FR2554223A1 - Jauge de hauteur a capacite et procede et appareil d'etalonnage de cette jauge - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE JAUGE DE HAUTEUR A CAPACITE ET UN PROCEDE ET UN APPAREIL D'ETALONNAGE D'UNE TELLE JAUGE. UN SUBSTRAT 110 EST SUPPORTE PRES D'UNE SURFACE D'OBJET 145 ET UN CIRCUIT DE CONDENSATEUR DE REFERENCE 40, 42 EST MONTE SUR LE SUBSTRAT. LE CIRCUIT COMPORTE UN CONDENSATEUR DE REFERENCE AVEC DES ARMATURES 130, 134 SEPAREES D'UNE DISTANCE NOMINALE, ET CE CIRCUIT PRODUISANT EN FONCTIONNEMENT UN SIGNAL REPRESENTANT LA CAPACITE DU CONDENSATEUR DE REFERENCE. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A DES APPAREILS DE LITHOGRAPHIE A FAISCEAU ELECTRONIQUE.

Description

La présente invention concerne une jauge de hauteur à capacité et un

appareil d'étalonnage de jauge

de hauteur de capacité.

Il existe un grand besoin de jauges de mesure de hauteur de haute précision pour toute une variété

d'applications. L'une de ces applications est la déter-

mination de la position d'un réticule dans un appareil de

lithographie à faisceau d'électrons.

La lithographie à faisceau d'électrons est devenue rapidement le procédé de choix pour exposer des réticules d'une précision extrêmement élevée dans la production de

circuits intégrés de très grande densité d'intégration.

Un appareil lithographique à faisceau d'électrons comporte généralement un boitier d'optique de faisceau électronique positionné au-dessus d'une chambre à vide dans laquelle un réticule est monté. Le réticule est une plaque de verre couverte d'une couche de chrome, avec une couche sensible au faisceau d'électrons déposé sur la couche de chrome. Le réticule est monté sur une platine qui la déplace dans la direction X et la direction Y à la commande

d'un système de commande pendant que le faisceau d'élec-

trons écrit ou expose la couche sensible pour produire

une configuration voulue des circuits sur le réticule.

Le système de commande déplace non seulement le réticule jusqu'aux coordonnées X, Y voulues pour la position de la platine exposée, mais commande également l'angle de déviation du faisceau pour déterminer le point sur le

réticule qui reçoit le faisceau d'électrons.

Jusqu'ici, l'un des problèmes les plus difficiles était de déterminer la position précise du réticule par rapport à l'optique du faisceau électronique. La position précise du réticule doit être déterminée pour dévier

correctement le faisceau d'électrons afin d'écrire exac-

tement sur le réticule. Il est extrêmement important que le système utilisé pour déterminer la position du réticule

soit compatible au vide, compact, et sans contact.

En outre, des procédés précis d'étalonnage de jauge. de hauteur à capacité sont nécessaires. Jusqu'ici, les jauges de hauteur à capacité étaient étalonnées par des distances mesurées mécaniquement, comme des mesures

par micromètres.

Selon un aspect, l'invention concerne donc une jauge de hauteur à capacité destinée à détecter la position de la surface d'un objet, et comportant un substrat supporté à proximité de la surface d'objet, un circuit à condensateur de référence supporté sur ce

substrat, ce circuit comportant un condensateur de réfé-

rence dont les armatures sont séparées par une distance nominale, ce circuit à condensateur de référence produisant en fonctionnement un signal de condensateur de référence représentant la capacité de ce condensateur de référence, un circuit à condensateur de mesure supporté sur le substrat, ce circuit à condensateur de mesure comprenant une plaque de capteur supportée sur le substrat à l'opposé de la surface d'objet, la plaque de capteur et la surface

d'objet constituant un condensateur de mesure, la capa-

cité de ce condensateur de mesure variant quand la dis-

tance entre la plaque de capteur et la surface d'objet varie, le circuit à condensateur de mesure produisant en

fonctionnement un signal de condensateur de mesure repré-

sentant la capacité de ce condensateur de mesure, le circuit

à condensateur de mesure étant attaqué par un signal d'at-

taque commandé par le signal de condensateur de référence, et comprenant un dispositif pour comparer le signal de condensateur de mesure avec un signal de référence, comportant un dispositif qui produit un signal de mesure représentant la comparaison, ce signal de mesure représentant la déviation d'écartement des armatures du

condensateur de mesure par rapport à la distance nominale.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un procédé de détection de la position d'un réticule en chrome sur verre, dans un appareil de lithographie à faisceau d'électrons, comprenant une source de faisceau d'électrons dans un boitier de faisceau et un système de commande pour contrôler l'angle de déviation du faisceau d'électrons, un substrat étant fixé sur le fond du boitier, ce procédé consistant essentiellement à positionner une plaque d'étalonnage au-dessous du boitier,

cette plaque d'étalonnage comportant une couche conduc-

trice de recouvrement et une grille de points non conduc-

teurs espacés d'une géométrie connue, formée sur la couche conductrice, l'un des points non conducteurs constituant un point d'origine, le point d'origine de la grille étant aligné avec l'axe du boitier, à faire varier l'angle de déviation pour dévier le faisceau d'électrons de l'un des points non conducteurs de la grille jusqu'au suivant, jusqu'à ce que le faisceau d'électrons soit reçu par un point voulu, ce point voulu étant espacé d'une distance spécifiée du point d'origine, l'angle de déviation du faisceau par rapport à l'axe du boitier optique quand le faisceau est reçu par le point voulu constituant un angle normal de déviation, à mesurer la distance entre

au moins trois plaques de capteurs disposées sur le subs-

trat et la plaque d'étalonnage, chacune des plaques de capteur étant couplée avec un circuit à condensateur de mesure associé, chacune des plaques de capteur constituant la plaque d'attaque d'un condensateur de mesure et la plaque d'étalonnage consistant la plaque à la masse de chaque condensateur de mesure, chacun des circuits à

condensateur.de mesure produisant un signal de condensa-

teur de mesure représentant la distance entre chaque plaque de capteur et la plaque d'étalonnage, à traiter chacun des signaux de condensateurs de mesure en des

informations définissant la position de la plaque d'étalon-

nage par rapport aux plaques de capteur, la position de la plaque d'étalonnage constituant une position étalonnée pour le réticule, à positionner le réticule au-dessous du boitier de faisceaux d'électrons et à aligner un point d'origine sur le réticule avec l'axe du boitier, à mesurer la distance entre chaque plaque de capteur et le réticule, chacune des plaques de capteur constituant la plaque d'attaque d'un condensateur de mesure et le réticule constituant la plaque à la masse des condensateurs de mesure, chacun des condensateurs de mesure produisant un signal des condensateurs de mesure représentant la distance entre chaque plaque de capteur et le réticule, à traiter chacun des signaux de condensateurs de mesure en des informations définissant la position du réticule par rapport aux plaques de capteur, la position constituant une position de réticule, à comparer la position du réticule avec la position étalonnée pour déterminer la déviation du réticule par rapport à la position étalonnée et à régler l'angle de déviation du faisceau électronique à partir de l'angle normal de déviation jusqu'à un

angle de déviation-corrigé en réponse à l'écart précité-

de manière que le faisceau d'électrons soit dévié de la distance spécifiée par rapport au point d'origine sur le réticule afin d'être reçu par le point voulu sur

ce réticule.

Selon un autre aspect encore, l'invention concerne un appareil détalonnage de jauge de hauteur à capacité comprenant un capteur capacitif, et comportant une base, un ensemble d'interféromètre à laser supporté par la base, un miroir conducteur de l'électricité supporté de façon mobile sur la base à l'opposé de l'ensemble d'un interféromètre à laser, un dispositif pour supporter la jauge de hauteur à capacité avec le

capteur disposé en opposition avec-le miroir et un dispo-

sitif de mise en mouvement destiné à déplacer le miroir par rapport à l'ensemble de l'interféromètre à laser de manière qu'en fonctionnement, le dispositif de mise en mouvement positionne le miroir à la position voulue par rapport au capteur, et que ce capteur forme un condensateur avec le miroir, l'ensemble d'interféromètre à laser étant utilisé pour déterminer l'existence entre le capteur et le miroir, et un dispositif étant prévu pour obtenir une lecture électrique du condensateur constitué par le capteur et le miroir pendant que le miroir est positionné

dans la position voulue.

Selon un autre aspect enfin, l'invention concerne

un appareil de lithographie à faisceau d'électrons compre-

nant une jauge de hauteur à capacité selon l'invention.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention seront mieux compris à la lecture de la des-

cription qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure1A est un schéma simplifié d'une jauge de hauteur à capacité selon l'invention, La figure lB est une vue de dessous d'un substrat de circuit hybride de là jauge de hauteur à capacité de la figure 1A, La figure 1C est une vue en élévation du substrat de circuit hybride de la figure lB, recouvrant la surface d'objet, La figure 2 est un schéma d'un circuit oscillateur

de la jauge de hauteur à capacité de la figure 1A, atta-

quant un condensateur de référence comprenant des boucles de réaction de condensateur de référence pour stabiliser un signal d'attaque, La figure 3 est une vue en élévation montrant la linéarisation des lignes de force électrique d'une armature attaquée du condensateur de référence, La figure 4 est un schéma simplifié d'un circuit à condensateur de mesure et d'un circuit générateur de signal de mesure pour un capteur +X de la jauge de hauteur à capacité de la figure 1A, La figure 5 est un schéma d'une jauge de hauteur à capacité selon l'invention, appliqué à un

système de détection de position de réticule d'un appa-

reil de lithographie à faisceau d'électrons, La figure 6 montre l'étalonnage d'un faisceau d'électrons de l'appareil de lithographie à faisceau

d'électrons de la figure 5 utilisant une plaque d'étalon-

nage, La figure 7 représente le réglage effectué par un système de commande de l'angle de déviation lorsqu'un réticule est positionné audessus de la plaque étalonnée dans l'appareil de lithographie à faisceau d'électrons de la figure 5, La figure 8 est une vue de dessus d'un substrat de circuit hybride d'une jauge de hauteur à capacité selon l'invention, La figure 9 est un schéma simplifié d'un circuit de contr8le de température de substrat avec une jauge de hauteur à capacité selon l'invention, La figure 10 est une vue en élévation d'un appareil selon l'invention pour étalonner une jauge de hauteur à capacité, La figure 11 est une vue en plan de l'appareil de la figure 10, La figure 12 est une vue en perspective d'une pièce support de cube d'interféromètre de l'appareil de la figure 10, La figure 13 est une représentation partiellement schématique et partiellement fonctionnelle de l'appareil de la figure 10 pour l'étalonnage d'une jauge des hauteurs à capacité, La figure 14 est un diagramme fonctionnel des circuits de l'appareil de la figure 13, et La figure 15 est un schéma illustrant un essai effectué pour une jauge de hauteur à capacité selon l'invention.

La figure 1A représente donc un mode de réalisa-

tion d'une jauge de hauteur à capacité selon l'invention.

Un circuit de source de signal 10 comporte un oscillateur qui produit un signal sinusoidal. Le signal sinusoidal est séparé entre deux circuits de régulation de tension ,24. Le signal supérieur passe par un transformateur de phase 1 tandis que le signal inférieur passe par un transformateur 32 de phase 2 pour produire des signaux d'attaque phases de 180 . Ces deux signaux d'attaque sont appliqués à un circuit hybride 110 supporté par un substrat (qui sera décrit par la suite) recouvrant une surface d'objet 145 à mesurer. Le circuit hybride est constitué par un circuit à condensateurs de référence 40 pour un condenstateur de référence CRef. 1 un circuit à condensateur de référence 42 pour un condensateur de référence CRef.2 et des circuits de condensateur de mesure , 52, 54, 56 pour les condensateurs de mesure C+X, C+y1 Cxet Cy. Un substrat de circuit hybride 110 est représenté sur les figures lB, 1C et 8. Les figures lB et 1C ne montrent que les capteurs +X, +Y, -X et -Y, 112? 114, 116 et 118 des condensateurs de mesure et leurs anneaux de garde associés 120, 122, 124, 126 disposés sur le dessous

du substrat 110 opposés à la surface d'objet 145 à mesurer.

Le reste de la surface intérieure est un plan de masse.

La figure 1C montre que les deux condensateurs de réfé-

rence CRef.1' CRef 2 sont disposés sur le dessus du substrat 110. Les condensateurs de référence CRef 1' CRef.2 sont constitués chacun par une armature attaquée et une armature de masse 134 disposées en opposition, sur la surface intérieure d'un capuchon de céramique 140 à une distance nominale fixe de l'armature attaquée 130 (figure 3). Les condensateurs de mesure sont constitués par des capteurs +X, +Y, -X, -Y, 112, 114, 116 et 118 et une armature à la masse constituée par la surface d'objet à mesurer (figure 1C). Le circuit à condensateur de référence 40, 42 comporte des boucles de réaction 60, 62 pour réguler la tension de l'oscillateur 15 et obtenir un signal stable aux circuits à condensateurs de mesure 50, 52, 54, 56. Le circuit à condensateurs de référence , 42 aide également à obtenir des points de zéro nominal pour chacun des condensateurs de mesure comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Les sorties des circuits à condensateurs de mesure 50, 52, 54, 56 sont couplées avec des circuits associés générateurs de signal de mesure 70, 72, 74, 76 pour fournir des signaux à un système de commande 80 indiquant la position de la surface d'objet 135 par rapport aux quatre capteurs

112, 114, 116 et 118.

Les circuits à condensateurs de mesure 5à, 52 et les circuits à condensateur de mesure 54, 56 sont attaqués par des signaux déphasés de 180 pour assurer qu'il n'y a aucun courant net circulant par la surface d'objet 145 à la masse. Cette caractéristique peut être importante lorsque la surface d'objet 145 est un réticule dans un appareil de lithographie à faisceau d'électrons, comme

cela sera expliqué par la suite.

Après avoir décrit sommairement la jauge de hauteuz

à capacité, il y a lieu de se référer à la figure 2 qui montre le circuit de source de signal 10 et le circuit de

condensateur de référence 40 plus en détail. La dispo-

sition permet d'obtenir un signal d'attaque sinusoidal, propre et symétrique pour les condensateurs de mesure,

comme cela sera maintenant expliqué.

Selon la figure 2, un oscillateur 150 programma ble TTL (logique à transistor-transistor) produit un signal rectangulaire à haute fréquence qui est converti en un signal sinusoidal par un circuit accordé 152. Ce signal subit une amplification en courant, à gain de tension unitaire dans un amplificateur 154 et il est séparé au point 156 entre deux circuits symétriques représentés respectivement dans la moitié supérieure et la moitié

inférieure de la figure 2. Pour simplifier la description,

seule la moitié supérieure sera initialement décrite.

Le signal circule par une résistance R1 et un transistor à effet de champ FET 1 vers la masse. Le transistor FET 1

avec la résistance R1 constituent un diviseur de tension.

La résistance du transistor FET 1 varie avec son signal de grille, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. A partir d'un point 158, le signal subit une amplification de tension dans un amplificateur 160 et une autre amplification de courant à gain de tension unitaire dans l'amplificateur 162. Le signal est ensuite appliqué à une ligne de transmission 164 vers l'enroulement primaire 172 d'un transformateur élévateur 170 qui est accordé

sur la fréquence de l'oscillateur au moyen d'un condensa-

teur variable 176 connecté en parallèle avec l'enroulement secondaire 174. Le transformateur 170 se comporte comme un filtre passe-bande et un signal sinusoidal symétrique géométriquement, avec une faible distorsion à la fréquence de l'oscillateur est ainsi produit et transmis sur une ligne de transmission 180 vers le circuit à condensateur de référence 40 associé avec le condensateur de référence

CRef.1 et les circuits de mesure 50, 52 associés respec-

tivement avec les condensateurs de mesure C+X, C+y.

Le circuit à condensateurs de référence 40 sera décrit tout d'abord. En négligeant pour le moment les diodes D3, D4 et l'anneau de garde 136 associé, le signal est séparé en un point 190 et passe par des condensateurs C1, C2 de blocage de composante continue. Des diodes D1, D2 sont connectées entre les condensateurs C1, C2 en un circuit redresseur à une alternance. Le condensateur de

référence CRef.1 est connecté entre les diodes D1, D2.

Les armatures du condensateur de référence sont séparées

d'une distance fixe qui est égale à une "distance nominale".

La distance nominale est la distance voulue entre les capteurs 112, 114, 116, 118 des condensateurs de mesure et la surface d'objet 145. L'armature attaquée 130 du condensateur de référence CRef 1 est montée sur la surface supérieure du substrat 110 tandis que l'armature à la masse 134 est supportée sur la surface intérieure du capuchon 140 qui est fixé sur le substrat 110 au-dessus

de l'armature attaquée 130 comme le montre la fiaure 3.

Des bobines d'inductance L1, L2 sont connectées entre le condensateur C1 et la diode D1 et entre le condensateur C2 et la diode D2 respectivement. Des condensateurs de

filtrage C3, C4 sont connectés entre les bobines d'induc-

tance L1, L2 respectivement et la masse. Le signal provenant de la bobine d'inductance L1 sort du circuit hybride 100 par un câble coaxial blindé 94 et il est mis à la masse par une bobine d'inductance L5. Le signal provenant de la bobine d'inductance L2 quitte le circuit hybride par un câble coaxial blindé 196 et il est connecté par une inductance L4 à l'entrée inverseuse d'un amplificateur transrésistant 200, avec une entrée non

inverseuse à la masse et une résistance de réaction R3.

Les diodes D1, D2 sont connectées en un circuit redresseur à une alternance, comme cela a été indiqué, de sorte qu'une diode est bloquée pendant que l'autre est débloquée et réciproquement. Quand le signal sinusoidal d'entrée augmente à partir de sa valeur négative maximale jusqu'à sa valeur positive maximale, la diode D1 est polarisée dans le sens direct et elle est conductrice

pour charger le condensateur de référence CRef.1.

Inversement, quand le signal décroît de sa valeur positive maximale jusqu'à sa valeur négative maximale, la diode D2 est polarisée dans le sens direct pour drainer la charge du condensateur de référence CRef1. Le courant produit dans la bobine d'inductance L2 par la-décharge du condensateur de référence CRef 1 est utilisé pour réguler

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et stabiliser le signal fourni aux condensateurs de mesure , 52. Le signal passant par la bobine d'inductance L1 est amené à la masse car, pour la régulation de tension, seul le contrôle du courant dans la bobine d'inductance L2 est nécessaire. Quand le condensateur de référence CRef.1 se décharge par la diode D2, le condensateur C2 bloque toute la composante continue et laisse passer la composante alternative de sorte qu'un très petit courant continu

passe par la bobine d'inductance L2. La bobine d'induc-

tance L2 est une grosse bobine de l'ordre de 470 micro-

henries pour bloquer la composante alternative du courant.

La faible composante alternative qui subsiste est éliminée par le condensateur de filtrage C4. Le faible courant continu passe depuis la bobine d'inductance L2, par la

bobine d'inductance L4 et il est converti par l'amplifi-

cateur à transrésistance 200 en une tension représentant le courant dans la bobine d'inductance L2. Le courant dans la bobine d'inductance L2 qui est appliqué à l'entrée de l'amplificateur à haute résistance 200 est multipliée par la valeur de la résistance R3 pour produire la tension de sortie. Cette tension de sortie est alors appliquée aux bornes d'une résistance R4 et elle produit un courant I circulant vers la droite d'un point commun 204. Une R4 tension de référence VRef.1 de +7 V est appliquée à une résistance R5 produire un courant qui circule de la gauche

vers la droite au point commun 204 de la figure 2.

Il a déjà été indiqué que le signal de grille du transistor FET 1 contrôle la résistance entre le drain et la source de ce transistor. Si l'on suppose comme condition initiale que juste avant la mise en marche, l'alimentation du circuit est établie mais que l'oscillateur 50 est au repos, la tension de référence de +7V est appliquée aux bornes de la résistance R5, avec

une tension nulle aux bornes de la résistance R4.

Par conséquent, un courant maximal est appliqué par la résistance R5 à l'entrée inverseuse d'un amplificateur différentiel 210 qui peut avoir une sortie négative maximale de -15V par exemple, bloquant le transistor FET 1 et présentant une résistance maximale à la masse. par conséquent, le courant qui circule dans la résistance R1 et la chute de tension aux bornes de cette résistance ont une valeur minimale et la tension au point commun 158 est maximale. Si l'on suppose que R5 = 35 Kohms et que VRef.1 est 7V, un courant IR = 200 microampères et circule par la résistance R5 à l'entrée inverseuse

juste avant la mise en marche.

Juste après la mise en marche, cette tension maximale au point commun 156 produit un courant maximal qui circule par la bobine d'inductance L2 et vers la droite du point commun 204 par la résistance R4. Le courant dans la résistance R4 dépasse initialement le courant de 200 microampères dans la résistance R5, de sorte que la sortie de l'amplificateur différentiel 210 devient moins négative et passe à -10 V par exemple. La résistance du transistor FET 1 décroit donc proportionnellement, ce qui réduit la tension au point commun 158 et par conséquent, le courant dans la bobine d'inductance L2 et la résistance R4. Ce cycle se répète jusqu'à ce que le courant qui circule depuis le point commun 210 par la résistance R4 soit égal au courant de 200 microampères

passant par la résistance R5 au point commun 210.

A ce moment, le courant qui circule à- l'entrée inverseuse del'amplificateur différentiel 210 est nul et le système

se bloque par conséquent.

Le courant IR est constant à 200 microampères comme cela a été calculé ciaessus. Pour que IR soit égal à - 4 microampères, si l'on suppose R4 = 20 Kohms, une tension de VR IR = R4 = (-200 microampères) (20 Kohms) = -4V doit etre appliquée aux bornes de la résistance R4 pour

bloquer le système. Par conséquent, la sortie de l'amplifi-

cateur transrésistance 200 doit être -4V à ce moment. -

Il a déjà été noté que la sortie de l'amplificateur 200 est le produit de R3 et du courant d'entrée I. Par conséquent, IL = VTR1, R3 et si l'on suppose que R3 =50 Kohms, IL = -4V/50 Kohms = -80 microampères. Par conséquent, le système se stabilise quand le courant dans L2 = -80 microampères avec les paramètres utilisés à titre

d'exemples. Il faut noter que ce courant de -80 micro-

ampères dans L2 correspond à la capacité du condensateur de référence CRef 1, avec une séparation des armatures de la distance nominale. Le courant dans la bobine d'inductance L2 est appelé signal de condensateur de

référence pour le condensateur de référence CRef.1.

Le circuit 40 de condensateur de référence CRef1 avec Le crcut 40de ondnsatur e rrece Ref.1 ae le circuit 10 de source de signal stabilisent donc ensemble le signal d'attaque appliqué aux circuits à condensateurs

de mesure 50, 52. Si la capacité du condensateur de ré-

férence CRef.1 varie, la tension du signal d'attaque varie en correspondance; mais le courant qui circule

dans la bobine d'inductance L2 respte stable et inchangé.

Il faut noter que la boucle en courant continu pour le courant dans la bobine d'inductance L2, constituant le signal de condensateur de référence, circule depuis la masse par le condensateur de référence CRef 1' la

diode D2, les bobines d'inductance L2, L4 et la résis-

tance R3, à l'entrée de l'amplificateur à transrésistance qui a une très faible impédance et par conséquent, fonctionne comme une masse pour fermer la boucle. La composition de cette boucle est importante comme cela

apparaîtra par la suite.

Avant de décrire les circuits de condensateurs de mesure C+x, C+y, il faut mentionner les anneaux de garde qui ont été négligés jusqu'ici. L'anneau de garde est simplement une armature de condensateur annulaire 136 isolée de l'armature attaquée 130 du condensateur de référence CRef.1 et disposée entre la plaque attaquée et le substrat 110 comme le montre particulièrement la figure 3. L'anneau de garde 136 est disposé à l'opposé de l'armature à la masse 134 et constitue une armature de condensateur attaquée du condensateur de référence Cguarg 1 'L'anneau de garde 136 entoure et recouvre Cguarg 1'ana egre16 nor trcur la plaque attaquée 130. Comme le montre la figure 3, l'anneau de garde 136 linéarise les lignes de force électrique aux bords de la plaque attaquée 130 pour éliminer les effets de dispersion des lignes de force qui

apparaitraient autrement sur les bords de la plaque.

En linéarisant les lignes de force du condensateur de référence CRef.1' l'anneau de garde 136 égalise le condensateur de référence CRef.1 avec les condensateurs de mesure C+x, C+y comme cela sera mieux expliqué par la suite. Une autre fonction importante de l'anneau de garde 136 est de protéger le condensateur de référence CRef.1 des capacités parasites qui seraient autrement présentes entre la plaque attaquée 130 et les autres

surfaces chargées ou conductrices dans le voisinage.

Les capacités parasites pourraient augmenter le courant qui circule depuis le condensateur de référence CRef.1 et conduiraient à des inexactitudes de mesure en l'absence

de protection.

L'anneau de garde 136 est attaqué par les diodes D3, D4 de redressement d'une alternance de la même manière que l'armature attaquée 130 par les diodes D1, D2. Les diodes D3, D4 sont identiques aux diodes D1, D2

et produisent les mêmes chutes de tension et par consé-

quent, le potentiel de l'anneau de garde 136 correspond

à tout moment au potentiel de l'armature attaquée 130.

En maintenant cette correspondance de tension, aucun courant ne circule entre l'anneau de garde 136 et l'armature attaquée 130 et les lignes de force sur le bord de l'armature 130 sont maintenues perpendiculaires à l'armature à la masse 134. Les condensateurs C1, C2 se comportent également comme des condensateurs de blocage de composantes continues pour l'anneau de garde. Le signal stabilisé produit par le condensateur de référence CRef.1 est utilisé pour attaquer les circuits

de condensateur de mesure 50, 52 comme cela sera mainte-

nant expliqué. Le circuit de condensateur de mesure 50 sera décrit comme représentant également le fonctionnement du circuit à condensateur de mesure 52 pour éviter de

doubler l'explication.

Le circuit de condensateur de mesure 50 et le circuit 70 générateur de signal de mesure sont représentés sur la figure 4. Là également, l'anneau de garde 120 et les diodes associées D12, D13 sont initialement négligées.

Le circuit de condensateur de mesure 50 de la figure 4 est identique au circuit de condensateur de référence 40, comme le montre une comparaison entre la figure 2 et la figure 4. Par conséquent, quand le signal d'attaque augmente depuis sa valeur négative maximale jusqu'à sa

valeur positive maximale, une diode D10 charge le conden-

sateur de mesure C+X qui est constitué par la plaque de capteur 112 supportée au-dessous du substrat 110 comme armature attaquée et la surface d'objet 145 comme armature à la masse. Quand le signal décroît de sa valeur positive maximale à sa valeur négative maximale, la diode Dll est conductrice pour drainer la charge du condensateur de mesure C+X. Ce blocage et ce blocage alternés des diodes D10, Dll entrainent que de faibles courants continus de valeurs égales et opposées circulent par les bobines d'inductance L10, Lll, de la manière suivante. Quand la diode D10 est conductrice, un courant circule depuis la sortie de l'amplificateur à transrésistance 220, qui est effectivement à la masse en raison de sa très

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faible impédance, par une résistance R12, une bobine d'inductance L12, la diode D10 et le condensateur de mesure C+X, en retour à la masse pour compléter la boucle. Ainsi, le courant IL10 dans la bobine d'inductance L10 circule de la droite vers la gauche de la figure 4 et il est considéré comme un courant positif. Quand la diode Dll est conductrice, un courant circule depuis la masse par le condensateur de mesure C+X, la diode Dll, l'inductance Lll et l'inductance L13, la résistance R3 et par la sortie de basse impédance de l'amplificateur à transrésistance 230 pour compléter la boucle. Ainsi, le courant ILi dans la bobine Lll circule de la gauche vers la droite à la figure 4 et il est considéré comme un courant négatif. Il faut noter que ces boucles sont symétriques entre elles de sorte que chacune des boucles est constituée par des composants équivalents. Par conséquent, les intensités des courants dans les bobines d'inductance L10, Lll bien que de polarités opposées ont une même valeur. L'équivalence d'intensité est également le résultat du fait que le signal d'attaque est un signal sinusoidal symétrique comme cela a déjà été indiqué. Les faibles courants continus constituent le signal de condensateur de mesure pour le condensateur de mesure C+X. Il a déjà été indiqué que la boucle en

courant continu pour le signal de condensateur de réfé-

rence par la bobine d'inductance L2 circulait depuis la masse par le condensateur de référence CRef.1' la diode D2, les bobines d'inductance L2, L4 et la résistance R3, en retour à la sortie de l'amplificateur à transrésistance 200. Il a également été noté que le courant de 80 microampères dans la bobine d'inductance L2 correspond à une séparation de distance nominale entre les armatures du condensateur de référence CRef.1. Il est en outre connu que l'armature attaquée 112 du condensateur de mesure C+X est identique à l'armature attaquée 130 du condensateur de référence CRef.1 et qu'elle est associée avec un anneau de garde 120 identique pour linéariser les lignes

de force sur le bord du capteur 112. L'effet de la linéa-

risation des lignes de force sur les bords du capteur 112 et de l'armature attaquée 130 est d'égaliser la surface d'objet 145 et l'armature à la masse 134 du condensateur de mesure C+X et du condensateur de référence CRef 1, en faisant que leurs dimensions soient identiques. Le

capteur 112 et l'armature attaquée 130 des deux condensa-

teurs ont un diamètre de 6,5 mm. L'armature à la masse du condensateur de mesure C+X est la surface d'objet 145 qui est en fait une armature infinie. L'armature à la masse du condensateur de référence CRef.1 est la surface

intérieure du capuchon 140 ayant un diamètre de 6,5 mm.

Mais étant donné que les lignes de force sur les bords du capteur 112 et de l'armature attaquée 130 de ces deux condensateurs sont verticales, le diamètre effectif de la surface d'objet et de l'armature à la masse 134 est 6,5 mm. Ainsi, en raison de l'effet du capteur 120

et de l'anneau de garde 136, avec un écartement des arma-

tures de la distance nominale, la capacité du condensateur de mesure C+ est identique électriquement à celle du condensateur de référence CRef 1. Par conséquent, si l'on suppose que l'écartement entre le capteur 112 et la surface d'objet 145 est la distance nominale, il apparait des courants égaux et opposés de 80 microampères dans les bobines d'inductance L10, Lll car les boucles de courant continu pour les bobines d'inductance L10, Lll sont identiques à la boucle en courant continu de la bobine d'inductance L2. CoILmme cela apparaîtra, cette intensité du courant de 80 microampères, établie par le circuit de condensateur de référence 40 et le circuit de source de signal 10, et un signal de référence (qui sera expliqué par la suite) est le "point zéro" pour la hauteur du

capteur 112 au-dessus de la surface d'objet 145.

Pour démontrer que l'intensité du courant de microampères correspond au point zéro pour le condensateur de mesure C+x, il sera supposé comme première condition que la surface d'objet 145 se situe exactement à la distance nominale au-dessous du capteur 112. S'il en est ainsi, le courant dans la bobine d'inductance L10 est +80 microampères, comme décrit ci-dessus. Sur la figure 4, ce courant circule dans le circuit 70 générateur de signal de mesure. Par conséquent, si R12 = 50 Kohms, l'entrée inverseuse de l'amplificateur à transrésistance reçoit +80 microampères et sa sortie délivre +4 V au point commun 235. Dans le cas présent, une tension de rérérence fixe VRef 2 de 7 V injecte un courant de "signal de référence" dans le point commun 235 par une résistance

R10 qui est de 43,75 Kohms. Un courant de -160 micro-

ampères est produit par la tension de référence VRef 2' par la résistance R10 et en supposant que R12 = 50 Kohms,

ce courant impose un potentiel de (50 Kohms) (-160 micro-

ampères) = -8 V au point commun 235. Le potentiel net au point commun 235 est donc 4 V - 8 V = -4 V. Ce potentiel

de - 4V est présent à l'entrée inverseuse d'un amplifi-

cateur différentiel 240. Le courant égal et opposé de - 80 microampères dans la bobine d'inductance Lll est converti par un amplificateur à transrésistance 230 en une tension de sortie VTR4 = IL11R13 = (-80 microampères) (50 Kohms) = -4V, en supposant R13 = 50 Kohms. Ce signal

de -4V est appliqué à l'entrée non inverseuse de l'ampli-

ficateur différentiel 240. L'amplificateur différentiel 240 soustrait le signal de -4V à l'entrée inverseuse du signal de -4V à son entrée non inverseuse pour obtenir une sortie zéro. Cette sortie zéro correspond aux "points zéro" du capteur 112 en ce qu'elle indique au système de commande 80 que le capteur se trouve à la distance nominale au-dessus de la surface d'objet. La tension de référence VRef.2 avec le signal d'attaque produit par le circuit à condensateurs de référence 40 et le circuit de source de signal 10 sont combinés pour établir ce point zéro. Il faut noter que l'opération globale consiste à comparer le signal de condensateur de mesure provenant du circuit de mesure 50 avec le signal de référence fourni par la tension de référence VRef 2. La tension de référence VRef 2 appliquée au point commun 235 représente la séparation nominale des armatures. Le circuit 70 générateur de signal de mesure compare donc le signal de condensateur de mesure avec un signal de référence de séparation nominale des armatures pour déterminer l'écart des armatures du condensateur de mesure C+X par rapport à la distance nominale. Etant donné qu'il a été supposé dans ce cas que les armatures du condensateur de mesure C+X sont séparées par la distance nominale, un signal d'écart zéro est produit par le circuit 70 générateur de

signal de mesure.

Il sera maintenant supposé que la surface d'objet est plus proche que la distance nominale de sorte que la capacité du condensateur de mesure C+X augmente et que +82 microampères passe par la bobine d'inductance L10

tandis que -82 microampères circulent par la bobine d'induc-

tance L11. L'amplificateur à transrésistance 220 délivre une sortie VTR3 = (+82 microampères)-(+50 Kohms) = 4,1 V, Au point commun 235, le potentiel est 4,1-8 = -3,9 V. Ainsi, une tension de -3,9 V est présente à l'entrée

inverseuse de l'amplificateur différentiel 240.

Par ailleurs, l'amplificateur à transrésistance 230 délivre une sortie de -4,1 V présente à l'entrée non inverseuse de l'amplificateur différentiel 240. Ce dernier établir la différence entre -4,1 V et -3,9 V, soit -0,2 V et multiplie cette valeur par un gain de 50 par exemple pour obtenir -10 V à la sortie 242. Cette sortie de - 10 V est interprétée par le système de commande 80 pour indiquer que la surface de l'objet se trouve plus

proche du capteur 112 que la distance nominale.

A nouveau, le dispositif compare le signal de condensateur de mesure de 82 micro-ampères avec le signal de référence VRef 2 représentant l'écartement nominal des plaques. Le signal de sortie produit par le circuit 70 du générateur de signal de mesure représente donc l'écart d'écartement des armatures du condensateur

de mesure C+X par rapport à la distance nominale.

Le circuit pour le condensateur de mesure C+y est identique et fonctionne exactement de la même manière que le circuit décrit ci-dessus pour le condensateur de mesure C+X. Par conséquent, le circuit de condensateur de référence 40 pour le condensateur de référence C et le circuit de source de signal 10 avec la tension de référence VRef 2 déterminent le même point zéro nominal

du capteur 114 exactement de la même manière.

Les deux autres condensateurs de mesure CX, Cy sont attaqués par la moitié inférieure du circuit représenté sur la figure 2. Selon cette figure, un signal identique à celui qui part depuis le point commun 156, par la résistance R1, passe-du point commun 156 vers le bas. Ce signal attaque un circuit identique, la seule exception étant qu'un enroulement secondaire 184 d'un transformateur 186 est bobiné dans le sens opposé à son enroulement primaire 182 tandis que les enroulements 172, 174 du transformateur 170 sont tous deux bobinés dans le meme sens. il en résulte que le condensateur de référence VRef 2 et les condensateurs de mesure C_X, Cy reçoivent un signal égal et déphasé de 180 par rapport au signal que reçoivent le condensateur de référence CRef 1 et les condensateurs de mesure C+X et C+y. Par ailleurs, le condensateur de référence CRef 2 établit une relation de régulation de tension, exactement de la même manière que celle décrite ci-dessus pour produire un signal d'attaque sinusoïdal symétrique et stable pour les circuits de condensateur de mesure 54, 56. Le circuit de condensateur de référence 42 et le circuit de source de signal 10 produisent des courants égaux et opposés de microampères par des circuits de condensateur de mesure 54, 156 quand les capteurs 116, 118 sont écartés de la distance nominale de la surface d'objet 145, exactement de la même manière que celle décrite en

regard du circuit de condensateur de référence 40.

En attaquant les circuits de condensateur de mesure 50, 52 avec un signal égal mais opposé au signal qui attaque les circuits de condensateur de mesure 54, 56, un courant zéro net passe par la surface d'objet vers la masse, par les capteurs, à tout moment. Ce maintien constant d'un courant nul passant par la surface d'objet 145 évite que cette dernière ne développe une tension par rapport à la masse en raison de son impédance. Cela assure que la surface d'objet 145 reste au potentiel de

masse même si son impédance est finie et non nulle.

Cela évite également que la surface d'objet 145 soit légèrement chargée par une absorption diélectrique ou autre effet. Si la surface d'objet 145 est un réticule dans un appareil de lithographie à faisceau d'électrons, le maintien d'un courant net nul à la masse peut être avantageux comme cela sera expliqué par la suite. Dans des applications o il n'est pas nécessaire de maintenir un courant nul du réticule vers la masse, l'utilisation d'un système à deux phases n'est pas nécessaire et tous les condensateurs de mesure peuvent être attaqués par un signal à haute fréquence de même phase. Par conséquent, la jauge de hauteur à capacité selon l'invention n'est pas limitée à un système à deux phases comme celui décrit ci-dessus. Qu'un système à deux phases soit utilisé ou non, les 4 mesures de capteur, après avoir été traitées par des circuits associés générateurs de signaux de mesure, sont appliquées au système de commande 80 pour indiquer la position de la surface d'objet 145 par rapport aux 4 points zéro nominaux. Le système de commande peut, en réponse à ces informations, manipuler la position de la surface d'objet ou la position d'un outil utilisé pour usiner la surface d'objet, par exemple comme cela convient

pour le travail à effectuer.

Après avoir décrit la jauge de hauteur à capacité selon l'invention, sous sa forme générale, il y a lieu de la décrire comme une partie intégrante d'un système de détection de la position d'un réticule de chrome sur verre 250 dans un appareil de lithographie à faisceau d'électrons. Les nombreux avantages et les nombreuses caractéristiques spéciales de la jauge apparaîtront au

cours de la description de son utilisation dans cette

application. La figure 5 montre l'environnement de la jauge

de hauteur à capacité, appliquée à un appareil de litho-

graphie à faisceau d'électrons. Selon la figure 5, la jauge est constituée par le circuit hybride sur le substrat et par les autres circuits 254, appelés simplement circuits électroniques de jauge de capuchon". Le substrat est fixé sur le dessous d'un boitier 258 d'optique de faisceau électronique, en recouvrant le réticule 250 sur lequel se trouve une couche de chrome 268. Le réticule 250 est supporté sur une platine 260 dans la chambre à vide 262 pour se déplacer dans les directions X et Y à la commande du système de commande 80. Une couche 266 sensible au faisceau d'électrons est déposée sur la couche de chrome 268 du réticule. Un faisceau d'électrons 270 passe par une ouverture centrale 111 (figures lB) dans le substrat 110 et met en forme la couche sensible 266 avec la configuration de circuits d'intégration poussés quand le réticule 250 avance dans les directions X et Y. En plus de positionner le réticule 250, le système de commande 80 commande l'angle de déviation du faisceau 270 pour assurer qu'il frappe le point voulu sur le réticule, avec le haut degré de précision nécessaire

dans un circuit d'intégration de très haute densité.

Etant donné la haute précision nécessaire à cette technique, avant d'utiliser le faisceau d'électrons pour écrire sur le réticule 250, le faisceau 270 doit d'abord être étalonné par rapport aux conditions d'environnement en cours. Une plaque d'étalonnage 280, telle que celle représentée sur la figure 6 est utilisée à cet effet. La plaque d'étalonnage 280 est fixée sur la platine 260 près du réticule 250 et directement au-dessous du boitier 258. Une couche conductrice 282 recouvre la plaque d'étalonnage 280. Une grille 284 de points non

conducteurs 286 très fins est formée sur la couche 282.

Les points 286 sont également espacés et disposés symé-

triquement sur la grille 286. Le point 290 est centré par rapport à l'axe du boitier 258 par un mouvement de

la platine vers des coordonnées X, Y spécifiées.

Le point 290 est appelé "point d'origine". Avec la jauge de hauteur à capacité arrêtée, le faisceau 270 est mis en marche et il est avancé séquentiellement par le système de commande d'un point non conducteur 286 de la grille au suivant. Le système de commande 80 détecte chaque point non conducteur successif et s'arrête quand il rencontre le point voulu 294. L'angle de déviation A qui est nécessaire pour que le faisceau rencontre le point 294 est enregistré par le système de commande. Le point 294 est situé:à une distance spécifiée "d" du point 290 car la géométrie de la grille 284 est connue. Le faisceau 270 est alors interrompu et la jauge de hauteur à capacité est mise en marche pour effectuer des lectures de position de plaques d'étalonnage par rapport aux 4 capteurs 112, 114, 116, 118. Le circuit générateur de signal de mesure associé à chaque capteur détermine la position de la plque d'étalonnage 280 par rapport au point zéro nominal pour le capteur et il introduit cette information dans le système de commande 80. Le meilleur plan d'adaptation est calculé à partir des quatre points en utilisant des équations mathématiques bien connues. Ce plan définit le "plan étalonné" pour

le réticule 250.

Quand le plan étalonné a été déterminé, la platine 260 est déplacée pour positionner le réticule

250 sous le boitier 258 comme le montre la figure 7.

Un point 298 sur le réticule 250, aligné directement avec l'axe du boitier est à nouveau désigné comme point d'origine. Un point 300 qui se trouve à la distance précise d du point 298 est le point voulu pour l'écriture sur le réticule 250. Le réticule représenté par les pointillés sur la figure 7 est situé avec précision dans le plan étalonné et par conséquent, le faisceau 270 rencontre le point 300 sur le réticule en utilisant un angle normal de déviation A. Mais la position réelle du réticule sur la figure 7 est représentée par le réticule 250 en traits pleins. Dans cette position, le faisceau 270 effectue l'écriture en un point 302 si l'angle

normal de déviation A est utilisé.

Pour éviter cette erreur, et avant d'écrire sur le réticule, des lectures de position de réticule sont

effectuées dans les 4 capteurs, 112, 114, 116, 118.

Ces lectures sont transmises aux circuits associés généra-

teurs de signal de mesure, puis au système de commande. Un

meilleur plan d'adaptation est calculé pour les 4 points.

Ce plan est connu comme "plan de réticule". Le système de commande compare le plan de réticule avec le plan étalonné et détermine l'écart. Dans ce cas, le système de commande détermine que le réticule se trouve à une distance précise au-dessus du plan étalonné et règle l'angle de déviation du faisceau d'électrons par rapport à l'angle normal de déviation A, afin d'obtenir un angle de déviation corrigé avec précision B et assurer que le faisceau effectue l'écriture au point précis 300 indépendamment du fait que le réticule 250 est positionné au-dessus du plan étalonné. Le faisceau écrit ou met en forme un segment du circuit inclus dans cette position de platine et avance le réticule jusqu'à la position de platine suivante. Les lectures de position de réticule sont à nouveau faites et traitées pour déterminer l'écart du plan de réticule par rapport au plan étalonné et des réglages appropriés sont effectués de l'angle de déviation du faisceau pour tenir compte de cet écart. Ce cycle est répété à chaque position de la platine jusqir'à ce que le réticule soit complètement mis en forme, ou qu'un changement dans les conditions d'environnement impose

un réétalonnage du faisceau d'électrons.

Après la description de la jauge de hauteur

à capacité appliquée à un appareil lithographique à faisceaud'électrons, diverses caractéristiques avantageuses de l'invention apparaîtront maintenant. La figure 8 montre la surface supérieure du substrat 110. Comme cela a déjà été mentionné, l'ensemble du circuit hybride à l'exception des capteurs 112, 114, 116, 118 et des anneaux de garde associés 120, 122, 124, 126 sont supportés sur la surface supérieure du substrat. Ainsi, les circuits de condensa teur de référence 40, 42 et les circuits de condensateur de mesure 50, 52, 54, 56 se trouvent sur le dessus du substrat. Chacun de ces circuits est constitué par quatre condensateurs, quatre broches PIN et deux bobines, tous ces composants discrets étant interconnectés par des

lignes déposées sur le substrat. Les circuits de conden-

sateur de mesure 50, 52, 54, 56 sont reliés respectivement aux capteurs 112? 114, 116, 118 et aux anneaux de garde

associés 120, 122, 126, 128. Les deux circuits de conden-

sateur de référence 40? 42 sont reliés directement à leurs armatures attaquées resepctives 130 et aux anneaux de

garde 136 sur la surface supérieure du substrat 110.

Le circuit hybride supporté sur le dessus du substrat comport également des rubans chauffants à distance 310, représentés sur la figure 8, qui peuvent être formés par sérigraphie sur le substrat 10. Ces

rubans 310 forment ensemble une résistance Rstrips repré-

sentée sur le schéma simplifié de la figure 9 qui montre un circuit de contrôle de température de substrat. La fonction des rubans 310 est de chauffer les substrats à une température de quelques degrés au-dessus de la température ambiante et maintenir ainsi le contrôle de la température du circuit hybride à tout moment. Selon la figure 9, un rhéostat 312 est utilisé pour régler la température voulue du substrat 110. Ce réglage de température est appliquée comme une tension correspondante par exemple 5V, à l'entrée inverseuse d'un amplificateur différentiel 314. Un capteur 316 de température de substrat étalonné à 1 microampère par degré Kelvin émet

un courant proportionnel à la température du substrat.

Ce signal de courant est appliqué à l'entrée non-

inverseuse d'un amplificateur à transrésistance 318.

L'entrée inverseuse de l'amplificateur 318 reçoit un signal de décalage VRef.4 pour convertir la sortie de l'amplificateur 318 en degrés Celsius. La sortie de l'amplificateur 318 est appliquée à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur différentiel 314 pour y être comparée avec le réglage du rhéostat. Quand les deux entrées sont égales, la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 314 donne la chute de tension nécessaire aux bornes de la résistance Rstrips pour maintenir le substrat à la température en cours. Si la température du substrat décroît au-dessous de la température voulue, la tension de sortie de l'amplificateur différentiel 314 diminue pour augmenter la chute de tension aux bornes de la résistance RStrips et pour augmenter ainsi la température du substrat 110. Inversement, si le substrat est trop chaud, la chute de tension aux bornes de résistance est réduite

pour refroidir le substrat. Les rubans 310 sent unifor-

mément distribués autour du substrat 110 pour éviter tout

gradient de température.

En régulant de cette manière la température du substrat, le circuit des condensateurs de référence et

de mesure sont obtenus à la même température de fonction-

nement et la précision de la jauge de hauteur à capacité est protégée entre les dérives de température0 En outre, étant donné que les condensateurs de référence et de mesure sont dans le même "environnement de mesure", le diélectrique entre les armatures de tous les condensateurs de référence et de mesure subit les mêmes variations d'environnement, comme des changements de température et d'humidité. Par conséquent, quand des changements d'environnement se produisent dans la chambre à vide 262, entrainant un changement de capacité des condensateurs

de référence et de mesure, il est tenu compte automatique-

ment de ces changements par des circuits de condensateur et de mesure, qui maintiennent le courant dans les circuits des condensateurs à un niveau stable indépendamment des

*variations d'environnement.

Par conséquent, le courant qui circule dans les condensateurs de mesure ne varie qu'avec l'écartement des armatures et les effets d'environnement sont réduits au minimum. Un autre avantage important du circuit hybride décrit est que les circuits des condensateurs de référence et de mesure sont non seulement identiques et soumis aux mêmes influences de l'environnement mais qu'en outre, ils sont soumis au même environnement pendant toute leur durée de fonctionnement. Ainsi, les composants tendent à vieillir ensemble à la même vitesse et de la même manière, ce qui assure encore plus la précision de la

jauge de hauteur à capacité au cours du temps.

Un autre aspect important de l'invention est le fait que les quatre diodes utilisées dans les circuits de condensateurs de référence et de mesure sont des diodes PIN à capacité extrêmement basse.

Ces diodes fonctionnent comme des condensateurs extrême-

ment petits à l'état de polarisation inverse et ne contri-

buent donc pas au courant qui circule dans les conden-

sateurs de mesure et de référence. De plus, la capacité de ces diodes reste très faible même avec de larges

dérives de températures.

Après avoir décrit l'invention dans son mode de réalisation préféré, la manière dont les sorties des 4 capteurs sont mises en corrélation avec l'écartement

des armatures sera maintenant expliquée.

Les figures 10 et 11 représentent un appareil selon l'invention pour étalonner une jauge de hauteur à capacité. L'appareil comporte un montage d'étalonnage 500 sur lequel sont étalonnés les capteurs 112, 114, 116 et 118. Le montage 500 comporte une base 502 et trois pieds support réglables 504. Les pieds réglables 504 sont réglables par vis, par exemple. La base 502 supporte une table à laser 506 qui, à son tour, supporte un laser 508. Une pièce verticale 510 supportée par la base 502 supporte un récepteur de laser 512. Le récepteur de laser 512 est fixé sur la pièce 510 par des vis 14 par exemple. Un bloc support 516 supporté par la base 502 supporte un support 520 de cubes d'interféromètre qui apparaît mieux sur la figure 12. Le support 520 supporte le cube d'interféromètre ou le prisme 522 derrière une paroi verticale 524. La paroi 524 comporte une large ouverture 526 par laquelle sort le faisceau laser comme cela apparaîtra par la suite. Quatre colonnettes taraudées 528 sont disposées perpendiculairement sur le

côté avant de la paroi 524, comme représenté.

Le substrat 10 est fixé par des vis 530 sur les colonnettes 528. Chaque vis est fraisée dans une rondelle 532 usinée avec précision. En montrant le substrat 110 de cette

manière, sa surface 113 se situe dans un plan perpendi-

culaire au trajet du faisceau laser. Il faut noter que l'ouverture centrale 111 du substrat 110 est alignée avec l'ouverture 526 de la paroi 524 et permet également le passage du faisceau laser. Il faut noter que la partie du montage 500 décrite jusqu'ici, constituée par le laser 508, le récepteur de laser 512 et le cube d'interféromètre 522, avec les circuits électroniques de laser 570 qui seront décrits par la suite sont tous diffusés dans le commerce par Hewlett Packard, comme interféromètre à laser, modèle n HP 5501A, avec une résolution de 5 nanomètres. Ces composants constituent ensemble l'ensemble d'interféromètre à laser permettant de mesurer des distances précises de la manière qui sera décrite. Il faut noter que tous les éléments de l'ensemble de laser sont fixés rigidement sur le montage 500. La partie du montage 500 sera maintenant décrite consiste en un ensemble qui positionne de façon mobile un miroir

ou un faux réticule par rapport à l'ensemble de laser.

Une table support 540 supporte un palier à air 542. Ce dernier supporte unarbre 544 dirigé dans la direction ongitudinale pour un mouvement rectiligne à très faible frottement. Une extrémité 546 de l'arbre 544 supporte rigidement un support de miroir 548 qui, à son tour, supporte un miroir 550 dans une orientation verticale, directement opposée aux capteurs 112, 114, 116, 118 du substrat 10, La surface du miroir est conductrice de l'électricité en ce qu'il fonctionne comme une armature d'un condensateur de mesure, comme cela sera expliqué. Un aimant d'entrainement 552 est supporté par l'arbre 544 sur le côté du palier à air 542 opposé au miroir 550. L'aimant 552 est animé d'un mouvement alternatif par une bobine 554 qui entoure l'arbre 544 et qui est fixée rigidement sur la table 540. Un aimant d'amortissement de vitesse 556 est fixé à une extrémité 558 de l'arbre 544. Une bobine de détection de vitesse 560 entoure l'arbre 540 près de l'aimant 556 et elle est fixée rigidement sur la table 540. La bobine 554 est excitée de manière qui sera décrite par la suite pour entrainer le miroir 550 jusqu'à la position voulue par rapport aux capteurs 112, 114? 116 et 118. L'aimant 556 se déplace avec l'arbre 544 et, lorsqu'il se déplace, il produit une tension aux bornes de la bobine 560. Cette tension est utilisée comme un signal d'amortissement de vitesse d'une

manière qui sera également décrite par la suite. -

Dans le but d'assurer l'isolement contre les vibrations du montage 500, les pieds 504 peuvent reposer sur un bloc de béton massif 562 qui, à son tour, peut être supporté par des sacs pneumatiques 564. De plus,

l'ensemble du montage peut être installé dans un environ-

nement de températures contrôlées 566.

Après avoir décrit la structure de base de l'appareil, son fonctionnement sera maintenant expliqué en se référant au diagramme partiellement schématique

et fonctionnel de la figure 13.

Comme cela a été indiqué ci-dessus, l'interféro-

mètre à laser constitué par le laser 508, le cube d'interféromètre 522, le-récepteur de laser 512 et les circuits électroniques de laser 570 est diffusé dans le commerce comme un ensemble pour la mesure très précise de petites distances. Dans ce cas, l'interféromètre est utilisé pour déterminer la distance entre les capteurs,

112, 114, 116 et 118 et la surface du miroir 550. L'inter-

féromètre à laser est utilisé car c'est le meilleur moyen disponible pour déterminer la distance entre les capteurs

112, 114, 116, 118 et le miroir 550.

En résumé, le faisceau laser produit par le laser 508 traverse le cube d'interféromètre 522 et il est réfléchi par le miroir 550 vers le récepteur de S laser 512. Ce dernier indique aux circuits électroniques de laser 570 la position du miroir 550. Les circuits électroniques de laser 570 sont informés, de la manière décrite par la suite, de la position voulue du miroir, qu'ils utilisent l'entrée provenant du récepteur 512 pour déterminer la distance différentielle entre la

position réelle du miroir 550 et sa position voulue.

Les circuits électroniques de laser 570 émettent alors cette distance différentielle comme un signal d'erreur. L'utilisation de ce signal d'erreur par l'appareil pour contrôler la position du miroir 550 sera décrite rapidement. En se référant à la figure 13, pour commencer la procédure d'étalonnage, un microprocesseur 574 commande les circuits électroniques 576 des montages d'étalonnage pour exciter la bobine 554 qui déplace le miroir 550 en appui contre les quatre rondelles usinées 532 fixées sur le substrat 10 comme cela a déjà été indiqué. L'épaisseur des roridelles 532 est usinée avec une très grande précision pour que le miroir 550 soit

positionné à 0,5 mm des capteurs 112, 114, li6 et 118.

Le microprocesseur 574 indique maintenant aux circuits électroniques de laser 570 que le miroir doit être écarté d'un mm supplémentaire des capteurs 112, 114, 116 et 118. Le récepteur de laser 512 indique aux circuits électroniques de laser 570 la position actuelle du miroir et il produit un signal d'erreur représentant la distance entre la position réelle du miroir 550 et sa position voulue. Ce signal d'erreur est appliqué aux circuits électroniques 576 de montage d'étalonnage qui, en réponse, excite la bobine 554 pour déplacer le miroir 550 à la position voulue. Quand le miroir s'écarte des capteurs 112, 114, 116, 118, le récepteur de laser 512 contrôle constamment sa position et le signal d'erreur produit par le circuit électronique de laser 572 est réduit en correspondance quand le miroir 550 s'approche de plus en plus de la position voulue. Pendant que le miroir se déplace, l'aimant 556 se déplace par rapport à la bobine 560 et une tension est développée aux bornes de la bobine 560 en fonction de la vitesse de l'aimant 556. Ce signal de vitesse est appliqué aux circuits électroniques 576 de montage d'étalonnage comme un signal d'amortissement de vitesse pour éviter l'oscillation du miroir autour de la position voulue, d'une manière qui sera décrite plus en détail par la suite. Quand le miroir atteint la position voulue, un "signal d'erreur nul" est émis par les circuits électroniques de laser 570 et les circuits électroniques 576 de montage d'étalonnage commandent la bobine 554 pour arrêter le miroir 550 dans la position voulue. A ce moment, les circuits électroniques de laser 570 indiquent au microprocesseur 574 que le miroir 550 a atteint la position voulue qui est à 1,5 mm des capteurs

112, 114, 116 et 118 dans cette situation initiale.

Le processeur 574 effectue maintenant des lectures de tension des quatre capteurs 112, 114, 116 et 118 et il mémorise ces informations pour chaque capteur à partir de ce point d'initialisation de 1,5 mm. Le microprocesseur 574 commande alors les circuits électroniques de laser 570 pour déplacer le miroir jusqu'à un premier point d'échantillonnage à 0,13 mm par exemple du point d'initialisation. Les circuits électroniques de laser 570 produisent à nouveau un signal d'erreur représentant la distance de 0,13 mm entre la position réelle du miroir et la nouvelle position voulue et ce signal d'erreur est à nouveau utilisé par les circuits électroniques 576 de montage d'étalonnage pour entrainer le miroir 550 vers la nouvelle position voulue. Quand cette position est atteinte, un signal d'erreur nul est à nouveau produit par les circuits électroniques de laser 570 et en réponse, les circuits électroniques de montage d'étalonnage arrêtent le miroir 550 et le microprocesseur 574 et échantillonnent

à nouveau les quatre capteurs 112, 114, 116, et 118.

La lecture de tension de chaque capteur 112, 114, 116 et 118 est mémorisée par le microprocesseur 574 pour cette nouvelle position. Le miroir est ensuite déplacé selon le programme de commande du microprocesseur 574 jusqu'au point d'échantillonnage suivant par la même procédure et les capteurs sont à nouveau échantillonnés dans cette

nouvelle position. Bien entendu, des lectures des cap-

teurs pour tout nombre voulu de points d'échantillonnage

peuvent être effectués de cette manière. Le micro-

processeur 574 mémorise ses informations sous la forme d'une table, indiquant les lectures de tension pour chaque capteur dans chaque point d'échantillonnage. De cette manière, les capteurs peuvent être étalonnés sur

une plage de distances d'écartement des armatures.

Après avoir décrit l'ensemble du fonctionnement de l'appareil des figures 10 à 13, des circuits électroniques d'étalonnage 576 seront maintenant expliqués plus en détail

en regard de la figure 14.

Comme le montre la figure 14, les circuits électroniqucs laser 570 délivrent directement le signal d'erreur à un convertisseur numériqueanalogique 580 sous la forme d'un mot numérique à 12 bits. Le signal analogique produit par le convertisseur numérique-analogique 580 est ensuite amplifié par un amplificateur 582 à une échelle de 0 à 10 V avant d'être délivré à un circuit

584 de détermination de polarité. Les circuits électro-

niques de laser 570 émettent également un "bit de sens" qui est appliqué au circuit 584 de détermination de polarité. Le bit de sens indique la polarité du signal d'erreur. Autrement dit, il indique de quel côté de la position voulue, se trouve actuellement le miroir 550 afin qu'il puisse être entrainé dans le bon sens. Le bit de sens est traité par le circuit 584 de détermination de polarité pour affecter la polarité correcte du signal d'erreur avant qu'il ne soit appliqué à un amplificateur 586. L'amplificateur 586 amplifie le signal d'erreur entre 0 et +10 V si la polarité est positive ou entre 0 et -10V si la polarité est négative. Le signal d'erreur est ensuite appliqué à un amplificateur de gain de position 588. Le gain de position est réglable par un circuit 590 de réglage de gain de position qui peut consister par exemple en un potentiomètre placé dans la boucle de

réaction de l'amplificateur 588. Un amortissement supplé-

mentaire est assuré par la bobine 560. Le signal produit par la bobine 560 est appliqué à un amplificateur 592 de gain de vitesse. Un circuit 594 de réglage de gain de

vitesse est prévu pour permettre le réglage des caracté-

ristiques de gain de l'amplificateur 592 et il peut également comporter un potentiomètre placé dans la boucle de réaction de l'amplificateur 592. Les circuits de réglage de gain 590 et 594 sont réglés ensemble pour stabiliser le circuit et éviter toute oscillation du miroir 550 autour de la position voulue. Les signaux provenant des amplificateurs 588 et 592 sont additionnés avant d'être filtrés finalement par un filtre d'élimination des parasites 595, et ils sont enfin amplifiés par un amplificateur de puissance 596 pour atteindre le niveau

de puissance nécessaire pour attaquer la bobine 554.

L'ensemble du montage 500 est enfermé dans un environnement de températures contrôlées 566 qui peut

également être sous la commande du microprocesseur 574.

De même, le circuit de contrôle de température de substrat représenté sur la figure 9 peut aussi être sous contrôle du microprocesseur 574. Ce dernier maintient généralement la température d'environnement à quelques degrés au-dessous de la température du substrat afin que les gradients de température dans le substrat soient évités. Les températures d'environnement et du substrat peuvent être modifiées par le microprocesseur 574 en fonction de son programme de commande afin de produire des groupes de données

d'étalonnage à diverses teipératures. Si la jauge à capa-

cité est ensuite utilisée dans un appareil de lithographie à faisceau d'électrons par exemple, il est possible d'utiliser le groupe voulu de données d'étalonnage à la température à laquelle l'appareil sera utiliséo Un aspect important de l'invention est que, lorsqu'une jauge de hauteur a capacité particulière a été sortie du service pendant une certaine période, elle peut être à nouveau étalonnée avec le montage 500 Pour un nouvel étalonnage, ie substrat est simplement monté à nouveau dans le montage 500 et il subit la

même procédure d'étalonnage à celle décrite ci-dessus.

Les résultats des opérations d'étalonnage indiquent alors si les lectures des capteurs ont varié avec le temps ou

sont restées les mêmes.

Il faut noter que le point d'initialisation mentionné ci-dessus n'est pas obligatoirement 1,5 irm exactement des capteurs, mais plutôt sa valeur nominale de 1,5 mm des capteurs 112? 114, 116, 118 La raison principale en est que, bien que les rondelles 532 soient finalement usinées à une épaisseur de 0,5 mm, étant donné qu'elles sont des pièces mécaniques, il faut s'attendre à ce qu'elles présentent une variation réelle par rapport à la valeur exacte de 0,5 mm, Par conséquent, quand le miroir est placé d'abord en appui contre les rondelles 532, il peut se trouver ou non à 0, 5 m exactement des capteurs 112, 114, 116 et 118. Par conséquent, lorsqu'il est reculé de 1 Sim par le microprocesseur 574, le point d'initialisation est seulement à une distance nominale de 1,5 mm des capteurs et non nécessairement à une distance exacte de 1,5 mm. Quand le miroir est

déplacé par incréments de 0,13 mm, les distances succes-

sives sont séparées par exactement 0,13 mm par rapport à la précision de l'interféromètre à laser qui est beaucoup plus grande que toute technique de mesure mécanique. Par conséquent, bien que le point d'initialisation puisse ne pas être exactement à 1,5 mm du capteur, il apparatt que

les points d'essais suivants peuvent être décalés d'exac-

tement 0,13 mmin avec la précision de l'interféromètre à laser. En outre, ce sont ces lectures de différences entre

les différents points qui ont la plus grande importance.

Cela est particulièrement vrai dans l'application présente par exemple lorsque la jauge à capacité est utilisée pour mesurer la différence entre la distance du plan de référence et la distance du réticule. Ces différences de distance peuvent être mesurées très exactement par le présent appareil et par conséquent, des réglages précis

peuvent être effectués sur l'appareil à faisceau d'élec-

trons pour corriger la position réelle du réticule.

Une autre manière pour que les sorties des quatre capteurs de mesure soient mises en corrélation avec les écartements des armatures sera maintenant expliquée en

regard de la figure 15.

Le substrat 110 est fixé rigidement sur un montage d'essai 330 en face d'un faux réticule 334. Un interféromètre à laser 338 est également supporté sur

le montage 330 et projette un faisceau laser par l'ouver-

ture 111 du substrat 112 vers le réticule 250 qui le réfléchit vers le laser. Le réticule 250 est supporté par une pièce (non représentée) supportée elle-même dans un palier à air (non représenté) pour un mouvement

rectiligne à faible frottement, par rapport au substrat 110.

Le support de réticule peut être entraîne par un mouvement

alternatif par un mécanisme 342 de positionnement de réticule.

Le montage 330 est enfermé dans une enceinte à tempéra-

ture contrôlée sur un bloc de béton qui l'isole des vibrations et reposant sur des sacs pneumatiques. La température du montage peut être contrôlée par des circuits électroniques 346 de contrôle de température, un four de montage 350 et un thermomètre de montage 354. Selon la procédure d'essai, un microprocesseur 360 commande les circuits électroniques de laser 364 pour déplacer le réticule jusqu'à une distance spécifiée des capteurs sur le substrat 110. Les circuits électroniques d laser 364 relayent les commandes vers les circuits électroniques de montage d'essai 368 qui déclenchent le mécanisme de positionnement de réticule 342 afindde

déplacer le réticule 334 dans la direction spécifiée.

Quand le réticule 334 s'approche du substrat 110, l'interféromètre à laser 338 et les circuits électroniques de laser 364 contrôlent sa progression et ces derniers commandent les circuits électroniques 368 de montage d'essai pour interrompre le mouvement du réticule 334 lorsque la distance spécifiée est atteinte entre le réticule 334 et le substrat 110. Un capteur de vitesse 372 amortit le mouvement du réticule 334 Pour éviter toute oscillation autour du point voulu. Le microprocesseur 360 échantillonne maintenant les capteurs sur le substrat par l'intermédiaire des circuits électroniques 376 de jauge de hauteur à capacité. La température des circuits électroniques 376 peut être contrôlée par le four 380, le thermostat 384 et les circuits électroniques 346 de contrôle de température. Etant donné que le microprocesseur 360 connaît la distance entre les capteurs et le réticule, et étant donné que l'interféromètre à laser a mesuré la distance, il peut mettre en corrélation les sorties des capteurs avec cette distance. Le microprocesseur 360 effectue des lectures de capteurs à diverses distances

et températures et il mémorise les données produites.

Il faut noter que différents mécanismes de positionnement de réticules peuvent être utilisés. Par exemple, deux ensembles de bobines et d'aimants peuvent être montés coaxialement sur l'axe des parties mobiles. Les aimants peuvent être fixes sur le coulisseau du palier

à air mobile tandis que les bobines peuvent être fixes.

Un ensemble de bobines et d'aimants peut être utilisé pour l'amortissement du capteur de vitesses et un autre

pour le mouvement du réticule.

Les données accumulées à partir des capteurs peuvent être représentées par une courbe définie par l'équation: Z(v) = k/v-v + Zo + Av3 + Bv2 + Cv o o "Z(v)" est l'écartement des armatures, "Z" est en fonction de la tension de sortie "v" du capteur, avec K, vo, Zo, A, B et C étant des constantes qui peuvent être déterminées par le microprocesseur pour la jauge de

hauteur à capacité particulière contrôlée.

La partie Z(v)= k/v-vo+Zo de l'équation peut être tirée des équations de Maxwell pour donner la fonction

théorique. Le polynôme Av3 + Bv2 + C a été trouvé empiri-

quement comme étant nécessaire pour réduire les erreurs

au niveau de bruit.

Par conséquent, le microprocesseur essaie la

jauge de hauteur à capacité et calcule les valeurs parti-

culières des constartés pour la jauge particulière contrôlée afin d'obtenir une formule reliant la tension de sortie à l'écartement des armatures. Cette formule peut être utilisée par un système de commande de l'appareil de lithographie à faisceau d'électrons pour calculer des points de plaque d'étalonnage qui sont nécessaires pour définir le plan étalonné et les points de position de réticule qui sont nécessaires pour définir le plan de réticule. Quand les plans sont définis, le système de commande peut déterminer l'écart du réticule par rapport au plan d'étalonnage et il peut régler l'angle de

déviation du faisceau d'électrons en conséquence.

Bien entendu diverses modifications peuvent

être apportées par l'homme de l'art aux modes de réali-

sation décrits et illustrés à titre d'exemples nullement limitatifs. En particulier, l'appareil décrit pour l'étalonnage de jauges de hauteur à capacité peut s'appliquer à l'étalonnage de jauge de hauteur à capacité

autre que celles particulièrement décrites.

Claims (27)

REVENDICATIONS

1. Jauge de hauteur à capacité destinée à détecter la position d'une surface d'objet, caractérisée en ce qu'elle comporte un substrat (110) supporté à proximité de ladite surface d'objet (145), un circuit de condensateur de référence (40,42) supporté sur ledit substrat, ledit circuit comprenant un condensateur de

référence (CRef.l, CRef.2) avec des armatures de conden-

sateurs (130, 134) séparées par une distance nominale, ledit circuit de condensateur de référence produisant en fonctionnement un signal de condensateur de référence représentant la capacité dudit condensateur de référence, un circuit de condensateur de mesures (50, 52, 54, 56) supporté sur ledit substrat (110), ledit circuit de condensateur de mesure comprenant une armature de capteur (112, 114, 116, 118) supportée sur ledit substrat à l'opposé de ladite surface d'objet, ladite armature de

capteur de ladite surface d'objet constituant un condensa-

teur de mesure (C+x, C+Y, CX, Cy) de manière que la capacité dudit condensateur de mesure varie quand l'écartement entre ladite armature de capteur et ladite surface d'objet varie, ledit circuit de condensateur de

mesure produisant en fonctionnement un signal de condensa-

teur de mesure représentant ladite capacité dudit condensa-

teur de mesure, ledit circuit de condensateur de mesure étant attaqué par un signal d'attaque commandé par ledit signal de condensateur de référence, et comprenant un dispositif pour comparer ledit signal de condensateur de mesure avec un signal de référence, comprenant un dispositif

(70, 72, 74, 76) pour produire un signal de mesure repré-

sentant ladite comparaison, ledit signal de mesure repré-

sentant l'écart de séparation des armatures dudit conden-

sateur de mesure par rapport à ladite distance nominale.

2. Jauge selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites armatures du condensateur de référence (130,134) et lesdites armatures de capteurs sont séparées par un diélectrique, le diélectrique étant constitué par l'environnement de mesure dans lequel ledit substrat est placé de manière que ledit diélectrique du condensateur de référence (CRef.1, CRef.2) varie de la même manière que ledit diélectrique dudit condensateur de mesure (C+x, C+y, CX' Cy) quand ledit environnement de mesure varie.

3. Jauge selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de source de signal (10) qui produit un signal d'attaque du circuit

de condensateur de référence (40,42).

4. Jauge selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de régulation de tension (24) destiné à maintenir ledit signal d'attaque à un niveau stable, ledit dispositif de régulation de tension comprenant une boucle de réaction connectée entre ledit circuit de condensateur de référence (40,42) et ledit circuit de source de signal (10), ledit signal de condensateur de référence commandant ledit signal d'attaque pour assurer qu'un courant constant circule par ledit condensateur de référence (CRef 1' CRef.2) et que le courant qui circule dans ledit condensateur de mesure (C+x, C+y, CX, Cy) soit pratiquement indépendant des

variations de températures et d'humidité dans l'environne-

ment de mesure et ne varie qu'avec l'écartement des armatures.

5. Jauge selon l'une quelconque des revendications

1 à 4, caractérisée en ce que le condensateur de référence (CRef.1' CRef 2) est constitué par une armature attaquée (130) supportée sur ledit substrat (110) et une armature à la masse (134) écartée dudit substrat (110) de ladite

distance nominale.

6. Jauge selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un premier anneau de garde (136) est disposé entre ladite armature attaquée (130) dudit condensateur de référence (CRef.1 CRef.2) et ledit substrat (110), et un second anneau de garde (120, 122, 124, 126) étant disposé entre ladite armature de capteur (112, 114, 116, 118) dudit condensateur de mesure et dudit substrat (110), ledit premier anneau de garde (136) étant attaqué en fonctionnement par ledit signal d'attaque, ledit premier anneau de garde et ladite armature à la masse (130) dudit condensateur de référence consistant en un premier condensateur d'anneau de garde, ledit second anneau de garde (120, 122, 124,126) étant attaqué en fonctionnement par ledit signal d'attaque, ledit seconde anneau de garde et ladite surface d'objet (154)

formant un second condensateur d'anneau de garde.

7. Jauge selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit premier anneau de garde (136) est maintenu en fonctionnement au même potentiel que ladite plaque attaquée (130) dudit condensateur de référence, et ledit second anneau de garde (120, 122, 124, 126) étant maintenu en fonctionnement au même potentiel que ladite armature de capteur (112, 114, 116, 118) dudit

condensateur de mesure.

8. Jauge selon l'une quelconque des revendications

1 à 7, caractérisée en ce que plusieurs armatures de capteurs (112, 114, 116, 118) sont attaquées par ledit

signal d'attaque et sont disposées sur une surface infé-

rieure dudit substrat (110) opposé à ladite surface d'objet (145), lesdites armatures de capteur et ladite surface d'objet formant plusieurs condensateurs de mesure (C+x, C+y, C CX Cy), chacun desdits condensateurs de mesure étant associés avec un circuit de condensateur de mesure (50, 52, 54, 56) pour produire un signal de condensateur de mesure pour chaque condensateur de mesure, ledit dispositif de comparaison étant agencé pour comparer chacun desdits signaux de condensateur de mesure avec ledit signal de condensateur de référence pour produire un signal de mesure pour chacun desdits condensateurs de mesure, ledit signal de mesure représentant l'écart de séparation des armatures de chacun desdits condensateurs

de mesure par rapport à ladite distance nominale.

9. Jauge selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'un anneau de garde (120, 122, 124, 126) destiné à être attaqué par ledit signal d'attaque est disposé entre chacun desdits capteurs (112, 114, 116, 118) et le dessous dudit substrat (110), la partie de la surface inférieure dudit substrat non couverte par lesdits anneaux de garde étant constituée par un plan de masse, un anneau de garde (136) attaqué par ledit signal d'attaque étant disposé entre ladite armature attaquée dudit condensateur de référence (CRef.1, CRef.2) et ladite surface supérieure dudit substrat, ledit circuit de condensateur de référence (40,42) étant supporté sur une surface supérieure dudit substrat, lesdits circuits de condensateur de mesure (50, 52, 54, 56), à l'exception desdits condensateurs de mesure et des anneaux de garde associés, étant supportés sur la surface supérieure dudit substrat, ledit signal d'attaque étant appliqué auxdits circuits de condensateurs de mesure et à partir desdits circuits de condensateurs de mesure par ledit substrat auxdites armatures de capteurs et auxdits anneaux de garde desdits condensateurs de

mesure.

10. Jauge selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de chauffage (310) pour chauffer ledit substrat et pour maintenir ledit substrat à une température déterminée supérieure à la température ambiante de

l'environnement de mesure.

11. Jauge selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit dispositif de chauffage comporte un ou plusieurs rubans chauffants à résistances (130) appliqués sur le substrat (110) et un circuit de contrôle de température (fiqure 9) connecté auxdits rubans résistants, ledit circuit de commande de température comprenant un dispositif (314, 316, 318) pour détecter la température dudit substrat et pour faire varier la chute de tension aux bornes desdits rubans résistifs afin de maintenir

la température du substrat à ladite température déterminée.

12. Jauge selon la revendication 3 ou l'une

quelconque des revendications 4 à 11, caractérisée en

ce qu'elle comporte deux armatures de capteurs (112, 114) disposées sur ledit substrat (110) et comprenant une première et une seconde armatures de capteurs, ladite première et ladite seconde armatures de capteurs et ladite surface d'objet {145) constituant un premier et un second condensateurs de mesure (C+X, Cx) l'un desdits circuits de condensateurs de mesure (50,54) étant associé avec chacun dudit premier et dudit second condensateurs de mesure, ledit circuit de source de signal (10) comprenant un dispositif (170,186) pour produire un premier et un second signaux d'attaque égaux et déphasés de 1800 à

partir dudit signal d'attaque de manière qu'en fonctionne-

ment, ledit premier signal d'attaque attaque ledit premier condensateur (C+x)- et que ledit second signal d'attaque

attaque ledit second condensateur (Cx).

13. Jauge selon l'une quelconque des revendications

1 à 12, caractérisée en ce que ladite surface d'objet (145) est un réticule (250) de chrome sur verre d'un appareil de lithographie à faisceau d'électrons (figure 5) qui comporte une source d'un faisceau d'électrons (270) enfermée dans un boitier d'optique de faisceau d'électrons optique (258), ledit substrat (110) étant fixé sur ledit boitier et comportant une ouverture centrale (111) pour

permettre le passage dudit faisceau d'électrons.

14. Jauge selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit faisceau d'électrons (270) fait un angle de déviation avec l'axe dudit boitier, ledit appareil comportant un dispositif pour commander l'angle de déviation dudit faisceau d'électrons, et un dispositif pour déterminer un plan étalonné pour ledit réticule et

un angle normal de déviation pour ledit faisceau d'élec-

trons, la disposition étant telle que lorsque ledit réticule se situe dans ledit plan étalonné, ledit faisceau d'électrons rencontre un point voulu sur ledit réticule en utilisant ledit angle normal de déviation, un dispositif étant prévu pour détecter la position dudit réticule par rapport audit plan étalonné, un dispositif pour déterminer l'écart dudit réticule par rapport audit plan étalonné et un dispositif pour modifier ledit angle de déviation en réponse audit écart afin d'assurer que ledit faisceau d'électrons rencontre ledit point

voulu sur ledit réticule.

15. Procédé de détection de la position d'un

réticule en chrome sur verre dans un appareil de litho-

graphie à faisceau d'électrons, comprenant une source de faisceau d'électrons dans un boitier à faisceau d'électrons et un système de commande de l'angle de déviation dudit faisceau d'électrons, un substrat étant fixé sur le dessous du boitier, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à positionner une plaque d'étalonnage (280) au-dessous dudit boitier (258), ladite plaque d'étalonnage étant recouverte d'une couche conductrice (282) et une grille de points non-conducteurs espacés (286) d'une géométrie connue étant formée sur

ladite couche conductrice, l'un desdits points non-

conducteurs constituant un point d'origine (290), ledit point d'origine de ladite grille est aligné avec

l'axe dudit boitier, à faire varier ledit angle de dévia-

tion pour dévier ledit faisceau d'électrons (270) depuis l'un desdits points non conducteurs de ladite grille jusqu'au suivant jusqu'à ce que ledit faisceaud'électrons rencontre un point voulu (294), ledit point voulu étant espacé d'une distance spécifiée dudit point d'origine, l'angle de déviation dudit faisceau par rapport à l'axe dudit boitier optique quand ledit faisceau rencontre ledit point voulu constituant un angle normal de déviation (A), à mesurer la distance entre au moins trois armatures de capteurs (112, 114, 116, 118) disposées sur ledit substrat (110) et ladite armature d'étalonnage, chacune desdites armatures de capteurs étant couplée avec un circuit à condensateurs de mesure associé (50, 52, 54, 56), chacune desdites armatures de capteurs comprenant l'armature attaquée d'un condensateur de mesure (Cx, C+, C X, Cy) et ladite armature d'étalonnage comprenant l'armature à la masse de chacun desdits condensateurs de mesure, chacun desdits circuits de condensateurs de mesure produisant un signal de condensateurs de mesure représentant la distance entre chaque armature de capteur et ladite armature d'étalonnage, le procédé consistant également à traiter chacun desdits signaux de condensateur de mesure en des informations définissant la position de ladite armature d'étalonnage par rapport auxdites armatures de capteur, ladite position de ladite armature d'étalonnage constituant une position étalonnée pour ledit réticule (250), à positionner ledit réticule (250) sous ledit boitier de faisceau d'électrons (258) et à aligner un point d'origine (298) sur ledit réticule avec ledit axe dudit boitier, à mesurer la distance entre chacune desdites armatures de capteurs (112, 114, 116, 118) et ledit réticule (250), chacune desdites armatures

de capteurs comprenant l'armature attaquée d'un condensa-

teur de mesure et ledit réticule constituant l'armature à la masse desdits condensateurs de mesure,. chacun desdits

condensateurs de mesure produisant un signal de. condensa-

teur de mesure représentant la distance entre chaque armature de capteur et ledit réticule, à traiter chacun desdits signaux de condensateurs de mesure en des informations définissant la position dudit réticule par rapport auxdites armatures de capteurs, ladite postion constituant une position de réticule, à comparer ladite position de réticule avec ladite position étalonnée pour déterminer l'écart dudit réticule par rapport à ladite position étalonnée et à régler l'angle de déviation dudit faisceau d'électrons par rapport audit angle normal de déviation (A), en un angle de déviation corrigé (B) en réponse audit écart de manière que ledit faisceau d'électrons (270) soit dévié de ladite distance spécifiée à partir dudit point d'origine sur ledit réticule pour rencontrer

ledit point voulu (300) sur ledit réticule.

16. Appareil d'étalonnage d'une jauge de hauteur de capacité comprenant un capteur capacitif, caractérisé

en ce qu'il comporte une base (500), un ensemble d'inter-

féromètre à laser (508, 512, 522, 570) supporté par ladite base, un miroir conducteur de l'électricité, (550) supporté pour pouvoir se déplacer sur ladite base en face dudit ensemble d'interféromètre à laser, un dispositif (528, 516) pour supporter ladite jauge de hauteur à capacité avec ledit capteur (112, 114, 116, 118) disposé en opposition par rapport audit miroir et un dispositif de mise en mouvement (554, 556) destiné à déplacer ledit miroir par rapport audit ensemble d'interféromètre à laser de manière qu'en fonctionnement, le dispositif de mise en mouvement positionne ledit miroir à une position voulue par rapport audit capteur, pour que ledit capteur forme un condensateur avec ledit miroir, ledit ensemble d'interféromètre à laser étant utilisé pour déterminer la distance entre ledit capteur et ledit miroir, un dispositif (570) étant prévu pour obtenir une lecture électrique dudit condensateur constituée par ledit capteur et ledit miroir pendant que ledit

miroir est positionné à ladite position voulue.

17. Appareil selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte un système de commande à calculateur 574, ledit ensemble d'interféromètre à laser comprenant un circuit électronique de laser (570), ledit système de commande à calculateur indiquant, en fonctionnement, audit circuit électronique de laser une position voulue pour ledit miroir (550) et ledit circuit électronique

à laser produisant en réponse un signal d'erreur repré-

sentant la distance différentielle entre la position

réelle dudit miroir et ladite position voulue dudit miroir.

18. Appareil selon la revendication 17, carac-

térisé en ce qu'il comporte en outre un circuit élec-

tronique (576) de montage d'étalonnage destiné à commander ledit dispositif de mise en mouvement (554, 556) en réponse audit signal d'erreur produit par ledit circuit électronique de laser, afin de déplacer ledit miroir

jusqu'à ladite position voulue.

19. Appareil selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que ledit ensemble de laser comporte un cube d'interféromètre (522), un récepteur de laser (512) et un laser (508) pour émettre un faisceau laser à travers ledit cube d'interféromètre vers ledit miroir <550), ledit faisceau de laser étant réfléchi par ledit miroir vers ledit récepteur de laser (512), ledit laser étant commandé par ledit circuit électronique de laser (570) et ledit récepteur de laser appliquant un signal d'entrée audit circuit électronique de laser indiquant la distance dudit miroir, ledit circuit électronique de laser utilisant ledit signal d'entrée de distance pour

produire ledit signal d'erreur.

20. Appareil selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de vitesse (560) destiné à détecter la vitesse dudit miroir (550), ledit dispositif de détection de vitesse produisant un signal de vitesse d'entrée pour ledit circuit électronique (576) de montage d'étalonnage afin de traiter ledit signal d'entrée de vitesse pour amortir ledit mouvement du miroir par ledit dispositif de mise en

mouvement (554, 556).

21. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 18 à 20, caractérisé en ce que ledit circuit élec- tronique de montage d'étalonnage comporte en outre un circuit de gain de position (588, 590) et un circuit de

gain de vitesse (592, 594).

22. Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que, en fonctionnement, la sortie dudit circuit de gain de position (588, 590) est combinée avec la sortie dudit circuit de gain de vitesse (592, 594) pour amortir le mouvement dudit miroir (550) et pour éviter toute oscillation dudit miroir autour de ladite

position voulue.

23. Appareil selon l'une quelconque des reven-

dications 18 à 22, caractérisé en ce que ledit signal d'erreur contient une indication de la polarité dudit signal d'erreur, ledit circuit électronique de montage d'étalonnage (576) comprenant un dispositif (584) pour traiter ladite indication de polarité afin d'appliquer la polarité correcte audit signal d'erreur avant qu'il ne soit appliqué audit dispositif de mise en mouvement (554, 556) afin d'assurer que ledit dispositif de mise en mouvement déplace le miroir (550) vers ladite position voulue.

24. Appareil selon l'une quelconque des revendi-

cations 16 à 23, caractérisé en ce que ledit dispositif de mise en mouvement comporte un arbre (544) supporté dans un palier à air (542), ledit miroir (550) étant monté à une extrémité dudit arbre, ledit dispositif de mise en mouvement comprenant un dispositif (554) pour déplacer ledit arbre et ledit miroir en réponse audit signal d'erreur.

25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte un aimant d'entrainement (552) fixé rigidement sur ledit arbre et une bobine d'entrainement fixe (554) entourant ledit arbre à proximité dudit aimant d'entrainement, ledit circuit électronique de montage d'étalonnage (576) étant agencé pour traiter ledit signal d'erreur et produire un signal d'attaque de la polarité appropriée pour ladite bobine d'entrainement afin de repousser ou d'attirer ledit aimant d'entrainement et d'entrainer ledit miroir jusqu'à ladite position

voulue.

26. Appareil selon la revendication 25, carac-

térisé en ce qu'il comporte un aimant d'amortissement de vitesse (556) fixé rigidement sur ledit arbre (544) et une bobine (560) de détection de vitesse fixe entourant ledit arbre à proximité dudit aimant d'amortissement de vitesse, une tension étant produite en fonctionnement aux bornes de ladite bobine de détection de vitesse quand ledit aimant d'amortissement de vitesse (556) se déplace par rapport à ladite bobine d'amortissement de vitesse, ladite tension consistant en un signal d'amortissement de vitesse, ledit signal d'amortissement de vitesse étant appliqué audit circuit électronique de montage d'étalonnage (576) pour être traité de manière à amortir le mouvement dudit miroir (550) et d'éviter toute oscillation dudit

miroir autour de ladite position voulue.

27. Appareil de lithographie à faisceau d'électrons caractérisé en ce qu'il comporte une jauge de hauteur

à capacité selon l'une quelconque des revendications 1

à 14.