SU1088527A1 - Устройство дл проекционного совмещени и мультипликации изображений - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОГО СОВМаЦЕНИЯ И МУЛЬТВДЛИКАЦИИ ИЗОБтРАЖЕНЙЙ , содержащее координатный стол с установленной ka нем фотопластиной , на которой вьшо нены знаки совмещени  оптичёскзж) систему с проекционным объективом, устройство смены и базировани , выполненное в вице св занного с автономным приводом держател  фотооригинала и датчи га его Фазировани , оптически сопр женного с репёрньми знаками фотооригинала , а также двухкоординатный датчик совмещени  фотооригинала с фотопластиной , вклйча1рщйй идентичные оптические каналы, каждый из которых состоит из осветител , анализирующей маски, оптически сЪпр женной со знаком совмещени  посредством проекционного объектива, и фотоприемный узел, а также устройство управлени , св занное с устройством смены и базировани , датчиком совмещени  и координатным столом, о т л и ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности, в него введена устайовленна  на держателе базирующа  репер- 3 пластина с вьтолненными на ней 1/Л ными знаками, идентичными реперным 1- W знакам фотооригинала, при -этом ана лизирующие наскй расположены на ба1 | зирующей пластине, penepmte знаки которой оптически сопр жены с дйтчи- ком базировани . 00 00 on INS

Description

Изобретение относитс  к технологическому оборудованию интегральных схем дл  операций фотолитографии, конкретно - к оборудованию дл  проекционного совмещени  и мультипликации изображени  промежуточного фото оригинала на полупроводниковой фото пластине. Известно устройство совмещени  и мультипликации изображений фотооригиналов , содержащее оптическую систему с объективом, координатный сто с держателем фотопластины и датчик совмещени  с дополнительным объекти вом, оптическа  ось которого параллельна оптической оси объектива проекционной системы ij. В плоскости изображений дополнительного объектива установлена анализирующа  маска, оптически св занна  с осветителем маски и фотоприём ииком датчика совмещени . Дополнительный объектив проецирует изображение знаков совмещени  фотопластины в плоскость анализирующей маски. Излучение с выхода анализирующей маски поступает в фотоприемник, эле трическкй сигнал которого несет информахщю о взаимном положении знаков совмещени  фотопластины и анали зйрующей маски. Недостатком устройства  вл етс  то, что при температурных в механических деформаци х основани  и злементов креплени  объектов измен етс  взаимное расположение проекционного и дополнительного объективов, а это приводит к снижению точности совмещени . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  уст ройство проек1щонного совмещени}} и мультипликадаи изображений фотооригинадов , содержащее координатньй стол с установленной на нем фотопластиной , на которой выполнень зна ки совме цени , оптическую систему с проекционным объективом, устройство смены и базировани , выполненное в авде св занного с автонс ньн4 праводом держател  фотооригинала и датчика его базировани , оптически сопр женного с реперными знаками фотооригинала , а также двухкоординатный да чик совмещени  фотооригинала с фотопластиной , вкJвoчaющий идёнтичшде оптические каналы, каждый из которых состоит из осветител , анализирующей маски, оптически сопр женной со. знаком совмещени  посредством проекционного объектива, и фотопрйемный узел и устройство управлени , св занное с устройствомсмены и базировани , датчиком совмещени  и координатным столом. Механизм смены и базировани  перемещает требуемый фотооригинал из держател  на рабочую позицию - в предметное поле объектива - и базирует его по сигналам датчика базировани  (когда фотооригинал находитс  на рабочей позиции, датчик базировани  оптически св зан с реперными знаками, нанесенными на поверхности фотооригинала) . Анализирующие маски Датчика совмещени  изготовлены также на поверхности фотооригина-. ла (за пределами основного рисунка). Специальный источник света освещает знаки совмещени  фотопластины, и объектив проецирует их изображение на анализирующие маски. Излучение, прошедшее сквозь анализирующие маски, поступает на фотоприемники, электрические сигналы которых несут информацию о взаимном положении знаков совмещени  фотопластины и анализирующих масок. Чтобы в процессе совмещени  не происходило экспонирование фоточувствительного сло  пластины, освещение знаков совмещени  производитс  неактиничным светом, т.е. светом такого спектрального состава, к которому фотослой пластины нечувствителен . Чтобы максимально использовать рабочее поле объектива дл  проекционной печати, анализирунище маски располагают на краю пол  объектива. Недостатком устройс тва  вл етс  невысока  точность совмещени , рв занна  с тем, что во-первых, анализирутощие маски датчика совмещени  наход тс  в одной плоскости с рисунком фотооригивала, а освещаютс  светом другой длины вОлны, отличной от длины волны осветител  проекционной системы. Объективj в то же врем , должен резко изображать в плоскости фотопластины как рисзшок, фотооригинала , так и анализирующие маски. И л  того, чтобы обеспечить это требование , проек онный объектив должен быть рассчитан дл  работы в двух спектральных диапазонах длин волн: в диапазоне работы датч1аса совмещеи  и в диапазоне работы проекционной системы, что ухудшает его разрешающую способность И; соотвбтственно снижает точность совмещени . Во-вторых , в спектральном диапазоне длин волн датчика совмещени  объектив не должен иметь аберраций, вызванных хроматизмом увеличени , в противном случае точность совмещени  будет зависеть от спектрального состава излучени  отраженного фотопластиной (который мен етс  в процессе технологической обработки пластины в св зи с покрытием ее поверхности различными материалами). Поскольку анализир ,ующие маски датчика совмещени  .расположены тла краю рабочего пол  объектива, обеспечить указанные вьше требовани  у проекционных высокоразреюающих объективов, как правило. не удаетс , в результате.чего точность совмещени  снижаетс . Целью изобретени   вл етс  повышение точности. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство совмещени  и мультипликации изображений, содержащее координатный стол с установленной н нем фотопластиной, на которой выполнены знаки совмещени , оптическую систему с проекционным объективом, устройство смены и базировани , выполненное в виде св занного с автономным приводом держател  фотооритинала и датчика его базировани , оптически сопр женного с реперными зн ками фотооригинала, а также двухкоо динатный датчик совмещени  фотоориг нала с фотопластиной j включан ций идентичные оптические каналы, кажды из которых состоит-из осветител , анализирующей маски, оптически сопр женной со знаком совмещени  посредс вом проекционного объектива, и фото приемный узел а также устройство уп равлени , св занное с устройством смены и базировани , датчиком совме щени  и координатным столом, введен установленна  на держателе базирующа  пластина с выполненными на ней реперными знаками, идентичными репе ным знакам фотооригинала, при этом анализирующие маски расположены йа базирующей пластине, реперные знаки которой оптически сопр ж.ены с датчи ком базировани . На фиг,1 показан общий вид устро ства; на фиг.2 и фиг,3 - взаимное расположение изображени  анализирую щей маски и знака совмещени  соответственно по координтам X и У; на фиг.4 - выходной сигнал одного из фотоприемников датчика совмещени . Устройство содержит координатный стол 1 с фотопластиной 2, 11меющей знаки совмещени  3, проекционную систему , состо щую из объектива 4 и осветител  5, механизм смены и базировани , состо щий из каретки 6, привода 7 перемещени  каретки 6 и приводов базир.овани  8,9,10 каретки 6, датчик базировани  I1, базирующую пластину 12 с реперными знаками 13, на которой установлены анализирующие маски 14 и 15, светоделительные кубики 16 и 17 и зеркала 18 и 19, осветители 20 и 21, фотоприемники 22 и 23, устройство управлени  24, св занное с осветителем 5 проекционной системы , приводами 7,8,9 и 10 механизма смены и базировани , датчиком базировани  11, осветител ми 20 и 21, фотоприемниками 22 и 23 и координатным столом 1. В данном устройстве каретка 6 выполн ет функцию держател  фотооригиналов 25, на ней расположены базирующа  пластина 12 и фотооригиналы 25 (показан только один фотооригинал 25 с реперными знаками 26j . Анализирующие маски 14 и 15, осветители 20 и 21 и фотоприемники 22 и 23 образуют датчик совмещени , а светоделительные кубики 16 и 17 и зеркала 18 и 19 обеспечивают оптическую св зь между упом нутыми элементами датчика совмещени  и объективом 4 проекционной системы. . Каретка 6 в данном устройстве может занимать два фиксированных положени  относительно оптической оси объектива 4, В одном ее положении на рабочем позиции - в предметном рабочем поле объектива 4 - находитс  фотооригинал 25, при этом реперные знаки 26 фотооригинала 25 оптически св заны с датчиком базировани  И. В другом положении каретки на рабочей позиции находитс  базирующа  пластина 12, при этом ее реперные знаки 13 оптически св заны сдатчиком-базировани  11, а анализирующие маски 14 и 15 - с объективом 4, осветител ми 20 и 21 и фотоприёмниками 22 и 23. Устройство работает следующим образом.

Фотопластина 2 загружаетс  на координатный стол 1 , а привод 7 перемещает каретку 6 в положение, при котором на рабочем позиции оказьгоаютс  базирующа  пластина 12, а ее реперные знаки 13 оптически св заны с датчиком базировани  11, вырабатывающим сигналы ошибки положени  знаков 13 по координатам Х,У и углу. Сигналы датчика базировани  11 поступают в устройство управлени  24, которое вырабатывает сигналы управлени  приводами базировани  8,9 и 10. Исполнительные механизмы этих приводов устанавливают каретку 6 так, чтобы свести к нулю сигналы датчика базировани  11, т.е. обеспечивают точное базирование пластины 12, а значит и анализирующих масок 14 и. 1.5, относительно оптической оси объектива 4. При этой излучение осветителей 20 и 21 попадает на зеркала 18 и 19, соответственно, и направл етс  ими на анализирующие маски 15 и 14, а осветитель 5 проекционной системы выключаетс . Объектив 4 проецирует изображени  анализирующих масок 14 и 5 на поверхность фотопластишл 2. Описанные операции подготавливают устройство к режиму совмещени . Само совмещение заключаетс  в определение координат знаков совмещени  3 фотопластины 2 относительно положени  анализирующих масок J4 и J5. Процесс измерени  координат знаков совмещени  3 производитс  следующим образом: координатный стол 1 с фотопластиной 2 перемещаетс  так, что знак совмещени  3 фотопластины 2 устанавливаетс  относительно изображе НИИ 27 и 28 анализир щих масок 14 и 15. В данном устройстве кажда  анализирующа  маска 14,15 выполнена в ввде щели в непрозрачном экране, поэтому изображени  27 и 28 анализирующих масок на фотопластине 2 представл ют собой свет щиес  полосы на темном фоне, при этом изображение одной маски ориентировано вдоль оси X, а другой - вдоль оси У перемещени  координатного стола. После этого координатный стол 1 перемещаетс  вдоль оси X так, что знак совмещени  3 пересекает изображени  маски 27. Обычно знаки совмещени  на полупроводниковой пластине делают еветорассеивающими , поэтому величина светового потока , отраженного пластиной 2, зависит от взаимного положени  знака совмещени  3 и изображений масок 27 и 28.

Изменение положени  знака совмещени  3 относительно изображений масок 27 и 28 при перемещении координатного стола 1 вдоль оси X приводит к изменению только светового потока отраженного фотопластиной 2 от изображени  маски 27. Этот поток поступает в объектив 4 и направл етс  им на светоделительный кубик 16, который посылает часть потока на фотоприемник 22. Электрический сигнал фотоприемника 22 измен етс  пропорционально изменению отраженного светового потока. Выходной сигнал фотоприемника 22 поступает в устройство управлени  24, которое производит анализ сигнала 29 и фиксирует координату X положени  стола 1, в которой этот сигнал имеет минимальную величину 30, т.е. координату, в которой точно совмещены знак совмещени  3 и изображение маски 27.

После этого координатный стол 1 с фотопластиной 2 перемещаетс  вдоль оси У. При этом происходит изменение светового потока, отраженного фото .пластиной 2 от изображени  маски 28. Отраженный световой поток через объектив 4 и светоделительньй кубик 17 поступает на фотоприемник 23, выходной сигнал которого, аналогичный сигналу 29, поступает в устройство управлени  24, которое фиксирует положение координатного стола 1 по оси У, соответствующее точному Совмещению знака совмещени  3 и изображени  маски 28.

В результате выполнени  указанных операций измер ютс  координаты знака совмещени  3 относительно изображени  масок 27 и 28, положение которых определено положением анализирующих масок 14 и 15 относительно оптичес-. кой оси объектива 4. Аналогично измер ютс  координаты остальных совмещени  3 фотопластины 2.

После измерени  координат знаков совмещени  3, привод 7 перемещает каретку 6 так, что на рабочей позиции помещаетс  фотооригинал 25, а его реперные знаки 26 оптически св заны с датчиком базировани  I 1. По сигналам датчика базировани  1 устройство управлени  24 приводами базировани  8. 9, и 10 обеспечивает

точную установку на рабочей позиций фотооригинала 25 относительно оптической оси объектива 4. Эти операции подготавливают устройство к режиму мультипликации изображени  фотооригинала 25. После этого, устройство управлени  24, управл   осветителем 5 проекционной системы и задава  соответствующие перемещени  координатному столу 1, обеспечивают перенос изображени  фотооригйнала 25 на фотопластину 2 (мультипликацию изобра жени  фотооригинала 25 на фотопластине 2), так что эти изображени  занимают строго определенные положени  относительно знаков совмещени  3

Таким образом, устройство последовательно работает в двух режимах: режиме измерени  координат знаков совмещени  фотопластины и в режиме мультипликации изображени  фотооригйнала на фотопластине.

При этом, результаты измерени  координат знаков совмещени  фотопластины 2 учитьшаютс  при задании координат положени  изображений фотооригинала на фотопластине 2 в режиме мультипликации. Использование результатов измерени  при мультипликации изображени  Сказалось возможным благодар  тому, что положение на рабочей, позиции анализирующих масок l4 и 15 определ етс  тем

же датчиком базировани  I1, который определ ет и положение на этой позиции фотооригинала. Св зь анализирующих масок 14 и 15с датчиком базировани  11 осуществл етс  посредством базирующей пластины 1, на которой установлены маски 14 и 15 и котора  имеет реперные знаки базировани , аналогичные реперным знакам фотооригинала ..

Возможность перестройки устройства на два режима работы позвол ет получить высокую точность совмещени , не предъ вл   высоких требований к проекционному объективу. Поскольку при работе устройства в режиме измерени  координат знаков совмещени  анализирующие маски не об зательно помещать в ту же плоскость, что и плоскость рисунка фотооригинйла, они могут быть расположены в плоскости, соответствующей рабочей длине осветителей датчика совмещени  20 и 21,

поэтому исчезает необходимость строгой ахроматизации проекционного объектива на два спектральных диапазона длин волн. Анализирующие маски 14 и 15 могут быть расположены в центре рабочего пол  проекционного объектива 4, что существенно снижает требовани  к хроматизму увеличени  объектива, позвол  , тем не менее, получить высокую точность совмещени .

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОГО СОВМЕЩЕНИЯ ИМУЛЬТИПЛИКАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащее координатный стол с установленной на нем фотопластиной, на которой выполнены знаки совмещения, оптическую систему с проекционным объективом, устройство смены и базирования, выполненное в виде связанного с автономным приводом держателя фотооригинала и датчига его базирования, оптически сопряженного с реперньми знаками фотоори гинала , а также двухкоординатный датчик совмещения фотооригинала с фотопластиной, включающий идентичные оптические каналы, каждый из которых состоит из осветителя, анализирующей маски, оптически сопряженной со знаком совмещения посредством проекционного объектива, и фотоприемный узел, а также устройство управления, связанное с устройством смены и ба зирования, датчиком совмещения и координатным столом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введена установленная на держателе базирующая плас тина с выполненными на ней реперными знаками, идентичными реперным знакам фотооригинала, при этом анализирующие маски расположены на базирующей пластине, реперные знаки которой оптически сопряжены с датчиком базирования.

   сл

   00 ое> СП ю м