Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов

(22) Заявлено 12.05.80 (21) 2921957/25-28 (51) Я. Кл. с присоединением заявки М С 01 В 11/02 тааударатеапвВ каиитет СССР аа делеи изабретений и аткрытнй(23) Приоритет Опубликовано 15.02.82, Бюллетень М 6 Дата опубликования описания 15,02 82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРНЪХ ПАРАМЕТРОВ ТОПОЛОГИИ фОТОШАБЛОНОВ Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к фотоэлектрическим устройствам дпя измерения размерных параметров топологии фотошабпонов -размеров и координат элементов и совмещаемости фотошаблонов,5Известно устройство дпя контропя размерных параметров топологии фотошаблонов, содержащее координатный стол с датчиком линейного перемещения и фото 1 О электрический тубус, включающий проекционную и вспомогательную осветительную системы, уэеп сканатора с анализирующей щелью, объектив, цва светоцепительных бпока и окуляр 11.фзНедостатками устройства являются конструктивная сложность иэ-эа наличия двух осветителей и двух светодепитепьных блоков, а также недостаточно высокая точность контроля.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство дпя контроля размерных параметров топологии фотошаблоиов, содержащее осветитель и последовательно установленные походу пучка световых пучей объектив, зеркало, зеркальный элемент с анализирующей щедью и окуляр, фотопрнемник, расположенный за анализирующей щелью зеркального элемента, предметный столик,установленный межцу осветителем и объективом с возможностью перемещения в фдвух взаимно перпендикулярных направпениях относитепьно оси объективаГ 21,Нецостатком прибора явпяется невысокая точность измерения, ограничеинаяпогрешностью измерения, которую вноситпоперечное 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 иэза нестабильности масштаба иэображенияи полевых аберраций объектива,Бель изобретения - повышение точности контропя,Наведение на край элементе производится в ходе непрерывного перемещения (сканирования) поедметного столика 2 по одной из координат, при этом изображение контролируемого элементе перемешается поперек анализирующей щепи 7. Дпя того, чтобы произвести сканирование, оператор, действуя ручным управлением привода 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 Э фотоприемнике 8 изменяется от минимального 19 (фиг. 2) до максимального 20 и снова уменьшается до минимального, т. е. происходит фотометрирование изображения контропируемого элемента 17 анализирук:- 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 сигнвпу датчике 3 пинейного перемещения в блок регистрации (не показан). Таким образом происходит регистрация координат краев элементов топологии фотошаблона 13. Размер элементе определяется кек разность координат двух его краев, а координата центра эпементе определяется как полусумма координат краев, Информация о координатах центров элементов топопогии используется дпя опредепения соьмещаемости Фот ошабпонов при их последоватепьном контр 1 пе. Этв цель постигается зе счет того, что устройство снабжено двухкомпонентной оборачивающей системой, расположенной между зеркальным элементом и окуляром, зеркальный элемент расположен в фокепьной плоскости первого компонен та оборачивающей системы, е фотоприемник, зеркальный элемент с анализирующей щелью и первый компонент оборечивеющей системы установлены с возмож- О ностью совместного перемещения вдоль оси пучка световых лучей, проходящих от зеркала к зеркальному элементу.На фиг, 1 изображена принципиапь ная схема устройства для контроля резМерных параметров топологии фотошаблонов, разрез; на фиг, 2 - схема, 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 двух датчиков), объектив 4, зеркало 5, зеркальный элемент 6 с выполненной в нем анализирующей щелью 7, 25 фотоприемник 8, двухкомпонентную оборачиваюшую систему, состоящую из первого 9 и второго 10 компонентов, и окуляр 11, Осветитель 1, датчики линейных перемещений 3 смонтированы нв нижнем основании 30 12, по которому перемещается предметный столик 2 с контролируемым фото- шаблоном 13. Объектив 4, зеркало 5, второй компонент 10 оборвчивающей системы и окуляр 11 смонтированы на верх- З 5 нем основании 14, по которому имеет возможность перемещаться каретка 15 с размещенными нв ней зеркальным элементом 6, фотоприемником 8 и первым компонентом 9 оборачивающей системы, при чем зеркальный элемент 6 расположен и фокепь 1 ой ппоскости первого компонента 9 оборачиввющей системы. Перемещение каретки 1 5 происходит параллельно оси пучка световых лучей, проходящих от зеркада 5 к зеркальному элементу 6. Предлагаемое устройство работает в полуавтоматическом режиме с участием оператора, который предварительно нвво 50 дится (прицеливается) на контролируемый элемент фотошаблона 13, Сканирование элемента и измерение производится автоматически. Измерение размерных перемет ров топологии фотошаблона 1 3 основано 55 на неведении не край элемента топологии и отсчета положения по одному из детчиков 3 пинейщ х перемещений, Наведение 3 4на край осуществляется следующим образом.Изображение контролируемого участка фотошаблона 1 3, освещенного в проходящем свете от .осветителя 1, строитсяобъективом 4 в плоскости зеркальногоэлемента 6. Световой поток, прошедшийчерез анализирующую 1 цель 7, попадаетнв фотоприемник 8,Свет, отраженный от зеркального элемента 6, направляется в окуляр 11 черезкомпоненты 9 и 10 оборачивающей системы с параллельным ходом лучей, которая передает изображение анализирующей щели 7 одновременно с изображениемконтролируемого участке фотошаблона 13в предметную плоскость окуляре 11,905633 6хода лучей изображение анализнрунзией ти- цели в окуляре 1 1 остается всегда резо- ким и наблюдается одновременно с резким изображением контролируемого участью 5 ка фотошаблона 1 3 в положении фокусировки. Устройство обеспечивает точность измерения не хуже 0,1-0,2 мкм. Это досгается применением объектива 4 с числвой апертурой не менее 0,6 и увеличением не менее 20", анализирующей шел7 шириной не более 0,5 мкм, приведенной в плоскость фотошаблона 13, и дазчиками 3 линейных перемешений с дискретностью выработки счетных импульсовне более 0,05 мкм. Объектив 4 с числовой апертурой не менее 0,6 имеет в предметной плоскости глубину резкости неболее 2 мкм,Требования к обеспечению чувствительности фокусировки и поперечной стабиле 5ности измерительной оси при перефокусировке на 1 5-20 мкм ( в пределах неплоскостности контролируемого фотошаблона)удовлетворяются примененным способомфокусирования в плоскости промежуточного изображения, При этом ошибка, вносимая в результаты измерений, вызваннаянепрямолинейностью перемещения каретки15 вдоль оси пучка лучей, проходящихот зеркала 5 к зеркальному элементу 6,25уменьшается пропорционально увеличениюобъектива 4.Изменение масштаба изображения, связанное с перемешением каретки 1 5, каки наличие полевых аберраций объектива.4,30не сказывается на точности измерений,так как анализируюлая щель 7 остаетсяв центре поля зрения объектива 4 привсех положениях каретки 1 5, а отсчеткоординат производится в плоскости конт- З 5ролируемого фотошаблона по датчикам 3линейного перемешения.Перемешение каретки 1 5 вдоль осипучка лучей, лроходяших от зеркала 5 кзеркальному элементу 6, приводит к изменению расстояния между комьонентами9 и 10 оборачиваюшей системы и их относительному поперечному смешению. Однако благодаря наличию параллельного формула изобретения Устройство для контроля размерных параметров топологии фотошаблонов, содержашее осветитель и последовательно установленные по ходу пучка световых лучей объектив, зеркало, зеркальный элемент с анализирующей щелью и окуляр, фотоприемник, расположенный за анализирующей щелью зеркального г лемента, предметный столик, установленный между осветителем и объективом с возможностью перемешения в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно осиобъектива, о т л и ч а ю ш е е с я тем,ч.о, с целью повышения точности контроля, оно снабжено двухкомпонентной оборачиваюшей системой, расположенноймежду зеркальным элементом и окуляром, зеркальный элемент расположеч вфокальной плоскости первого компонентаоборачивающей системы, а фотоприемник,зеркальный элемент с анализируюшеи цел юи первый компонент оборачиваюшей системы установлены с возможностью совместного перемещения вдоль оси пучка световых лучей, проходящих от зеркала к зеркальному элементу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Компаратор 200 фирмы 612.,фРГЭлектронная промышленность",1971, К. 4, с, 105.2, Анализатор микроразмеров, модель2 А фирмы соп, , Япония. - "Электронная промышленность", 1979, Ио 6,с. 67, (прототип).905633 Составитель Л.Тех ец М, Наць оваКо ект Дзятко. Битки Ре Филиап ППП Патент, г, Ужгороцул. Проек аз 346/55 Тираж 613 НИИПИ Госуцарственного по целам изобретений и 113035, Москва, Ж, Р