Устройство автоматической фокусировки

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(72) Авторы Агейченко Александр Степанович Есьман Василий Михайлович(73) Патентообладатель Научно-производственное республиканское унитарное предприятие КБТЭМ-ОМО(57) 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, отличающееся тем, что источник излучения выполнен лазерным и зрачок второго объектива содержит амплитудно-фазовый пространственный фильтр. 98482013.12.30 Полезная модель относится к области технологического оборудования фотолитографии, в частности к устройствам автоматической фокусировки изображения проекционного объектива на поверхность покрытых фоторезистом стеклянных подложек (шаблонов или панелей плоских экранов). В современных фотолитографических установках для поддержания постоянным расстояния между подложкой и объективом оптической системы используется устройство автоматической фокусировки. Для систем сканирующего переноса изображения , а также генераторов изображения ( ) устройство автоматической фокусировки должно работать в режиме реального времени корректировать положение подложки вдоль оптической оси экспонирующей системы в процессе экспонирования. Поэтому к динамической погрешности устройства автоматической фокусировки предъявляются жесткие требования, поскольку для систем, экспонирующих на ходу, качество переноса изображения будет зависеть также и от быстродействия устройства фокусировки. Известно устройство автоматической фокусировки, которое включает координатный стол, удерживающий подложку, проекционный объектив, располагающийся над поверхностью подложки, оптико-осветительную систему, которая освещает поверхность подложки сфокусированным световым пучком, идущим под углом на подложку и фотоприемник, который детектирует отраженный от поверхности подложки свет. Устройство автоматической фокусировки содержит также схему определения положения подложки, которая по сигналу, полученному с фотоприемника, определяет вертикальное положение поверхности подложки, схему коррекции, которая контролирует данный сигнал определения положения в режиме реального времени и корректирует разницу, превышающую допустимое изменение формы поверхности подложки, и схему управления координатным столом, которая управляет отработкой плоскости подложки на основании скорректированного сигнала положения 1. Ближайшим прототипом является 2. Недостатком прототипа является недостаточное быстродействие (частота выдачи информации о текущем положении поверхности подложки) устройства автоматической фокусировки. Известно техническое решение 3, в котором первичная обработка оптического сигнала системы совмещения проводится амплитудно-фазовым пространственным фильтром. Целью полезной модели является улучшение качества переноса изображения экспонирующей системы путем повышения динамической точности устройства автоматической фокусировки за счет свертки оптического сигнала с его образом в реальном времени. Поставленная задача достигается тем, что устройство автоматической фокусировки содержит 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, а источник излучения выполнен лазерным, и в зрачке второго объектива установлен амплитудно-фазовый пространственный фильтр. Суть полезной модели поясняется фигурами, где на фиг. 1 изображена схема устройства автоматической фокусировки на фиг. 2 показан вариант реализации (топология) маски устройства автоматической фокусировки на фиг. 3 показан амплитудно-фазовый пространственный фильтр для данной топологии маски на фиг. 4 приведен результат моделирования интенсивности оптического сигнала устройства автоматической фокусировки в плоскости приемника. 2 98482013.12.30 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, блок 11 определения вертикального положения подложки, блок 12 управления координатным столом. Устройство автоматической фокусировки работает следующим образом свет от лазерного излучателя 1 через конденсор 2 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. Второй объектив 5 перестраивает отраженное от подложки 8 изображение маски 3 в плоскость ПЗС (прибор с зарядовой связью) фотоприемника 10. В зрачке объектива 5 установлен амплитудно-фазовый пространственный фильтр 9(фиг. 3), 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 (фиг. 4), положение которого на фотоприемнике 10 определяет положение измеряемой плоскости подложки 8 вдоль оптической оси объектива экспонирующей системы. Маска 3 (фиг. 2) 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 подложки 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 ПЗС фотоприемнику 10 (вдоль оси абсцисс (фиг. 4. Выходной сигнал ПЗС фотоприемника 10 поступает на блок 11 определения вертикального положения подложки, который производит расчет текущей координаты максимума свертки изображения маски 3 (фиг 4), 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. Предложенное техническое решение позволяет повысить скорость работы устройства автоматической фокусировки за счет первичной обработки (свертки) оптического сигнала в реальном времени и может быть использовано в любых областях техники для быстрого измерения положения поверхности обрабатываемой подложки. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4