Устройство автоматической фокусировки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество КБТЭМ-ОМО(72) Авторы Агейченко Александр Степанович Есьман Василий Михайлович Титко Елена Александровна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество КБТЭМ-ОМО(57) Устройство автоматической фокусировки, содержащее координатный стол с подложкой, покрытой фоторезистом, осветительную систему, состоящую из лазерного источника излучения с длиной волны инфракрасного диапазона, конденсора, маски, первого объектива для построения изображения маски на плоскость подложки, второго объектива для построения отраженного от подложки изображения в плоскость фотоприемника, электронный блок определения вертикального положения подложки, блок управления координатным столом, в зрачке второго объектива установлен амплитудно-фазовый пространственный фильтр, отличающееся тем, что между конденсором и маской установлен линейный поляризатор. 103112014.10.30 Полезная модель относится к области технологического оборудования фотолитографии, в частности к устройствам автоматической фокусировки изображения проекционного объектива на поверхность покрытых фоторезистом подложек (п/п пластин, шаблонов или панелей плоских экранов). В современных фотолитографических установках для поддержания постоянным расстояния между подложкой и объективом оптической системы используется устройство автоматической фокусировки. Принцип работы большинства устройств автоматической фокусировки основан на измерении координаты изображения маски датчика, которое построено в плоскость приемника после отражения от поверхности покрытой фоторезистом пластины. Обычно угол падающего и отраженного от поверхности фоторезиста света составляет около 80 (угол между направлением падающего света и нормалью к поверхности падения). Некоторая часть падающего на пластину света проникает внутрь слоя фоторезиста,отражается от нижней поверхности фоторезиста и также попадает в фотоприемник устройства автоматической фокусировки. При этом в плоскости приемника строится второе изображение маски, которое смещено на некоторую величину (в зависимости от угла падения и толщины слоя фоторезиста), относительно изображения, построенного светом,отраженным от верхнего слоя фоторезиста. Интенсивность света второго (паразитного) изображения меньше, чем света отраженного от верхней поверхности фоторезиста. Однако при малой толщине слоя фоторезиста (порядка 1 мкм) на п/п пластине оба изображения маски датчика фокусировки, отраженные от верхней и от нижней поверхностей фоторезиста, частично налагаются друг на друга. Это приводит к искажению (уширение линий и снижение контраста) результирующего изображения линий маски датчика фокусировки в плоскости приемника и, следовательно, к дополнительной погрешности в определении координаты положения изображения (и, соответственно, к дополнительной погрешности устройства автоматической фокусировки). Для уменьшения этой дополнительной погрешности системы автоматической фокусировки необходимо исключить или существенно уменьшить количество света, который преломляется в фоторезисте, по сравнению с количеством света который отражается от поверхности фоторезиста. Известно, что коэффициент отражения света на границе раздела воздух - диэлектрик для неполяризованного и поляризованного света различный 1. Так, при углах падения отражения света в диапазоне 80-85 (обычно используется для внеосевых датчиков фокусировки) отражение плоско поляризованных волн (направление колебаний вектора Е перпендикулярно к плоскости падения) выше, чем отражение неполяризованного света. Отношение части преломленного света (прошедшего в фоторезист) к части отраженного света для случая плоско поляризованных волн, у которых направление колебаний вектора Е перпендикулярно к плоскости падения будет примерно в 2 раза меньше, чем это отношение в случае неполяризованного света. Таким образом, в случае использования в канале автоматической фокусировки плоско поляризованных волн с направлением колебаний вектора Е перпендикулярно к плоскости падения, интенсивность света в изображении маски в плоскости фотоприемника, которое построено в свете после преломления и отражения от нижней поверхности фоторезиста,станет существенно меньше по отношению к интенсивности света в изображении маски,которое построено в свете после отражения от поверхности фоторезиста. Соответственно,влияние этого паразитного изображения на погрешность измерения уменьшится. Кроме того, в случае использования в качестве источника излучения лазера с уменьшением части преломленного и отраженного от нижней поверхности фоторезиста света уменьшается влияние его паразитной интерференции (в плоскости пространственного фильтра в приемном канале системы фокусировки) с отраженным от поверхности фоторезиста светом. Ближайшим прототипом является устройство автоматической фокусировки, которое содержит координатный стол, удерживающий подложку, осветительную систему, состоя 2 103112014.10.30 щую из лазерного излучателя с длиной волны инфракрасного диапазона, конденсора, маски, апертурную диафрагму, первый объектив, поворотные зеркала, второй объектив, амплитудно-фазовый пространственный фильтр, блок определения вертикального положения подложки, блок управления координатным столом 2. Недостатком прототипа является дополнительная погрешность в измерении положения поверхности пластины из-за присутствия паразитного изображения маски в свете, отраженном от нижней поверхности фоторезиста. Целью полезной модели является повышение точности работы системы автоматической фокусировки за счет повышения контраста изображения маски. Поставленная задача достигается тем, что устройство автоматической фокусировки,содержащее координатный стол с подложкой, осветительную систему, состоящую из источника излучения с длиной волны инфракрасного диапазона, конденсора, маски, первого объектива для построения изображения маски на плоскость подложки, второго объектива для построения отраженного от подложки изображения в плоскость фотоприемника, электронный блок определения вертикального положения подложки, блок управления координатным столом, источник излучения выполнен лазерным и в зрачке второго объектива установлен амплитудно-фазовый пространственный фильтр, а между конденсором и маской установлен линейный поляризатор таким образом, что на поверхность подложки падает плоско поляризованных свет, у которого направление колебаний вектора Е перпендикулярно к плоскости падения. Суть полезной модели поясняется фигурами, где на фиг. 1 изображена схема устройства автоматической фокусировки на фиг. 2 показано направление электрического вектораплоско поляризованного света. Устройство автоматической фокусировки содержит (фиг. 1) координатный стол 7,удерживающий подложку 8, осветительную систему, состоящую из лазерного излучателя 1 с длиной волны инфракрасного диапазона, конденсора 2, маску 3, апертурную диафрагму 4, которая установлена за маской 3, первый объектив 5, зеркала 6 и 6, второй объектив 5, амплитудно-фазовый пространственный фильтр 9, фотоприемник 10, блок 11 определения вертикального положения подложки, блок 12 управления координатным столом,линейный поляризатор 13, установленный между конденсором 2 и маской 3. Устройство автоматической фокусировки работает аналогично описанному устройству в прототипе 2 свет от лазерного излучателя 1 (фиг. 1) через конденсор 2 проходит через линейный поляризатор 13 и далее освещает топологию маски 3. Для случая использования лазерного излучателя с коллимированным выходным лучом, вместо конденсора 2 устанавливается расширительный телескоп. Апертурная диафрагма 4 расположена в зрачке (в плоскости переднего фокуса) первого объектива 5. Изображение маски 3 объектив 5 строит в плоскость подложки 8. Линейный поляризатор 13 ориентирован (повернут) относительно оси лазерного пучка таким образом, что на поверхность подложки 8 после объектива 5 падает плоско поляризованный свет, у которого направление колебаний электрического вектора Е перпендикулярно к плоскости падения (фиг. 2). Второй объектив 5 перестраивает отраженное от подложки 8 изображение маски 3 в плоскость ПЗС(прибор с зарядовой связью) фото приемника 10. В зрачке объектива 5 установлен амплитудно-фазовый пространственный фильтр 9, который осуществляет свертку изображения маски 3 с ее идеальным образом. Это позволяет получить на ПЗС фотоприемнике 10 свернутое изображение маски 3 изображение с главным максимумом, положение которого на фотоприемнике 10 определяет положение измеряемой плоскости подложки 8 вдоль оптической оси объектива экспонирующей системы. Маска 3 выполнена в виде набора нерегулярно расположенных горизонтальных прозрачных щелей, которые перестраиваются объективом 5 на различные участки подложки 8, имеющие разную высоту микронеровностей, что позволяет усреднить профиль подлож 3 103112014.10.30 ки 8 и снизить влияние микрорельефа поверхности подложки на результат измерения текущего положения плоскости подложки. При изменении расстояния от проекционного объектива (на фигурах не показан) до подложки 8 свертка изображения маски 3 смещается по фотоприемнику 10. Выходной сигнал фотоприемника 10 поступает на блок 11 определения вертикального положения подложки, который производит расчет текущей координаты максимума свертки изображения маски 3, что соответствует текущей координате поверхности подложки 8,после чего вычисляется величина отклонения от заданной координаты. Блок 12 управления координатным столом перемещает координатный стол 7 таким образом, чтобы положение поверхности подложки 8 соответствовало заданному положению. Коэффициент отражения света, поляризованного перпендикулярно плоскости падения выше, чем для неполяризованного света при углах падения 80-85. Поэтому количество поляризованного света, прошедшего в фоторезист и отраженного от нижней поверхности фоторезиста, будет меньше. Соответственно, контраст изображения маски 3 в плоскости приемника 10 в случае использования поляризованного света будет выше. Это позволит более точно контролировать положение поверхности подложки 8. Предложенное техническое решение позволяет повысить точность работы устройства автоматической фокусировки за счет повышения контраста изображения маски и может быть использовано в любых областях техники для бесконтактного измерения положения поверхности обрабатываемой подложки, покрытой фоторезистом. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4