CS224149B1

CS224149B1 - Connexion of evaluation electronic for laser interference measuring system

Info

Publication number: CS224149B1
Application number: CS331082A
Authority: CS
Inventors: Alois Stejskal; Bohumir Popela
Original assignee: Alois Stejskal; Bohumir Popela
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1982-05-07
Publication date: 1983-12-30

Description

Vynález se týká zapojení vyhodnocovací elektroniky pro la- . sérový interferenční odměřovací systém pro mikroelektroniku, například u elektronového litografii, který spolupracuje s řídicími systémy pro nastavení polohy.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention a serum interference metering system for microelectronics, such as electron beam lithography, which cooperates with positioning control systems.

Při měření laserovými interferometry je měřená délka úměrná počtu interferenčních jednotek odpovídajících změně rozdílu dvou optických drah v interferenční soustavě. (Při měření délek je zapotřebí násobit počet spočítaných interferenčních jednotek proměnnou konstantou závislou na indexu lomu prostředí, případně na tepelné kompenzaci, která normuje měření na referenční teplotu. Zapojení k tomuto měření je popsáno například v AO č. 206.516. Zapojení používá rychlých číslicových a analogových obvodů a umožňuje měřit i průměrované a interpolované údaje s vyšším rozlišením, automaticky vyhodnocuje a číslicově i analogově zobrazuje údaje poskytované lineárními diferenčními a bezkontaktními interferometry. Naproti tomu u systémů, které pracují ve vakuu, se neuplatňuje vliv indexu lomu a zůstává pouze kompenzace roztažnosti objektu, který je předmětem měření. Pro měřeni ve více souřadnicích je zapotřebí každou měřenou souřadnici vybavit vlastním interferometrem, aby systém mohl měřit současně ve všech souřadnicích.When measured by laser interferometers, the measured length is proportional to the number of interference units corresponding to the difference in the two optical paths in the interference system. (When measuring lengths, it is necessary to multiply the number of calculated interference units by a variable constant depending on the refractive index of the environment, eventually on thermal compensation, which norms the measurement to the reference temperature. The connection for this measurement is described in AO No. 206.516. circuitry and allows to measure averaged and interpolated data with higher resolution, automatically evaluates and displays numerically and analogously the data provided by linear differential and contactless interferometers, whereas in the case of systems that operate in vacuum, refractive index influence is not applied and For multi-coordinate measurements, each coordinate to be measured must be equipped with its own interferometer so that the system can measure simultaneously in all coordinates.

Dosavadní řešení odměřovacích systémů používá k vyhodnocení měření vzdálenosti v metrické míře a ke kontrolám centrálního počítače. Rychlost přepočtu na metrickou míru je závislá na rychlosti počítače a není přehled o spolehlivé funkci laserového interferenčního systému, není jednoduchá diagnostika všech částí interferenčního systému, určení místa poruchy a její rychlé odstranění.It uses the existing encoder solutions to measure distance metric measurements and to check the central computer. The rate of conversion to the metric measure is dependent on the speed of the computer and there is no overview of the reliable operation of the laser interference system;

. 227 149. 227 149

Dosavadní nevýhody pro tato měření odstraňuje zapojení vyhodnocovací elektroniky pro laserový interferenční odměřovací systém, jehož podstatou je, že stupy interferenčních signálů A a B jsou paralelně spojeny s indikátorem signálů a se vstupní jednotkou obsahující výstupy o údaji znaménka a přírůstku signálu, jejíž třetí výstup je propojen jednou větví přes obvod průkladů a druhou větví přes spínač průkladů do uzlu spojeného se společným vstupem kontrolní jednotky, hradlem s prvním vstupem čítače interferenčních jednotek spojeného jednak prvním výstupem s prvním čítacím vstupem kontrolní jednotky a s třetím vstupem vstupní jednotky a jednak druhým výstupem přes konverzní jednotku, spínač konverze, hradlo s čítačem metrických jednotek, jehož výstup je spojen s tablem a druhý výstup s čítačem interferenčních jednotek s výstupem nulovacího signálu a s řídící jednotkou spojenou prvním vstupem s obvodem volby funkcí druhým vstupem přes generátor impulsů s obvodem volby časových intervalů, třetím vstupem, vstupem kontroly a čtvrtým vstupem s čítacím výstupem kontrolní jednotky obsahující vstup indikace přerušení měřicího svazku a kontroly funkce laseru, výstupy indikace stavu laseru, průchodu nulou, poruchy a výstup kontroly spojený s indikátorem poruch a druhý Čítači vstup spojený s čítačem metrických jednotek, zatím co přepínač korekcí spojený s konverzní jednotkou a výstupem korekcí je ještě spojen s výstupy o údaji manuální korekce a o údaji automatické korekce s korekční jednotkou, přičemž výstup o údaji automatické korekce je ještě spojen se vstupem korekcí kontrolní jednotky.The existing disadvantages for these measurements are eliminated by the connection of the evaluation electronics for the laser interference measuring system, which is based on the fact that the stages of the interference signals A and B are connected in parallel with the signal indicator and input unit containing the outputs of the sign and increment. one branch through the lintel circuit and the other branch through the lintel switch to the node connected to the common input of the control unit, the gate with the first input of the interference unit counter connected to the first output with the first counting input of the control unit and the third input to the input unit; conversion switch, gate with metric meter counter, the output of which is connected to the board and the second output to the counter of the interference units with the reset signal output and the control unit connected to the first input m with function selection circuit second input via pulse generator with time interval selection circuit, third input, control input, and fourth input with control unit counting output including laser beam interrupt indication and laser function indication outputs, laser status indication, zero crossing, faults, and output the control associated with the fault indicator and the second Counter input associated with the metric meter counter, while the correction switch associated with the conversion unit and the correction output is still associated with the manual correction data and the automatic correction data with the correction unit; still connected to the control unit correction input.

Předností uvedeného řešení je, že ve svých základních funkcích je nezávislé na vlastnostech řídicího počítače· Každá souřadnice je vybavena vlastni oddělenou vyhodnocovací elektronikou., která dává k dispozici měřený údaj v metrické míře v době konstantní a kratší než 1 mikrosekunda, zajišTuje dokonalý přehled o činnosti všech částí laserového interferenčního odměřovacího systému, je vybavena rozsáhlými vlastními kontrolními a diagnostickými obvody a je kompaktním konstrukčním celkem s malým objemem, Rychlá diagnostika hraje podstatnou úlohu zejména ve složitých celcích, jako například u elektronového litografu.The advantage of this solution is that in its basic functions it is independent of the characteristics of the control computer. · Each coordinate is equipped with its own separate evaluation electronics, which provides the measured data in a metric measure at constant and less than 1 microsecond. All parts of the laser interference metering system are equipped with extensive in-house control and diagnostic circuits and are a compact, small-volume assembly. Rapid diagnostics play an essential role especially in complex assemblies such as the electron beam lithograph.

Vynález blíže objasní blokové schéma, na kterém jednotky silně orámované f—vztahovými značkami tvoří základníThe invention will be elucidated in more detail by means of a block diagram in which units strongly framed by reference numerals form the basis

227 149 zapojení za předpokladu, že korekční údaje jsou přiváděny z korekční jednotky 18 přes přepínač 17 korekcí ke konverzní jednotce 2*227 149 connections, provided that the correction data is fed from the correction unit 18 via the correction switch 17 to the conversion unit 2 *

Jedním z hlavních obvodů obsahujících vstupy a výstupy požadovaných funkcí zapojení je kontrolní jednotka která je opatřena jednak vstupy 23 · a indikace přerušení měřícího svaz-One of the main circuits containing the inputs and outputs of the required wiring functions is a control unit which is equipped with inputs 23 and an indication of the interruption of the measuring beam.

spojenýrs indikátorem £ poruch. Vstupy 21 a 22 interferenčních signálů A a B jsou spojeny jednak s indikátorem JL a jednak se vstupní jednotkou 2_f která má výstup 31 o údaji znaménka a výstup J^2 řízení změny čítání. Vstupní jednotka £ je ještě spojena s prvním čítacím vstupem 26 kontrolní jednotky ^a s čítačem 2 interferenčních jednotek a třetím výstupem jednak přes obvod J2 průkladů a jednak přes spínač K průkladů do uzlu spojeného se společným vstupem 25 kontrolní jednotky hradlem 10 a s prvním vstupem čítače interferenčních jednotek, který je spojen přes konverzní jednotku 8, spínač j? konverze, hradlo JLO ^s čítačem JL3L metrických jednotek a výstupem 22 hodinových pulsů. Druhý vstup čítače 11 metrických jednotek je spojen s druhým vstupem čítače 2 interferenčních jednotek, s výstupem řídicí jednotky 13 a s výstupem 3.8 nulovacího signálu. První výstup čítače 11 metrických jednotek je spojen s tablem 12 a druhý výstup s druhým čítacím vstupem 27 kontrolní jednotky 2,· Sídlcí jednotka 13 obsahuje vstup 28 kontroly a je ještě spojena prvním vstupem s obvodem l4 volby funkcí a druhým vstupem přes generátor 16 impulsů s obvodem 15 volby časových intervalů. Korekční jednotka 18 je výstupy 4l a 42 o údaji manuální korekce a o údaji automatické korekce spojena s přepínačem 17 korekcí, který je ještě výstupem spojen s konverzní jednotkou 8> a s výstupem 42 korekcí určený pro vyhodnocovací elektroniku a pro další souřadnici. Výstup 42 o údaji automatické korekce je ještě spojen se vstupem 29 korekcí kontrolní jednotky Indikátor JL signálu sestává z komparátorů a logických obvodů, které ovládají soustavu do čtverce uspořádaných diod. Indikátor £. signálu zobrazuje Lissajousův obrazec, který vzniká z limitovaných, fázově o 90° posunutých interferenčních signálů A a B přiváděných na vstupy 21 a 22. Ukazuje fázový a amplitudový stav interferenčních signálů. Indi4connected to the fault indicator. The inputs 21 and 22 of the interference signals A and B are connected both to the indicator J1 and to the input unit _2f having a sign indication output 31 and a count change control output J12. The input unit 6 is still connected to the first counting input 26 of the control unit ^and to the counter 2 of the interference units and the third output both through the interleaving circuit 12 and through the interleaving switch K to the node connected to the common input 25 of the control unit which is connected via conversion unit 8, switch j? conversion, JLO gate ^with JL3L metric counter and 22 clock pulse output. The second metric unit counter input 11 is coupled to the second interference unit counter input 2, the control unit output 13, and the reset signal output 3.8. The first output of the metric meter counter 11 is coupled to the table 12 and the second output to the second count input 27 of the control unit 2. The control unit 13 comprises the control input 28 and is connected to the first input with the function selection circuit 14 and the second input via the pulse generator 16. time interval selection circuit 15. The correction unit 18 is connected to the correction switch 17 which is connected to the conversion unit 8 and to the correction output 42 for the evaluation electronics and for the next coordinate by the outputs 41 and 42 of the manual correction data and the automatic correction data. The automatic correction data output 42 is still coupled to the controller correction input 29 The signal JL indicator consists of comparators and logic circuits that control the system in a square array of diodes. Indicator £. signal shows the Lissajous pattern, which arises from the limited, 90 ° shifted interference signals A and B applied to inputs 21 and 22. It shows the phase and amplitude state of the interference signals. Indi4

227 149 kátor J. signálů je prvním diagnostickým obvodem při vyhodnocení. Vstupní jednotka 2 zabezpečuje svými obvody tvarování signálů pro další zpracování a poskytuje svými výstupy 31 a 32 informaci o znaménku a směru čítání pro řídicí počítač. Signál ze vstupní jednotky prochází obvodem průkladu který při každém interferenčním impulsu vysílá sérii definovaného počtu impulsů tak, aby bylo možno získat konvertovaný údaj s minimální chybou a zobrazit jednoduše na tablu 12 další dekadické místo. Například při rozlišení interferometru 0,0^/um je na každý inter ferenční impuls vysíláno pět impulsů a posledním zobrazovaným místem na tablu 12 jsou setiny mikrometru, Spínač h průkladu umožňuje vypnutí obvodu průkladu při provozu s velkými nároky na rychlost a při zobrazení údajů v interferenčních jednotkách. Kontrolní jednotka obsahuje logické obvody a hlídá meze překročení rychlosti vstupních pulsů, přerušení laserového svazku paprsků, změny fáze v interferometru, vstupní data o vlnové délce, shodu funkce čítačů při průchodu nulou a správnou funkci laseru. Kontrolní jednotka poskytuje svými výstupy 33 > 3^ a 35 základní údaje řídícímu počítači o stavu laseru, správném průchodu nulou, informaci o poruše správné funkce systému. Indikátor 4 poruch je v podstatě tablo, které například žárovkami nebo svítícími diodami vyznačuje druh poruchy. Kontrolní jednotka automatickým nulováním brání vzniku falešných výsledků měření při poruchách v signálu. Čítač 7 interferenčních jednotek sestavený z reverzibilních integrovaných dekád počítá impulsy přicházející z obvodu £ průkladu. Čítač 11 metrických jednotek je rovněž sestaven z reverzibilních integrovaných dekád a počítá impul sy, které propouští hradlo 10 řízené konverzní jednotkou J3, její algoritmus je ovládán čítačem interferenčních jednotek a výstu pem přepínače 17 korekcí. Tím se uskutečňuje převod měřeného údaje v interferenčních jednotkách na stav čítače 11 metrických jednotek, nebo jeho časové vzorky podle nastavení obvodu 15 volby časových intervalů při měření rychlosti, které se využívá při diagnostických zkouškách správné funkce mechanizmů. Při měření a zobrazení délek v interferenčních jednotkách na tablu 12 spínač 2, konverze vyřazuje funkci převodu na metrickou míx'u. Šizeni elektroniky zabezpečuje řídicí jednotka 13 podle nastavení obvodu l4 volby funkcí. Generátor 16 impulsů obsahuje přesný stabilizovaný oscilátor a děliče kmitočtu. Sídicí jednotka 13 je spojená s generátorem 16 impulsů a řídí obvody, které potřebují ke splnění svých funkcí Sasové impulsy,227 149 signal generator is the first diagnostic circuit in the evaluation. The input unit 2 provides signal shaping for further processing by its circuits and provides, with its outputs 31 and 32, sign and counter information for the control computer. The signal from the input unit passes through an interleaving circuit that transmits a series of a defined number of pulses at each interference pulse so as to obtain a converted error error and simply display the next decimal point on the table 12. For example, with a 0.0 µm interferometer resolution, five pulses are transmitted for each interference pulse and the last displayed point on Table 12 is hundredths of a micrometer. units. The control unit contains logic circuits and monitors the limits of input pulse velocity, laser beam interruption, phase changes in the interferometer, wavelength input data, the zero-crossing counter function, and the correct laser function. The control unit provides, by its outputs 33 > 3 ' and 35, basic data to the control computer about the laser status, correct zero crossing, information about a malfunction of the system. The fault indicator 4 is basically a tablo which indicates, for example, incandescent light bulbs or LEDs. The controller automatically self-resets to prevent false measurement results from signal failures. The interference unit counter 7 made up of reversible integrated decades counts pulses coming from the interleaving circuit 6. The metric unit counter 11 is also built up of reversible integrated decades and calculates the pulses that pass the gate 10 controlled by the conversion unit J3, its algorithm being controlled by the counter of the interference units and the output of the correction switch 17. This translates the measured data in the interfering units into the metric counter state 11, or its time samples according to the setting of the velocity selection circuit 15, which is used in diagnostic tests of the correct functioning of the mechanisms. When measuring and displaying the lengths in the interference units on the panel 12, switch 2, the conversion disables the conversion function to metric. Control of the electronics is provided by the control unit 13 according to the setting of the function selection circuit 14. The pulse generator 16 includes a precision stabilized oscillator and frequency dividers. The seed unit 13 is connected to a pulse generator 16 and controls the circuits that need the pulse generator to perform its functions,

227 149227 149

Vyhodnocovací elektronika je určena jako součást laserového odměřovacího interferenčního systému vestavěného do zařízení pro mikroelektroniku.The evaluation electronics is intended as a part of the laser measuring interference system built into the microelectronics device.

Claims

Wiring evaluation electronics for laser interf ere ⁰ ^ · the metering system, characterized in that the inlets (21 and 22) of the interference signals A and B are connected in parallel with the indicator (L) of the signals and the input unit (2) comprising an outlet (31 and 32) a sign and signal increment data, the third output of which is connected by one branch through the interleaving circuit (3) and the other branch through the interleaving switch (4) to a node connected to the common input (25) of the control unit (5); with the first input of the interference unit counter (?) connected to the first output with the first counting input (26) of the control unit (5) and to the third input of the input unit (2) and the second output via the conversion unit (8) A gate (10) with a metric unit counter (11) whose output is connected to a table (12) and a second output with a counter (7) of the interference units with an output (38) of a flushing signal and a control unit (13) connected by a first input to a function selection circuit (14) by a second input via a pulse generator (16) with a time interval selection circuit (15), a third input, a control input (28) and a fourth input with counting output (36). ) a control unit (5) comprising an input (23 and 24) for measuring beam interruption and for laser function monitoring, laser status, zero crossing, fault indication and (37) output outputs (37) associated with the indicator (5); 6) faults and a second input (27)., Associated with the metric counter (11), while the correction switch (17) associated with the conversion unit (8) and the correction output (43) is still associated with the outputs (11). 4 and 42) of the manual correction data and of the automatic correction data with the correction unit (lS), the output (42) of the automatic correction data being connected to the correction input (29) of the control unit (5).