Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов

Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистичееиих

Раеттублии

О П И С A Н И Е (905633

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (63 ) Дополнительное к авт. свиц-ву (22) Заявлено 12.05.80 (21) 2921 957/25-28 (5g } Q (л с присоединением заявки J4

G 01 В 11t02

Ркударатмииьй каиитет

CCCP аа делеи изабретеиий и аткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.82, Бюллетень М 6

Дата опубликования описания 15.02.82 ($3) УДК 531 715..27 (088.8) (72} Авторы

Л. В. Гома н, В. А. Завина и А. И. Савиковский (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ТОПОЛОГИИ ФОТОШАБЛОНОВ

Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к фотоэлектрическим устройствам цля измерения размерных параметров топологии фотошаблонов - размеров и координат элементов и совмещаемости фотошаблонов.

Известно устройство для контропя размерных параметров топологии фотошаблонов, содержащее координатный стол с датчиком линейного перемещения и фотоiO электрический тубус, включающий проекционную и вспомогательную осветительную системы, узел сканатора с анализирующей щелью, объектив, цва светоделительных бпока и окуляр(11. тз

Недостатками устройства являются конструктивная сложность из-за наличия двух осветителей и двух светоделительных блоков, а также недостаточно высокая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство цля контроля размерных параметров топологии фотошаблонов, содержащее осветитель и последовательно установленные по ходу пучка световых лучей объектив, зеркало, зеркальный элемент с анализирующей щелью и окуляр, фотопрнемник, расположенный за анализирующей щелью зеркального элемента, предметный столик, установленный межцу осветителем и объективом с возможностью перемещения в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно оси объектива 21.

Нецостатком прибора явпяется невысокая точность измерения, ограничеиная погрешностью измерения, которую вносит поперечное смещение изображения и, следовательно, оси измерения при перефокусировке в пределах неплоскостности контролируемого фотошабпона. Кроме того, точность измерения ограничена чувствительностью фокусирующей подвижки и составляющими погрешности измерения иэ» за нестабильности масштаба иэображения и полевых аберраций объектива.

Бель изобретения - повышение точности контропя.

Наведение на край элементе произвоцится в ходе непрерывного перемещения (сканирования) предметного столика 2 по одной из координат, при этом изображение контролируемого элементе перемешается поперек анализирующей шепи 7. Дпя того, чтобы произвести сканирование, оператор, действуя ручным управлением приводе предметного столика 2, устанавливает изображение 16 (фиг. 2) анализирующей щели слева от изображения контролируемого элемента 17 на линии 18 сканирования.

Затем оператор запускает цикл работы.

Происходит перемещение предметного столика 2 (фиг. 1) с постоянной скоростью.

В ходе перемещения 5 сигнал 3 фотоприемника 8 изменяется от минимального 19 (фиг. 2) до максимального 20 и снова уменьшается до минимального, т. е. происходит фотометрирование изображения контропируемого элемента 17 анялизирук:шей шепью 7. В те моменты, когда сигнал фотоприемника 8 пересекает заранее заданный уровень 21, вырабатываются импульсы отсчета 22 и 23, по которым производится перенос текущей координаты предметного столика 2 (фиг. 1), отсчитанной по сигняпу датчике 3 пинейного перемещения в блок регистрации (не показан) .

Таким образом происходит регистрация координат краев элементов топологии фотошеблоня 13. Размер элемента определяется как разность координат цвух его краев, а координате центра эпементя определяется как popycyMMQ координат краев. Информация о координатах центров элементов топопогии использует-я для опредепения соьмещвемости ф >т ошабпонов при их последоввтепьном контр па.

Этв цель достигается зе счет того, что устроЙство снабжено двухкомпонентной оборачивающей системой, расположенной между зеркальным элементом и окуляром, зеркальный элемент расположеН в фокяпьной плоскости первого компонен та оборачивающей системы, я фотоприемник, зеркальный элемент с анализирующей щелью и первый компонент оборачиввюшей системы установлены с возмож- I0 ностью совместного перемещения вдоль оси пучка световых лучей, проходящих от зеркала к зеркальному элементу.

На фиг. 1 изображена принципиапъ ная схема устройства для контроля раз-15 мерных параметров топологии фотошаблонов, разрез; на фиг. 2 — схеме, поясняющая принцип измерения размера и положения контролируемого элемента.

Устройство содержит осветитель 1 20 (фиг. 1), предметный столик 2, датчики 3 линейных перемещений (указан только один из цвух датчиков), объектив 4, зеркало 5, зеркальный элемент 6 с выполненной в нем анализирующей щелью 7, фотоприемник 8, цвухкомпонентную оборачиваюшую систему, состоящую из первого

9 и второго 10 компонентов, и окуляр 11, Осветитель 1, датчики линейных перемещений 3 смонтированы нв нижнем основании З0

12, по которому перемещается предмет» ный столик 2 с контролируемым фотошаблоном 13. Объектив 4, зеркало 5, второй компонент 10 оборачиваюшей системы и окуляр 11 смонтированы на верх- з5 нем основании 14, по которому имеет возможность перемещаться каретка 1 5 с размещенными нв ней зеркальным элементом 6, фотоприемником 8 и первым компонс ятом 9 оборачиваюшей системы, при- 40 чем зеркальный элемент 6 ряспопоже» ц фокапы»ой ппоскости первого компонента

9 оборачиввющей системы. Перемещение каретки 15 происхоцит параллельно оси пучка световых лучей, проходящих от зер-4S кала 5 к зеркальному элементу 6.

Предлагаемое устройство работает в полуавтоматическом режиме с участием оператора, который предварительно нево50 дится (прицеливается) на контролируемый элемент фотошвблона 13. Сканирование элемента и измерение производится автоматически. Измерение размерных пярамет» ров топологии фотошаблона 13 основано на неведении нв край элемента топологии и отсчета положения IIo одному из детчиков 3 линейных перемещений. 1!введение

3 4 на край осуществляется спедующим обрезом.

Изображение контролируемого участка фотошаблонв 13, освещенного в проходящем свете от .осветителя 1, строится объективом 4 в плоскости зеркального элемента 6. Световой поток, прошедший через анализирующую 1цель 7, попадает нв фотоприемник 8.

Свет, отраженный от зеркального элемента 6, направляется в окуляр 11 через компоненты 9 и 10 оборачиваюшей системы с параллельным ходом лучей, которая передает изображение анализирующей щели 7 одновременно с изображением контролируемого участке фотошаблона 13 в предметную плоскость окуляре 11, 905633 6 хода лучей изображение анализирующей щели в окуляре 11 остается всегда резо- ким и наблюдается одновременно с резким изображением контролируемого участ ью ка фотошаблона 13 в положении фокусировки.

Устройство обеспечивает точность измерения не хуже 0,1-0,2 мкм. Это дос гается применением объектива 4 с числ вой апертурой не менее 0,6 и увеличением не менее 20", анализирующей шел

7 шириной не более 0,5 мкм, приведенной в плоскость фотошаблона 13, и цат чиками 3 линейных перемещений с дискретностью выработки счетных импульсов не более 0,05 мкм. Объектив 4 с число- 0 вой апертурой не менее 0,6 имеет в предметной плоскости глубину резкости не более 2 мкм.

Требования к обеспечению чувствительности фокусировки и поперечной стабиле ности измерительной оси при перефокусировке на 15-20 мкм (в пределах неплоскостности контролируемого фотошаблона) удовлетворяются примененным способом фокусирования в плоскости промежуточ- 20 ного изображения. При этом ошибка, вносимая в результаты измерений, вызванная непрямолинейностью перемещения каретки °

15 вдоль оси пучка лучей, проходящих от зеркала 5 к зеркальному элементу 6, 25 уменьшается пропорционально увеличению объектива 4.

Изменение масштаба изображения, связанное с перемещением каретки 1 5, как и наличие полевых аберраций объектива.4,30 не сказывается на точности измерений, так как анализируютцая щель 7 остается в центре поля зрения объектива 4 при всех положениях каретки 1 5, а отсчет координат производится в плоскости конт- З5 ролируемого фотошаблоиа по датчикам 3 линейного перемещения.

Перемещение каретки 15 вдоль оси пучка лучей, проходящих от зеркала 5 к зеркальному элементу 6, приводит к из- 40 менению расстояния между KoMt.онентами

9 и 10 оборачиваюшей системы и их относительному поперечному смешению. Оцнако благодаря наличию параллельного

Формула изобретения

Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов, содержащее осветитель и последовательно установленные по ходу пучка световых лучей объектив, зеркало, зеркальный элемент с анализирующей щелью и окуляр, фотоприемник, расположенный за анализруюшей щелью зеркального г цемента, предметный столик, установленный между осветителем и объективом с возможностью перемешения а цвух взаимно перпендикулярных направлениях относительно оси объектива, о т л и ч а ю щ е е с я тем, ч о, с целью повышения точности контроля, оно снабжено двухкомпонентной оборачиваюшей системой, расположенной межцу зеркальным элементом и окуляром, зеркальный элемент расположеч в фокальной плоскости первого компонента оборачиваюшей системы, а фотоприемник, зеркальный элемент с анализируюшеи цел,ю и первый компонент оборачивающей системы установпены с возможностью совмест ного перемещения вдоль оси пучка световых лучей, проходящих от зеркала к зеркальному элементу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Компаратор 200 фирмы L& itl.

ФРГ «Электронная промышленность

1971, N 4, с. 105.

2. Анализатор микроразмеров, модель

2А фирмы " "об, Япония. — "Электронная промышленность", 1979, Ио 6, с. 67, (прототип).

905633

1б

Составитель Л. Лобзова

Рецакто М. Биткина Тех ец М. Haab Ко екто А Йзятко

Заказ 346/55 Тираж 613 Поцписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская, наб., а. 4/5

Филиап ППП Патент, г. Ужгороц., ул. Проектная, 4