Контрольная шаблонная пара для оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экспонирования Советский патент 1985 года по МПК H01L21/66 

ел

41 ел

:0

ел

-Z

-/

. Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано для контроля и настройки совмещаемости установок проекционного ее вмещения и экспонирования, количественного определения взаимного рассовмещения двух установок, в том числе таких параметров, как взаимный оптический нёмасштаб, взаимный разворот модуля (поля экспонирования ),взаимную днеторсию проекционных объективов, различие координатных систем.

Известен тестовый шаблон для контроля параметров установок проекционного совмещения и экспонирования, содержащий тестовый рисунок, расположенный на рабочем поле шаблона в виде набора нониусных шкйл, которые накладываются одна на другую при мультипликации с частичным перекрытием рабочих полей соседних модулей fl J.

Этот шаблон позволяет определить параметры только для отдельной проекционной установки. Сравнение двух или нескольких установок возможно косвенным сравнительным методом. Кроме того, дисторсию объектива и точность совмещения по осям X и У в этом случае определяют только в одной точке на поле модуля.

Наиболее близкой к изобретению является контрольная шаблонная пара для оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экспонирования, содержаш.ая тестовые рисунки, расположенные на рабочем nojje таблонов,причем первый рисунок состоит из концентрических квадратов с шагом 25 мкм, а второй рисунок }1з рисок с шагом 22,5 мкм f2-|.

Однако известное устройство требуе применения измерительных автоматических средств с точностью измерений не хуже ±0,03 мкм, не позволяет количественно определить ряд параметров рассовмещения, что не обеспечивает достаточную достоверность оценки взаимозамняемости установок.

(Дель изобретения - повышение достоверности оценки вазимозаменяемости установок.

Поставленная цель достигается тем, что в контрольной шаблонной паре для оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экспонйрования, содержащей тестовые рисунки, рас положенные на рабочем поле шаблонов , тестовые рисунки выполнены в виде нониусных шкал, расположенных в центре, углах и на середине сторон рабочего поля шаблонов.

Выполнение тестовых рисунков в виде нониусных шкал, расположенных в центре, по углам и на середине сторон рабочего поля шаблонов позво ляет получить дифференциальные показатели взаимозаменяемости не только установок в целом, но и их отдельных узлов. Эти оценки имеют конкретный физический смысл и позволяют произBBCTji полную и объективную оценку взаимозаменяемости установок, что в целом повьш1ает достоверность этой оценки.

На фиг.1 показаны шаблоны и расположение нониусных шкап на рабочем поле; на фиг.2 - элемент нониусной шкалы на первом контрольном шаблоне; на фиг.3 - то же, на втором контрольном шаблоне; на фиг.4 - фрагмент нониусной шкалы после совмещения тестовых рисунков обоих шаблонов; на фиг.З - расположение измеряемых модулей на контрольной пластине.

Контрольная шаблонная пара содержит первый и второй контрольные шаблоны 1 (фиг.I), каждый из которых содержит на рабочем поле 2 нониусные шкалы 3, расположенные по углам и серединам сторон рабочего поля, а также в центре модуля. При этом в каждой j-ой контрольной точке расположены две нониусные. шкалы,ориентированные по осям Хи У.На первом контрольном шаблоне имеются изображения первого элемента нониусной шкалы (фиг. 2), и а втором шаблоне - изображения второго элемента нониусной ,шкалы (фиг.З При этом расположение элементов нониусных шкал на первом и втором шаблонах относительно контрольных точек рабочего поля идентично. Разность шага шкал нониусных элементов на первом и втором шаблонах определяется заданной точностью измерений и при субмикронной точности измерений составляет 1 и 0,1 мкм для микронной и субмикронной шкал соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Кремниевую или стеклянную,, покрытую хромом, пластину с нанесенным на нее слоем фоторезиста (контрольную пластину )экспонируют с помощью первого контрольного шаблона на лонной установке совмещения и экспонирования. Затем контрольную пластину экспонируют на контролируемой установке с помощью второго контроль ного шаблона по той же же программе мультипликации.Поеле проявления контрольной пластины на ней образуется изображение нониусных шкал, вписанных одна в другую (фиг.4). Затем визуально под микроскопом снимают показания нониусных шкал на контроль ной пластине и рассчитывают параметры рассовмещения. Анализ взаимозаменяемости установок проводят в два этапа. На первом этапе - анализ внутримодульного рассовмещения, обусловленного взаимным оптическим немасштабом, взаимным раз воротом фотошаблонов и различием в дисторсии проекционных объективов. На втором этапе - анализ различий координатных систем установок, обусловленных неортогональностью хода ко ординатных систем, погрешностью совмещения по развороту пластины, непрямолинейностью хода координатных стояов. На контрольной пластине с проэкспонированными и проявленными двумя тестовыми рисунками снимают показания нониусных шкал по осям X и У в каждой j-ой оточке (фиг.П каждого 1 -го модуля на пластине (фиг.5 ). В результате получают матрицу рассовмещения по осям X и У. В столбцах матрицы изменяется номер модуля i на пластине, в строках номер нониуса j . Среднее арифмитическое элементов каждой натриць X, У это смещение, обусловленное общей погрешностью совмещения ffi.nпу ,2 X.. м : м J где Х-, -. ,У,-, - показания нониусных в j-ой точке i-го модуля; н - число нониусных шкал в модуле; п - число контрольных модулей на пласгине. Далее рассчитывают смещение каж дои точки модуля как среднее по всем модулям X . m п шка Рассчитывают смещение каждого моуля как среднее по всем точкам мо-. уля по формулам ,..ь. . m г Рассмотрим случай вычисления параетров рассовмещения установок. Вычисляют параметры, определяюие внутримодульное рассовмещение оптический немасштаб, взаимный разорот, дисторсия ).Для этого расчитывают средние значения смещеий по строкам и столбцам модуля я обеих осей по формулам --±. R.Взаимный оптический немасштаб числяют по формулам V - Y 2CS Взаимную трапецеидальность вычисют по формулам Т, (X,- Хз)- (X, - Хэ); TV, (У, - У,)- (УЗ - УЗ J. Взаимный разворот .фотошаблонов числяют по формулам R1 XRJ; У - V С1 -3-- ci - сз Упорядоченную взаимную оптичесю дисторсию бочко или подушкоразную вычисляют по формулам ,. fix 2 D - дисторсионное смещение соответствующей точки модуля по соответствующей оси. 5 . Если присутствует только упоряд ченная дисторсия, то My М D2,, SDg. В случае несоблюде ния этих приближенных равенств име ет место неупорядоченная взаимная дисторсия объективов двух установо величину и направление которой для каждой отдельной точки модуля опре ляют после юстировки контролируем установки, т.е« выполненных равенс М « 0; ; Ту 0; Ту 0, по фор мулам D Х| , М Вычисляют параметры, определяющие сдвиг модуля по пластине. Рассчитывают среднее смещение модулей в строках и столбцах по пластине п формулам ,-5:1:1 хЧх Л 1 fe г Г сГ . 3 V. , ;ч сГ Ь С2--3 V4Y4Y х х-х У .. f 73 г 9 3 J .. ; Y+V 4Y v 1 2 -3 r-г Г з . l Y V.Y.Y X +Х I 7 8 Э Y- -. « W3 Разворот пластины определяют из формул При : слобми R г R л Y V +Ч С1Ci Если Rxi R , то взаимная неорт тональность хода столов определяе ся по формуле ORTH(R,,-R)(3;-4- (для пластины i 76 ORTH(R.,-Ry)-5- (для пластины «5 100 5 Немасштаб хода координатных столов определяют по формулам Y - V Y 1 M ЛС1 Лез I y/Cv yRi- yw J Предлагаемое устроство может быть применено при аттестации проекционных установок. Какую-либо установку принимают за эталонную.На контоольныхпластинах, покрытых каким-либо технологическим слоем (например, SiOj ) и слоем фоторезиста,производят экспонирование на эталонной устновке с помощью первого контрольного шаблона.Затем контрольные пластины травят и снова наносят слой фоторезиста. Таким образом, получают аттестационные пластины, по которым в последствии осуществляют юстировку и подгонку всех остальных выпускаемых установок такого типа для обеспечения их взаимозаменяемости. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет произвести количественное определение параметров рассовмещения установок проекционного совмещения и экспонирования. При этом, так как определение величины рассовмещения производится по показаниям нониусных пар на контрольной пластине, точность измерени не зависит от точности измерительных средств. При применении известных измери тельных средств точность измерений составляет не более ±0,2 мкм, точность измерений с помощью нониуса ±0,05 мкм. Производительность измерений с помощью нониусов увеличивается в 5-7 раз. Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет существенно повысить достоверность оценки взаимозаменяемости установок проекционного совмещения и экпонирова- ния, что в свою очередь дает возможность более рационально подходить к выбору оборудования, периодической его аттестации и за счет зтого существенно повысить выход годных приборов .

V////////

//У////

Фиг.Ц