Способ ретуши дефекта и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК B23K26/00 

ел

с

Использование: в микроэлектронике при изготовлении фотошаблонов интегральных схем, тонкопленочных элементов печат- ных плат и т.п. Сущность изобретения: предварительно совмещают лазерный пучок с изображением дефекта в плоскости экрана, тогда в плоскости обработки лазерный пучок в силу закона обратимости окэзы- вается совмещенным с дефектом. Для этого в устройство введено селективное зеркало, прозрачное для видимого диапазона. Это зеркало укреплено в центре экрана. Отраженный от него лазерный луч направлен .вдоль оптической оси визуального канала. 2 с.п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении фотошаблонов интегральных схем (ИС), тонкопленочных элементов, печатных плат и т.п.

Целью изобретения является повышение производительности при сохранении точностных характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в способе ретуши дефекта, включающем формирование лазерного пучка, наведение его на дефект, последующую обработку дефекта, перед наведением лазерного пучка на дефект формируют изображение дефекта в центре экрана и совмещают лазерный пучок с полученным изображением.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что предварительно совмещают лазерный пучок с изображением дефекта в плоскости экрана, тогда в плоскости обработки лазерный пучок в силу закона обратимости оказывается совмещенным с дефектом. При этом отпадает необходимость в формировании подсветки диафрагмы, упрощается конструкция системы, устраняется необходимость дополнительных котировочных операций, обеспечивается высокая воспроизводимость и повторяемость результатов, что повышает производительность процесса, сохраняя высокие трчностные характеристики.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для ретуши дефекта, содержащем энергетический канал, включающий лазер, телескопическую систему, диафрагму и визуальный канал наблюдения дефекта, включающий экран, и объектив, общий для визуального и энергетического каналов оптическая ось энергетического канала прохосо

ю

GJ

СП

i

дит через центр экрана, в котором укреплено селективное зеркало, прозрачное для ви димого диапазона и отражающее лазерное излучение, размер селективного зеркала определяется из соотношения

Рз .

D3 -D Г

Т5

(1)

де D - размер диафрагмы; увеличение птической системы визуального канала; -F2 фокусное расстояние выходной линзы те- ескопической системы; Рз - фокусное растояние объектива.

В прототипе визуальный и энергетичекий каналы частично совмещены. Канал наведения, совмещенный с энергетическим каналом включает подсветки диафрагмы, являющейся одновременно диафрагмой канала наведения и диафрагмой энергетического канала.

В предлагаемом устройстве совмещение оптических осей энергетического и визуального каналов реализуется в плоскости расположения экрана. Селективное зеркало, прозрачное для видимого диапазона, укреплено в центре экрана, отраженный от него лазерный луч направлен вдоль оптической оси визуального канала. Размер селективного зеркала должен быть не менее размера лазерного пучка, проходящего через центр экрана, чтобы не оказывать вини- тирующего действия.

Известное соотношение для телескопической системы Кеплера имеет вид

Do F«6rn

(2)

где D0Di - диаметры входного и выходного зрачков соответственно:

Fo6i и FOK - фокусные расстояния объектива и окуляра.

Если в задней фокальной плоскости объектива телескопической системы установить диафрагму размером D и проследить за ходом оптического пучка до объектива О (общего для визуального и энергетического каналов), то вфокальной плоскости объектива О размер пятна d будет связан с размером диафрагмы согласно формуле (2) соотношением

d-D

F3 TV

(3)

где -F2 - фокусное расстояние выходной линзы телескопической системы ;

Рз1 - фокусное расстояние объектива О.

Если увеличение визуального канала Г уже задано (например, в случае реконструкции на базе готового фотопроектора) и оптическая ось энергетического канала проходит через центр экрана, то размер лазерного пучка в плоскости экрана определяется соотношением

Оэ (4) Отсюда получаем выражение для размера лазерного пучка в плоскости экрана

{|(5)

Работоспособность соотношения (5) подтверждается экспериментально. Погрешность составляет не более 10%.

Оценка размера лазерного пучка в плоскости экрана по формуле (5) позволяет ограничить геометрические размеры селективного зеркала, укрепленного в цент

ре экрана Da D3 -D Г

з

Н

Установка селективного зеркала необходимого размера в центре экрана позволяет реализовать предлагаемый выше способ ретуши дефекта, что обеспечивает высокую воспроизводимость результатов, устраняет дополнительные котировочные операции,

сохраняя высокую точность.

Располагая изображение дефекта в центре экрана, тем самым совмещаем сформированный пучок лазерного излучения с дефектом в плоскости обработки. Канал наведения полностью исключается.

В устройствах с частично совмещенными оптическими каналами существует жесткая связь между габаритными размерами энергетического и визуального каналов. Если визуальный канал уже смоделирован, то встроить энергетический канал (например, в готовый фотопроектор) крайне сложно, а порой просто невозможно. Предлагаемое решение.позволяет при габаритных расчетах энергетического канала не зависеть от расстояния между экраном и входным зрачком объектива визуального канала.

Реализация предлагаемого способа ретуши дефекта позволяет обеспечить высокую воспроизводимость результатов, устранить ряд котировочных операций, расширить конструкторские возможности устройства, эффективнее использовать производственное оборудование, что повышает производительность процесса при сохранении высоких точностных характеристик.

На чертеже приведена оптическая схема устройства.

Устройство содержит энергетический канал, состоящий из лазера 1. телескопической системы 2, имеющей две линзы с фокусными расстояниями Fi1 и -Fa, диафрагмы 3, установленной в задней фокальной плоскости первой линзы телескопической сиетемы, направляющих зеркал А, 6 зеркало 4 направляет лазерный пучок в центр экрана 10, селективного зеркала 5, отражающего лазерное излучение и прозрачное для света, размер которого согласован с рассчитан- ным по формуле (1), объектива 7, фокусирующего лазерный пучок в плоскости размещения объекта 8, визуальный канал наблюдения дефектов, состоящий из осветителя 9 (91 - в проходящем свете 911 - в отраженном), координатного стола для размещения объекта 8, объектива 7 общего с энергетическим каналом, направляющих зеркал типа 6 и экрана 10, в центре которого укреплено селективное зеркало 5.

Устройство работает следующим обра- зом.

Объектив (например, фотошаблон) размещают на координатном столе 8. Освети- тел ь (9) в п роходя щем (91) л ибо в отражен ном (911) свете освещает объект. Изображение дефекта проецируется объективом 7 и направляющим зеркалом 6 на экран 10. Обнаруженный на объекте дефект перемещением координатного стола размещают в центре поля зрения объектива так, чтобы изображение дефекта совпало с перекрестьем в центре экрана 10. Включают ла- зер (1). Формирование лазерного пучка в пятно определенного размера в плоскости обработки осуществляют с помощью телескопической системы 2, диафрагмы 3, направляющих зеркал 4, 5. 6, объектива 7. Предварительно диафрагмированный лазерный пучок зеркалом 4 направляют на селективное зеркало 5, укрепленное в центре экрана, тем самым совмещая лазерный пучок с изображением дефекта. Отраженный селективным зеркалом 5 лазерный пучок зеркалом 6 направляют во входное окно объектива 7. Объектив 7 фокусирует лазерный пучок на дефект. Происходит испарение дефекта. Лазер выключают.

В качестве примера конкретной реализации or (банного выше устройства рассмотрим лазерную технологическую установку для ретуши ФШ микроэлектроники, реализованную на базе фотопроектора ЭМ577 с увеличением Г 150х. В качестве силового источника использовался азотный лазер ЛГИ-503. У выходного окна лазера была установлена телескопическая система с фокусными расстояниями первой линзы FI 50 мм и второй линзы -F2 ™ 160 мм, з задней фокальной плоскости первой линзы укреплена сменная диафрагма размером D 100 мкм; 20 м.км. Оптическая ось энергетического канала с помощью направляющего

зеркала, установленного за телескопической системой .направлялась в центр экрана. В центре экрана стороной катета размером 5 мм приклеивалась полая приз- 5 мочка, на гипотенузе которой крепилось селективное зеркало DS - 4 мм (согласно формуле (1) размер селективного зеркала должен быть не менее 1 мм), отражающее 95% на длине волны азотного лазера 0.34

0 мкм и прозрачное в видимом диапазоне. Объектив F2 8,2 мм формировал в плоскости обработки пятно размером d 5 мкм; 10 мкм. Точность наведения составляла не менее (XS мкм. что соответствует характери5 стикэм лучших устройств для лазерной ретуши ФШ.

Благодаря используемому способу ретуши дефекта устранены ряд дополнительных юстиро вочных операций, достигнута

0 высокая воспроизводимость результатов, упрощена конструкция.

Предложенная оптическая схема реализована на готовой конструкции визуального канала (фотопроектора), что демонстрирует

5 существенное расширение конструкторских возможностей устройства.

Предлагаемый способ ретуши дефекта и устройство для его реализации позволяют повысить производительность процесса

0 при сохранении точностных характеристик.

Формул а изобретени я

0 дефекта, включающий экран и объектив, общий для визуального и энергетического каналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при сохранении точностных характеристик, оптиче5 екая ось энергетического канала совмещена с центром экрана, а устройство снабжено селективным зеркалом, прозрачным для видимого диапазона и отражающим лазерное излучение, которое закреплено в центре экpiличения оптическойсистемы визуального рана с диаметром D3 -ОГ , где D - канала: -Р2-фокусное растояние выходной

диаметр диафрагмы. Г -коэффициент уве- линзы .телескопической системы; Р з-Фокусное растояние объектива. 5

-%

Т