SU1293490A1 - Устройство дл автоматической ориентации топологических структур элементов микроэлектроники - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  автоматизированного контрол  и ориентации топологических структур. Цель изобретени  - повьше- ние точности и производительности ориентации как- прозрачных, так и непрозрачных структур за счет свойства линейно пол ризованного света при отражении его от металла и диэлектрика . В работе устройства используютс  свойства линейна пол ризованного света при отражении его от металла (Л 1 4;

Description

и диэлектрика при условии, что угол падени  светового потока на тополо™ гическую структуру равен углу Брюс- тера. Растр 5 установлен таким образом , что в случае идеальной фокусировки (расположении структуры 7 в направлении Vg) его автоколлимационные изображени , созданные соответственно обыкновенным и необыкновенным лучами и регистрируемые фотоприемники 13 и 14, позвол ют получить с выИзобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  автоматизированного контрол  и ориентации топологических структур элементов микроэлектроники.

Цель изобретени  - повышенне точности и производительности ориентации как прозрачных, так и непрозрачных структур за счет свойства линейно пол ризованного света при отражении его от металла и диэлектрика, если угол падени  светового потока на топологическую структуру равен углу Брюстера.

На чертеже изображена функциональна  схема устройства.

1

Устройство содержит источник 1 когерентного монохроматического све- та, коллиматор 2, первое полупрозрачное зеркало 3, втррое полупрозрачное зеркало 4, штриховой растр 5, объектив 6, проецирующий изображение, растра в плоскость топологической структуры 7, расположенной на столе 8, модул тор 9 с приводом 10, микрообъектив 115 плоскопараллельную пластину 12 из одноосного кристалла, первый и второй фотоприемнйки 13 и 14, установленные на двух каналах обработки сигналов-соответственно, каждый из которых состоит из фильтра 15 (16), схемы бинарных дискрз-шинаторов 17 (18), линии 19 (20) задержки, регистра 21 (22) пам ти, блока 23 (24) весовых коэффициентов, умножител  25 (26), цифрового фильтра 27 (28) а также генератор 29 полустробов,V

хода схемы 30 анализа нулевой сигнал дефокусировки на двигатель 32. При смещении непрозрачных структур, имеющих заданную топологию рисунков, осуществл етс  модул ци  по апертуре светового потока при переходе от металла к диэлектрику и наоборот, что позвол ет с высокой точностью определ ть границу их раздела и тем самым осуществл ть ориентацию топологических структур элементов микроэлектроники. 1ш

s

0

5

0

5

схему 30 анализа, схему 31 управлени  электроприводом 32 механизма 33 осевого Vo перемещени  топологических структур, глухое

зеркало 34, Установленное под углом

90°- Ч стр

„ к оптической оси полупрозрачного зерк ала 4, третье полупрозрачное зеркало 35, первую и вторую линзы 36 и 37, третий фотоприемник 38, усилитель 39, дифракционную решетку 40, третью линзу 41, четвер- тьй фотоприемник 42, усилитель 43, фильтры 44 и 45, детекторы 46 и 47, фазочувствительный детектор 48, генератор 49 опорных напр жений, схему 50 управлени  механизмом 51 подачи топологических структур в радиальном направлении.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника когерентного монохроматического света расшир етс  коллиматором 2 и направл етс  на штриховой растр 5, ориентаци  штрихов которого совпадает с вектором Е электрического пол  линейно пол ризованного монохроматического света. Штриховой растр слу- 5сит дл  повьшгени  надежности работы | стройства при работе с регул рными дибо оптически однородными поверхност ми структур. Растр 5 установ- лен таким образом, что в случае иде- зльной фокусировки (расположении структуры 7 в направлении V.) его автоколлимационные изображени , созданные соответственно обыкновенным

и необыкновенным лучами, и регистрируемые фотоприемниками 13 и 14 позвол ют получить с выхода схемы анализа нулевой сигнал дефокусировки на двигатель 32.

Объектив 6 проецирует изображение растра 5 в плоскости установки структуры 7.-Отраженный от структуры 7 световой поток направл етс  полупрозрачным зеркалом 3 в плоскость установки модул тора 9 и далее микрообъективом 11 на фотоприемники 13 и 14, проход  при этом плоскопараллельную пластину 12 из оптически одноосного кристалла, оптическа  ось которого наклонена к плоскости пластины, а проекци  оптической оси пластины на плоскость, перпендикул рную оптической оси системы параллельна (перпендикул рна) вектору Е электрического пол  пол ризованного света.

В результате прохождени  светового луча через пластину 12 происходит его расщепление на два луча - обыкновенный с. .и необыкновенный е , которые распростран ютс  в различных направлени х с различной фазовой скоростью и пол ризованы во взаимно перпендикул рных направлени х.

В результате этого необыкновенна  е и обыкновенна  о волны раздел ютс  в пространстве и поступают на соответствующие фотоприемники 13 и 14. Электрические сигналы с фотоприемников , соответствующие промоду- лированным необыкновенной и обыкно- венной волнам, поступают на фильтры 15 и 16, выдел ющие первую гармо- ническзто составл ющую, амплитуда которого св зана с текущим положение вдоль оси топологической структуры 7. Сигналы с выходом фильтров 15

С выхода бинарных дискриминато- 40 ров сигналы поступают в линии 19 и 20 задержки и далее в умножители 25 и 26, где они умножаютс  на весовые коэффициенты, формируемые блоками 23 и 24 при помощи регистров 21 и 22

и 16 поступают на сигнальные входы

-т ,„ 45 пам ти аналогично однополосовому кор- бинарных дискриминаторов 17 и 18, на

вторые входы которых подаютс  сигналы с выходов генератора 29 полустробов, при этом сигнал, соответствующий первбй гармонической составл ющей, попа гп числени  ожидаемых их значении на

дает в след щий строб каждого из ка- и „, по„.,.,о „.. orsoрел тору .

Оценки векторов состо ни  используютс  в цифровых фильтрах дл  вып-ом интервале. Данные вектора прогнозов , представл ющие собой прогнозируемые значени  центра сигнала, поступают на входы генератора 29 по- с лустробов и к ним прив зываютс  центры след щих стробов, подаваемых на бинарные дискриминаторы 17, 18 на сигнальные входы которых поступают сигналы от фотоприемников 13 и 14.

налов обработки, в то врем  как другие составл ющие оказываютс  за пределами и на работу устройства вли ни  не оказывают.

Векторы параметров положени  структуры, компонентами которых служат скорость (либо ускорение) изменени  амплитуды первой гармонической

составл ющей к п-му моменту, содержат оценки данных векторов в предыдущий (п-1)Момент на основании (п-1)-го предшествующих измерений. Операци ,

осуществл ема  схемами бинарных дискриминаторов 17 и 18, эквивалентна нормировке временных интервалов сигналов, замен ютс  их центральными элементами фиксированных значений,

что позвол ет реализовать помехоустойчивое слежение за любым из них.

При использовании нелинейных дискриминаторов (релейного типа) имеет место возрастание погрешности оценок из-за зат гивани  переходного процесса и, вследствие этого, неполной отработки больших начальных рассогласований . Поэтому дл  исключени  этого недостатка сигналы поступают в регистры 21 и 22 пам ти, с выходов которых снимаютс  сигнаЛ 1, соответствующие одновременно нескольким последовательным интервалам. Эти сигналы поступают затем в блоки

23 и 24, где они сравниваютс  между собой и при обнаружении преобладани  ошибок того или иного знака вызывают по вление сигналов управлени , сдвигающих временные последовательности весовых коэффициентов. После уменьшени  рассогласовани  до величины , при которой сигналы ошибок измен ют свой знак от интервала к интервалу , сигналы управлени  не вырабатьюаютс  и дальнейшие сдвиги временных последовательностей весовых коэффициентов прекращаютс .

С выхода бинарных дискриминато- ров сигналы поступают в линии 19 и 20 задержки и далее в умножители 25 и 26, где они умножаютс  на весовые коэффициенты, формируемые блоками 23 и 24 при помощи регистров 21 и 22

пам ти аналогично однополосовому кор-

рел тору.

Оценки векторов состо ни  используютс  в цифровых фильтрах дл  вы„ , по„.,.,о „.. orsoп-ом интервале. Данные вектора прогнозов , представл ющие собой прогнозируемые значени  центра сигнала, поступают на входы генератора 29 по- лустробов и к ним прив зываютс  центры след щих стробов, подаваемых на бинарные дискриминаторы 17, 18 на сигнальные входы которых поступают сигналы от фотоприемников 13 и 14.

Сигналы|С выходов умножителей 25 и 26 поступают в схемы цифровых фильтров 27, где они используютс  дл  определени  оценок векторов сое- - то ни  текущих сигналов посредством суммировани  их с векторами про- В результате в цифровых

гнозов

фильтрах формируютс  новые оценки

векторов состо ни . Сигналы с выховительного детектора 48, на первый вход которого поступают опорные сигналы с генератора 49 onopHtJx напр жений , запускаемого схемой 30. Сигнал с выхода детектора 48 поступает в схему 50 управлени  механизмом 51 подачи топологических структур в радиальном направлении Vp. Синхронное наложение промодулированньк сигнадов фильтров 27 и 28 поступают в лов фотоприемников в схеме 49 обесму 30 анализа, где происходит сравнение сигналов и далее в схему 31, формирующую управл ющие сигналы на реверсивный двигатель электропривода 32 механизма 33 перемещени  структуры 7 в осевом направлении V , При равенстве сигналов, снимаемых с фотоприемников j выходной сигнал схемы 31 управлени  равен нулю, что соответствует точной ориентации структуры . сли выходной сигнал схемы 31 управлени  отличен от нул , то цикл повтор етс  в соответствии с заданной программой.

Величина сигнала выхода схемы 30, равна  нулю, соответствует положению топологической структуры при идеальной фокусировке. Положение, структуры в осевом направлении V.

(ее фокусировка) определ етс  при помощи изображени  растра 5, построенного обыкновеиньм о и необыкновенным е лучами одновременно в одной и той же точке фокусируемой поверхности структуры.

Одновременно полупрозрачное зеркало 4, установленное под углом 45° к оптической оси устройства, глухое зеркало 34 и линза 36 направл ют часть светового потока, угол падени  которого составл ет 56 40 на структуру 7, а вектор злектрического пол  пол ризованного монохр оматического света ориентирован параллельно плоскости структуры 7. Световой поток отразившись от топологической структуры 7/фокусируетс  линзой 37 в плоскости установки фотоприемника 38 Часть светового потока отразившись от полупрозрачного зеркала 35, расположенного между глухим зеркалом 34 и линзой 36, через дифракционную ре- щетку 40 и фокусирующую линзу 41 поступает на фотоприемник 42, Сигналы с выходов фотоприемников 38 и 42 через усилители 39, 43, фильтры 44/ 45 и детекторы 46 и 47 поступают на соответствующие входы фазочувст

34906

вительного детектора 48, на первый вход которого поступают опорные сигналы с генератора 49 onopHtJx напр жений , запускаемого схемой 30. Сигнал с выхода детектора 48 поступает в схему 50 управлени  механизмом 51 подачи топологических структур в радиальном направлении Vp. Синхронное наложение промодулированньк сигна5

0

0

печивает формирование командных и масштабирующих импульсов, чем обеспечиваетс  ув зка линейных перемещений структуры с интенсивностью отраженного от нее светового потока . В основе работы устройства используетс   вление обращени  в нуль коэффициента отражени  при угле падени  пол ризованного светового потока , равном arctg n.(yron Брюстера). Так, если вектор злектрического пол  пол ризованного света лежит в плоскости падени , а угол падени  равен углу Брюстера, то интенсивность 5 отраженной от диэлектрика волны будет близка к нулю, в то врем , как при отражении света от металла уменьшени  интенсивности отраженной волны не происходит.

Таким образом, при смещении непрозрачных структур, имеющих заданную топологию рисунков и расположенных в потоке линейно пол ризованного света, осуществл етс  модул ци  по апертуре потока света при переходе от метсшла к диэлектрику и наоборот, что позвол ет с высокой степенью точности определ ть границу их раздела и тем самым ос уществл ть ориентацию топологических струк тур элементов микроэлектроники в услови х про- ; изводства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   Устройство дл  автоматической ориентации топологических структур элементов микроэлектроники, содержащее источник когерентного монохрома0 тического света, установленные последовательно по ходу светового луча коллиматор, объектив, фотоприемник и последовательно св занные с ним электрическую схему управлени  и ме ханизм ориентации структур, состо щий из механизмов осевого и радиального перемещени  структуры, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности и произво5

   0

   дительности ориентации как прозрачных , так и непрозрачных структур, оно снабжено установленными за коллиматором последовательно по ходу светового луча первым и вторым полупрозрачными зеркалами, размещенными под углом 45° к оптической оси объектива и предназначенными дл  создани  первого и второго дополнительных параллельных световых потоков, штриховым растром, размещенным таким образом, что ориентаци  его штрихов совпадает с вектором электрического пол  монохроматического света, оптически св занными и установленными по ходу первого дополнительного светового потока модул тором со св занным с ним электроприводом, микрообъективом , плоскопараллельной пласW

   15

   выход соединен с входом схемы упра лени  осевым перемещением структуры генератором опорных напр жений, вход которого соединен с вторым вы дом схемы анализа, фазочувствитель- ным д.тектором, первый вход которо соединен с выходом генератора опорных напр жений, а выход - с входом схемы управлени  радиальным перемещением структуры, третьим непрозрач ным зеркалом, установленным по ходу второго дополнительного светового потока под углом (90- 4)12 к нему и предназначенным дл  отклонени  светового потока таким образом, чт вектор напр женности электрического пол  светового потока ориентирован перпендикул рно плоскости топологической структуры, четвертым полутинкой из одноосного кристалла, пред-2 - прозрачным зеркалом, установленным

   назначенной дл  разделени  первого светового потока на два луча, один из которых необыкновенный, а другой обыкновенньм, вторым и третьим фото- приемниками, оптически св занными с необыкновенным и обыкновенным лучами соответственно, соединенными входами соответственно с вторым и третьим фотоприемниками, первым и вторым каналами обработки сигнала, каждый из которых состоит из соединенных последовательно фильтра, бинарного дискриминатора , линии задержки, умножител  и цифрового фильтра, а также соединенных последовательно регистра па-35 линзой и четвертым фотоприемником, м ти, выход которого соединен с входом бинарного дискриминатора, и блока весовых коэффициентов, выход которого подключен к второму входу умножител , генератором полустробов, 0 первый и второй входы которого соединены с вторыми входами цифровых фильтров первого и второго каналов обработки сигналов соответственно, а выходы подключены к вторым входам 5 бинарных дискриминаторов первого и второго каналов обработки сигналов соответственно, схемой анализа, два входа которой соединены с выходами цифровых фильтров первого и второго 50 каналов обработки сигналов, первый

   последовательно соединенными усилителем , вход которого соединен с вы- |ходом четвертого фотоприемника, четвертым фильтром, детектором, вы ход которого подключен к,второму входу фазочувствительного детектор третьей линзой, установленной по х ду светового потока, отраженного о топологической структуры и оптичес св занной с первым фотоприемникам, п тым фильтром, вход которого соед нен с выходом первого фотоприемник и вторым детектором, вход Которого соединен с выходом п того фильтра, ;а выход подключен к третьему входу фазочувствительного детектора.

   -ВНИИПИ Заказ 370/41 .Тираж 678

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   5

   выход соединен с входом схемы управлени  осевым перемещением структуры, генератором опорных напр жений, вход которого соединен с вторым выходом схемы анализа, фазочувствитель- ным д.тектором, первый вход которого соединен с выходом генератора опорных напр жений, а выход - с входом схемы управлени  радиальным перемещением структуры, третьим непрозрачным зеркалом, установленным по ходу второго дополнительного светового потока под углом (90- 4)12 к нему и предназначенным дл  отклонени  светового потока таким образом, что вектор напр женности электрического пол  светового потока ориентирован перпендикул рно плоскости топологической структуры, четвертым полу - прозрачным зеркалом, установленным

   5

   0

   по ходу отклоненного третьим зеркалом светового потока и предназначенным дл  разделени  светового потока на падающий, на топологическую структуру под углом Брюстера и третий дополнительньй свето.рые потоки , первой линзой, установленной по ходу падающего на топологическую структуру светового потока и предназначенной дл  его фокусировки, установленными последовательно по ходу третьего дополнительного светового потока и оптически св занными дифракционной решеткой, второй

   линзой и четвертым фотоприемником,

   последовательно соединенными усилителем , вход которого соединен с вы- |ходом четвертого фотоприемника, четвертым фильтром, детектором, выход которого подключен к,второму входу фазочувствительного детектора, третьей линзой, установленной по ходу светового потока, отраженного от топологической структуры и оптически св занной с первым фотоприемникам, п тым фильтром, вход которого соединен с выходом первого фотоприемника и вторым детектором, вход Которого соединен с выходом п того фильтра, ;а выход подключен к третьему входу фазочувствительного детектора.

   Подписное