfé-

rence légèrement basculé par rapport au rayon principal du faisceau d'éclairage b. Comme le montre la figure 14b, dans ce cas les rayons principaux des faisceaux réfléchis se trouvent alors dans un autre plan que le rayon principal du faisceau d'éclairage b. Ainsi, les faisceaux réfléchis b1 et b2 peuvent se trouver plus près, l'un de l'autre, et l'angle de base d(I peut être inférieur à l'angle de base

ocsur la figure 10a.

Les faisceaux réfléchis b1 et b2 peuvent être

focalisés par des lentilles sur des photodiodes, une lentil-

le et la photodiode correspondante pouvant constituer un

ensemble.

Dans une forme de réalisation pratique d'un dispositif selon la figure 14b, la zone de captation était

d'environ + 10 mm, zone qui est déterminée par les dimen-

sions du prisme P. Dans un dispositif servant à la détection de la position et comportant un prisme réflecteur, le système de lentilles d'éclairage L peut également être utilisé pour la focalisation des faisceaux réfléchis par le prisme P sur les détecteurs. A cet effet, un réflecteur additionnel AM doit être appliqué pour chaque faisceau réfléchi entre le prisme P et le système de lentilles L, comme le montre la

figure 15. Pour la clarté du dessin, cette figure ne repré-

sente que le trajet de rayons du faisceau b1 réfléchi par la partie supérieure du prisme P et dirigé ensuite par le réflecteur AM vers le détecteur D1. Les rayons principaux

des faisceaux b et b1 sont indiqués par des lignes poin-

tillées.

250341,

Les taches de rayonnement formées à l'aide du prisme P et des réflecteurs AM sont séparées de la source B, de sorte que les deux détecteurs peuvent Stre montés autour de cette source. Dans le cas d'un prisme présentant quatre faces inclinées et quatre réflecteurs auxiliaires

AM, les quatre détecteurs D, D29 D, et D4 peuvent être po-

sitionnés dans le plan de la source de rayonnement B, com-

me l'indique la figure 16.

La séparation entre la source et les représen-

tations de cette source est déterminée par l'angle Q. L'an-

gle Y sous lequel doivent tre disposés les réflecteurs AN est déterminé par l'ouverture, l'angle @ du c8té d'image, du système de lentilles L suivant (q = - 2 pour le cas o les faisceaux ne chevauchent tout juste pas immédiatement après la réflexion. L'angle de base du prisme réflecteur doit alors être égal à f6 Dans ce cas à l'endroit du système de lentille L, la distance comprise entre les réflecteurs AN et l'axe optique est égale à 1, l étant le diamètre maximal de l'ouverture du système L. Les réflecteurs AN doivent s'étendre sur une

distance suffisamment longue pour pouvoir capter les fais-

ceaux réfléchis, même lorsque ces faisceaux se déplacent parallèlement à eux-mimes dans le cas d'un déplacement du prisme. Les faisceaux partiels b et b. peuvent se déplacer également sur l'ouverture du système d'éclairage L. Du fait

que cette ouverture est complètement remplie par les fais-

ceaux partiels lorsque le prisme occupe sa position centra-

le, ce déplacement se traduit par une perte de rayonnement.

Afin d'éviter une telle perte, il est possible d'appliquer une lentille de champ FL entre les réflecteurs AN et le prisme P, lentille de champ qui est indiquée en pointillés sur la figure 15. La distance focale de la lentille FL est

égale à la distance comprise entre cette lentille et l'ou-

verture du système d'éclairage L. Les faisceaux réfléchis traversent toujours le centre de l'ouverture de L. L'application des réflecteurs auxiliaires AM'

sur la figure 15 entre la source B et le système de lentil-

les L permet d'atteindre que les images de la source par-

viennent tout près de la source mime. Dans ce cas, la source de rayonnement B, qui est sous forme d'une diode photoémettrice, et les photodiodes peuvent ttre appliquées sur un seul support. Les réflecteurs AM' forment avec l'axe

optique, un angle égal ou pratiquement égal à l'angle g.

Les réflecteurs AM peuvent être constitués par

un bloc de matériau, par exemple du verre, qui peut pré-

senter une section transversale carrée. Les deux ou quatre faisceaux partiels réfléchis sont réfléchis par les faces

latérales de ce bloc, alors que dans le cas o les fais-

ceaux partiels atteignent ces faces sous de grands angles,

la réflexion totale peut être mise à profit. Les faces la-

térales peuvent ftre argentées à l'intérieur ou à l'exté-

rieur. A une extrémité du bloc se trouve un système d'é-

clairage L et à l'autre la lentille de champ FL.

Comme l'indique la figure 17, les faces termi-

nales LS1 et LS2 du bloc ML sont de préférence courbées de façon a exercer un effet de lentille. La surface LSB fait

office de lentille d'éclairage L et la surface LSa de len-

tille de champ (FL). L'élément de lentille LS2 présente une intensité positive et sa distance focale est égale à

la longueur du bloc.

25034 16

Claims (9)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif permettant de détecter la posi-

tion d'un objet, muni d'une source de rayonnement et d'un système de détection sensible à rayonnement comportant au moins deux détecteurs, qui sont disposés l'un derrière l'autre, dans une direction de déplacement de l'objet, la répartition du rayonnement sur le système de détection constituant une mesure pour l'écart se produisant entre la

position réelle et la position requise de l'objet, carac-

térisé par un prisme optique (P) déterminant la répartition du rayonnement sur le système de détection (D) suivant la position d'un objet (V) et présentant au moins une arête refringente (P2) transversale à la direction de déplacement (X) de l'objet, l'angle (3) compris entre les faces du

prisme enfermant cette arête étant notable supérieur à 900.

2.- Dispositif selon la revendication 1 permet-

tant de déterminer la position angulaire d'un objet rotatif caractérisé en ce qu'une lentille (CL) dont la distance focale (8CL) est égale à la distance (r) comprise entre

l'axe de rotation et la lentille est disposée entre la sour-

ce de rayonnement (B) et le prisme (P).

3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2,

caractérisé en ce que le prisme (P) est relié à l'objet CV).

4.- Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3,

caractérisé en ce que le prisme (P) est un prisme réflecteur.

5.- Dispositif selon la revendication 4, carac-

térisé en ce que le rayon principal du faisceau (b) émis par la source de rayonnement (B) forme un angle différant de 90

avec l'argte réfringente (P2) du prisme (P).

6.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que des réflecteurs (AM) réfléchissant les faisceaux réfléchis par le prisme (P) vers l'ouverture du système de lentilles (L) sont disposés entre un système de lentilles (L) d'éclairage formant une tache de rayonnement

(B') sur le prisme (P) et le prisme (P).

7.- Dispositif selon la revendication 6, carac-

t'ris& en ce que des réflecteurs (AM') sont appliqués en-

tre la source de rayonnement (B) et le système de lentil-

les d'éclairage (L) et réfléchissent les faisceaux réflé-

chia (b1 b2) traversant le système de lentilles (L) vers l'ambiance de la source de rayonnement (B), des détecteurs sensibles à rayonnement (D1, D2, D3, D4) étant disposés

autour de cette source.

8.- Dispositif selon la revendication 6, ca-

ractérisé en ce qu'un corps réflecteur creux (ML) présen-

tant une section transversale carrée est appliqué entre

la source de rayonnement (B) et le prisme (P) et ses fa-

ces terminales (LS1, LS2) font office de lentilles.

9.- Appareil servant à la représentation d'une configuration de masque sur un substrat muni d'une table

de masque, d'un système d'éclairage, d'un système de len-

tilles de projection, d'une table de substrat et d'un échangeur de substrat et en outre de dispositifs servant

à la détection de la-position selon l'une des revendica-

tions 1 à 9, caractérisé en ce que des éléments d'un pre-

mier dispositif (Hi, CL1, P1; CL2, P2) servant à la détec-

tion de la position sont reliés à la table de masque (NT) et des éléments d'un deuxième dispositif (H2, CLI, P3)

servant A la détection de la position sont reliés A l'é-

changeur de substrat (WC).