Brevet FR2506960A1 — publié le 19821203

La présente invention concerne un dispositif pour le positionnement de la surface d'un substrat dans le plan image d'un objectif de projection de faible distance frontale. Le dispositif est destiné notamment au transfert photolithographique de structures sur des composants semi-conducteurs. Il est déjà connu de positionner des substrats dans le plan image d'un objectif de projection à l'aide de systèmes optiques dans lesquels le faisceau lumineux traverse l'objectif de projection. Ces systèmes présentent l'inconvénient d'exercer une influence négative sur la qualité de reproduction de objectif de projection proportionnellement à l'augmentation du diamètre du champ d'image. On connait également d'autres dispositif dans lesquels le trajet des rayons est situé complètement en dehors de l'objectif de projection. On reproduit alors un repère au centre de la surface du substrat et la position du repère est observée à l'aide d'un autre système de reproduction d'image.Lorsqu'il s'agit d'objectifs de faibles distances frontales et de grands diamètres, il n'est pas possible de réaliser les systèmes de reproduction d'image nécessaires à cette solution en raison de l'encombrement trop important de ces systèmes. Les dispositifs connus présentent en outre l'inconvénient de ne pas pouvoir constater des basculements par rapport au plan image de la surface du substrat à positionner. La présente invention a pour objet de créer un dispositif simple et de très grande précision pour le positionnement de la surface d'un substrat dans le plan image d'un objectif de projection de faible distance frontale qui présente un trajet de rayons indépendant du sytème de reproduction d'image de l'objectif de projection et qui permet de déterminer à coup sûr un décalage vertical et un basculement de la surface du substrat par rapport au plan image de l'objectif de projection. L'invention a également pour but de créer un dispositif simple et très précis pour positionner la surface d'un substrat dans le plan image d'un objectif de projection qui, en raison de son faible encombrement, convient à des objectifs de faibles distances frontales et de grands diamètres et qui fournit des indications en ce qui concerne le décalage vertical et le basculement du substrat par rapport au plan image de l'objectif de projection. Les problèmes exposés ci-dessus sont résolus conformément à l'invention du faitqu'un dispositif d'éclairage créant deux faisceaux lumineux et un dispositif récepteur photosensible pour les faisceaux lumineux sont disposés extérieurement par rapport à l'objectif de projection, les deux faisceaux lumineux étant situés sensiblement dans un premier plan qui s'étend, de préférence, perpendiculairement au plan image, et se coupent au centre du plan image. Le dispositif d'éclairage pour créer deux faisceaux lumineux peut être constitué par une source lumineuse à laquelle est associé un élément diviseur de rayons. Le dispositif récepteur photosensible comprend deux récepteurs photosensibles ou un récepteur photosensible en amont duquel est prévu un diaphragme pour supprimer à chaque fois l'un des faisceaux lumineux.En tant que récepteurs photosensibles on utilise des éléments photosensibles différentiels et en tant que source lumineuse un laser. La détection parfaite de basculements et de décalages verticaux du substrat par rapport au plan image d'un objectif de projection est rendue possible du fait qu'on prévoit un dispositif d'éclairage supplémentaire créant au moins un faisceau lumineux et un dispositif récepteur photosensible captant ce faisceau lumineux après sa réflexion par la surface du substrat, le dispositif d'éclairage, le centre du plan image et le dispositif récepteur étant situés dans un plan qui forme de préférence un angle droit avec le premier plan et avec le plan image. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs, au dessin annexé. La fig 1 montre le dispositif de positionnement suivant l'invention, le substrat étant situé dans le plan image de l'objectif de projection. La fig 2 représente l'image d'un signal sur les récepteurs photosensibles conformément à la fig 1. La fig 3 montre le dispositif lors d'un basculement du substrat par rapport au plan image. La fig 4 représente l'image d'un signal sur les récepteurs photosensibles conformément à la fig 3t La fig 5 représente le dispositif lors d'un décalage vertical du substrat par rapport au plan image.- La fig 6 montre l'image d'un signal sur les récepteurs photosensibles conformément à la fig 5. La fig 7 montre une variante du dispositif de positionnement suivant l'invention. La fig 8 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation du dispositif de positionnement. Comme cela ressort des fig 1, 3 et 5, le dispositif de positionnement comprend deux sources lumineuses I et 2 émettant des faisceaux lumineux 3 et 4 dont l'intersection esi située au centre du plan image 5 de l'objectif de projection 6. Les faisceaux lumineux réfléchis 7 et 8 sont interceptés par deux éléments photosensibles différentiels 9 et 10. A la fig 1 le substrat plan 11 est situé dans le plan image 5 de l'objectif de projection 6 Les éléments photosensibles 9,10 sont ajustés9 de préférence, de façon que les courants photoélectriques créés par les images de signal 12 et 13 suivant la fig 2 deviennent chacun zéro. De ce fait la différence et la somme des courants photoélectriques des éléments photosensibles 9,10 sont également zéro. A la fig 3 le substrat il est basculé par rapport au plan image 5 maison centre est situé dans le plan image. La fig 4 montre les images de signal créee s 14 et 15. La somme des courants photoélectriques des éléments photosensibles s'écarte du zéro mais la différence est toujours zéro. On corrige alors la position du substrat jusqu'à obtenir l'état représenté aux fig 1 et 2. A la fig 5 le substrat 11 est décalé verticalement mais non basculé par rapport au plan image 5. La somme et la différence des courants- photôélectriques créés par les images de signal 16 et 17 représentées à la fig 6 sont différents de zéro et, après une correction appropriée de la position verticale,on obtient l'état illustré par les fig 1 et 2. A cet effet on réduit tout d'abord la différence à zéro grâce à un déplacement vertical. La fig 6 montre une variante du dispositif suivant l'invention dans laquelle on crée les faisceaux lumineux 3 et 4 en utilisant une source lumineuse 18 et un élément diviseur de rayons 19 susceptible de tourner et qui , de façon alternée, laisse passer le faisceau lumineux émis par la source 18 ou le réfléchit sur un miroir 20. Les faisceaux lumineux 7,8 réflé- chis par le substrat 11 arrivent alternativement sur un élément photosensible différentiel 22 en traversant un diaphragme 21 qui, en étant synchronisé avec la fréquence de l'élément diviseur de rayons 19, arrête à chaque fois l'un des faisceaux lumineux.Les courants photoélectriquesr créés par les signaux apparaissant de façon alternative, sont additionnés ou soustraits et on procède à une correction de la position du substrat analogue à celle effectuée dans le dispositif suivant les fig 1,3 et 5. La somme et la différence des courants photoélectriques fournissent en conséquence les signaux pour la correction de la hauteur verticale et le basculement du substrat par rapport au plan image de l'objectif de projection. Lors d'un basculement et d'un décalage vertical simultanés, on compense d'abord par des corrections de position correspondantes la différence des courants photoélectriques et ensuite la somme. La fig 8 montre, en vue de dessus, une autre forme de réalisation du dispositif suivant l'invention. Dans ce dispositif qui comprend outre ceux de la fig 7, c'est-à-dire une source lumineuse 18, un élément diviseur de rayons 19, les faisceaux lumineux 3, 4, 7 et 8, ainsi que les éléments photosensibles différentiels 21, 22, de plus une autre source lumineuse 23 et un élément photosensible différentiel supplémentaire 24 qui sont disposés de façon que le faisceau lumineux 25 arrivant sur le substrat et le faisceau lumineux réfléchi 26 soient situés dans un même slan qui est perpendicu laire au plan formé par les faisceaux lumineux 3, 4, 7 et 8 suivant la fig 7, et au plan image. Le dispositif suivant la fig 8 fournit des informations sûres en ce qui concerne le décalage vertical et Se basculement du substrat par rapport au plan image de l'objectif de projection. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour le positionnement de la surface d'un substrat dans le plan image d'un objectif de projection et dans lequel un dispositif d'éclairage créant deux faisceaux lumineux et un dispositif récepteur photosensible pour les faisceaux lumineux sont disposés extérieurement par rapport à l'objectif de projection, caractérisé en ce que les deux faisceaux lumineux (3,4) sont situés sensiblement dans un premier plan qui est de préférence perpendiculaire au plan image (5) et en ce que l'intersection des deux faisceaux (3,4) se trouve au centre du plan image (5#. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif récepteur photosensible est constitué par deux récepteurs photosensibles (9, 10). 3 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'éclairage comprend une source lumineuse (18) en aval de laquelle est disposé un élément diviseur de rayons (19) de préférence un miroir tournant à secteurs (20). 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le dispositif récepteur photosensible est constitué par un élément photosensible différentiel (22) et en ce qu'un diaphragme (21) destiné à arrêter à chaque fois l'un des faisceaux lumineux (7,8) est prévu devant l'élément photosensible différentiel (22). 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la source lumineuse est un laser. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'éclairage (23) créant au moins un faisceau lumineux (25) et un dispositif récepteur photosensible (24) captant ce faisceau après sa réflexion par le substrat 11, et en ce que le dispositif d'éclairage (23), le centre du plan image (5) et le dispositif récepteur photosensible (24) sont situés dans un plan qui est, de préférence, perpendiculaire au premier plan et au plan image (5).