УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1994 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам базирования, позиционирования двух микрообъектов, например фотошаблона и кристаллической пластины, двух кристаллических пластин и т. п. , и может найти применение в производстве изделий микроэлектроники, в криминалистике и т. д.

Известны устройства для контроля размерных параметров и совмещаемости фотошаблонов [1] или других объектов [2] .

Однако, с помощью этих устройств нельзя совмещать с достаточной точностью объекты.

Цель изобретения - повышение точности.

Для этого в устройстве для позиционирования объекта, содержащем последовательно оптически связанные объектив, прямоугольную призму, два наклонных отражателя и бинопулярный блок, последний выполнен в виде последовательно оптически связанных двух наклонных отражателей, прямоугольной призмы и экрана.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - выполнение механизма регулировки межосевого расстояния между микрообъективами и механизма перемещения призмы; на фиг. 3 - вид картины, наблюдаемой на экране устройства регистрации.

Устройство позиционирования объектов содержит осветительную систему, состоящую из источника 1 излучения и конденсора 2, предметный столик 3 на каретке с расположенным на нем объектом 4 позиционирования, например кристаллической пластиной с реперами, полупрозрачное зеркало 5, двухкомпонентную оптическую проекционную систему 6, состоящую из двух склеенных линз 7, светоделительную систему 8, состоящую из двух наклонных плоских зеркал 9 и 9^I и прямоугольной призмы 10. Отражающие поверхности наклонных зеркал 9 и 9^I параллельны отражающим катетным граням прямоугольной призмы 10.

Устройство позиционирования объектов содержит также две плоскопараллельные пластины 11 и 11^I с нанесенными на них базовыми реперами. Пластины 11 и 11^I установлены соответственно в плоскости предметов микрообъективов 12 и 12^I, с которой совмещена плоскость изображений проекционной системы 6, плоскость предметов которой совмещена с поверхностью объекта позиционирования.

За микрообъективами 12 и 12^I установлена система 13 совмещения полей изображения, состоящая из двух наклонных плоских зеркал 14 и 14^I и прямоугольной призмы 15, катетным отражающим граням которой параллельны отражающие поверхности наклонных плоских зеркал 14 и 14^I. За призмой 15 по ходу лучей установлено устройство 16 регистрации, например фотокатод ЭОПа или мишень видеокона. Плоскость изображения объективов 12 и 12^I совмещена с оптическим входом устройства 16 регистрации.

Предметный столик 3, установленный на каретке, имеет возможность перемещений в двух взаимно перпендикулярных направлениях и возможность разворота. Проекционная система 6 имеет возможность продольной подвижки для фокусировки изображения при изменении толщины объекта позиционирования.

Микрообъективы 12 и 12^I установлены так, что в их поле зрения находится изображение одного из реперов объекта позиционирования. Микрообъективы 12 и 12^I имеют поперечную подвижку, за счет чего обеспечивается изменение базы устройства в пространстве предметов применительно к расстоянию между реперами объекта позиционирования. Поперечная подвижка обеспечивается механизмом 17 регулировки межосевого расстояния (фиг. 2), который кинематически связан с механизмом 18 перемещения призмы в направлении, параллельным оптическим осям микрообъективов 12 и 12^I.

Механизм 17 регулировки межосевого расстояния между объективами позволяет регулировать расстояние между микрообъективами 12 и 12^I в направлении, перпендикулярном оптическим осям этих микрообъективов.

Смещение призмы 15 в направлении, перпендикулярном оптическим осям микрообъективов 12 и 12I, проиcходящее одновременно c изменением раccтояния между микрообъективами 12 и 12I, вызвано необходимоcтью cохранения поcтоянcтва длины хода луча при изменении межоcевого раccтояния между объективами 12 и 12I.

Пример выполнения механизма регулировки межоcевого раccтояния между микрообъективами и механизма перемещения призмы приведен на фиг. 2.

Механизм 17 регулировки межосевого расстояния между микрообъективами выполнен в виде реек 19 и 19^I, закрепленных соответственно на платах 20 и 20^I (на которых установлены микрообъективы 12 и 12^I) и зубчатой цилиндрической передачи 21.

Механизм 18 перемещения призмы выполнен в виде рейки 22, закрепленной на основании 23 (на котором установлена призма 15) цилиндрического зубчатого колеса 24, закрепленного на одной оси с коническим колесом 25, находящимся в зацеплении с коническим колесом 26. Ведущее колесо зубчатой передачи 21 и коническое колесо 26 закреплены на общей оси.

Устройство работает следующим образом.

Световой пучок от источника 1 излучения с помощью конденсора 2 и полупрозрачного зеркала 5 освещает объект 4, расположенный на предметном столике 3. С помощью полупрозрачного зеркала 5 и проекционной системы 6 через светоделительную систему изображения объекта 4 проецируется в предметную плоскость микрообъективов 12 и 12^I, где расположены плоскопараллельные пластины 11 и 11^I с базовыми реперами (перекрестием, сеткой), а далее с помощью системы 13 совмещения изображений - на вход устройства 16 регистрации, в качестве которого может быть использовано телевизионная трубка. Этим обеспечивается наблюдение изображения на экране видеоконтрольного устройства.

Изображения, образуемые каждым из микрообъективов 12 и 12^I, занимают половину площади экрана, куда проецируется изображение двух реперных знаков. Прямоугольная призма 15 при раздвижке объективов 12 и 12^I смещается вниз (в направлении, параллельном оптическим осям микрообъективов), и наоборот при сближении микрообъективов смещается вверх. Этим обеспечивается сохранение резкого изображения на экране устройства 16 регистрации.

Работа по позиционированию объекта на примере позиционирования кристаллической пластины с нанесенными на нее реперами следующая.

Путем перемещения предметного столика 3 (по двум направлениям и разворотам) с расположенной на нем кристаллической пластиной 4 добиваются наиболее точного совмещения, например, левого базового репера с левым репером кристаллической пластины. (Изображение наблюдают на экране устройства 16 регистрации). Далее производится согласование базы устройства с базой кристаллической пластины, для чего с помощью механизма 17 регулировки межосевого расстояния микрообъективы 12 и 12^I сдвигаются или раздвигаются до появления изображения правого репера кристаллической пластины в правом поле зрения устройства. При этом необходимо при каждом изменении базы устройства соответственно сдвигать предметный столик 3 на каретке в целях удержания изображения левого репера в левом поле зрения устройства. Таким образом, путем нескольких последовательных операций, а именно изменения базы устройства и соответствующих смещений и разворотов предметного столика можно добиться полного совмещения изображений обоих реперов кристалла с базовыми реперами устройства. Вид картины, наблюдаемой оператором, представлен на фиг. 3.

По достижении совмещения реперов можно считать, что база устройства точно соответствует базе кристаллической пластины, а сама кристаллическая пластина позиционирована относительно базовых реперов устройства.

В качестве микрообъективов могут быть применены микрообъективы, выпускаемые отечественной промышленностью, например, 40^х объектив с апертурой 0,65, полем зрения около 1 мм.

Проекционная система может быть выполнена с увеличением 1^х, с предметным полем и полем изображения, равным 20 мм, с фокусным расстоянием, равным 70 мм.

При использовании телевизионного регистрирующего устройства общее увеличение на экране видеоконтрольного устройства составляет 400^х.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволяет одновременно наблюдать два участка объекта, расположенные на расстоянии, меньшем конструктивно допустимого межосевого расстояния между микрообъективами, т. е. на сколь угодно малом расстоянии. Это значительно расширяет функциональные возможности устройства и позволяет снизить время, затрачиваемое на позиционирование объекта, т. е. повышает производительность работы на устройстве позиционирования.

Кроме того, предложенное решение позволяет располагать объективы на оптимальном расстоянии для конструирования и эксплуатации.

Удаление объекта позиционирования от устройства, с помощью которого этот объект позиционируется, допускает возможность реализации различных технологических процессов (например герметизацию кристаллов). (56) 1. Панфилов Ю. В. и др. Оборудование производства интегральных микросхем. М. : Радио и связь, 1988, с. 191 и 192.

2. Патент ФРГ N 2919678, кл. G 02 B 21/20, 1981.

Изобретение относится к средствам позицирования объектов и может быть использовано для позиционирования изделий в микроэлектронике. Цель изобретения - повышение точности за счет использования бинокулярной схемы. Последняя выполнена в виде последовательно оптически связанных объектива, двух прямоугольных призм, двух пар наклонных отражателей и экрана. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ПОЗИЦИРОВАНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее последовательно оптически связанные объектив, прямоугольную призму, два наклонных отражателя и бинокулярный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, бинокулярный блок выполнен в виде последовательно оптически связанных двух наклонных отражателей, прямоугольной призмы и экрана.