Устройство для совмещения и экспонирования Советский патент 1992 года по МПК H01L21/27 

Изобретение относится к производству интегральных микросхем и полупроводниковых приборов, а именно к технологии рентгенолитографии

Целью изобретения является повышение выхода годных полупроводниковых приборов за счет обеспечения лучшей воспроизводимости топологического рисунка в рентгенорезисте под-, ложки.

На фиг.I схематично изображено устройство для совмещения рисунка на рентгеношаблоне с рисунком подложки; на фиг.2 схематично изображен рентгеношаблон со сформированной на нем меткой, выполняющей функции фотоприемника системы управления циклом экспонирования (датчика

набора дозы); на фигоЗ схематично изображен рентгеношаблон и нодложка с метками совмещения, одновременно являющимися и датчиками набора дозы.

. Подложка 1, на рабочую поверхность которой нанесен чувствительный к рентгеновским лучам рентгенорезист 2, и рентгеношаблон 3, представляющий собой натянутую на опорное кремниевое кольцо рентгенопрозрачную мембрану (слой кремния, легированного бором толщиной 2-3 мкм) с топологическим рисунком 4 из рентгенопоглощаю- щего материала (лпой золота толщиной 0,6 мкм), жестко закреплены на своих установочных столах и находятся в камере 5 экспонирования, к которой жестко присоединены вакуумная система

СП)

СП

сд

jss

0.|Ь

6 и канал 7 л.пя подвода зкспонирую- nu.ro рентгеновского излучения с дистанционно управляемой рентгеноненро зрачной заслонкой 8 В камере 5 так- ке размещаются объективы 9 двухфоку- сного микроскопа Механизм совмещени рисунка подложки с рисунком на маске содержит установочные стол 10 подложки и стол И рентгеношаблона, при водимые в движение двигателями 2„ Заслонку 8 приводят в движение двигателем 13„ Управляюпще сигналы на двигатели 12, 13-подают при помощи блока 14 управления

Метку 15, выполняющую ФУНК1ЩИ фотоприемника блока 16 управления циклом экспонирования, формируют на рабочей поверхности маски по периметру топологического рисунка из золота на площади, координатно сопряженной с линиями реза кристаллов- на подпожк Ме-тка 15 представляет собой плоский р-п-переход в виде замкнутой дорожки шириной, например, 90 мкм, на поверх- ности которого расположена тонкая напыленная токопроводящая титановая шина 17о На рабочей поверхности рент- |генотаблона сформировано углубление с контактной площадкой 18, электрически изолированной от объема крем- ниевого кольца рентгеношаблона и электрически соединенной с шиной 17 Аналогичная контактная площадка (на чертеже не показана) сформирована на непланарной стороне опорного кремние- вого кольца рентгеношаблона 3

Блок 16 управления циклом экспонирования содержит фотоприемник в виде метки 15, аналого-цифровой преобра- эователь (АЦП) и миниЭВМ Электрони- ка-60 . Контчктные площади электрически соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, подключенного к ЭВМ,

Питание на двигатели 12, 13 и на платы блока 14 управления подается с блока 19 питания

Устройство для совмещения и экспонирования работает следующим образом,

Оператор, визуально контролируя (с помощью двухфокусного микроскопа) взаимное положение меток на маске и подложке, производит перемещение совмещаемых объектов друг относительно друга, добиваясь совмещевдя реперньгх знаков, подавая с пульта блока 14 управления управляющие сигналы на двигатели 12, приводящих н дпиление столы 10 и М„ о окоичянии совмеще1шя оператор с помощью вакуумной систем. 6 создает требуемую для экспонирования атмосферу ннутри камеры 5 и подается с помощью пульта управления сигнал на начало экспонирования, по которому двигатель 13 убирает рентгено- непрозрачную заслонку 8 с пути экспонирующего синхротронного и.члучения распространяющегося по каналу 7 для подвода экспонирующего рентгеновского излучения

Рентгеновское излучение экспони- РУет рентгенорезист 2 и при этом проходит сквозь рентгеношаблон 3 и р-п- переход метки 15, вызывая изменение обратного тока р-п-перехода. Электрический сигнал с контактных площадок снимают при помощи металлических зон- Дов и подают на ЭВМ, которая анализирует данный сигнал и по заложенной программе определяет время экспонирования, время, в течение которого открыта заслонка 8 и рентгеновское излучение беспрепятственно распространяется от источника к рентгеношаб- лону и подложке

Как только необходимая доза излучения рентгенорезистом набрана, ЭВМ выдает сигнал на закрытие заслонки 8,

При размещении слоистых меток (в простейшем случае р-п-переходы) на подложке 1 возникает возможность возложить на них выполнение двух функции, , быть метками совмещения и фотоприемниками системы управления циклом экспонирования.

Рентгенолитографический процесс при этом будет происходить следующим образом: на рабочую (гшанарную) поверхность подложки 1 нанесен чувствительный к рентгеновским лучам слой рентгенорезиста 2 и на рентгенолито- гpaфичedкoй маске (рентгеношаблоне 3 представляющей собой рентгенопрозрач- ную мембрану (слой кремния, легированного бором толщиной 2-3 мкм с топологическим рисунком 4 из рентгено- поглощающего материала (слой золота толщиной 0,6 мкм), формируют метки -iu, (фиг.З) совмещения

Метку 20 совмещения на подложке I формируют в виде набора плоских р-п- переходов или чередующимися проводя- и непроводяп ими слоями размерами, например, 5 X200 мкм, а метка 21

51

на рентгеношаблоне представляет собой набор коордннатно сопряженных с метками на подложке отверстий размерами 5X.VOO в слое золота о PehftreHb- шаблон 3 и подложку 1 устанавливают в камере экспонирования на своих установочных столиках в положении частичного зацепления знаков совмещения, что достигается на операции предварительного позиционирования Процесс точного совмещения производят автоматически одновременно с экспонированием рентгенорезистао При этом рент- генорезист и метки совмещения облучают синхротронным излучением Точное совмещение происходит за время порядка секунды, и это положение поддерживается в течение всего времени экспонирования (около 1 мин)о Доза, набранная рентгенорезистом 2 за время точного совмещения, не оказывает существенного влияния на геометрии формируемого ре41ьефа в резистивной пленке,

В процессе совмещения и экспонирования рентгеновские лучи, падая на рентгеношаблон. 3, проходят сквозь его прозрачные участки и, частично поглощаясь в слое рентгенорезиста 2, экспонируют его, оставшаяся же часть лучей поглощается материалом подпожки Таким образом, излучение проходит через метку 21 и поглощается в слоях метки 20, вызывая изменение величины обратного тока р-п-перехода Величина этого тока в слоистых структурах пропорциональна мощности поглощаемого меткой 20 совмещения на подложке рентгеновского излучения о Совмещенному положению соответствует максимальный обратный ток слоистой структуры р-п- перехода, величина которого позволяет судить о плотности мощности рентгеновского излучения, непосредственно падающего на резистивную пленку, и в соответствии с этим доза излучения может быть набрана более точно, что приводит к повышению процента выхода годных полупроводниковых приборов

Воспроизводимость топологического рисунка рентгенорезиста 2 зависит не только от величины дозы, набранной

1155

на проэрач1Ш х участках, но и от величины дозы, набранной рентгенорезис том 2, расположенным на участках под ложки 1, координатно сопряженных с непрозрачными участками рентгеношаб лона, Тое, от контрастности рентгено- шаблона Контрастность рентгеношабло- на зависит не только от толщин рентп генопоглощшощих материалов, но и от спектра экспонирующего излучения, тшс как коэффициенты поглощения излучения различных материалов зависят от длины волны этого излучения о Таким обра5 зом, пара меток в виде многослойной структуры, одна из которых расположат на под прозрачным, другая под непрозрачным участками, может выполнять функции датчика контрастности рент0 генолитографической маски

Формула изобретения

I о Устройство для совмещения и экс25 понирования, содержащее механизм совмещения рисунка подложки с рисунком на рентгеношаблоне с рентгеноцрозрач- ными и рентгенонепрозрачными участками, блок контроля за сормещением,

30 канал для подвода экспонирующего

рентгеновского излучения с дистанци-, онно управляемой заслонкой и блок управления циклом экспонирования с фотоприемниками, отличающее7

,- с я тем, что, с целью повышения выхода годных полупроводниковых приборов за счет обеспечения лучшей воспроизводимости топологического рисунка в резистивном слое подложки, фо40 топриемник выполнен в виде меток, представляющих собой многослойные структуры с чередующимися слоями противоположного типа проводимости или чередуюпщмнся проводящими и непрово45 дящими слоями, сформированными на ра° бочих поверхностях рентгеношаблона

или подложкио

2,- Устройство по По 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что одна из меток 50 подложки расположена под рентгенопро- зрачным участком,. а другая - под рентгенонепрозрачным участком рент- геношаблона

f2

Изобретение относится к производству интегральных схем и полупроводниковых приборов, в частности к технологии рентгенолитографиио Цель изобретения - повьпиение выхода годных по лупроводниковых приборов - достигается путем обеспечения лучшей воспроизводимости топологического рисунка в рентгенорезисте подложки В устройстве для совмещения и экспонирования рентгеновское излучение экспонирует через рентгеношаблон 3 подложку I с рентгенорезистом 2 Метку совмещения на подложке I формируют в виде набора плоских р-п-переходов или чередующимися проводящими и непроводящими слоями, а метка рентгеношаблона 3 представляет собой набор координатно- сопряженных с метками на подложке 1 отверстий в слое золота Рентгеновское излучение проходит через метку рентгеношаблона 3 и поглощается в слоях метки пластины, вызывая изменение величины обратного тока р-п-пе- реходао Совмещенному положению соответствует максимальный обратный ток слоистой структуры р-п-переходаоЗ ил. &

I / r /

tsr

ll

//X/

/ / / /20-20 2

us.J