Многоканальный генератор изображений

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование при изготовлении прецизионных фотошаблонов СБИС позволяет повысить точность и расширить функциональные возможности за счет оперативного контроля генерируемых изображений. Это достигается благодаря прямому измерению распределения освещенности в световых пятнах, т. е. исключению цикла экспонирования и проявления топологического рисунка, з также его анализа оператором. 3 з.п. ф-лы, 15 ил., 7 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р ЕСПУ6ЛИК (я)1 G 06 К 15/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4908372/24 (22) 04.02.91 (46) 07.06.93. Бюл. hh 21 (71) Конструкторское бюро точного электронного машиностроения (72) P. Е. Пятецкий, В. Б. Гурский, Л. В. Пушкин, В. М.. Есьман, В. В. Стригельский, И. Б. Шулейко, В. Д. Колупаев, В. К. Самохвалов и В. Е, Куторгин (56) Патент США М 4541712, кл. G 03 В

27/42 ° опублик. 1986.

SST, 1987, august, рр. 59 — 61, .

Электронная промышленность, 1989, Ф

1,с.3 — 6.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в честности к устройствам для генерирования топологических рисунков по фоточувствительной поверхности носителя информации при изготовлении прецизионных фотошаблонов

СБИС.

Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет оперативного контроля генерируемых изображений.

На фиг. 1 изображено оптико-механическое устройство многоканального генератора иэобрвлсений; на фиг. 2 — блок-схема многоканального генератора изображений; на фиг, 3 — принцип развертки рисунка в моногоканальном генераторе изображе.ний; на фиг. 4 — формирование сложного иэображения на фоточувствительной поверхности носителя информации; на фиг. 5— блок-схема системы анализа качества изображений; на фиг. 6 — фотошаблон с измерительным рисунком; на фиг. 7 — образ,„,!Ж 1820398 А1 (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

ИЗОБРАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, Его использование при изготовлении прецизионных фотошаблонов СБИС позволяет повысить точность и расширить функциональные возможности за счет оперативного контроля генерируемых изображений. Это достигается благодаря прямому измерению распределения освещенности в световых пятнах, т. е, исключению цикла экспонирования и проявления топологического рисунка. а также его анализа оператором. 3 э.п. ф-лы, 15 ил„

7 табл. топологии, формируемый в процессе измерений параметров световых пятен: на фиг, 8 — перемещение измерительной решетки относительно светового пятна при измерении параметров пятна вдоль оси Х(а) и выполнении измерений вдоль оси У(б); на фиг. 9— измеренный сигнал для трех пятен, соответствующий выполнению измерений каждого пятна на одном периоде; на фиг. 10 — определение размера и освещенности в центре светового пятна: а — распределение освещенности в гауссовском пятне, б — отраженный от измерительной решетки сигнал, соответствующий одному периоду, в — продифференцированный сигнал, соответствующий сканированию светового пятна бесконечно узкой щелью; на фиг. 11 — принцип работы устройства коррекции размера световых пятен; на фиг. 12 — принцип коррекции интенсивности излучения в каналах; а — высоковольтный ключ с регулируемым . стабилизатором напряжения; б — характеристика пропускания затвора от приложенно1820398 го к электро-оптическому кристаллу напряжения; на фиг. 13 — принцип работы устройства коррекции пространственно-углового положения каналов: а — траектории прохождения идеальных (пунктир) и реальных (сплошная линия) световых пучквов через телескопическую систему, б — траектории реальных пучков, скорректированные корректором угла, в — тракетории реальных пучков, скорректированные корректором угла и корректором положения; на фиг. 14 — конструкция корректора угла и корректора положений; на фиг, 15 — полумикронная вертикальная линия, смоделированная на основе результатов измерения параметров световых пятен (приведен участок линии для первых трех каналов).

Многоканальный генератор изображений содержит источник монохроматического излучения, например лазер 1, корректор

2 размера световых пятен, образованный элементами 3 — 5, осветитель 6 с расщепителем светового потока, образованный элементами 7 — 12, преобразующий входной пучок в множество параллельных каналов, многоканальный затвор 13, подключенный к первому блоку ключей 14, многоканальный регулируемый стабилизатор напряжения

15, связанный с первым блоком ключей 14, корректор 16 пространственно-углового положения каналов, образованный корректором положения 17 и корректором угла 18, телескопическую систему 19, образованную линзами 20 и 21, тактовый дефлектор 22, подключенный к второму блоку ключей 23, анализатор 24 оптического изображения, оптическую проекционную системув 25, образованную элементами 26 — 28, трехкоординатный стол 29, БУП 30, включающий привод КС, датчики линейных перемещений, датчик фокусировки с исполнительным механизмом фокусировки, блок подсчета и формирования импульсов, СЧИ 31, связанный с датчиками линейных перемещений

БУП 30 и анализатором 24 оптического изображения, блок формирования изображения (БФИ) 32, подключенный к первому и второму блокам ключей 14 и 23 и связанный с СЧИ 31. программный блок 33, связанный с БУП 30, блок формирования изображения (БФИ) 32, СЧИ 31 и анализатором оптиче-: ского иэображения, Устройство работает следующим абразом

Лазерный пучок с помощью поворотного зеркала 7 проходит через корректор размера 2 и попадает на бинарную фазовую дифракционную решетку 3, на которой происходит дифракция, в результате чего лаЗерный луч расщепляется на 17 пучков одинаковой интенсивности, расположенных вдоль оси Y (17-й пучок в дальнейшем перекрывается диаФрагмой). Далее пучки последовательно, проходят сферический двухлинзовый телескоп 9, сферическую линзу 10, поворотное зеркало 11 и сферическую линзу 12, Телескоп 9 уменьшает диаметры пучков в 3 раза, а линзы 10 и 12 имеют такие фокусные расстояния и уставнолены таким

"0 образом один относительно другого и телескопа 9, что передняя фокальная плоскость системы этих линз совпадает с плоскостью изображения дифракционной решетки 8 телескопом 9. Поэтому на выходе линзы 12

"5 формируются 16 параллельных между собой пучков, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости YZ, а расстояние между соседними пучками составляет 4 мм. Далее пучки проходят через многоканальный за20 твор 13, тактовый дефлектор 22 и другие элементы проекционной системы и в результате в плоскости изображений проекционного объектива 28 формируется 16 полумикронных световых пятен, располо-

25 женных с периодом 8 мкм.

Формирование рисунка топологии выполняется следующим образом.

На трехкоординатный стол 29 (фиг. 1 и 2) устанавливают носитель информации 34, на30 пример металлизированный фотошаблон с фоточувствительной пленкой, таким образом, что он попадает s зону захвата системы фокусировки. Система фокусировки начинает следить эа профилем поверхности фотошаблона

35 так, что точки фоточувствительной поверхности, находящиеся в зоне обработки, всегда расположенны в пределах глубины резкости проекционного обьектива 28.

Описание топологии рисунка, получен40 ного в системе проектирования интегральных схем "Кулон" (15УТ-4-017), описание которой можно найти в журнале "Электронная промышленность" М 6, с. 21 — 23, обрабатывается постпроцессором. В результате

45 этой обработки рисунок разбивается на полосы шириной 128 мкм (eM. фиг. 3 и 4) и представляет собой описание выпуклых контуров и прямоугольников, Из программного блока 33 в БФИ 32 передают подготов50 ленную таким образом информацию о топологическом рисунке СБИС. БФИ 32 по . данному описанию формирует унитарный образ рисунка, который представляет собой комбинацию "0" и "1" ("0" — не светить, "Т"

55 — светить). Формирование унитарного образа в ГИ ЭМ-5089А выполняется способом, аналогичным описанному в пат. США tk

4.333.384 от 21.01,84 г.

Кординатный стол 29 совершает движение вдоль оси Х с приблизительно постоян1820398 ной скоростью, БФИ 32 подготавливает соответствующую кодовую комбинацию на управление ключами блоков 14 и 23. При попадании координатного стола 29 в узел координатной сетки СЧИ 31 вырабатываетя тактовый импульс, поступающий на БФМ32 и разрешающий передачу упомянутой кодовой комбинации на управление ключами блоков 14 и 23.

Таким образом, по каждому стробу

БФИ 32 передает на блок ключей 14 многоканального затвора 13, 16 бит информации (1 бит на каждый канал).

Ключи создают комбинацию напряже- . ний на электродах многоканального затво.. ра 13: через одни элементарные ячейки (каналы) свет проходит без ослабления (состояние "1"), а через другие — с ослаблением (состояние ."0"). Элементарным ячейкам в состоянии "1" в.сопряженных точках в плоскости изображения проекционного объектива 28 соответствуют световые пятна диаметром около 1 мкм, Смена кодовой комбинации происходит с приходом следующего тактового импульса, поэтому если используется лазер непрерывного действия, период следования тактовых импульсов определяет время экспонирования.

Принцип развертки рисунка в многоканальном генераторе изображения показан на фиг. 3 и 4. В соответствии с тактовыми импульсами ценой 1/32 мкм тактовый дефлектор 22 последовательно отклоняет все каналы (соответственно световые пятна на поверхности носителя информации) по оси

У с шагом A- 0,5 мкм. За время перемещения координатного стола (КС) 29 вдоль оси

Х на 0,5 мкм, т. е. за 16 тактов, на поверхности носителя информации 34 формируется изображение в виде столбца (фиг. 4) размером 0,5 х 128 мкм; При сдвиге КС 29 по оси

Х на 0,5 мкм цикл повторяется до тех пор, пока КС не пройдет заданное программой расстояние по Х, т. е. строку 36. Затем координатный стол 29 смещается по координате

У(шаговое движение) на ширину строки 128 мкм, йз программного блока 33 заносят информацию о следующей строке топологического рисунка, а КС 29 сканирует в обратном направлении, экспонируя следующую строку,.Так происходит до тех пор, пока не будет. проэкранирован весь рисунок.

Анализатор 24 оптического изображения состоит из расположенных по ходу излучения светоделительного элемента 37 (фиг. 1, 2, 5), элементов 27 и 28 оптической проекционной системы 25. фотошаблона 34 с измерительным рисунком 35, расположен-. ного на КС 29, фотоприемника 38, оптически связанного со светоделительным элементом 37, АЦП 39, запускающий вход которого подключен к СЧИ 31. двух элементов задержки 40 и 41 и буферного ЗУ со сетчиком адреса 42, вход данных (Д) которого подклю5 чен к выходу АЦП 39, управляющий вход записи данных (ЗП) через первый элемент задержки 40 подключен к запускающему входу АЦП 39, вход счетчика адреса через второй элемент задержки 41 подключен к

10 выходу элемента задержки 40, а выход дан-. ных (Д ) является выходом системы, при этом адресные шины (А) и управляющий вход чтения данных (ЧТ) подключаются к программному блоку 33 и образуют вход

15 анализатора 24.

Анализатор 24 оптического изображения работает следующим образом;

Световые пучки каналов 43 проходят через светоделительный элемент 37, пред20 ставляющий собой плоскопараллельную пластину, просветленную со стороны падающего излучения. Оптическая проекцион-. ная система 25 строит уменьшенные до требуемых размеров изображения световых

25 пятен на поверхности фотошаблона с измерительным рисунком. Измерительный рисунок (фиг. 6) содержит две периодические структуры 44 и 45. Первая предназначена для выполнения измерений параметров

30 световых пятен (размеров и положения оси интегральной симметрии) вдоль оси Х, а вторая — вдоль оси У, Период первой решетки

Ti = 3.55 мкм выбран из двух условий: он должен отличаться на небольшую величину

35 (0,1 — 0,05) Л от значения, кратного дискретности измерения размеров Л= 0,5 мкм, а ширина линии должна примерно в 1,5 — 2 раза превышать размер светового пятна, т. е. 1,5 — 2 мкм. Период второй решетки Т2

40 равен 3,5 мкм, а ее разворот а относительно оси Х выбран так, чтобы при перемещении КС 29 вдоль оси X на расстояние 3.5 мкм (7 . hj граница линии второй решетки смещалась вдоль оси Y на 0,05 мкм (а = 0,014

45 радиан).

Для изготовления решеток 44 и 45 на измерительном шаблоне 34 использовался двухступенчатый процесс. Сначала на генераторе изображений ЭМ-549 изготавлива50 лись два промежуточных шаблона, на первом — увеличенный в 100 раз рисунок вертикальной решетки 44 (Т = 355 мкм), на втором — рисунок горизонтальной решетки

45 (Т = 350 мхм). Размеры обеих решеток 60

55 х 60 мм, Точность генерирования рисунка на таком поле составляет 1 мкм. После этого с уменьшением 10" на фотоповторителе ЭМ562А при помощи этих шаблонов изготавливались два новых промежуточных шаблона.

1820398

В результате были получены решетки с периодом 35,5 мкм (вертикальная) и периодом .

35 мкм (горизонтальные). Размеры этих решеток 60 х 60 мм получились сшивкой фрагментов 6 х 6 мм. Точность сшивки фрагментов на установке ЭМ-562А не хуже

0,2 — 0,3 мкм, Затем с помощью этих шаблонов íà ЭМ-562А изготавливался измерительный шаблон 34. В результате были получены решетки со следующими периодами: 3,55 мкм (вертикальная), 3,5 мкм (горизонтальная) на поле 6 х 6 мм. Точность переноса изображения на ЭМ 562А без использования сшивок определяется качеством проекционного обьектива и на поле 6 х

6 мм составляет сотые доли микрона, Таким образом, благодаря двухкратному уменьшению в 100 раз исходного фотошаблона до сотых долей микрона сведены исходная погрешность генерирования рисунка на ЭМ549 и погрешность сшивки фрагментов рисунка на 3М-562А. Результирующая точность периода измерительного шаблона поэтому оценивается несколькими сотыми долями микрона. Заложенный в используемый способ измерения параметров свето-вых пятен принцип измерения базируется на использовании решеток с точным воспроизведением периода по долю рисунка, при этом скважность решетки, т. е. отношение ширины штриха к зазору не оказывает влияния на точность измерений. Поэтому совершенно некритично. какой будет после проведения операций фотолитографии ширина линий на решетках. Что касается решеток, то фотолитографический процесс (проявления резиста, травление металлической пленки) не приводит к его изменению.

В процессе измерений координатный стол 29 с расположенным на нем фотошаблоном 34 перемещается вдоль оси Х в сканирующем режиме, а взаимодействие узлов и блоков генератора изображений в измерительном режиме ничем не отличается от описанного рабочего режима генерирования топологического рисунка, Отраженный от фотошаблона 34 и промодулированный измерительным рисунком 44 световой поток попадает на светоделительный элемент

37, поверхность которого со стороны отра-, женного обратно излучения имеет коэффициент отражения 10 — 15, и направляется в измерительный канал, образованный элементами 38 — 42. В измерительном канале отраженные пучки 43 попадают на фото-.

1 приемник 38, сигнал с которого поступает на вход АЦП 39.

Измерительный цикл начинается ориентацией измерительного фотошаблона по знакам 46. имеющимся на измерительном рисунке, с целью устранения разворота между системой координат измерительного рисунка и системей координат стола 29, После этого по команде с программного блока

33 устанавливается счетчик адреса буферного ЗУ 42 в исходное состояние и на решетке 44 выполняется цикл измерения параметров световых пятен вдоль оси Х. Измерения начинаются с первого пятна. Снясинхронизировано тактовыми импульсами, вырабатываемыми СЧИ 31 (см. фиг. 5), который включает реверсивный двоичный счетчик 47, схемы сравнения 48 и 49, регистр 50 координаты начала зоны измерения и регистр 51 координаты конца зоны измерения

51: RS-триггер, двухвходовые схемы И и

ИЛИ.

Со стороны программного блока ЗЗ в регистры 50 и 51 загружаются координаты, соответствующие координатам начала и. конца эоны измерения на измерительной решетке. При движении КС по координате Х

БУП 30 вырабатывает счетные импульсы це20 ной 1/32 мкм; Эти импульсы подготавливаются двоичным реверсивным счетчиком 47.

При равенстве показаний счетчика 47 с регистром 50 схема. сравнения 48 выдает сигнал установки RS-триггера в единицу, а при

30 равенстве значений счетчика и регистра 51 схема сравнения 49 выдает сигнал сброса

RS-три ггера. При единичном состоя нии триггера разрешена схема И и счетные импульсы ДЛПХ через схему ИЛИ поступают в виде тактовых импульсов для управления

АЦП 39 и буферного ЗУ 42. Таким образом, первый. тактовый импульс СЧИ 31 вырабатывает в момент нахождения КС 29 в заданной координате, соответствующей

40 прохождению начала зоны измерения решетки 44 под проекционным обьективом 28.

С приходом от СЧИ 31 очередного импульса, соответствующего перемещению КС 29 на

3,5 мкм (7 ® БФИ 32 подает команду на

45 первый и второй блоки ключей 14 и 23 на включение света в измеряемом пятне. Формируемый в процессе измерений образ топологии показан на фиг. 7.

Интенсивность отраженного от измери50 тельной решетки светового потока зависит от расположения светового пятна внутри периода измерительной решетки. После перемещения КС 29 на дискрет Ьположение пятна внутри периода также изменяется на

Ь (фиг. 8, а). При перемещении КС 29 на расстояние 7 Л(3,5 мкм) положение пятна относительно границы линии нового периода решетки по сравнению с предыдущим периодом изменяется на величину д - 0,05

10 тие измерительных отсчетов

1820398

10 мкм, что является следствием отклонения симметрии этого пятна относительно оси Х периода решетки от величины 7 . Л на д- . (фиг. 9). После этого программа вычисляет

0,05 мкм. Запуск АЦП 39 производится так- разность измеренных значений Л х2,1 = х — товыми импульсами, соответствующими х1, Ьхз,1- -хз — х1, ..., Ах 56,> =х щ — x>, т. е. включению. света в каналах при формирова- 5 коордийаты центров пятен относительно нии образа топологии, показанного на фиг.. оси Х системы координат, связанной с цен7, при этом между запуском АЦП 39 и вклю-. тром первого пятна. .чением света в канале организована задер- Размеры световых пятен и значения осжка около 2 — 3 микросекунд, необходимая вещенности в центре также находят иэ издля установления сигнала на выходе фото- 10 меренного сигнала (фиг. 10). Для этого .приемника 38. измеренный сигнал (фиг, 10, б) соответствуЦифровой сигнал с АЦП 39 поступает на . ющий сканированию пятна полуплоскостью вход данных(Д) и записывается в буферном (так как размер пятна в 1,5 — 2 раза меньше . ЗУ 42 импульсом, запустившим АЦП 39 и ширины линии нарешетке),дифференцирузадержанным элементом 40 на время пре- 15 ют(фиг. 10, в) и получают сигнал, соответстобразования аналогового сигнала в цифро- вующий сканированию пятна бесконечно вой.Этотжеимпульс.ещераэзадержанный узкой щелью. Поэтому ширина лепестка элементом 41 на время записи, осуществля- продифференцированной кривой на уровне ет изменение состояния счетчика адреса ЗУ: 1/1 А ах равна ширине исходного светового

42; Таким образом, сигнал с фотоприемника 20 пятна на уровне 1/l 1 (фиг. 10, а), а значение

28.соответствующийследующемутакту,бу- освещенности в цетре пятна пропорциодет записан в буферное ЗУ 42 по новому нальноотношениюА /д.Таким образом, .адресу. В результате измерений в ЗУ 42 программный блок 33 из измеренного сигзаписывается цифровая последователь- нала определяет относительное значение . ность, каждый отсчет этой последователь- 25 размеров, положения и освещенности в

: ности соответствует изменению на д = 0,05 центре всех 256 пятен, из которых в генерамкм положения светового пятна внутри пе- . . торе изображений формируется топологириода измерительного рисунка. Период по- ческий рисунок. На основании полученных следовательности соответствует КС 29 на значений определяют средний размер све3,5 мкм (7 Л), а период сигнала соответст- 30 тоеых пятен. Отклонение среднего размера ..вует снятию 70 измерительных отсчетов пятен от требуемого значения, равного 0,5 (3,5/0,05), т. е. перемещению KC 29 на 245 мкм,.корректируют устройством коррекции мкм..После перемещения КС 29 яа расстоя- . размЕра световых пятен 2 (фиг. 1 и 2). иие, кратное периоду сигнала, начинается Устройство коррекции размера светоцикл измерений для второго пятна и т. д, 35 вых пятен 2 установлено на входе осветитеПосле прохождения КС 29 заданного рас- -. - ля 6 между элементами 7 и 8 и состоит из стояния, соответствующего измерению ра©положенных по ходу излучения трех всех пятен, бУП 30 вырабатывает команду . линз 3:- 5 (фиг. 11), линзы 3 и 5 из которых на остановку KC 29 и признак окончания имеют положительное фокусное расстоя: цикла. измерений, по которому программ- 40:ние, а"линза 4 — отрицательное. ныйблокЗЗустанавливаетнаадресныхши- . Корректор размера 2 выполняет две

- нах (А) буферного.ОЗУ 42 номер адреса, по .функции: которому был записан первый измеритель-. " ..1. Обеспечивает перенос перетяжки ла. ный отсчет и подает тактовую последова- зерного пучка заданных размеров в задантвльность импульсов на управляющий вход 45 ное .положение. Необходимость чтения данных (ЧД). При этом с каждым так- - "регулировки положения и размер перетяжтовым импульсом происходит перезапись кй возникает всякий раз при замене актив.. Отсчетов измеренного сигнала из буферного . ного элемента лазера.

ОЗУ 42 в память программного блока 33. 2. Обеспечивает одновременное измеПосле записи. последнего отсчета (полное .50 нение размера всех световых пятен во всех числоотсчетов в сигнале известно заранее, каналах, благодаря чему позволяет пол.. так как известна длина решетки. ее период: учить- заданный средний размер 256 свето. и расстояние,. проходимое КС 29, между со- . вых йятен. седними отсчетами) программный блок 33 .. 8 ГИ 3М-5089А используются линзы 3— па специальной программе определяет для 55 5 (см. фиг. 11) с фокусными расстояниями, каждого пятна точное положение оси интег- . равными соответственно 154. 143 и 175 мм, ральной симметрии. При этом используется, при этом изменение расстояния "а" на 10 мм .тот факт, что фаза сигнала каждого пятна приводит к изменению диаметра перетяжки мределяет положение оси интегральнбй. в районе многоканального затвора 13 на

1820398

18%, а изменение расстояния "в" на 1 мм выходного напряжения для каждого канала. переносит перетяжку в районе затвора на Для этого измеряют напряжение Umax, Umi

1QQ мм практически без изменения диамет- на выходе стабилизатора напряжения канара.перетяжки(0,4%). ". ловс максимальными минимальнымсветоУстройство коррекции размера свето- 5 . пропусканием и, воспользовавшись вых пятен работает следующим образом. значениями из табл. 1, определяют наклон Линзы 3 и 4 совместно перестраивают характеристики светопропускания затвора плоскость пеРетЯжки входного лазеРного . »x — Ов(п После этого оп е япучка 52, промежуточное изображение ко- .. ? ш — 4, . После этого определя торой строится в задней фокальной плоско- 10 ют коррекции напряжения в каналах по форстизтойпарылинз.Линза5распаложенана. муле hUi - — M 1ь где i — номер канала, таком расстоянии "в", чтобы ее передняя которыезатем вводят в уровни напряжения . фокальная плоскость совпадала с плоско- на выходе стабилизаторов. При необходистью промежуточного изображения пере-, мости цим коррекций повторяют после очетяжки, когда в ее задней фокальной >5 .редного .измерения разброса плоскости строится изображение перетяж- - интенсивности излучения в каналах. Ниже ки лазерного пучка 52, которое должно сов- . приведена табл. 2, поясняющая процесс инпадать с плоскостью многоканального дивидуальной корректировки размеров, т.е. затвора 13 (фиг. 1 и 2), При изменени р9с- для. 16 позиций 1б каналов приведены усстояния между линзами 3 и 4 происходит 2О редненные по позициям внутри каждого каизменение размере перетяжки (соответст:- . нала значения щ, fi и размера а,. венно изменяются размеры световых пятен - измеренного на усредненном: уровне .осве8 плоскости изображения проекционного щенности О,б (3, 4, 5 столбцы соответствен-. обьектива Щ однако при атом M3446wTO . но). Средний размер а внутри 1-ro канала положение изображенияперетяжк«относи- 25 определяется поформуле тельно плоскости многокюнэльйого затВОра:, 1.. f6 д д„„ оптической системе изменяют расстояние . " м — 1 fk

-в" так чтобы передняя @окаьная плоско где oiv 4a — соответственно гауссовская стьлинзы5совпаласпареместиеццуся за 3О ширина и интенсивность светового пятна " дней фокальной плоскостью @@>ы линз 3 и 1-гц канала в каждой позиции. По табл. 2

4 Линза 4 имеет отррщ д яьное @ок сное .находят канал с минимальным значением: раССтОяНИЕ дпя СОКращЕНИя ГабарИтОВ уСт- раЗМЕРа Smln (В ПрИВЕдЕННОМ ПРИМЕРЕ Ий ройства коррекции размера. Оказался16 канал) и рассчитывают значение

Устранение разброса освещенности .в 35 интенсивности в каждом канале, которому: каналах и индиаидуальнеа коррекция раз- соответствуетуезмер, равный юнимально-. меров световых пятен выполняется с по- му значению.ааь. мощью. миогоканальнжо регулируемого. Расчеты выполняются по формуле . стабилизатора напряжения 15 (фиг. 1 и 2). г ааь 2

При регулировке стабилизатора напряже- 40 Г =О,5. 8 2,1-1,.";15. ния 15 (фиг. 12, а) для каждого канада меня- - Полученные значения:приведены в а® ется напряжение на клеммах . 58.:, стом столбце таблицы. После этого axogge соответствующего высоковольтного ключа . коэффициенты (7 столбец), показываюйфв

53, выполненного Ао мостовой схеме из че- . so сколько.рез необходимо уменьшить интырех коммутирующих элементов 54, s одну 45 тенсивность в каждом канале, чтобы среддиагональ моста включен злектрооптиче- ние размеры пятен во всех каналах ский кристалл 55, а другая диагональ под- . равнялисьминимальномуразмеру. Изменеключена к выходу регулируемого .ние.интенсивности в каждом. канале осущестабилизатора напряжения 15. ствляется изменением напряжения на

Принцип коррекции интенсивности ос- 50 клемме 56 соответствующего ключа 53 при нован на использовании зависимости npo- . помощи многоканального регулируемого пускания ячейки .многоканального затвора стабилизатора напряжения 15.

Q от приложенного K электрооптическому Дальнейшая настройка регулируемых кристаллу 55 напряжения(фиг. 12, б). В табл. параметров генератора изображений вклю1 приведена распечатка результатов изме- 55 .чает операции нахождения усредненной по рения разброса освещенности в каналах. всем каналам фокальной плоскости и измеНа основании результатов измерения рения телецентричности световых пучков в. оператор с помощью многоканального регу- пределах глубины резкости проекционного лируемого стабилизатора напряжения 15 обьектива. Результаты измерения указаносуществляет соответствующее изменение ных параметров для отдельного канала и

1820398

14 всех каналов приведены соответственно в ко при этом происходит линейное смещение табл.3 и 4. . пучков относительно узлов 60 координатной Затемдляусредненнойплоскостифоку- сетки. Для компенсации этого смещения сировки повторяют цикл измерений пара- служит корректор положения 17 (пластина метров. световых пятен и находят 5 57), расположенный на входе телескопичекоординаты центров каналов (табл. 5). По ской системы 19. Поворотом пластины 57 результатам измерений вводят соответству- регулируется величина смещения прошед,ющие-коррекции в положение пятен и на- шегочерезнеепучкаитемсамымрегулируклоны пучков при помощи устройства етсявеличинасмещениясветовогопучкана коррекции пространственно-углового поло- 10 выходе телескопической системы 19, как пожения каналов 16 (фиг. 1). Устройство кор- каэано на фиг. 13, в. На основании измеренрекции пространствейно-углового ных значений угла наклона световых пучков положения каналов 16 содержит в каждом (табл. 3) осуществляют в каждом канале кор. канале две плоскопараллельные пластины рекцию угла поворотом пластин 58 коррек57и58(фиг,13).однаизкоторых(57)распо- 15 тора угла 18. Измеренные значения ложена на входе телескопической системы координат центров пятен(табл.4) использу19.(фиг, I) после затвора 13, а другая (58) ются для коррекции их положения поворорасположена внутри телескопической сис- том пластины 57 корректора положения 17. темы 19;причемобепластиныустановлены На фиг. 14 показана конструкция корс воэможностью независимого углового 20 ректора положения 17 16-канального генеразворота в двух ортогональных плоско- ратора изображений, у которого расстояние стях. между центрами соседних световых пучков

Рассмотрим работу устройства коррек- 4 мм, а диаметры световых пятен 0,5 мм. ции пространственно-углового положения Корректор положения содержит корпус 61, каналов на примере световых пучков перво- 25 на котором закреплена ось 62. На оси 62 го и второго каналов. помещены шестнадцать держателей 63;

На фиг. 13, а показаны траектории све- каждый из которых независимо от остальтовых пучков этих каналов, проходящих че- ных может поворачиваться вокруг этой оси рез телескопическую. систему t9. и фиксироваться винтом 64; В каждом из образованную линзами 20 и 21 и служащую 30 держателей установлена оправа 65, в кото. для оптического согласования многоканаль- рой закреплена пласкопараллельная кварного затвора 13 и тактового дефлектора 22. цевая пластина 57. Оправа 65 может

Плоскость изображения телескопической .поворачиваться вокруг вертикальной оси и системы 19 одновременно является пред- фиксируется на держателе 63 планкой 64. метной плоскостью 59 проекционного объ- 35 Ширина каждой иэ кварцевых пластин 2,8 ектива 28 генератора изображений. мм, толщина 1,5 мм. Ширина каждого из

Световый пучки 43 в предметной плоскости держателей 63 — 4 мм. должны попадать в узловые точки 60 коор Корректоругла18устроен аналогичным динатной сетки перпендикулярно предмет- образом, отичается лишь шириной держатеной плоскости 59. Этим требованиям 40 лей3,4мм,посколькуустанавливаетсявнутудовлетворяют идеальные световые пучки, ри телескопической системы, где траетории которых показаны на фиг. 14, а расстояние между пучками меньше. пунктиром. Траектории реальных световых Аналогичным образом могут быть сконпучков (показаны сплошной линией) по при- струированы корректоры угла и положения чинам. о которых говорилось ранее, этим 45 для генератора с любым количеством канатребованиям не удовлетворяют, что сказы- . лов. вается на точности генерированных рисун- Ограничение на конструкцию накладыков. Для исправления траекторий пучков ваетвеличинарасстояниямеждупучками. С служат корректор положения 17 (пластина этой точки зрения минимальное расстояние

57)икорректоругла18(пластина58).Углом .50 между центрами корректируемых пучков поворота пластины 58 корректора угла 18 следует считать 3,5 мм. Поскольку ширина регулируется величина смещения прошед- пластин корректора не должна быть более шего через пластину 58 пучка внутри теле- расстояния между центрами соседих пучскопической системы 19, тем самым ков.амаксимальныйугол поворота пласти-, регулируется угол наклона пучка на выходе 55 ны корректора не более 45, то ширина . телескопическойсистемы19. Подборомве- корректируемого светового пучка должен личины угла разворота пластин 58 корректо- .. быть меньше величины Ь! Г где h — расстора угла 18 в каналах добиваются яние между центрами соседних пучков. перпендикулярности световых пучков 43 После выполнения полного цикла корпредметной плоскости 59 (фиг. 13, б). Одна- рекций, включающего коррекцию интенсив1820398 ности, среднего размера пятен и коррекцию .пространственно-углового положеия пучков вы пол ня ют цикл измерения параметров всех 256 пятен. На основании результатой измерения моделируют генерирование изображения полумикронной вертикальной линии (фиг. 15), из которого находят основные параметры, характеризующие точность и качество настройки генератора изображений. Эти параметры для двух последовательных циклов коррекции приведены в. табл. 6 и 7, иллюстрирующих эффективность .введения новых блоков и новых конструктивных связей в генератор изображения, Как видно из этих таблиц, на втором цикле коррекции достигнуто существенное улучшение таких параметров, определяющих точность генерирования рисунков, как неровность края, разброс ширины линии и наклон линии внутри каналов.

Таким образом; введение новых блоков и новых конструктивных связей позволило существенно улучшить качество настройки регулируемых параметров генератора изо-. бражений, сакратить сроки юстировки, повысить точность генерирования топологических рисунков СБИС и повысить выход годных изделий;

Формула и зоб рете н ия

1. Многоканальный генератор иэображений, содерх:ащий источник монохрома-. тического излучения и расположенные на его оптической оси по направлению излучения осветитель с расщепителем светового потока, многоканальный затвор, телескопическую систему, тактовый дефлектор и оптическую проекционную систему, плоскость проекции которой совпадает с.плоскостью трехкоординатного стола, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам первой группы выходов блока управления перемещениями, вторая группа выходов которого. соединена с первой группой входов блока подсчета и фор"мирования импульсов, программный блок, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к группе входов блока управления перемещениями. и второй группе входов блока подсчета и формирования импульсов, выход которого соединен с входом блока формирования изображений,. выходы которого подключе ны к соответствующим управляющим входам первого и второго блоков ключей, выходы которых соединены с управляющими входами соответственно многоканального затвора и тактового дефлектора, информационные входы блоков ключей соединены с выходами одноименных стабилизаторов напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет оперативного контроля генерируемых изображений, в генератор введен анализатор оптического изображения, первый стабилизатор. напряжения выполнен многоканальным с независимыми регулировками по каждому каналу, на входе осветителя расщепителем светового потока

10 установлен корректор размеров световых пятен, .телескопическая система снабжена корректором пространственно-углового положения каналов, тактовый вход анализатора оптического изображения подключен к

1.5 выходу блока подсчета и формирования импульсов, группы .входов/выходов анализатора оптического иэображения и блока формирования изображений соединены соответственно с первой и второй группами входов/выходов программного блока

2. Генератор по и. 1, отличающийся тем, что анализатор оптического иэображения содержит устанавливаемый на трехкоординатном столе фотошаблон с измерительным рисунком, оптически связанный с выходом оптической проекционной системы, фотоприемник, выход которого подключен к информационному входу. аналого-цифрового преобразователя, тактовый вход которого затора, выходы аналото-цифрового преобразователя соединены с информаци= онными входами блока оперативной памя35 ти, выход первого элемента задержки непосредственно и через второй элемент задержки подключен соответственно к входу разрешения записи блока оперативной памяти и счетному входу счетчика импуль40 сов, выходы которого подключены к адресным входам блока оперативной памяти, выходы и вход разрешения чтения которого и вход обнуления счетчика импульсов являются группой входов/выходов анализатора.

3. Генератор по и. 1, отличающийся тем, что корректор размеров световых пятен выполнен в виде расположенных по направлению излучения первой и второй положительных линз и установленной между ними

50 отрицательной линзы так, что задние фокальные плоскости первой положительной и отрицательной линз совпадают с передней фокальной плоскостью второй положительной линзы.

55 4. Генератор поп. 1,отл ича ющийся тем, что корректор пространственно-углового положения каналов содержит первую и вторую плоскопараллельные прозрачные пластины, расположенные соответственно на входе и внутри телескопической системы, 30 объединен с входом первого элемента задержки и является тактовым входом анали18

1820398 причем оси вращения обеих пла- собойисоптическойосьютелескопической стин взаимоортогональны между системы.

Таблица1

Распределение освещенности в каналах (нормировано к среднему значению)

N- номер канала; 1 — сигнал; М1 -среднее, K- контраст -1(ВЫКЛ) / 1 (ВКЛ) х 100$ смещение — 0,060 Ч; ФОН -0,240 Ч; средний сигнал (М1) — 1,957 V.

Табл ица2

Усреднение по позициям,параметры световых пятен (К-номер канала; $ — среднее; SK— среднеквадратичное) 19

1820398

Продолжение табл.2

0,04

0,01

0,09

0,08

0,09

0,01

0,07

0,02

1,00. 1.00

0.19

0,17

0,06

0.86 0,07

0,00

0,06

1,12

0,19.S

0,82

0,11

0,10

Наклон на базе 1 мкм —,1

ТаблицаЗ

Файл 0:X01

Определение смещения фокуса и.наклона пучка в заданном канале

Решетка Х.

Исходная позиция 1, шаг О, количество шагов - 15 количество; максимумов -28; минимумов -29; координата 1-го макс — 41.00820; цена дискрета по Х .05087 мкм.

Обозначения: Й-номер канала; С-координата центра; .

2-смещение фокуса (цена дискрета по 2-0.35мкм):

ЦХ) -ширина на уровне Х: 1-интенсивность.в центре пятна.

Наклон пучка = 4,1

11

12

13

14

0,17

0,10

0,07

0,24

0,24

0,19

0,24

0,16

0,90

0,84

0,91

t,01

1,01

1,00

-1,02

1,00

1,34

1,32

1,18

1,11

1,20

0,98

1,00

0,03

1,26

1,16

1,19

1,26

1,33

1,15

1,17

0,95

0,87

0,95

0,86

0,78

0,78

0,79

0,77

0,79

0,65

0,72

0,73

0,70

0,65

0,81

0,77

0,95

1820398

Таблица4.Определения смещения фокуса и наклона пучков по всем каналам

Решетка Х:

Обозначения: N — номер канала;

2-смещение фокуса (цена дискрета по Z=0,35 мкм);

А-наклон пучка.

Средний наклон каналов - 2,18

Табл ицаб

Эайл -ВХ4

Определение координат центров каналов размеров пятен и интенсивности для усредненной плоскости фокусировки

Решетка Х.

Отклонение нуля фокусировки О. Исходная позиция 1,. шаг 16, количество шагов -16

Количество: максимумов 26; минимумов-27;

Юордината 1-го макс -55,97015; Цена дискрета по Х=0,04927 мкм.

Обозначения: С-координата центра; ЦХ)-ширина на уровне Х;

1-интенсивность в центре; Е-среднее значение;

$-сигма; OL-отклонение от среднего значения

1820398

23

П родолжение табл.5

6.3

0,44

0,13

0,89

0,01

-0,05

0,18

0,78

1,19

f,01

1,22

1,28

0,39

0,09

0,46

0,41

0,03

-0,02

0,00

0,03

0,46

0,50

0,42

0,42

0,03

0,07 — 0,03

-0,02 — 0,02

-0,03

-0,01 — 0,02

-0,05

0,37

0,45

0,40

0,41

0,43

0,47

-0,06

0,02

-0,03

-0,02

0,00

0,04

-0,01 — 0,10

-0,10

-0,12

0,75

0,05

О.ОО

0,43

О;04

1,00

1,16

0,00

0,04

0,08

Таблица6

Результирующая таблица качества настройки регулируемых параметров генератора изобретений

Основные параметры качества изображения вертикальной полумикронной линии:

Наклон развертки общий и внутри каналов:

Неровность края:

Усредненная ширина линии внутри каналов.

5

8, 9

11

12

13

14

О

О

О

О

О

О

О

О.

О

О

О

О, О

0,83

0,82

0,69

0,69

0,68

0,73

0,72

0,78 . 0,74

0,75

0,73

0,73

0,75

0,72

0,98

0,89 .0.82

1,03

0,91

0,94

0,97

1,19

1820398

Продолжение табл.6

Средний размер = 0,534

Сигма размера - 0,046

Таблица7

Результирующая таблица качества настройки регулируемых параметров генератора изо..бражений Основные параметры качества иэображения вертикальной полумикронной линии;

Наклон развертки общий и внутри каналов:

Неровность края:

Усредненная ширина линии внутри канало Неровность края

Наклон

Размер

Левого

Правого

-0.921.

-0,834 -1;158

-1,435

0,824

0,456. 0,173

0,224

0,256

0,228

0,264

0,151 бщий наклон - 1,034

Средний размер - 0,538

Синма размера - 0,033 .

2, 3

7

9

12

13

14:

0,321

-1,880

0.321

-0,844

-0,635

-0,218

-0,701

-0,605

-0,921

-1,440

0,501

0,527

0.534

0,542

0,548

0,554

0,508

0,573

0,522

0,496

0;584 ..

0,593

О, 574

0;563

0,4.98

0,483

0,188

0,203

0,151

0,231

0,208

0,165

0.197

0,2.1 7

0,108 . 0213

0,228

0,254

0,261

0,221

0,191

0;213

0,183

0,234

0,258

0,218

0,188

0,225

0,236

0,216

0,256.

0,118

3820398

1820398

l ! ф

1820398

3820398

/26 йО Е54 46В 788 196 ЬР нсмв

ОФ РТд

1820398

Ion

1пбл

leis

1820398

Ф б

/ RIyP! qg,r) I!g}(Ir!(I! ЦЯ ДНИ(ЕТ()Н!%!Я ЯТ!} и91- Ц } > } ЦЕНТ! ЦЕНТЯ1!ЯИ вЂ” СИГ-! ИН1ЦГНД ДИП<ЯЕТД НД ЯДСПЕЧ*ТКЕ = 6.6357 ИКН Х Y 1ИД Х!ИА У!ГАТЬ < 8. 43) 8.63 6.61!1.29!6.93!erЯВ!

Ir. 6 44!}! A 431 6 9311,2219,96!9Я3! (е.rl3> 4.4= 1-6.6511 }6!9.96! 6.R2I, < 8.41>. 9.64.-e.95!1.12 е 9»е.е79, (9.41> Е.Е .-Е.e»}.1З 8.96 6.Ю.. < Е.Д}>. 4.ЕЗ.-9.9211!ЕЗ,Е 9".9.951. < 9.4> Е.Е7.-Е.ЕЗ 1. 16.9.99.9 Rl! ! (644 >! 9.64 -9.6R! 1.11!9.91! 1.96! е.4з>. 6.66 9.е 1 21.6. >я!9.ч} . Е.45» Е.Е5 Е.Е.. }ЛЕ!Е. Е.Е-...

< e.4-.i>! 6.66.-6 61 }.63!eëe!6.R6!

1.< 6.42>. Е.eR!-e.eò.}7.9..ЯЯ1ЕЛ..: Е.4 >. 6.661 9. 651}..Е6.Е.73.6. Е.,< 9.43). 8.96! 6.6611.16!9.94.6.7R!!! 8.45>! 9.96!-6 91!}.68!6.97!6 92!, i 9.4! >! Е.661-Е.9211.12.ЕЛ7.6.95! 1И и и! I

F. 1 и I и и I и и !.

19 и

lF . 1

1 rl !

II 1

1И и I и !

1! е.зя>1 е..62!-6.111}.е3!1.91!е.9я1

Е.З6>.. Е.8Е1-Е.691},63!ЕЛ Е.Ч4!

3 >! 6.631-6 171а 9 1Е.о411 931

8.3) Е.ЕЗ.-Е.}6.Е 93 е.о3» .97.

Е.35!). Е.64!-Е.}З.Е }9.6Л }.Е5.

Е.36» Е.Е}.-Е. 16.6 95 Е.Я7.1.971, Е.37>! 8.961-Е.}6!9 96 Е.RR.}.Е5 .

8.35). 4.651-8.17.6.5!6.7 1.1}.

Е 3o.}. 6,65 -6.9З.}.63.}.A}l} Å}!

4.41>! ".64 -6.611}.85!1 66 6.R9!

4. 2}! 8.99I-Е.}9!1.4316.о419.R41

Е.46» Е.ЕЯ . -6.9>11 .61 .Е. 6. 76 .

Е 2>. 8.6>.-8.Е 1 61!Å. 2 Е oR!

4 43)1 6,9RI-A A41} 8.!!8 0114 94

8„47}I 4 ея! (\ 6!716 9516 Oiv 11 95!

Е ЗЯ), Е.ЕЯ -6.12.6 92 ЕЛ4 },19

1 ° I

1

I

I I

1

I . I

1 ! !

1 !

1 I

1 И

I vl

I и! иl

I и!

l y. ! и

I v! иl ! и и!

1 и

l F

I v.

I v

1(I i

I r

I <

I v.

lF.(831>. .< Е.32>! !

< Е.31>! .< 6.ЗЕ> ! (6.39)! (6.32)!

I! A.31>!

< Е.29} (6. (. >

I! Е.за)! (4 36>!!

1 !

I!

1

I, I

1 I

F !

1 и!

9с т У5

Составитель В.Гурский

Техред М.Моргентал

Корректор E.Ïàf>ï

Редактор

Заказ 2032 Тираж

ВНИИПИ Гос а ствен

Подписное осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина 101

1 1(-6.43>!

1 2(-6.3Я)!

1 3<-6.35>!

1 4<-Е.32 :!

1 5<-6.32>!

1 6<-9.34>!

1 7(-9.33>!

1 8<-6.34}!

1 9(-6.31>!

1 16<-6.34>!

11<-8.32>!

1 1 ri -Е ъ6)

1 13,-6.29}!

1 1rl(-6..36>!

1 15(-9.33}!

1 16(-6.35>!

2 }<-6.35>!

2 2<-6.34>!

3<-6 79}! 4(-9 2Я) !

2 (-9.29>!

2 6(-6.31>!

2 7<-9.26)!

У-A .>, !

9(-Е. 2<»

". 19(-A.38}!

11(-Е.25>!

-! }ъ!

P 1 (-8 ъ5) !

ih(-4

15; 4 - с

16(-8.25>

3 1,< -8 7>! з 2<-е. 7>.

З .З<-Е.23>.

3 4(6 22)!

3 < 626>!

3 6(-6.26>!

3 7(-A. 4)!

3 Я(6 }o>!

3 7(6 24!} I

16(-6 24 }!

3 ii(-8.19}!! и ! и

I И ! и

I F I и 1

I, yi

1 и! ! м I

1 ° !

1 ° !! I! !!

I !

1 I

I, !

I v.

l v

1И

IИ ! и и

1и

I 1в

I !!

IF

1« ! !1

I u и и и! и

И I. и

y l !! !

1(I i

Ii

lr

II

1(.(li

I (1(1Г е.е2.-е.}2.9.91.1 ез.}.ee!

Е.er.!-Е.}2:Е.ЯЯ.Е.9311.64j

Е.Е4.-Е }7.9.ЯЯ.Е.92.9.9Я(! е.95! -е. }R !6 R4 694 . 1 64 1

Е.Е2. -Е. «19.М16.95.1.62!

Е.ЕЗ.-В.}З,Е.Я6 Е.о. 11.6

Е.ЕЗ.-Е.}6!6.99 9.93.6.-.7. е.е-. -е.}7.6.R4.}.e2!1.16

6.е5 -е.ез.е 94!6.92.1.91!

Е Е7 -Е ЕЗ Е 9Е Е V5!e о6! е.ео. -е. 11.8.96.е.тя.е.я2.: