Устройство для проекционного совмещения и мультипликации изображений

Авторы патента:

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОЕКЦИОННОГО СОВМаЦЕНИЯ И МУЛЬТВДЛИКАЦИИ ИЗОБтРАЖЕНЙЙ , содержащее координатный стол с установленной ka нем фотопластиной , на которой вьшоянены знаки совмещения оптичёскзж) систему с проекционным объективом, устройство смены и базирования, выполненное в вице связанного с автономным приводом держателя фотооригинала и датчи га его Фазирования, оптически сопряженного с репёрньми знаками фотооригинала , а также двухкоординатный датчик совмещения фотооригинала с фотопластиной , вклйча1рщйй идентичные оптические каналы, каждый из которых состоит из осветителя, анализирующей маски, оптически сЪпряженной со знаком совмещения посредством проекционного объектива, и фотоприемный узел, а также устройство управления, связанное с устройством смены и базирования , 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 устайовленная на держателе базирующая 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 сопряжены с дйтчиком базирования. 00 00 on INS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4.(51) G 0 F 1 02

° / а опислние изоьгят ния I"

Н AS"ropCHO54V свИДЕТЕльС ГВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3503327/18-10 (22) 07.67.82 (46) 23.04.85. Бюл. У 15 (72) В.A.Çàéöåâ, В.А.Плавинский и В.И.Чухлиб (53) 655.287(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 680466, кл. О 03 Р 1/02, 1977.

2. Журнал Solid State Technology, may, США, 1981. р. 112-120 (прототип), (54)(57) УС РОЙС ВО ДИ ПРОЕКЦИОННОГО СОВМЕЩЕНИЯ И МУЛЬТИПЛИКАЦИИ 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. фотооригннала и датчига его базирования, оптически сопряженного с реперньичи знаками фотоори1

„„80„„1088527 А гикала, 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 базирования, датчиком совмещения и координатным столом, о т л и ч а ювЂ” щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности, s него:введена установленная на держателе базирующая. пластина с выполненными на ней реперными знаками, идентичными реперным знакам фотооригинала, прй этом анализирующие маски расположены на базирующей пластине, реперные знаки которой оптически сопряжены с датчиком базирования.

1 1088527 2

Изобретение относится к техноло- маски, оптически сопряженной со знагическому оборудованию интегральных ком совмещения посредством проекцисхем для операций фотолитографии, онного объектива, и фотоприемный конкретно вЂ” к оборудованию для про- узел и устройство управления, связанекционного совмещения и мультиплика-, 5 ное с устройством смены и базировации изображения промежуточного фото- ния, датчиком совмещения и коордиоригинала на полупроводниковой Фото- иатным столом. пластине. Механизм смены и базирования переИзвестно устройство совмещения и мещает требуемый фотооригинал из мультипликации изображений фотоори- 16 держателя на рабочую позицию " в гииалов, содержащее оптическую сис- предметное поле объектива вЂ” и базитему с объективом, координатный стол рует его Ho сигналам датчика базис держателем Фотопластины и датчик рования (когда фотооригинал находитсовмещения с дополнительным объектн- ся на рабочей позиции, датчик базивом, оптическая ось которого парал- 15 рования оптически связан с репе ныP лельна оптической оси объектива ми знаками нанесенными на ов проекционной системы Ц . ности Фотооригинала). Анализирующие

В плоскости изображений дополни- маски датчика совмещения нзготовлетельного объектива установлена ана-. ны также на поверхности фотооригина-. с, пт ески связан- 20 ла {за пределами основного рисунка етителем маски H Фо топркем Специаль ис оч к света осве цает да ика совмещения. Дополни- знаки совмещения фотопластииы, объектив проецирует их изображение

„ а и» на анализирующие маски. Излучение, 25 прошедшее сквозь анализирующие маски, Излучение, выход иализирующей noe yrrae aa @o pu p л к ческие сигналы которых несут информатрический сигнал которого несет нн- цию взаимном положении знаков совФормацию о взаимном положении зна- мещення Фотопластины и анализирующих ков совмещения Фотопластнны и анали- 30 масок Чтобы в процессе совмещения эирующей маски. не пРоисходило экспонирование ФотоНедостатком устройства является чувствительного слоя пластины, освето, что при температурных н механи- HteRHe знаков совмещения производится ческих деформациях основання и эле- . неактиничным светом, т.е. светом таментов крепления объектов изменяет- 35 koro п к рального состава, к котося взаимное расположение проекцион- Рому Фотослой пластины нечувствитеного и дополнительного объективов, лен. Чтобы .максимально использовать а это приводит к снижению точности рабочее поле объектива для проекционсовмещения. иои печати, анализирующие маски расхнческой 4О полагают н сущности к изобретению является уст- Недостатком устрой в едостатком устро ства является ройство проекционного совмещения и невысокая точность совмещения свясть со мещения, .мультипликации изображений Фотоори занная с тем, что, во-первых, анали- . гинапов, содержащее координатный зирующие маски датчика совмещения стол с установленной на нем Фото- 45 находятся в одной находятся в одной плоскости с рисунпластиной, на которой выполнены эна" ком йотооригииа а а ком .отооригииала, а освещаются свеки совмещения, оптическую систему с том другой длины волны, отличной от проекционным объективом, устройство длины волны осветителя проекционной смены и базирования, выполненное в системы, Объектив ъектив, s то .же время, в де связанного с asTOHo HPBBo- 50 должен Резко иэобр должен резко изображать в плоскости дом держателя Фотооригинала и датчи фотопластины как, ф отопластины как рисунок,, фотооригика его базирования, оптически сонря- нала„ так и анализирующие маски. И женного с реперными знаками Фотоори . для того чтобы.об . для того, что .ы.о еспечить это трегинала, а также двухкоординатный дат бование нроек ио " об ование, нроекциониый объектив долчик совмещения Фотооригинала с Фото" 5> жен быть рассчнт б жен ыть рассчитан для работы в двух пластиной, включающий идентичные спектральных диацазонах длин волн: оптические каналы, каждый иэ которых в диапазоне работы датчика совмещесостоит нз осветителя, анализирующей ния и в диапазоне б в диап-азоне ра оты проекцион1088527 ной системы, что ухудшает его разрешающую способность и соответственно снижает точность совмещения. Во.-вторых, в спектральном диапазоне длин волн датчика совмещения объектив не должен иметь аберраций, вызванных хроматизмом увеличения, в противном случае точность совмещения будет зависеть от спектрального состава излучения отраженного фотопластиной 10 (который меняется в процессе технологической обработки пластины в связи с покрытием ее поверхности развЂ” личными материалами) . Поскольку анализирующие маски датчика совмещения .расположены на -краю рабочего поля объектива, обеспечить указанные выше требования у проекционных высокоразрешающих объективов, как правило, не удается, в результате. чего точноеть совмещения снижается.

Целью изобретения является повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство совмещения и муль- 25 типликации изображений, содержащее координатный стол с установленной на нем фотопластиной, на которой выполнены знаки совмещения, оптическую систему с проекционным объективом, 30 устройство смены н базирования, выполненное в виде связанного с автономным приводом держателя фотооригинала и датчика его базирования, оптически сопряженного с реперными зна-З5 ками фотооригинала, а также двухкоор" динатный датчик совмещения фотоориги-. нала с Ьотопластиной, включающий идентичные оптические каналы, каждый из которых состоит из осветителя, 40 анализирующей маски, оптически сопряженной со знаком совмещения посредством проекционного объектива, и фотоприемный узел а также устройство управления, связанное с устройством 4$ смены н базирования, датчиком совмещения и координатным столом, введена установленная на держателе базирующая пластина с выполненными на ней реперными знаками, идентичными репер ным знакам фотооригинала, при этом анализирующие маски расположены на базирующей пластине, реперные знаки которой оптически сопряжены с датчиком базирования. 5S

На фиг.l показан общий вид устройства; на фиг.2 и фиг.3 вЂ” взаимное расположение изображения анализирслощей маски и знака совмещения соответственно по координтам Х и У; на фиг.4 вЂ” выходной сигнал одного из фотоприемников датчика совмещения

Устройство соцержит координатный стол 1 с фотопластиной 2, имеющей знаки совмещения 3, проекционную систему, состоящую из объектива 4 и осветителя 5, механизм смены и базирования, состоящий из каретки 6, привода 7 перемещения каретки 6 и приводов базирования 8,9,10 каретки 6, датчик базирования 11, 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 управления 24, связанное с осветителем 5 проекционной системы, приводами 7,8,9 и 10 механизма смены и базирования, датчиком базирования 11, осветителями 20 и 21, фотоприемниками 22 и 23 и координатным столом 1. В данном устройстве каретка 6 выполняет функцию держателя фотооригиналов 25, на ней расположены базирующая пластина 12 и фотооригиналы 25 (показан только один фотооригинал 25 с реперными знаками 26).

Анализирующие маски 14 и 15, осве- . тители 20 и 21 и фотоприемники 22 и 23 образуют датчик совмещения, а светоделительные кубики 16 и 17 и зеркала 18 и 19 обеспечивают оптическую связь между упомянутыми элементами датчика совмещения и объек.тивом 4 проекционной системы.

Каретка 6 в данном устройстве может занимать два фиксированных положения относительно оптической оси объектива 4. В одном ее положении на рабочем позиции вЂ” в предметном рабочем поле объектива 4 вЂ” находится фотооригинал 25, нри этом реперные знаки 26 фотооригинала 25 оптически связаны с датчиком базирования 11. В другом положении каретки на рабочей позиции находится базирующая пластина 12, при этом ее реперные знаки 13 оптически связаны с . датчиком базирования 11, а анализирующие маски 14 и 15 вЂ” с объективом 4, осветителями 20 и 21 и фото-, приемниками 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

1088527

Фотопластина 2 загружается на ко- снт от взаимного положения знака ординатный стол 1, а привод 7 пере- совмещения 3 и изображений масок 27 мещает каретку 6 в положение, при и 28. котором на рабочем позиции оказывают- Изменение положения знака совмеся базирующая пластина 12, а ее ре- 5 щения 3 относительно изображений маперные знаки 13 оптически связаны с сок 27 и 28 при перемещении коордидатчиком базирования 11 вырабаты- натного стола 1 вдоль оси Х приводит вающим сигналы ошибки положения зна- к изменению только светового потока, ков 13 по координатам Х,У и углу. отраженного фотопластиной 2 от изоб-.

Сигналы датчика базирования 11 по-. 10 ражения маски 27. Этот поток постуступают в устройство управления 24, пает в объектив 4 и направляется им которое вырабатывает сигналы управ- на светоделительный кубик !6, котоления приводами базирования 8,9 н рый посылает часть потока на фото10. Исполнительные механизмы этих приемник 22. Элек трич еский сигнал приводов устанавливают каретку 6 15 фотоприемника 22 изменяется пропортак, чтобы свести к нулю сигналы ционально изменению отраженного сведатчика базирования 11, т. е. обеспе- тового потока. Выходной сигнал фоточивают точное базирование пластины приемника 22 поступает в устройство

12, а значит и анализирующих масок управления 24, которое производит

14 н 15, относительно оптической оси 20 анализ сигнала 29 и фиксирует коордиобъектива 4. При этом излучение ос- нату Х положения стола 1, в которой ветителей 20 и 21 попадает на зерка- этот сигнал имеет минимальную вели" ла 18 и 19, соответственно, и на- чину 30, т.е. координату, в которой правляется ими на анализирующие мас- точно совмещены знак совмещения 3 ки 15 и 14, а осветитель 5 проекци- 25 и изображение маски 27, онной системы выключается. Объектив После этого координатный стол l

4 проецирует изображения анализи- с фотопластиной 2 перемещается вдоль рующих масок 14 и 15 на поверхность осн У. При этом происходит изменение фотопластины 2. Описанные операции светового потока, отраженного фотоподготавливают устройство к режиму 30 пластиной 2 от изображения маски 28, совмещения, Само совмещение заключа- Отраженный световой поток через ется в определение координат знаков объектив 4 и светоделительный кубик совмещения 3 фотопластины 2 относи- 17 поступает на фотоприемник 23, вытельно положения анализирующих масок ходной сигнал которого, аналогичный

l4 и 15. Процесс измерения координат 35 сигналу 29, поступает в устройство знаков совмещения 3 производится сле- управления 24, которое фиксирует подующим образом: координатный стол 1 ложение координатного стола l no с фотопластиной 2 перемещается так, оси У, соответствующее точному совчто знак совмещения 3 фотопластины 2 мещению знака совмещения 3 и изобраустанавливается относительно изобра- 4р жения маски 28. жений 2? и 28 анализирующих масок 14 В результате выполнения указанных и 15. В данном устройстве каждая @на- операций измеряются координаты знака лизирующая маска 14,15 выполнена в совмещения 3 относительно изображевиде щели в непрозрачном экране, ния масок 27 и 28, положение которых поэтому изображения 27 и 28 анализи- 45 определено положением анализирующих рующих масок на фотопластине 2 пред- масок 14 и 15 относительно оптичесставляют собой светящиеся полосы на кой оси объектива 4. Аналогично изтемном фоне, при этом изображение од" меряются координаты остальных знаной маски ориентировано вдоль оси Х, ков совмещения 3 фотопластины 2, а другой - вдоль оси У перемещения 50 П осле измерения координат знаков координатного стола. После этого ко- совмещения 3, привод 7 перемещает ординатный стол 1 перемещается вдоль каретку 6 так, что на рабочей позиоси Х так, что знак совмещения 3 пе- ции помещается фотооригинал 25, а ресекает изображения маски 27. Обыч-. го его реперные знаки 26 оптически свяно знаки совмещения на полупроводни- 55 заны с датчиком базирования 11. По ковой пластине делают светорассеиваю- сигналам датчика базирования 11 стщими, поэтому величина светового лоус тройство управления 24 приводами батока, отраженного пластиной 2, зави- зирования 8, 9, и 10 обеспечивает

1088527 точную установку на рабочей позиции фотооригинала 25 относительно оптической оси объектива 4. Эти операции подготавливают устройство к режиму мультипликации изображения фотоори- 5 гинала 25. После этого, устройство управления 24, управляя осветителем

5 проекционной системы и задавая соответствующие перемещения координатному столу 1, обеспечивают перенос .. 1О изображения фотооригинала 25 на фотопластину 2 (мультипликацию изображения фотооригинала 25 на фотопластине 2), так что эти изображения занимают строго определенные положе- 15 ния относительно знаков совмещения 3.

Таким образом, устройство последовательно работает в двух режимах: режиме измерения координат знаков совмещения фотопластины и в режиме 20 мультипликации изображения фотооригинала на фотопластине.

При этом, результаты измерения координат знаков совмещения фотопластины 2 учитываются при задании координат положения изображений фотооригинала на фотопластине 2 в режиме мультипликации, Использование результатов измерения при мультипликации изображения сказалось воз- 30 можным благодаря тому, что положение на рабочей. позиции анализирующих масок 14 и 15 определяется тем же датчиком базирования Il который определяет и положение на этой позиции фотооригинала. Связь анализирующих масок 14 и 15 с датчиком базирования 11 осуществляется посредством базирующей пластины 1$, на которой установлены маски 14 и 15 и которая имеет реперные знаки базирования, аналогичные реперным знакам фотооригинала.

Возможность перестройки устройства на два режима работы позволяет получить высокую точность совмещения, не предъявляя высоких требований к проекционному объективу. Поскольку при работе устройства в режиме измерения координат знаков совмещения анализирующие маски не обязательно помещать в ту же плоскость, что и плоскость рисунка фотооригинала, они могут быть расположены в плоскости, соответствующей рабочей длине осветителей датчика совмещения 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 поля проекционного объектива 4, что существенно снижает .требования к хроматизму увеличения объектива, позволяя тем не менее, получить высокую точность совмещения.

1088527

4мФ

ВНИИПИ Заказ 2790! 2 Тирам 448 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðîä, ул.Проектная, 4