FR2523319A1 - Appareil de mise au point automatique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREIL DE MISE AU POINT AUTOMATIQUE. IL COMPREND UN OBJECTIF 2 PLACE EN REGARD D'UN SUBSTRAT 1 PORTANT DES MOTIFS P1 A P4, UN PREMIER CAPTEUR 5 DISPOSE EN UN PREMIER POINT FOCAL DE L'OBJECTIF, UN DEUXIEME ET UN TROISIEME CAPTEUR 6, 7 QUI SONT RESPECTIVEMENT DISPOSES PLUS PRES ET PLUS LOIN DE L'OBJECTIF D'UNE MEME DISTANCE DONNEE PAR RAPPORT A UN DEUXIEME ET UN TROISIEME POINT FOCAL DE L'OBJECTIF, TROIS CIRCUITS DIFFERENTIELS 11 A 13 QUI DIFFERENCIENT LES SIGNAUX DE SORTIE DES TROIS CAPTEURS 5 A 7, UN CIRCUIT DETECTEUR 14 QUI DETECTE L'ECART DU SUBSTRAT PAR RAPPORT A UNE DISTANCE VOULUE PREDETERMINEE ENTRE L'OBJECTIF ET LE SUBSTRAT A PARTIR DES SIGNAUX DE SORTIE DES TROIS CIRCUITS DIFFERENTIELS, ET UN DISPOSITIF DE CORRECTION 16 QUI COMPENSE L'ECART A PARTIR DU SIGNAL DE SORTIE DU CIRCUIT DETECTEUR. L'INVENTION S'APPLIQUE AU CONTROLE DES CIRCUITS INTEGRES.

Description

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La présente invention concerne un appareil de mise au point automatique et, plus particulièrement, un appareil de mise

au point automatique servant à contrôler des motifs de circuits inté-

grés. Avec les progrès de la photolithographie, il est devenu nécessaire que différents types de motifs, comme par exemple un motif de couche métallique formé sur un substrat semi-conducteur, obéissent à de plus strictes conditions de précision Ceci est également vrai pour le contrôle des motifs, qui vise & déterminer si un motif présente des défauts, si la taille du motif est convenable, si la distance entre motifs adjacents est convenable, si le motif est déformé, si la qualité du motif est bonne ou le motif est écarté par rapport & sa position correcte, etc.

Un système jusqu'ici employé pour effectuer ce con-

trôle consiste à prendre une photographie d'un motif et A comparer la photographie avec un modèle de référence donné du motif Toutefois, ce système de contrôle est inévitablement affecté par le fait que la

planéité de la surface du substrat portant un motif influence grande-

ment la précision de l'image du motif Plus spécialement, si la surface du substrat est ondulée ou irrégulière, la distance du motif à un système optique de l'appareil de formation d'image varie En conséquence, une image ponctuelle du motif varie dans le système de

formation d'image.

Dans ces conditions, l'image du motif est floue Pour éviter cela, le système classique est doté d'un appareil de mise au point automatique qui détecte la défocalisation du système optique et corrige en conséquence L'appareil de mise au point automatique fait appel à un capteur du type microcapteur à air pour détecter un

défaut de mise au point du motif Toutefois, ce type de capteur pos-

sède une précision de détection faible et une réponse de détection lente Le capteur nécessite un compresseur d'air pour fournir de

l'air comprimé L'utilisation du capteur fait que le système de con-

trôle de motifs est volumineux.

De plus, comme il est classique, le système de forma-

tion d'image du motif et le système de mise au point demandent chacun un système optique Ainsi, le système complet est volumineux,

complexe et co Cteux.

Ainsi, un but de l'invention est de proposer un appareil de mise au point automatique de petite taille, de poids léger et de structure simple présentant une grande précision pour la détection d'un défaut de mise au point et une vitesse élevée de détection. Selon l'invention, il est proposé un appareil de mise au point automatique comprenant un objectif disposé en regard de la

surface d'un substrat portant un motif, un premier élément photo-

sensible qui est disposé en un premier point focal de la distance

focale dudit objectif et est excité en fonction de la lumière inci-

dente, un deuxième élément photosensible qui est disposé plus près dudit objectif d'une distance donnée par rapport à un deuxième point

focal de la distance focale dudit objectif et est excité en fonc-

tion de la lumière incidente, un troisième élément photosensible qui est disposé plus loin dudit objectif de ladite distance donnée par

rapport à un troisième point focal de la distance focale dudit objec-

tif et est excité en fonction de la lumière incidente, un premier

moyen capteur qui produit un signal électrique b partir de 1 répar-

tition d'excitation dudit premier élément photosensible, un deuxième

moyen capteur qui produit un signal électrique a partir de la répar-

tition d'excitation dudit deuxième élément photosensible, un troi-

sième moyen capteur qui produit un signal électrique i partir de la répartition d'excitation dudit troisième élément photosensible, un oremier circuit différentiel qui différencie le signal de sortie venant dudit premier moyen capteur, un deuxième circuit différentiel

qui différencie le signal de sortie venant dudit deuxième moyen cap-

teur, un troisième circuit différentiel qui différencie le signal de sortie venant dudittroisième moyen capteur, un moyen détecteur qui détecte l'écart entre ledit substrat et une distance appropriée prédéterminée séparant ledit objectif dudit substrat en fonction des signaux de sortie venant des trois circuits de différentiation et un moyen de correction qui corrige ledit écart sur la base du signal

de sortie dudit moyen détecteur.

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La description suivante, conçue a titre d'illustration

de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels la figure 1 est un schéma simplifié du circuit d'un mode de réalisation d'appareil de mise au point automatique selon l'invention; la figure 2 montre une image de motif sur un capteur linéaire lors du balayage du motif contrôlé; les figures 3 A à 3 C sont des formes d'onde de signaux de sortie venant de capteurs linéaires de l'appareil de mise au point automatique présenté sur la figure 1; les figures 4 A à 4 C montrent des formes d'onde de signaux des figures 3 A à 3 C après différenciation; les figures 5 A à 5 C sont des formes d'onde de signaux de sortie venant de capteurs linéaires de l'appareil de mise au point automatique présenté sur la figure 1; les figures 6 A à 6 C sont des formes d'onde de signaux des figures 5 A à 5 C après différentiation; la figure 7 montre un schéma de circuit détaillé d'un capteur linéaire et d'un circuit de commande de capteur linéaire appartenant à l'appareil de la figure 1; les figures 8 A à 8 G sont des diagrammes temporels de signaux apparaissant en des points importants du circuit de commande présenté sur la figure 7

la figure 9 montre un schéma de principe d'un cir-

cuit détecteur utilisé dans l'appareil de mise au point automatique de la figure 1; et la figure 10 montre un schéma de principe simplifié d'un dispositif de correction appartenant à l'appareil présenté sur

la figure 1.

Sur la figure 1, est schématiquement représenté un appareil de mise au point automatique selon un mode de réalisation de l'invention Un objectif 2 est disposé en regard d'un substrat, par exemple un substrat semiconducteur 1 Des motifs métalliques Pl à P 4 sont formés à la surface du substrat semi-conducteur 1 en regard de l'objectif 2 Une paire de miroirs seoi L-argentds 3 et 4

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sont disposés sur l'axe de l'objectif 2 Le miroir 4 est placé plus près de l'objectif 2 que le miroir 3 Les miroirs-semi-argentés 3 et 4 sont inclinés à 45 par rapport à l'objectif 2 et sont disposés de manière sensiblement parallèle entre eux Puisque les miroirs semi-argentés 3 et 4 sont ainsi disposés sur l'axe de l'objectif,

une partie de la lumière incidente transmise au travers de l'ob-

jectif 2 est amenée à passer directement suivant l'axe de l'ob-

jectif 2,tandis que le reste de la lumière est dévié sensiblement à 45 par raoport à l'axe de l'objectif 2 Le trajet optique de la lumière qui uasse indirectement sera appelé ci-après "trajet optique direct" et le trajet optique de la lumière déviée "trajet optique

dévié" Un premier capteur linéaire 5 est disposé sur le trajet -

optique dévié R 3 du miroir semi-argenté 3 La face d'entrée du pre-

mier miroir linéaire 5 est placée en un Premier point focal PFR 3 sur le trajec optique dévié R 3 Un deuxième capteur linéaire 6 est disposé sur le trajet optique dévié R 4 du miroir semi-argenté 4 La

face de sortie du deuxième capteur linéaire 6 est placéeen un deu-

xième point focal PFR 4 sur le trajet optique dévié R 4 du miroir seai-

argenté 4 La face d'entrée du capteur 6 se trouve à une distancet f par rapport au deuxième point focal PFR 4 Uni troisième capteur

linéaire 7 est placé sur le trajet optique direct D de l'objectif 2.

La face d'entrée du troisième capteur linéaire 7 est éloignée de l'objectif 2 d'une distance * f par rapport à un troisième point focal PFD de l'objectif 2 Les capteurs linéaires 5 à 7 sont excités en fonction de la quantité présente de lumière incidente et ils détectent les bords des motifs Pl à P 4 Trois circuits 8, 9 et 10 de commande de capteurs sont respectivement connectés aux trois

capteurs 5 à 7 Ces circuits 8, 9 et 10 de comrande de capteurs pro-

duisent des signaux d'impulsions en fonction des répartitions de l'excitation sur les capteurs linéaires 5 à 7 Les circuits 8, 9 et sont respectivement connectés à des circuits différentiels 11, 12 et 13, qui différencient les signaux d'impulsions Les circuits différentiels 11, 12 et 13 sont connectés à un détecteur 14 de défaut de mise au point en vue de la détection de l'absence de mise au point de l'objectif 2 ou d'un écart du motif par rapport à un

point objet prédéterminé, sur la base des signaux de sortie des ci:-

cuits différentiels 11, 12 et 13 La borne de sortie du premier cir-

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cuit 8 de commande de capteur est connectée au circuit différentiel 11

ainsi qu'à un circuit 15 de contrôle de motif Le circuit 15 de con-

tr Ole de motif reçoit le signal de sortie venant du circuit 8 de commande du premier capteur et il analyse électriquement le signal optique arrivant sur la face d'entrée du premier capteur linéaire 5 afin qu'il soit déterminé si des défauts sont ou non contenus dans

l'image du motif, si la taille du motif est convenable, si la dis-

tance entre motifs adjacents est convenable, si le motif est déformé, si la qualité du motif est bonne, ou si Le motif est écarté de se position correcte, etc Le détecteur 14 de défaut de mise au point

est connecté a un dispositif de correction 16 Le dispositif de cor-

rection 16 répond au signal de sortie venant du détecteur 14 de

défaut de mise au point en ajustant la hauteur d'une table de sup-

port 17 sur laquelle est placé le substrat semi-conducteur 1 Au

moyen de ce réglage, la distance séparant l'objectif 2 et le subs-

trat semi-conducteur 1 est amenée à une va leur prédéterminée appro-

priée de sorte que l'image du motif se forme sur la face d'entrée du premier capteur linéaire 5 De cette manière, on ajuste la hauteur de la table de support 17 en maintenant le substrat 1 à une distance appropriée vis-à-vis de l'objectif 2, afin d'assurer un contrôle

correct du motif.

On va maintenant présenterle fonctionnement de l'ap-

pareil de mise au point automatique à la figure 1.

En ce qui concerne le contrôle du motif, il est formée une image du substrat semi-conducteur 1 au moyen des trois

capteurs linéaires 5 à 7 de la manière ci-dessous indiquée.

Le faisceau lumineux issu du substrat 1 traverse l'objectif 2 en direction des miroirs semi-transparents 3 et 4 Une partie du faisceau lumineux traverse les miroirs semi-transparents 3

et 4 suivant l'axe de l'objectif 2 et arrive S ur le capteur liné-

aire 7 La partie restante du faisceau lumineux est déviée à 45 environ Le faisceau lumineux dévié par le miroir 3 arrive sur le capteur linéaire 5 Le faisceau lumineux dévi E par le miroir 4

arrive sur le deuxième capteur linéaire 6 Les trois capteurs liné-

aires 5 à 7 sont excités en fonction de la quantité de lumière qui tombe sur leurs faces d'entrée Les trois circuits 8, 9 et 10

de commande de capteurs produisent respectivement des signaux d'im-

pulsions qui dépendent de la répartition de l'excitation sur les trois capteurs linéaires 5 à 7 Les signaux d'impulsions de sortie

venant des trois circuits 8, 9 et 10 de commande de capteurs res-

pectivement délivrés aux circuits différentiels 11, 12 et 13 et sont différenciés Ensuite, ils sont appliqués au détecteur 14 de défaut de mise au point Le détecteur 14 de défaut de mise au point détecte une certaine quantité de défaut de mise au point

a partir des signaux différenciées venant des circuits différen-

tiels 11, 12 et 13 Le signal de sortie du premier circuit 8 de

commande de capteur correspond à un signal venant du premier cap-

teur linéaire 5 dont la face d'ertrée est placée au niveau du premier point focal de l'objectif ? Le signal de sortie du premier circuit 8 de commande de capteur est également appliqué à un circuit 15 de contrôle de motif Le circuit 15 de contrôle de motif reconnatt électxiruement un motif représenté par le signal et compare le signal avec un signal de référence représentant un motif voulu du point de vue du contrôle des motifs Pendant ce processus,

il est déterminé si le motif présente des défauts, s'il est appro-

prié, si la distance entre motifs adjacents est appropriée, si le motif est déformé, si la qualité du motif est bonne, ou si le motif

est écarté par rapport à sa position correcte,etc.

On va alors supposer que la partie du substrat semi-

conducteur 1 portant le motif Pl est plane et que le motif Pl est placé de telle façon que son image se trouve au niveau de la face d'entrée du premier capteur linéaire 5 L'image de la région du substrat semiconducteur 1 contenant le motif Pl se forme donc sur la face d'entrée du premier capteur linéaire 5 Dans ce cas, la répartition de l'excitation sur le premier capteur linéaire 5 est telle que représentée sur la figure 2 Sur la figure 2, la partie blanche L correspond au motif Pl, et la partie obliquement hachurée correspond a la région du substrat Il n'est pas formé d'image de la région du substrat semi-conducteur contenant le motif Pl sur les faces des capteurs 6 et 7, puisque ces faces d'entrée ne sont respectivement pas situées aux points focaux PFR 4 et PFD Les répartitions d'excitation des capteurs 6 et 7 sont différentes de celle (figure 2) du capteur 5 et elles ne sont pas escarpées au

niveau de la séparation entre le motif Pl et la rsgion du substrat.

Par conséquent, les trois circuits 8, 9 et 10 i O de commande de capteurs produisent des signaux d'impulsions respectifs A 03, AO 1 et A 02 comme cela est montré sur les figures 3 A, 33 et 3 C Sur les figures 3 A à 3 C, o l'abcisse représente le temps et l'ordonnée reprdsente la tension, les formes d'onde qui sont indiquées par une ligne en trait interrompu essigne des formes d'onde différenciées De mtme que pour

les figures 4 A à 4 C, les figures 5 A à 5 C et les figures 6 A à 6 C con-

tiennent le temps en abcisse et la tension en ordonnde Puicque le

capteur linéaire 5 possède une image du motif Pl sur sa face d-en-

trée, alors, comme on peut le voir sur la figure 3 B, le niveau du signal de sortie AO 1 s'élève et s'abaisse brusquement Puisqu'il n'est formé aucune image sur la face d'entrée des capteurs 6 et 7, les niveaux des signaux de sortie A 02 et A 03 s'élèvent et s'abaissent doucement Les écarts présentés par les faces d'entrée des capteurs 6

et 7 vis-à-vis des points focaux respectifs PFR 4 et PFD de l'objec-

tif 2 sont égaux, c'est-à-dire valent df Par conséquent, les formes d'onde des signaux A 02 et A 03 sont sensiblement identiques Les signaux d'impulsions de sortie AO 1 à A 03 venant respectivement des trois circuits 8 9 et 10 de commande de capteurs (figures 3 B, 3 C et 3 A) sont respectivement appliques aux circuits différentiels 11, 12 et 13 et sont différenciés de façon à produire les signaux All à A 13 dont les formes d'onde sont présentées sur les figures 4 B, 4 C et 4 A Sur les figures AB, 4 C et 4 AA, HA à HA 3 dsignent les valeurs Ail A 13 déinn e aer de crête respectives des signaux All à A 13 Ces signaux différenci-s sont appliques au détecteur 14 de défaut de mise au point Le détecteur 14 compare les valeurs de cr&te HA 11 t HA 13 des signaux All

à A 13 afin de détecter l'importance du défaut de mrise au point.

Plus spécialement si les quantités de lumière arrivant sur les capteurs 6 et 7, qui sont séparés d'une distance A f vis-à-vis des points focaux PFR 4 et PFD dans des sens opposés, sont égales la valeur de crête HA 12 du signal A 12 est égale à la valeur de crête HA 13 du signal A 13 Par conséquent, elles sont comparables l'une à l'autre Lorsqu'il n'est pas détecté de défaut de mise au point pour l'objectif 2, la valeur de crête HA du signal All est plus grande que les valeurs HA et HA 13 des signaux A 12 et A 13 Alors,

A 1 Z A 13

les deux valeurs de crête HA 12 et HA 13 subissent une comr araison avec la valeur de crête HA afin que scient vérifiées les relations Ail f e eain suivantes: =H H H t H 1 nut s 12 A 13 ' A>i A 12 e H All> 5 A 13Ensuite, est produit le signal représentant Vs = (HA 13 HA (HA 2 KA 1) A 13 Ail, A 12 Ail Lorsque que la condition indiquée ci-dessus n'est pas satisfaite, le signal de sortie Vs venant du détecteur 14 de défaut de mise au point est Vs = O c'est-à-dire que le détecteur 14 ne produit aucun signal de sortie Puisque le motif Pl est formé sur la partie plane du substrat semi-conducteur l,les valeurs de crête HA 12 et HA 13 des signaux A 12 et A 13 sont égales entre elles corne on peut le voir sur les figures 4 C et 4 A De plus, on a supposé que l'image du notif se formait sur la face d'entrée du premier capteur 5 Par conséquent, la valeur de crête H All du signal All est plus grande que les valeurs H ei

HA 12 et HA 3 des signaux A 12 et A 13 Les conditions-indiqu 6 es ci-

dessus sont satisfaites, si bien que Vs O Ainsi, aucun signal n'est produit pas le détecteur 14 de défaut de rise au point, et le dispositif de correction 16 n'entre pasen service La hauteur du

substrat 1 ne subit pas de modification.

Si le motif Pl est réalisé sur une partie convexe du substrat semiconducteur 1, et non sur la partie plane, l'image

du motif ne se forme pas sur la face d'entrée du capteur lindaire 5.

Un des capteurs 6 et 7, dont les f 2 ces d'entrée sont écartées de la

distance Tif par rapport aux points focaux PFR 4 et PFD de l'objec-

tif 2 est excité de mtanière plus intense que le capteur 5 Par exemple, le capteur linéaire 7, dont la face d'entrée est située

à la distance Zif du point focal P-D: est excité avec plus d'inten-

sité Dans ce cas, les signaux de sortie A 01 à A 03 des circuits de commande 8 à 10 ont des formes d'onde telles que présentées sur les figues 5 B, 5 C et 5 A Sur les figures SA, 5 B et 5 C, les lignes en trait interrompu indiquent les formes d'onde des signaux A 01 à A 03 différenciés Le niveau du signal A 03 du circuit de ccmn nde 10 correspondant au capteur linéaire 7 s'élève et retombe de la façon la plus abrupte Le niveau du signal A 01 du circuit de commande 8

correspondant au capteur linéaire 5 s'élève et s'abaisse plus dou-

cement que le signal A 03 Le signal A 02 venant du circuit de com-

mande 9 correspondant au capteur linéaire 6 est celui qui s'élève et

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retombe de la manière la plus douce Ainsi, les formes d'onde des signaux A 01 à A 03 possèdent, après avoir été différenciées par les circuits de différentiation respectifs 11 à 13, les formes d'onde des signaux All à A 13, comme cela est respectivement indiqué sur les figures 6 B, 6 C et 6 A Ces signaux sont appliqués au détec-

teur 14 de défaut de mise au point en vue de la détection de l'im-

portance du défaut de mise au point Dans ce cas, les valeurs de crête HA 12 et RA 13 des signaux A 12 et A 13 ne sont pas égales entre elles La valeur de crête H All du signal All est plus grande que la valeur de crête HA 12 du signal A 12, mais est plus petite que la valeur de crête H du signal A 13 Ainsi, la condition ci-dessus A 13 définie n'est pas satisfaite Le circuit détecteur 14 produit un signal représentant Vs = (H A 13 H All) (A 12 HA) Ce signal

signifie que le motif Pl est formé sur la partie convexe du subs-

trat 1 Ce signal indique également que le motif Pl n'est pas mis au point pour l'objectif 2, c'est-à-dire que le motif Pl n'est pas placé à la position voulue prédéterminée L'importance e t le sens du défaut de mise au point de l'objectif ou bien de l'écartement du motif par rapport à la position prédéterminée sont définis à partir de la valeur absolue et du signe, positif ou négatif, du signal de sortie Plus spécialement, l'importance du défaut de mise au point est représentée par la valeur absolue du signal de sortie Quant au sens du déplacement du motif, on comprendra, que lorsque le signal de sortie Va est positif, le motif Pl est placé trop loin par rapport à l'objectif 2 Lorsque le signal Vs est négatif, le motif est placé trop près par rapport à l'objectif 2 Le dispositif de correction 16 reçoit le signal Vs du circuit détecteur 14 et déplace la table de support 17 dans le sens opposé au sens du défaut de mise au point, sur la distance considérée du défaut de mise au point De cette manière, la distance entre le motif 1 et l'objectif 2 est ramenée à la valeur convenable prédéterminée, et l'image du motif Pl est formée sur la face d'entrée du premier capteur linéaire se trouvant au point

focal PFR 3 de l'objectif 2.

La figure 7 représente un montage détaillé du premier

capteur linéaire 5 et du circuit 8 de commande de capteur de l'appa-

reil de mise au point de la figure 1 Les capteurs linéaires 6 et 7 restant pose èdent chacun la m Ame structure que le capteur linéaire 5, et les circuits de commande 9 et 10 restant ont la même structure que

le circuit de commande 8.

Le capteur linéaire 5 peut être un dispositif à couplage de charges (ccmmun 4 ment désigné par le sigle CCD) et il comprend une aire photosensible 211, des portes de transfert 212 et 213 servant à commander le transfert des charges emmagasinées

dans l'aire photosensible 211, des registres à décalage analo-

giques 214 et 215 servant à eumagasiner les charges transférées via les portes de transfert 212 et 213, un amplificateur 22 servant a

amplifier le signal de sortie des registres à décalage ar alo-

giques 214 et 215 et un circuit de correction, ou compensation,23 servant à corriger le signal de sortie de l'amplificateur 22 Le circuit 8 de commande de capteur est constitué d'un oscillateur 24 contenant un résonateur à cristal par exemple, qui est destiné

à produire de manière stable des impulsions d'horloge, trois dlvi-

seurs de fréquence 25, 26 et 27 qui servent à diviser la fréquence de l'impulsion de sortie de l'oscillateur 24, un quatrième diviseur de fréquence 23 servant à diviser la fréquence de sortie venant du diviseur 25, un amplificateur différentiel 29 recevant comme premier

et deuxième signaux d'entrée les signaux de sortie de l'amplifica-

teur 22 et du circuit de correction 23, et un circuit de filtrage 30

qui filtre le signal de sortie de l'amplificateur 29.

Dans le capteur linéaire 5 et le circuit 8 de commande de capteur ainsi conçus, l'oscillateur 24 produit de manière

stable des impulsions d'horloge Les impulsions d'horloge de l'os-

cillatour 24 sont appliquées au diviseur de fréquence 26 et leur

fréquence est divisée par un rapport convenable de division de fré-

quence de façon qu'il soit produit un signal SH, qui est représenté sur la figure 8 A L'impulsion de sortie de l'oscillateur 24 est également délivrée au diviseur de fréquence 27 et subit une division de fréquence à un rapport convenable afin qu'il soit produit une impulsion d'horloge f 2, qui est représentée sur la figure 8 C.

L'impulsion d'horloge venant de l'oscillateur 24 est également déli-

vrée au diviseur de fréquence 25 et subit une division de fréquence à un rapport de division de fréquence approprié afin qu'il soit formé un signal d'impulsion RS, qui est représenté sur la figure 8 D. Le signal d'impulsion de sortie du diviseur de fréquence 25 est

délivré au diviseur de fréquence 28 et subit une division de frd-

quence de manière à former une impulsion d'horloge 41, qui est représentée sur la figure 8 B Lesignal SH est appliqué aux portes de transfert 2 12 et 213 de façon h commander le transfert des charges emmagasinées dans laire photosensible 211 à destination des registres à décalage analogiques 214 et 215 Les impulsions d'horloge ê 1 et 42 sont toutes deux appliquées aux registres à décalage analogiques 214 et 215 de façon à décaler séquentiellement les données de charges emmagasinées dans le mode série Le signal d'impulsion RS est appliqué comme signal de repositionnement à

l'amplificateur 22 et au circuit de compensation, ou correction, 23.

Lorsque les signaux SF, èl, f 2 et RS sont appliqués par le circuit 8 de commande de capteur au capteur linéaire 5, l'amplificateur 22 du capteur linéaire 5 produit un signal d'impulsion $S, qui est représenté sur la figure 8 F, et le circuit de compensation 23 produit

un signal d'impulsion D+S, qui est représenté sur la figure SE.

Dans le signal d'impulsion 4 S, l'aire hachurde correspond à la partie

de l'aire photosensible 211 sur laquelle tombe le faisceau lumineux.

Les signaux d'impulsion 4 S et D$S sont appliques a l'amplificateur diffdrentiel 29, et la composante de différence est amplifiée Le signal de sortie de l'amplificateur 29 est appliqué au circuit de filtrage 30 et est filtré de sorte qu'il est produit un signal de sortie Vout, qui est représenté sur la figure 8 G Le signal de sortie Vout est appliqué au cfrcuit differentiel 11 de l'appareil de mise

au point automatique représenté sur la figure i.

La figure 9 montre un schéma de principe du dêtec-

teur 14 de défaut de mise au point Le circuit 14 comprend un detec-

teur 41 de valeur de crête qui reçoit le signal de sortie All venant du circuit amplificateur différentiel 11, un détecteur 42 de valeur de crête qui reçoit le signal de sortie A 12 du circuit amplificateur différentiel 12, un détecteur 43 de valeur de cr Zte qui

reçoit le signal de sortie A 13 du circuit amplificateur diffdrez-

tiel 13, un premier amplificateur différentiel 44 qui reçoit les signaux de sortie HA et HA 12 des détecteurs 41 et 42 de valeur de All A 1 crÉte un deuxième amplificateur différentiel 45 qui reçoit les signaux de sortie HA 11 et HA 13 des détecteurs 41 et 43 de valeur de crête, et un troisi Zme a-plificateur différentiel 46 qui reçoit les signaux de sortie (H Hll) (H HH 11 des a-plificateurs 44 A 1All A 13 Ali' et 45. Dans le détecte ur 14 de défaut de mise au point ainsi conçu, les détecteurs 41, /2 et 43 de valeur de cr te reçoivent

respectivement les sinuaux de sortie Ali à A 13 des circuits différen-

tiels 11, 12 et 13 et détectent les valeurs de crttc W%l,1 H Ai 2 et

HA 13 Les valeurs de cr;te HA 1 i et A 1 détectes r le dtec-

Ail x 12,pr lsdtec-

teurs 41 et 42 sont appl 2 quées à l'amplificateur différentiel 44, lequel effectue alors l'opération définie par (H A 12 H All) De la même façon les valeurs de crête H Ali et HA 13 détectées par les détecteurs 41 et 43 sont appliquées a l'amplificateur différentiel 45 lequel effectue alors l'opération difinie par (HA 3 H ll) Les A 13 Alh résultats des opérations effectuées par les amplificateurs 44 et sont délivrés à l'amplificateur 46, lequel effectue l'opération (A 13 All) HA 2 H(H)Al) Le résultat de cette opération est (H 3 -H i A 1 Ail délivré sous forme du signal de détection Vs du détecteur de défaut de mise au point 14 Dans l'appareil de mise au point automatique présenté sur la figure 1, lorsque le motif Pl est réalisé sur la partie plane du substrat semi-conducteur et que lemotif Pl est placé à la position voulue prédéterminée, l'image du motif se forme sur la face d'entrée du premier capteur lindnaire 5 Alors, les relations s:ivantes sont vérifiées: HA 12 H A 13 ' Al > HA 12 et H All > HA 3 et Vs = O Le signal Vs de détection de ddfaut de mise Ail "AI 3 au point est nul Lorscue le actif Pl est réalisé sur la partie

convexe du substrat semi-corducteur 1 et est situé hors de la posi-

tion voulue prédéterminée le signal de sortie Vs indique une quan-

tité et un sens pour le déplacement du motif Pl par rapport à la

positionprédétermir ne Le signal de sortie Vs est délivré au dispo-

sitif de correction 16.

La figure 10 montre un exemple du dispositif de

correction 16 Le dispositif de correction 16 comprend un amplifi-

cateur de puissance 51 servant à amplifier le signal de sortie Vs du détecteur de défaut de mise au point 14, un moteur 52 qui recoit

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le signal de sortie de l'amplificateur 51, un engrenage 53 qui réduit la vitesse de rotation du moteur 52, une vis 54 qui est entratnée à partir du signal de sortie du moteur 52 et dont la vitesse est réduite par l'engrenage 53 afin de déplacer le substrat semi-conducteur 1 vers le haut ou vers le bas Le signal de sortie Vs du détecteur de défaut de mise au point 14 est appliqué à l'amplificateur de puissance 51 et est amplifié jusqu'h un niveau voulu Le signal amplifié est délivré au moteur 52 afin de faire tourner ce dernier L'amplitude et le sens de la rotation du moteur 52 sont déterminés par le signal de sortie du détecteur de défaut de mise au point 14 La force de rotation fournie par le moteur 52 est appliquée à l'engrenage 53, par lequel cette force subit une diminution de vitesse d'application La force de rotation exprimée à la sortie de l'engrenage 53 est transmise à la vis 54 de manière à faire tourner cette dernière La vit 54 engrène avec un taraudage 17 A monté sur la table de support 17 qui porte le substrat semi-conducteur 1 Lors de la rotation de la vis 54 sous l'action du moteur 52, la table de support 17 se déplace vers le haut ou vers le bas L'amplitude et le sens de la rotation du taraudage 17 A sont déterminés par l'amplitude et le sens de la rotation de la vis 54, ceux-ci étant eux-mêmes définis par le signal de sortie du détecteur de défaut de mise au point 14 Ainsi que cela a précédemment été établi, le signal de sortie Va du détecteur de défaut de mise au point 14 détermine l'amplitude et le sens de rotation du moteur 52

de sorte que la table de support 17 se déplace d'une quantité cor-

respondant à l'écart existant pour le motif Pl et dans le sens

opposé au sens de cet écart Ainsi, la distance existant entre l'ob-

jectif 2 et le substrat 1 est maintenue à une valeur voulue prédé-

terminée En d'autres termes, le motif Pl est maintenu h la distance voulue prédéterminée de l'objectif 2, et, pour cette distance,

l'image du motif Pl se forme sur la face d'entrée du premier cap-

teur linéaire 5 placé au point focal P Fu En tant que moyen dten-

trainement de la table de support 17, le moteur 52 peut être rem-

placé par un élément piézo-électrique ou un moyen utilisant une

force électromagnétique.

Comme ci-dessus décrit, l'invention utilise un moyen électrique pour détecter le défaut de mise au point, au contraire de l'appareil de la technique antérieure qui fait appel à un détecteur du type microdétecteur à air Ceci offre de nombreux avantages L'appareil est d'un poids léger La dimension de l'ap- pareil de mise au point lui-même est réduite La précision de la détection du défaut de mise au point est élevée La réponse est rapide De plus, il n'est utilisé qu'un seul système optique pour la détection du défaut de mise au point et pour le contrôle du motif se trouvant sur le substrat semi-conducteur Cette particularité conduit & une simplification de la structure et à une réduction de taille de l'appareil de mise au point, ceci entratnant une réduction du prix

de fabrication.

L'invention n'est pas limitée au mode de réalisa-

tion ci-dessus mentionné Pour effectuer l'opération de mise au

point avec le mode de réalisation ci-dessus mentionné, il est réa-

lisé un déplacement du motif qui place l'image au point focal du système optique En d'autres termes, le substrat semi-conducteur 1 subit un déplacement par rapport & l'objectif 2 Toutefois, il est possible de réaliser la mise au point en déplaçant verticalement le système optique au lieu du substrat semi-conducteur Dans le mode

de réalisation ci-dessus mentionné, il est utilisé un capteur liné-

aire dont la face d'entrée est placée au point focal de l'objectif, tandis que deux capteurs linéaires supplémentaires dont les faces d'entrée sont respectivement plus proche et plus éloignée des points focaux de l'objectif sont utilisés Le défaut de mise au point sur le substrat examiné est détecté à partir des signaux de sortie venant de ces trois capteurs linéaires Toutefois, un seul

capteur linéaire suffit pour contrôler la position du motif.

Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure

d'imaginer, à partir de l'appareil dont la description vient

d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif,

diverses variantes et modification ne sortant pas du cadre de l'in-

vention.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1 Appareil de mise au point automatique caractérisé en ce qu'il comprend: un objectif ( 2) disposé en regard de la surface d'un substrat ( 1) sur lequel un motif est formé; un premier élément photosensible ( 5) disposé en un premier point focal de la distance focale dudit objectif ( 2) et excité en fonction de la quantité de lumière incidente; un deuxième élément photosensible (E) dispocé plusprès dudit objectif d'une distance donnée relativement à un deuxième point focal de la distance focale dudit objectif et excité en fonction de la quantité de lumière incidente; un troisième élément photosensible ( 7) disposé plus loin dudit objectif de ladite distance donnée relativement à un troisième point focal de la distance focale dudit objectif et excité en fonction de la quantité de lumière incidente; un premier moyen capteur ( 8) qui produit un signal électrique à partir de la répartition d'excitation dudit premier élément photosensible ( 5); un deuxième moyen capteur ( 9) qui produit un signal électrique à partir de la répartition d'excitation dudit deuxième élément photosensible ( 6); un troisième moyen capteur ( 10) qui produit un signal électrique à partir de la réparte;tion d'excitat:ion dudit troisième élément photosensible ( 7);

un premier circuit différentiel (il) cui dif-

férencie le signal de sortie dudit premier moyen capteur ( 8); un deuxième -ircuit différentiel ( 12) qui différencie le signal de sortie dudit deuxième moyen capteur ( 9); un troisième circuit différentiel ( 13) qui différencie le signal de sortie dudit troisième moyen capteur f 0); un moyen détecteur ( 14) qui détecte l'écart

pris par ledit substrat par rapport à une distance appropriée pré-

déterminée entre ledit objectif et ledit substrat à partir des signaux de sortie des trois circuits différentiels (Il à 13); un moyen de correction ( 16) qui corrige ledit

écart à parttr du signal de sertie dudit moyen de détection ( 14).

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen ( 15) permettant de reconnaître électriquement ledit motif à partir du signal de sortie dudit

premier moyen capteur ( 8).

3 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit détecteur ( 14) comporte un premier circuit ( 41) de détection de crête qui détecte une valeur de crête du signal de

sortie dudit premier circuit différentiel ( 11), un deuxième cir-

cuit ( 42) détecteur de crête qui détecte une valeur de crête du signal de sortie dudit deuxième circuit différentiel ( 12), un troisième circuit ( 43) détecteur de crête qui détecte une valeur de crête du signal de sortie dudit troisième circuit différentiel ( 13), un premier moyen ( 44) qui détecte lad i ffé r e nc e e nt re valeurs de crête produites par ledit premier circuit détecteur de crête ( 41) et ledit deuxième circuit détecteur de crête ( 42), un deuxième moyen ( 45) qui détecte la différence entre valeurs de crête produites par ledit premier circuit détecteur de crête ( 41) et ledit troisième circuit détecteur de cr@te ( 43), et un troisième moyen ( 46) qui détecte la différence entre la différence de valeur de crête venant dudit premier moyen ( 41) et la différence de valeur

de crête venant dudit deuxième moyen ( 42).

4 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en

ce que ledit moyen de correction ( 16) comporte un moyen amplifica-

teur ( 51) qui amplifie le signal de sortie dudit moyen détecteur ( 14) et un moyen ( 52, 53, 54) qui ajuste ledit écart l partir dudit signal

de sortie dudit moyen amplificateur ( 51).

Appareil selon la revendication 1, caractérisé en

ce que lesdits trois éléments photosensibles( 5 à 7) sont respecti-

vement des capteurs linéaires.

E Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits trois moyens capteurs ( 8 à 10) sont des moyens ( 8 à

) de commande de capteurs.